第12章C概述、算法及C结构课件.ppt

第1章 C语言概述与算法,C语言的发展史C语言的特点C语言的语法成分C语言程序的基本构成C语言程序的编译过程程序的灵魂算法,从本章开始我们正式进入C语言程序设计的学习，也许大家会问：为什么我们要学习C语言呢？理由1：因为C语言流行.理由2:因为C语言在各种程序考试中必考。理由3：因为它是必修课，是老师逼的，不学不能拿学分。理由n：,别急！让我想想,这些理由都只是从表面上来回答，其实要真正来回答这一问题，我们有必要了解程序、计算机语言、知道C语言是属于哪种类型的语言；C语言是如何产生和发展的，C语言的特点有哪些，它应用在哪些方面等，这样我们就可以做到学习目的明确，才能有意识地去学好C语言程序设计。,问,什么是计算机程序？什么是计算机语言？什么是C语言？（C的发展）为什么要学程序设计？为什么选C语言？,了解程序设计语言的发展及其特点；掌握机器语言、汇编语言和高级语言的差异；了解C语言的发展历史及特点和应用；掌握C语言程序的基本结构；掌握编写C程序的基本步骤和调试过程。,学习目标,程序设计语言的发展经历了三个阶段：,机器语言是用二进制表示的，计算机能直接识别和执行的语言 如：10000000（加）10010000（减），机器语言执行速度最快。由于用二进制表示，因而程序可读性差，非专业人员难于掌握,二进制指令通过符号化 如 ADD A,B,高级语言表达方式接近被描述的问题，接近于自然语言和数学表达式，易于人们接受和掌握,1.C语言发展史,ALGOL 60语言,CPL语言,Combined Programming Language,1963年，剑桥大学,BCPL语言,1967年，剑桥大学的Matin Richards对CPL语言进行了简化,B语言,C语言,1970年，美国贝尔实验室的Ken Thompson将BCPL进行了修改,将CPL语言煮干，提炼出它的精华,1973年，B语言也给人“煮”了一下，美国贝尔实验室的D.M.RITCHIE在B语言的基础上最终设计出了一种新的语言,BCPL的第二个字母作为这种语言的名字，这就是C语言,C+,在C的基础上，1983年又由贝尔实验室的Bjarne Strou-strup推出了C+,C语言发展史,产生背景产生过程 时间:19721973 地点:美国贝尔实验室 目的:UNIX操作系统 设计人:Ken.Thompson和Dennis.M.RitchieC标准 标准C:K&R合著The C Programming Language ANSI C:1983年 87 ANSI C:1987年 1990年国际标准的ANSI C,3.C语言的特点,（1）高效性：C程序往往紧凑且运行速度快。（2）移植性：C程序不经修改或很少修改就可以到其他系统上运行。（3）运算符丰富：有算术、关系、逻辑、位、自增/自减、赋值运算符等等。（4）数据结构丰富：数据类型有整型、实型、字符、数组、指针、结构体等，能实现如链表、树、栈等结构运算。（5）对硬件操作：能直接访问内存的物理地址，并进行位操作。（6）自由度大：语法限制不严格。如：不检查数组下标是否越界，整型与字符型可通用，条件可用0和非0表示假与真，指针操作灵活等。,1.语言的字符集3.标识符 3.关键字4.运算符5.分隔符6.注释符,基本语法成分,字符是组成语言的最基本的元素。语言字符集由字母，数字，空格，标点和特殊字符组成。（1）字母：大小写字母。（2）数字：09共10个（3）空白符空格符、制表符、换行符等统称为空白符。空白符只在字符常量和字符串常量中起作用。在其它地方出现时，只起间隔作用，编译程序对它们忽略，但在程序中适当的地方使用空白符将增加程序的清晰性和可读性。（4）标点和特殊字符 主要有!#%?”()等等。,在程序中使用的变量名、函数名、标号等统称为标识符，用来标识各种程序成分。除库函数的函数名由系统定义外，其余都由用户自定义。C语言规定，标识符只能是由字母(AZ，az)、数字(09)、下划线(_)组成的字符串，并且其第一个字符必须是字母或下划线。在使用标识符时还必须注意以下几点：(1)在标识符中，大小写是有区别的。例如BOOK和book 是两个不同的标识符。习惯上符号常量用大写字母表示，而变量名等用小写字母表示。(2)标识符虽然可由程序员随意定义，但不能与关键字同名，也不能与系统预先定义的标准标识符（如标准函数）同名,关键字是由语言规定的具有特定意义的字符串，通常也称为保留字。如类型说明符int,double等；语句特征if、switch、while等；预处理命令include、define等。关键字是构成C语言的语法基础，用户定义的标识符不应与关键字相同，也不能对关键字进行重新定义。,语言中含有相当丰富的运算符。运算符与变量、函数一起组成表达式，表示各种运算功能。运算符由一个或多个字符组成。根据参加运算对象的个数，运算符可分为单目运算符、双目运算符和三目运算符。,C语言中的分隔符有逗号和空格两种，逗号主要用在类型说明和函数参数表中，分隔各个变量。空格多用于语句各单词之间，作间隔符。在关键字、标识符之间必须要有一个以上的空格符作间隔，否则将会出现语法错误。例如把“int a;”，写成“inta;”，C编译器会把“inta”当成一个标识符处理，其结果必然出错。,注释符是以“/*”开头并以“*/”结尾的串。在“/*”和“*/”之间的即为注释。程序编译时，不对注释作任何处理。注释可出现在程序中的任何位置。注释用来向用户提示或解释程序的意义。在调试程序时，对暂不使用的语句也可用注释符括起来，使编译跳过不作处理，待调试结束后再去掉注释符。,关键字,表3.1 C语言中的关键字,关键字为小写字母；不允许使用关键字为变量、数组和函数等操作对象命名。,标识符练习,1、下列选项中，可以作为语言标识符的是（）A）3stu B）#stu C）stu3 D）stu.32、以下不能定义为用户标识符的是_。A）Main B）_0 C）_int D）int3、以下叙述中错误的是()A）用户所定义的标识符允许使用关键字B）用户所定义的标识符应尽量做到“见名知意”C）用户所定义的标识符必须以字母或下划线开头D）用户定义的标识符中，大、小写字母代表不同标识4、下列选项中，不可以作为语言标识符的是（）A）num B）turbo_c C）printf D）student3,5、以下不合法的用户标识符是()A)j2_KEY B)Double C)4d D)_8_6、合法的语言标识符是（）。A）_a1 B）a+b C）3abc D）AB,CD7、以下选项中不合法的用户标识符是：（）A）_xyz B）Int C）a_123 D）1238、以下选项中合法的用户标识符是：（）A）_123 B）int C）si%D）1_ads9、以下选项中合法的用户标识符是：（）A)sined B)printf C)aa$D)a1.,C语言程序的基本结构,了解了C语言的基本特性及其应用以后，接下来就来看看C语言程序是什么样子。一个C语言程序可以是非常简单的，也可以是特别复杂的，这取决于程序所要实现的功能。我们先来认识一个最为简单的C程序。,【例1】最简单的C程序。,main()printf(This is a C Language Program!n);,运行结果：This is a C Language Program!,main是主函数的函数名，表示这是一个主函数。每一个C源程序都必须有，并且只能有一个主函数(main函数)，这是整个C程序运行的入口点,printf是C语言中的输出函数，是一个由系统定义的标准函数，可在程序中直接调用，它的功能是把要输出的内容送到显示器去显示。双引号内字符串原样输出，“n”是回车换行符。,C语言规定：语句以分号结束,【例2】计算输入的两个整数的和。,/*求两数的和。*/main()int a,b,sum;/*这是定义变量*/a=12;b=34;sum=a+b;printf(The sum is%dn,sum);,运行结果：the sum is 46,【例3】计算输入的两个整数的最大值。,/*This is the third C program*/#include int max(int a,int b);main()int x,y,z;printf(Input two numbers:n);scanf(%d%d,int max(int a,int b)if(a b)return a;else return b;,自定义函数max,假设输入：10 20 运行结果：max=20,通过以上例子可以看出：1.一个语言源程序可以由一个或多个源文件组成,每个源文件以“.c”作为扩展名。C程序至少要有一个main函数，用户也可以自己根据需要设计自己的函数，像上面的max()函数。3.一个可执行的C语言程序总是从main函数开始执行，而不论其在整个程序中的位置如何。3.每条语句和数据定义的最后必须有一个分号(;)。说明：在以下三种情况下不允许有分号：a.所定义的函数的名称后面不使用分号；b.在右花括号“”后面不使用分号；c.预处理语句后面不使用分号。,4.C语言中没有专门的输入，输出语句。输入输出是通过scanf和printf两个库函数实现的。5.C程序书写格式自由，一行内可以写几个语句，一个语句也可以分写在多行上。6.可用/*/对C程序中的任何部分作注释，注释可以写在程序的任何位置上，“/*”与“*/”也可不在同一行上。7.在C语言中，大小写字母是有区分的(即大小写敏感)。,由前得出一般C语言程序的构成如下：main()/*主函数*/变量定义部分；变量赋初值部分；语句执行部分；,1.4 C程序的执行过程,1.编辑：选择适当的编辑程序,将C语言源程序通过键盘输入到计算机中,并以文件的形式存入到磁盘中（.C）2.编译：即将源程序翻译成机器语言程序的过程。编译出来的程序称为目标程序（.OBJ）3.连接：编译后生成的目标文件经过连接后生成最终的可执行程序（.EXE）4.运行：运行是将可执行的目标程序投入运行，以获取程序的运行结果；在操作系统中可以直接执行扩展名为.EXE的文件,编 辑,程序代码的录入，生成源程序*.c,编 译,语法分析查错，翻译生成目标程序*.obj,链 接,与其它目标程序或库链接装配,生成可执行程序*.exe,运 行,语言的编辑、编译和运行,看看下面程序的运行结果是什么。main()int x,y;x=3;y=6;printf(“%d,%d,%d”,x+y,x-y,x*y);printf(“n”);,1.5 程序与算法,程序包括:(1)对数据的描述 数据结构(2)对数据处理的描述 算法算法(algorithm)是对特定问题求解步骤的一种描述。可将程序总结为：程序=算法+数据结构+程序设计方法+语言工具和环境,人们使用计算机，就是要利用计算机处理各种不同的问题，而要做到这一点，人们就必须事先对各类问题进行分析，确定解决问题的具体方法和步骤，再编制好一组让计算机执行的指令即程序，让计算机按人们指定的步骤有效地工作。这些具体的方法和步骤，其实就是解决一个问题的算法。根据算法，依据某种规则编写计算机执行的命令序列，就是编制程序，而书写时所应遵守的规则，即为某种语言的语法.,1 算法（Algorithm）的概念,【例1】输入3个数，求其最大值。问题分析：设num1,num2,num3存放3个数，max存放其最大值。为求最大值，就必须对3个数进行比较，可按如下步骤去做：输入3个数num1,num2,num3。先把第1个数num1的值赋给max。将第2个数num2与max比较，如果num2max，则把第2个数num2的值赋给max（否则不做任何工作）。将第3个数num3与max比较，如果num3max，则把第3个数num3的值赋给max（否则不做任何工作）。输出max的值，即最大值。,2 算法的基本特征,一个算法应具有以下5个基本特征：有穷性确定性有效性 有零个或多个输入 有一个或多个输出,算法必须总是在执行有限个操作步骤和可以接受的时间内完成其执行过程。也就是说，对于一个算法，要求其在时间和空间上均是有穷的。例如：一个采集气象数据并加以计算进行天气预报的应用程序，如果不能及时得到结果，超出了可以接受的时间，就起不到天气预报的作用。,算法中的每一步都必须有明确的含义，不允许存在二义性。例如：“将成绩优秀的同学名单打印输出”，在这一描述中“成绩优秀”就很不明确，是每门功课均为95分以上？还是指总成绩在多少分以上？,算法中描述的每一步操作都应能有效地执行，并最终得到确定的结果。例如：当Y=0时，X/Y是不能有效执行的。,3 算法的表示,用自然语言表示 用流程图表示 用伪代码表示 计算机语言表示算法,自然语言可以是中文、英文、数学表达式等。用自然语言表示通俗易懂，缺点是可能文字过长，不太严格，表达分支和循环的结构不很方便。【例2】求1+2+100的值s。,伪代码是用介于自然语言和计算机语言之间的文字和符号来描述算法的，它不用图形符号，因此，书写方便，格式紧凑，也容易懂，同时也便于向计算机语言算法的转换。【例4】用伪代码表示求10！的算法。begin(开始)置t的初值为1（1t）置i的初值为2（2i）当（while）i=10，执行（do）begin 使t=ti 使i=i+1 end 打印t的值（print t）end（结束）。,计算机是无法识别流程图和伪代码形式，只有用计算机语言编写的程序才能被计算机执行。因此在用流程图和伪代码形式描述出算法后，还要将它转换成计算机语言程序。【例5】用C语言程序来描述求10！。#include int main()int i,t;t=1;i=2;while(i=10)t=t*i;i=i+1;printf(%dn,t);return 0;,一、顺序结构,先执行A操作，再执行B操作，两者是顺序执行关系。,N-S结构流程图,结构化程序设计的三种基本结构,二、选择结构,当P条件为真时，执行A模块，否则执行B模块。,三、循环结构,当P条件成立时，反复执行A,直到P为假。,当型循环结构,程序设计的基本算法,穷举法迭代算法递推算法递归算法,算法举例1：对一个大于2的正整数，判断它是不是一个素数。方法：将 n(其中n 2)作为被除数，将2 到（n-1)各个整数轮流作为除数，如果都不能被整除，则n为素数。算法表示如下：S1：输入n的值S2：2 i(i 作为除数）S3:n 被 i 除，得余数 rS4:如果 r 等于 0，表示 n 能 被 i 整除，则打印 n“不是素数”，算法结束；否则执行S5S5：i+1 i S6:如果 i n-1,返回S3；否则，打印 n“是素数”，算法结束。,算法举例2：求 1-1/2+1/3 1/4+1/99 1/100。S1:1 sS2:1 sumS3:2 dS4:(-1)*s sS5:s*(1/d)tS6:sum+t sumS7:d+1 dS8:若d 100 返回S4；否则算法结束。,算法举例3：用伪代码表示算法：用介于自然语言和计算机语言之间的文字和符号来描述算法,算法举例4:用计算机语言表示算法,main()int s=1;float d=2.0,sum=1.0,t;while(d=100)s=-s;t=s/d;sum=sum+t;d=d+1;printf(“%f”,sum);,C语言第1次上机作业,输出以下字符：Hello,world!输出如下图形：*从键盘上输入两个整数a和b，输出a与b的和。从键盘上输入两个两位整数，将它们合并为一个整数。例如，输入12和34，输出1234。,