程序设计基础知识(选读)

1、第二讲：程序设计基础(2)林梦香北京航空航天大学2010年9月计算机软件技术基础（1）数据在计算机中如何表示？如何存储？（2）对数据实施哪些操作？如何控制？（3）数据如何输入到计算机？（4）计算结果（数据）如何输出和保存？程序设计需要确定：输入设备（鼠标、键盘等） 输出设备（显示器、打印机等）磁盘 网络I/O总线主存储器程序计数器（PC）算术逻辑单元（ALU）寄存器堆CPU存储器总线I/O设备计算机通过I/O设备进行数据的输入输出计算机的外部设备 输入设备： 输入命令和数据； 输出设备： 显示程序的运行结果； 磁盘设备： 长期存放程序文件和数据文件； 文件输入/输出设备和外部存储设备的物理特征

2、完全不同！C语言中把所有的I/O设备都看作“文件”，用同一批函数对它们进行输入/输出操作。 输入设备输入设备文件 输出设备输出设备文件 外部存储设备程序文件、数据文件流C语言通过一个称为“流”的逻辑设备间接操作文件；流实际是一个FILE类型的变量， FILE类型是一个结构类型，定义在stdio.h中。程序需要与文件交换数据时：先在程序与文件之间建立一个流（用fopen函数）；用标准输入/输出函数，通过流读/写文件；数据交换结束后，撤销流（用fclose函数）。文件操作打开/关闭文件的打开(建立流)： FILE *fp; fp= fopen(char * filename,char * mode

3、)；文件的关闭（撤销流）： int fclose(FILE *fp)；文件操作读/写函数字符的输入输出函数 int getc(FILE *fp)； int putc(int c,FILE *fp)；字符串的输入输出函数： char fgets(char *s,int n,FILE *fp) ； int fputs(char *s,FILE *fp)；格式化输入/输出函数： fscanf(FILE *fp,”输入格式”，输入项) ； fprintf(FILE *fp， ”输出格式”，输出项)；C程序运行时自动建立3个流：1、 stdin，与键盘联系;2、 stdout，与显示屏幕联系；3、 st

4、derr，与显示屏幕联系。特点： 这些流由系统自动将其打开、关闭，程序不需管。标准设备文件标准设备文件的读/写字符输入输出函数： getchar(), putchar()字符串的输入输出函数： gets(), puts()格式化输入/输出函数： scanf(), printf() 要求： 从键盘输入10个数字，将这10个数字及其平均值保存到磁盘文件data.txt中。文件操作：例一#include int main(void) FILE *fp; int var,i,sum=0; float average; fp=fopen(“data.txt”, “ w”); for(i=0;i10;i+

5、) printf(“input number :&d”,i+1); scanf(“%d”,&var); sum=sum+var; fprintf(fp, “ %dn”,var); average=(float)sum/10.0; fprintf(fp, “ The average is %6.2f”,average); fclose(fp);要求： 从键盘输入一些字符，逐个把它们保存到磁盘文件中，输入结束标志为#。文件操作：例二#include int main(void) FILE *fp; char ch,filename10; scanf(%s,filename); if(fp=fope

6、n(filename,w)=NULL) printf(cannot open filen); exit(0); ch=getchar(); ch=getchar(); while(ch!=#) fputc(ch,fp); ch=getchar(); fclose(fp);程序设计要点（二）： 化复杂为简单例： 设计一程序，要求能够查询学生的成绩、计算平均成绩和总学分、按照总学分排序。分析： 程序的基本功能： 1、成绩的输入（存入文件）； 2、成绩的查询（按学号）； 3、计算平均成绩和总学分； 4、按总学分排序； 5、查询结果的输出。模块化程序设计思想： 逐步分解、分而治之 优点： 每个模块可以

7、独立设计和实现，利于提高效率、隔离错误和维护模块化程序设计程序组织C语言中用函数组织程序，一个C程序由一个主函数和若干个函数构成。主函数（main）是程序开始执行的入口；C函数是一个独立完成某个功能的语句块；函数与函数之间通过输入参数和返回值（输出）来联系；函数的定义函数定义的格式为： 返回类型 函数名(参数表） 函数体；用户自定义函数，则必须在源代码中说明函数原型，函数原型可以只包含参数的类型；标准库函数的函数原型都在头文件中提供，程序可以用#include指令包含这些原型文件；注意：C不允许函数定义嵌套，即在函数定义中再定义一个函数是非法的。函数声明和调用C语言中，一个函数必须在函数声明(

8、函数原型)后才能被调用，函数声明的作用是告知编译器：函数值类型、参数个数及类型，以便编译器对函数调用进行正确性检查。函数调用： 函数名（实参1，实参2，）函数定义、声明和调用int plus(int,int);int main(void) int a,b,c; a=4; b=5; c=plus(a,b); printf(“a+b=%d”,c); int plus(int x,int y) int z; z=x+y; return(z); 问题一：函数间的参数传递1、使用全局变量2、使用参数（形参-实参） 按值传递 实参将数据复制到形参； 每次只传递一个数据按地址传递 将实参的存储地址传递到形参

9、（指针变量）； 每次可传递多个数据。全局变量的例子int add1,add2;int main(void) int c; add1=4; add2=5; c=plus(); printf(“add1+add2=%d”,c);int plus() int z; z=add1+add2; return(z);传递值的例子int plus(int, int);int main(void) int a,b,c; a=4; b=5; c=plus(a,b); printf(“1. a+b=%d”,c); printf(“2. a+b=%d”,a+b); int plus(int x,int y) int

10、 z; z=x+y; x=8; y=10; return(z); 传递地址的例子int plus(int *, int *);int main(void) int a,b,c; a=4; b=5; c=plus(&a,&b); printf(“1. a+b=%d”,c); printf(“2. a+b=%d”,a+b); int plus(int *px,int *py) int z; z=*px+*py; *px=8; *py=10; return(z); 问题二：变量生存期和作用域程序运行时，内存被分为4个部分：代码区、 全局数据区、 堆区、 栈区。变量的存储类型： static: 全局数

11、据区 auto : 栈区 register: 通用寄存器变量生存期：程序运行期间变量存在的时间。与变量存储类型和声明位置有关： 1、静态生命期：变量被分配在全局数据区。其生存期与程序的运行期相同。如全局变量、静态全局变量、静态局部变量。 2、局部生命期：变量分配在栈区。其生存期与函数运行期相同。 3、动态生命期：变量分配在堆区。其生存期由程序中特定的函数调用来调用和释放。变量的生存期变量的作用域变量在源程序中的有效范围,与变量声明的位置有关。全局变量：在函数之外声明的变量称为全局变量，可以为本文件中其它函数所共用。全局变量存放在全局数据区。在声明全局变量时，若未专门初始化，则编译器将其初始化为

12、0。局部变量：在一个函数内部声明的变量是局部变量，它只在本函数范围内是可见的。局部变量存放在栈区。如果局部变量不被显式初始化，则其内容是不可预料的。int plus(void);int add1,add2;int main(void) int c; add1=4; add2=5; c=plus(); printf(“add1+add2=%d”,c);int plus() int z; z=add1+add2; return(z);小 结程序（计算）的本质： 数据的输入、操作、输出 程序（函数）的结构 （输入/输出、数据处理）变量是程序的核心变量的本质；变量的数据类型（普通变量（基础类型 变量、聚合类型变量）、指针变量）；程序运行结束后，变量中保存的数据随之丢失；需长期保存的数据应保存在文件中，存储在外部存储设备（磁盘等）。