第1章 程序设计和C语言

高级语言程序设计湖南财政经济学院信息管理系张华cszhangh@163.com如何学好C语言掌握算法是关键。注意编程风格。敢于怀疑，课本上有些可能是错误的，自己在计算机上动手调试可以证明一切。多上机，可以加深对程序的理解。网上的编程网站也比较多。第1章程序设计和C语言1.1什么是计算机程序1.2什么是计算机语言1.3C语言的发展及其特点1.4最简单的C语言程序1.5运行C程序的步骤与方法1.6程序设计的任务1.1什么是计算机程序程序：一组计算机能识别和执行的指令。只要让计算机执行这个程序，计算机就会自动地、有条不紊地进行工作。计算机的一切操作都是由程序控制的，离开程序，计算机将一事无成。程序是为解决某一特定问题按照既定算法用某种计算机语言编写的一系列有序的指令或语句的集合。1.2什么是计算机语言计算机语言：人和计算机交流信息的、计算机和人都能识别的语言学习语言是设计程序的基础1.2什么是计算机语言计算机语言发展阶段：机器语言（由0和1组成的指令）符号语言（用英文字母和数字表示指令）高级语言（接近于人的自然语言和数学语言）面向过程的语言

（非结构化的语言、结构化语言）面向对象的语言低级语言面向过程与面向对象的区别面向过程就是分析出解决问题所需要的步骤，然后用函数把这些步骤一步一步实现，使用的时候一个一个依次调用就可以了。面向对象是把构成问题事务分解成各个对象，建立对象的目的不是为了完成一个步骤，而是为了描叙某个事物在整个解决问题的步骤中的行为。面向过程的思维方式是分析综合。面向对象的思维方式是构造。针对用C语言过程式解决问题时，一般是将现有的数据结构先定义出来，然后想办法构造出算法。而用C++这样的面向对象求解时，先是将对象抽出来，构造一个仿真的环境，然后在这个环境里，把与最终要解决的问题间建立一个方法。面向对象是将实物高度抽象化，是自下先建立抽象模型然后再使用模型。面向过程是一种自顶向下的编程。

简单总结：计算机语言的种类

低级语言机器语言、汇编语言等

高级语言BASIC（Truebasic、Qbasic、VirtualBasic）、C、C++、PASCAL、FORTRAN、智能化语言（LISP、Prolog、Fazzy）、动态语言(Python、PHP)等等。专用语言CAD系统中的绘图语言和DBMS的数据库查询语言。脚本语言

脚本语言（Scriptlanguages）是为了缩短传统的编写-编译-链接-运行过程而创建的计算机编程语言。目的就是希望能让程序设计师快速完成程序的编写工作。机器语言是指一台计算机全部的指令集合。电子计算机所使用的是由“0”和“1”组成的二进制数，二进制是计算机的语言的基础。用计算机的语言去命令计算机工作，一句话，就是写出一串串由“0”和“1”组成的指令序列交由计算机执行，这种计算机能够认识的语言，就是机器语言。机器语言，是第一代计算机语言。1.2.1机器语言1.2.1机器语言机器语言的特点由二进制编码指令构成的语言。是一种依附于机器硬件的语言。机器语言程序可以直接执行。机器语言程序片段程序功能：把两个内存单元中的数相加，并将结果存入另外一个单元。

0001010101101100//把地址为01101100的内存单元中的数装入0101号寄存器

0001011001101101//把地址为01101101的内存单元中的数装入0110号寄存器

0101000001010110

//把01101100和01101101中的数相加,结果存入0000号寄存器

0011000001101110

//把0000号寄存器中的数存入地址为01101110的内存单元中穿孔纸带有孔代表1无孔代表0人工操作用穿孔机将编写好的程序及相应的数据穿孔在纸带/卡片上，通过纸带/卡片机输入计算机。启动计算机执行程序，通过控制台上的开关、按钮和指示灯来操作和控制程序的执行。程序执行完并取走计算结果后，下一个用户才能使用该计算机。高速的CPU绝大部分时间处于等待慢速的手工操作和外设运行，计算机资源得不到有效利用。为了减轻使用机器语言编程的痛苦，人们进行了一种有益的改进：用一些简洁的英文字母、符号串来替代一个特定的指令的二进制串，比如，用“ADD”代表加法，“MOV”代表数据传递等等，这样一来，人们很容易读懂并理解程序在干什么，纠错及维护都变得方便了，这种程序设计语言就称为汇编语言，即第二代计算机语言。

1.2.2汇编语言1.2.2汇编语言汇编语言的特点

由助记符指令构成的语言。也是一种依附于机器硬件的语言。汇编语言源程序需要汇编后才能执行。汇编语言程序片段程序功能：把两个内存单元中的数相加，并将结果存入另外一个单元。MOVR5,X//把内存单元X中的数装入R5寄存器ADDR5,Y//把R5中的数与Y单元中的数相加，结果存入R5

MOVZ,R5//把R5中的数存入Z单元中从最初与计算机交流的痛苦经历中，人们意识到应该设计一种这样的语言，这种语言接近于数学语言或人的自然语言，同时又不依赖于计算机硬件，编出的程序能在所有机器上通用。影响较大、使用较普遍的有FORTRAN、ALGOL、COBOL、BASIC、LISP、SNOBOL、PL/1、Pascal、C、PROLOG、Ada、C++、VC、VB、JAVA等。

1.2.3高级语言1.2.3高级语言高级语言的特点

由自然语言和数学公式表示的语言。是一种独立于机器硬件的语言。高级语言程序需要编译后才能执行。高级语言程序片段

Z=X+Y

//把内存单元X中的数与Y中的数相加，结果存入Z单元。1.2.3高级语言常用高级语言

FORTRAN语言FORTRAN是FORmula

TRANslator（公式翻译器）的缩写。主要用于复杂的科学计算领域。ALGOL语言ALGOL是ALGOrithmLanguage（算法语言）的缩写。主要用于数学与科学计算。1.2.3高级语言常用高级语言

COBOL语言

COBOL是COmmonBusiness-OrientedLanguage（面向商业的通用语言）的缩写。主要用于企业管理和事务处理。BASIC语言BASIC是Beginner’sAll-purposeSymbolicInstructionCode（初学者通用符号指令码）的缩写。主要用于初学者和较小规模的程序开发。1.2.3高级语言常用程序设计语言FORTRAN语言COBOL语言Pascal语言BASIC语言C与C++语言

Java语言标记语言HTML超文本标记语言XML可扩展的标记语言脚本语言计算机语言处理系统高级语言用高级语言编写的程序称为源程序（SourceProgram）。源程序必须经过“翻译”处理，成为计算机能够识别的机器指令，计算机才能执行。解释方式：指源程序进入计算机后，解释程序边扫描边解释，逐句输入逐句翻译，计算机一句句执行，并不产生目标程序。编译方式：编译程序把源程序整个地翻译成用机器语言表示的与之等价的目标程序，然后计算机再执行该目标程序。

源程序源程序文件目标文件可执行文件编缉程序编译程序连接程序对程序进行自动翻译：#include<stdio.h>voidf(int*j);{*j=9;};voidmain(){printf(’myProgram\n');

i=1;

printf(“i=”,i);

f(i);

printf(“i=“,i);}高级语言程序MOVDX，OFFSETFILEMOVAL，0MOVAH，3DHINT21HJCOPERRMOVHANDLE，AXMOVBX，HANDLEMOVDX，OFFSETBUFMOVCX，512MOVAH，3FHINT21HJCREADERRCMPAX，0JECLOSEMOVBX，AXMOVBUF[BX]，’$’MOVDX，OFFSETBUFMOVAH，9INT21HJMPREAD汇编语言程序11011010110001000101100011000010010110110100010101011111011001010111001011101111011000000100111001010110011101010101110010101001010101010001011000110110111011100101100011010111001011010110001101010011111010101010100100100101110100011100101011000110010110001100110010101010101000000111100101101111100101100001011111111001011001011101010101010100010101111110010100100101110010机器语言程序编译汇编编译1.2.4结构化程序设计语言早期程序设计方法的不足注重功能的实现/注重内存的节省/注重执行效率的提高。不注重程序结构的清晰性。不注重程序的可理解性和可修改性。结构化程序设计语言的特点注重程序结构的清晰性，注重程序的可理解性和可修改性。采用模块化程序设计方法。对于编写规模比较大的程序，不可能不犯错误，关键的问题是在编写程序时就应该考虑到，如何较快地找到程序中的错误并较容易地改正错误。1.2.4结构化程序设计语言常用结构化程序设计语言

PASCAL语言

是在ALGOL语言的基础上发展起来的，以法国著名科学家帕斯卡的名字命名。严格的语法格式与结构化形式。目前使用的数据库应用系统开发工具Delphi就是在Pascal的基础上发展起来的。C语言

是在ALGOL60语言的基础上发展起来的。兼具低级语言和高级语言的特点。是最为流行的程序设计语言之一。1.2.5面向对象程序设计语言结构化程序设计方法的不足

面向过程的设计方法与人们习惯的思维方式仍然存在一定的距离，所以很难自然、准确地反映真实世界，因而用此方法编写出来的程序，特别是规模比较大的程序，其质量是难以保证的。强调了要实现功能的操作方法（模块），而被操作的数据（变量）处于实现功能的从属地位，即程序模块和数据结构是松散地耦合在一起，当程序复杂度较高时，容易出错，而且错误难以查找和修改。1.2.5面向对象程序设计语言面向对象程序设计语言的特点

将问题分解为对象。对象将自己的属性和方法封装成一个整体，供程序设计者使用。对象之间的相互作用则通过消息传递来实现。使人们对复杂系统的认识过程与程序设计过程尽可能一致。1.2.5面向对象程序设计语言常用面向对象程序设计语言Simula67

发布于1967年，是面向对象语言的鼻祖。C++发布于1983年，是在C语言的基础上发展起来的。C++是得到广泛应用的一种面向对象语言。目前常用的版本有VisualC++,C#,VisualC++.Net等。Java由SunMicrosystems公司于1995年推出，适合于网络程序设计。也是目前得到广泛应用的一种面向对象程序设计语言。1.2.6可视化程序设计语言可视化程序设计语言的特点以图形化的编程方式将面向对象技术的特性体现出来，通过用鼠标拖曳图形化的控件就可以完成Windows风格界面的设计工作。使开发软件这一原本枯燥、难以理解的工作变得相对轻松快捷。常用可视化程序设计语言VisualC++功能强大，比较适合专业人员使用。VisualBasic易于学习和掌握，比较适合非专业人员和初学者使用。1.2.7人工智能程序设计语言人工智能程序设计语言的特点适合于知识表示和逻辑推理。

常用人工智能程序设计语言LISP

LISP是LIStProcessing（表处理）的缩写。可以解决人工智能中的符号处理问题。PROLOG

是PROgramminginLOGic（逻辑程序设计）的缩写。自动实现模式匹配、自动回溯这两种人工智能中常用的基本操作。语言受欢迎程度http:///tpci.htm

1.3C语言的发展及其特点C语言是国际上广泛流行的计算机高级语言。C语言的发展：BCPL语言B语言C语言精练、接近硬件，但过于简单,无数据类型具有多种数据类型BCPL（BasicCombinedProgrammingLanguage）1.3C语言的发展及其特点最初的C语言只是为描述和实现UNIX操作系统提供一种工作语言而设计的。1.3C语言的发展及其特点1983年，美国国家标准协会(ANSI)成立了一个委员会，根据C语言问世以来各种版本对C语言的发展和扩充，制定了第一个C语言标准草案(’83ANSIC)。1.3C语言的发展及其特点1989年，ANSI公布了一个完整的C语言标准—ANSIX3.159-1989(常称ANSIC，或C89)。1.3C语言的发展及其特点1990年，国际标准化组织ISO(InternationalStandardOrganization)接受C89作为国际标准ISO/IEC9899:1990，它和ANSI的C89基本上是相同的。1.3C语言的发展及其特点1995年，ISO对C90作了一些修订，1999年，ISO又对C语言标准进行修订，在基本保留原来的C语言特征的基础上，针对应用的需要，增加了一些功能，尤其是C++中的一些功能，命名为ISO/IEC9899:1999。1.3C语言的发展及其特点2001、2004年先后进行了两次技术修正（TC1和TC2）。

ISO/IEC9899:1999(及其技术修正)被称为C99。C99是C89(及1995基准增补1)的扩充。1.3C语言的发展及其特点本书的叙述以C99标准为依据（对C99新增加的功能作特别的说明）。目前不同软件公司提供的各C语言编译系统多数并未完全实现C99建议的功能本书中程序基本上都可以在目前所用的编译系统(如VC++6.0，TurboC++3.0,GCC)上编译和运行。1.3C语言的发展及其特点C语言是一种用途广泛、功能强大、使用灵活的过程性(procedural)编程语言，既可用于编写应用软件，又能用于编写系统软件。因此C语言问世以后得到迅速推广。1.3C语言的发展及其特点C语言主要特点：语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。只有37个关键字、9种控制语句程序书写形式自由，源程序短1.3C语言的发展及其特点C语言主要特点：运算符丰富。有34种运算符把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理表达式类型多样化1.3C语言的发展及其特点C语言主要特点：数据类型丰富。包括:整型、浮点型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型C99又扩充了复数浮点类型、超长整型(longlong)、布尔类型(bool)指针类型数据，能用来实现各种复杂的数据结构(如链表、树、栈等)的运算。1.3C语言的发展及其特点C语言主要特点：具有结构化的控制语句如if…else语句、while语句、do…while语句、switch语句、for语句用函数作为程序的模块单位，便于实现程序的模块化C语言是完全模块化和结构化的语言1.3C语言的发展及其特点C语言主要特点：语法限制不太严格，程序设计自由度大。对数组下标越界不做检查对变量的类型使用比较灵活，例如，整型量与字符型数据可以通用C语言允许程序编写者有较大的自由度，因此放宽了语法检查1.3C语言的发展及其特点C语言主要特点：允许直接访问物理地址，能进行位操作，可以直接对硬件进行操作C语言具有高级语言的功能和低级语言的许多功能，可用来编写系统软件这种双重性，使它既是成功的系统描述语言，又是通用的程序设计语言1.3C语言的发展及其特点C语言主要特点：用C语言编写的程序可移植性好。C的编译系统简洁，很容易移植到新系统在新系统上运行时，可直接编译“标准链接库”中的大部分功能，不需要修改源代码几乎所有计算机系统都可以使用C语言1.3C语言的发展及其特点C语言主要特点：生成目标代码质量高，程序执行效率高。目前C的主要用途之一是编写“嵌入式系统程序”。

嵌入式系统（Embeddedsystem），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统。Ｃ语言的特点问题：既然有了面向对象的C++语言，为什么还要学习C语言？解释1：C++是由于开发大型应用软件的需要而产生的，并不是所有的人都要去编写大型软件。解释2：C语言更适合于解决某些小型程序的编程，C语言在编写底层的设备驱动程序和内嵌应用程序时往往是更好的选择。解释3：面向对象的基础是面向过程。C++是面向对象的语言，C是面向过程的，学起来比C语言困难得多，所以不太适合程序设计的初学者。1.4最简单的C语言程序1.4.1最简单的C语言程序举例1.4.2C语言程序的结构1.4.1最简单的C语言程序举例例1.1要求在屏幕上输出以下一行信息。

ThisisaCprogram.解题思路：

在主函数中用printf函数原样输出以上文字。1.4.1最简单的C语言程序举例#include<stdio.h>intmain(){

printf(”ThisisaCprogram.\n”);return0;}函数的名字，表示主函数C程序必须有一个main函数1.4.1最简单的C语言程序举例#include<stdio.h>intmain(){

printf(”ThisisaCprogram.\n”);return0;}

主函数类型1.4.1最简单的C语言程序举例#include<stdio.h>intmain(){

printf(”ThisisaCprogram.\n”);return0;}

函数体1.4.1最简单的C语言程序举例#include<stdio.h>intmain(){

printf(”ThisisaCprogram.\n”);return0;}

输出函数输出语句1.4.1最简单的C语言程序举例#include<stdio.h>intmain(){

printf(”ThisisaCprogram.\n”);return0;}

输出语句1.4.1最简单的C语言程序举例#include<stdio.h>intmain(){

printf(”ThisisaCprogram.\n”);return0;}

换行符1.4.1最简单的C语言程序举例#include<stdio.h>intmain(){

printf(”ThisisaCprogram.\n”);return0;}

当main函数执行结束前将整数0作为函数值1.4.1最简单的C语言程序举例#include<stdio.h>intmain(){

printf(”ThisisaCprogram.\n”);return0;}

表示语句结束用到函数库中的输入输出函数时1.4.1最简单的C语言程序举例C语言允许用两种注释方式：//：单行注释可单独占一行可出现在一行中其他内容的右侧/*……*/：块式注释可包含多行注释的目的：方便自己和他人理解程序各部分的作用。例1.2求两个整数之和。解题思路：设置3个变量a和b用来存放两个整数sum用来存放和数用赋值运算符“=”把结果传送给sum#include<stdio.h>intmain(){

int

a,b,sum;a=123;b=456;sum=a+b;

printf(”sumis%d\n”,sum);return0;}定义整型变量a,b,sum对变量a,b赋值将a与b的和赋给sum#include<stdio.h>intmain(){

int

a,b,sum;a=123;b=456;sum=a+b;

printf(”sumis%d\n”,sum);return0;}用sum的值替代希望输出的字符例1.3求两个整数中的较大者。解题思路：用一个函数实现求两个整数中的较大者在主函数中调用此函数并输出结果#include<stdio.h>intmain(){

int

max(int

x,inty);

int

a,b,c;

scanf(”%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);

printf("max=%d\n",c);return0;}int

max(int

x,inty){

intz;if(x>y)z=x;elsez=y;

return(z);}主函数max函数#include<stdio.h>intmain(){

int

max(int

x,inty);

int

a,b,c;

scanf(”%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);

printf("max=%d\n",c);return0;}int

max(int

x,inty){

intz;if(x>y)z=x;elsez=y;

return(z);}将x和y中较大者值返回给主函数#include<stdio.h>intmain(){

int

max(int

x,inty);

int

a,b,c;

scanf(”%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);

printf("max=%d\n",c);return0;}int

max(int

x,inty){

intz;if(x>y)z=x;elsez=y;

return(z);}#include<stdio.h>intmain(){

int

max(int

x,inty);

int

a,b,c;

scanf(”%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);

printf("max=%d\n",c);return0;}int

max(int

x,inty){

intz;if(x>y)z=x;elsez=y;

return(z);}因max函数的定义在main函数之后，需声明#include<stdio.h>intmain(){

int

max(int

x,inty);

int

a,b,c;

scanf(”%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);

printf("max=%d\n",c);return0;}int

max(int

x,inty){

intz;if(x>y)z=x;elsez=y;

return(z);}输入函数#include<stdio.h>intmain(){

int

max(int

x,inty);

int

a,b,c;

scanf(”%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);

printf("max=%d\n",c);return0;}int

max(int

x,inty){

intz;if(x>y)z=x;elsez=y;

return(z);}输入语句#include<stdio.h>intmain(){

int

max(int

x,inty);

int

a,b,c;

scanf(”%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);

printf("max=%d\n",c);return0;}int

max(int

x,inty){

intz;if(x>y)z=x;elsez=y;

return(z);}输入的数据放到a,b中输入格式a的地址#include<stdio.h>intmain(){

int

max(int

x,inty);

int

a,b,c;

scanf(”%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);

printf("max=%d\n",c);return0;}int

max(int

x,inty){

intz;if(x>y)z=x;elsez=y;

return(z);}调用max函数#include<stdio.h>intmain(){

int

max(int

x,inty);

int

a,b,c;

scanf(”%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);

printf("max=%d\n",c);return0;}int

max(int

x,inty){

intz;if(x>y)z=x;elsez=y;

return(z);}8588#include<stdio.h>intmain(){

int

max(int

x,inty);

int

a,b,c;

scanf(”%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);

printf("max=%d\n",c);return0;}int

max(int

x,inty){

intz;if(x>y)z=x;elsez=y;

return(z);}8588#include<stdio.h>intmain(){

int

max(int

x,inty);

int

a,b,c;

scanf(”%d,%d”,&a,&b);c=max(a,b);

printf("max=%d\n",c);return0;}int

max(int

x,inty){

intz;if(x>y)z=x;elsez=y;

return(z);}实际参数形式参数思考：求2个数中较大者。#include<stdio.h>voidmain(){int

a,b,c;scanf("%d,%d",&a,&b);if(a>b)c=a;elsec=b;printf("max=