C語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（通識版 慕課版） 課件 第2章 基本IO和基本運(yùn)算

第2章基本IO和基本運(yùn)算哈爾濱工業(yè)大學(xué)2.1認(rèn)識C語言程序從HelloWorld開始【例2.1】向屏幕輸出"Helloworld!"分兩行輸出“Helloworld!”呢？#include<stdio.h>intmain(void){printf("Helloworld\n");

return0;}以#開頭，編譯預(yù)處理指令EveryCprogrammusthaveamainfunctionTheexecutionofCprogramstartsfrommain()function頭文件2.2變量及其數(shù)據(jù)類型常量（Constant）在程序中不能改變其值的量變量（Variable）其值在程序執(zhí)行過程中是可以改變的2.2.1變量的類型和變量的定義(1)聲明變量的同時(shí)為變量賦值(Assignment)

——變量的初始化（Initialize）未被初始化的變量的值會是什么？其值為隨機(jī)數(shù)（亂碼）

變量的聲明(VariableDeclaration)

類型關(guān)鍵字變量名;2.2.1變量的類型和變量的定義使用變量的基本原則變量必須先聲明，后使用一條聲明語句可聲明若干個(gè)同類型的變量inta,b,c;聲明的順序無關(guān)緊要占用內(nèi)存空間的大小數(shù)據(jù)的存儲形式合法的表數(shù)范圍可參與的運(yùn)算種類2.2.2變量的類型決定了什么？(1)不同數(shù)據(jù)類型可參與的運(yùn)算不同整型加、減、乘、除、求余實(shí)型加、減、乘、除字符型加、減（整數(shù)）對ASCII碼值的運(yùn)算指針類型加、減（整數(shù)）和比較運(yùn)算(2)不同類型數(shù)據(jù)占用的內(nèi)存大小不同如何計(jì)算變量或類型占內(nèi)存的大小計(jì)算變量占內(nèi)存空間的大小用sizeof運(yùn)算符一元運(yùn)算符用sizeof運(yùn)算符計(jì)算變量占內(nèi)存空間的大小的好處增加程序的可移植性編譯時(shí)執(zhí)行的運(yùn)算符，不會導(dǎo)致額外的運(yùn)行時(shí)間開銷語法形式運(yùn)算結(jié)果sizeof(類型)類型占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)

sizeof(變量或表達(dá)式)變量或表達(dá)式所屬類型占的內(nèi)存字節(jié)數(shù)整型數(shù)一個(gè)多字節(jié)的數(shù)據(jù)是如何存放到存儲單元中的呢？小端次序便于計(jì)算機(jī)從低位字節(jié)向高位字節(jié)運(yùn)算大端次序與人們從左到右的書寫順序相同，便于處理字符串(3)不同類型數(shù)據(jù)的存儲形式不同高位字節(jié)低位字節(jié)……低位字節(jié)高位字節(jié)小端次序（Little-endian）……高位字節(jié)低位字節(jié)大端次序（Big-endian）如何存儲實(shí)型數(shù)呢？關(guān)鍵：確定小數(shù)點(diǎn)的位置問題：如何表示實(shí)型數(shù)？小數(shù)形式指數(shù)形式——科學(xué)計(jì)數(shù)法(3)不同類型數(shù)據(jù)的存儲形式不同整數(shù)部分小數(shù)部分定點(diǎn)數(shù)（FixedPoint）小數(shù)點(diǎn)的位置固定定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)小數(shù)定點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)小數(shù)（純小數(shù)）——小數(shù)點(diǎn)位于符號位和最高數(shù)值位之間定點(diǎn)整數(shù)——小數(shù)點(diǎn)位于數(shù)值位的最低位

(3)不同類型數(shù)據(jù)的存儲形式不同...符號位固定小數(shù)點(diǎn)數(shù)值部分...符號位固定小數(shù)點(diǎn)數(shù)值部分問題：如何表示實(shí)型數(shù)？小數(shù)形式指數(shù)形式——科學(xué)計(jì)數(shù)法(3)不同類型數(shù)據(jù)的存儲形式不同整數(shù)部分小數(shù)部分指數(shù)部分小數(shù)部分定點(diǎn)數(shù)（FixedPoint）小數(shù)點(diǎn)的位置固定浮點(diǎn)數(shù)（Floating-Point）小數(shù)點(diǎn)的位置不固定浮點(diǎn)數(shù)實(shí)現(xiàn)小數(shù)點(diǎn)位置可浮動的主要原因?qū)?shí)數(shù)拆分成了階碼（Exponent）和尾數(shù)（Mantissa）分別存儲對于同樣的尾數(shù)，階碼的值越大，則浮點(diǎn)數(shù)所表示的數(shù)值的絕對值就越大(3)不同類型數(shù)據(jù)的存儲形式不同階碼E（指數(shù)部分）尾數(shù)M（小數(shù)部分）N=rE

M

r為基數(shù)通常取2決定實(shí)數(shù)的表數(shù)精度決定實(shí)數(shù)的表數(shù)范圍同樣是4個(gè)字節(jié)（32位）定點(diǎn)數(shù)表數(shù)范圍受其二進(jìn)制位數(shù)的限制——值域都是有限的在計(jì)算機(jī)中通常是用定點(diǎn)數(shù)來表示整數(shù)和純小數(shù)用浮點(diǎn)數(shù)表示既有整數(shù)部分、又有小數(shù)部分的實(shí)數(shù)(3)不同類型數(shù)據(jù)的存儲形式不同定點(diǎn)數(shù)-231~231-1單精度浮點(diǎn)數(shù)-3.402823466×1038~3.402823466×1038字符型數(shù)據(jù)（英文字母、數(shù)字、控制字符）以二進(jìn)制編碼方式存儲，一個(gè)字節(jié)保存一個(gè)字符字符編碼方式取決于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所使用的字符集ASCII（美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）字符集每個(gè)字符有一個(gè)編碼值（查ASCII碼表）字符常數(shù)就是一個(gè)普通整數(shù)(3)不同類型數(shù)據(jù)的存儲形式不同01001000‘H’72(4)不同數(shù)據(jù)類型的表數(shù)范圍不同(2)不同數(shù)據(jù)類型的表數(shù)范圍不同以2字節(jié)（16位）短整型為例有符號整數(shù)的最高位是符號位，使其數(shù)據(jù)位比無符號整數(shù)的數(shù)據(jù)位少了1位2.2.3標(biāo)識符的命名規(guī)則（1）標(biāo)識符由英文字母、數(shù)字和下畫線組成，且必須以英文字母或下畫線開頭。（2）不允許使用關(guān)鍵字作為標(biāo)識符，同時(shí)標(biāo)識符也不應(yīng)與系統(tǒng)預(yù)定義的庫函數(shù)重名。（3）C語言的標(biāo)識符可以是任意長度。一般也會有最大長度（與編譯器相關(guān)）限制。（4）標(biāo)識符應(yīng)直觀、易于拼讀、易于記憶，即做到“見名知意”，最好使用英文單詞及其組合，切忌使用漢語拼音。2.2.3標(biāo)識符的命名規(guī)則（5）標(biāo)識符應(yīng)盡量與所采用的操作系統(tǒng)或開發(fā)工具的風(fēng)格保持一致。例如，Windows應(yīng)用程序的標(biāo)識符通常采用“大小寫混排”方式，如MaxValue，而UNIX應(yīng)用程序的標(biāo)識符通常采用“小寫加下畫線”方式，如max_value。不要將兩類風(fēng)格混在一起使用。（6）C語言的標(biāo)識符是區(qū)分大小寫（對大小寫敏感）的。在程序中不能改變其值的量包括:整型(如0,67,2,

123L,123u,

022,0x12)默認(rèn)為基本整型int實(shí)型(如2.3,1.2e-5,2.73F,2.73L)默認(rèn)為雙精度實(shí)型double字符型(如'z','3','$’)字符串(如"UKM","1","5a”)枚舉型2.3常量長整型無符號整型八進(jìn)制十六進(jìn)制單精度實(shí)型長雙精度實(shí)型十進(jìn)制小數(shù)指數(shù)形式十進(jìn)制2.2.1常量的表示2.2.1常量的表示24/532.3.2宏常量和const變量在程序中直接使用的常數(shù)，稱為幻數(shù)(MagicNumber)

問題：使用幻數(shù)存在什么問題？程序的可讀性變差容易發(fā)生書寫錯(cuò)誤，產(chǎn)生不一致性當(dāng)常數(shù)需要改變時(shí)，要修改所有引用它的代碼，繁瑣，還可能有遺漏良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格建議把幻數(shù)定義為宏常量const常量優(yōu)點(diǎn)減少重復(fù)書寫常數(shù)的工作量提高程序的可讀性和可維護(hù)性宏常量（MacroConstant）用一個(gè)標(biāo)識符號來表示的常量宏定義

#define

標(biāo)識符字符串

編譯預(yù)處理命令：在源程序編譯之前，先對程序中的編譯預(yù)處理命令進(jìn)行處理然后將處理的結(jié)果和源程序一起進(jìn)行編譯，以得到目標(biāo)代碼2.3.2宏常量和const變量宏常量（MacroConstant）宏定義

#define

標(biāo)識符字符串

#definePI3.14159

符號常量（SymbolicConstant）宏名（MacroName），一般全大寫不區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)類型2.3.2宏常量和const變量宏常量存在的問題是什么？沒有數(shù)據(jù)類型，編譯器在宏替換時(shí)不進(jìn)行類型檢查只進(jìn)行簡單的字符串替換，極易產(chǎn)生意想不到的錯(cuò)誤2.3.2宏常量和const變量constdoublepi=3.14159;const常量與宏常量相比的優(yōu)點(diǎn)是什么？const常量有數(shù)據(jù)類型，編譯器能對其進(jìn)行類型檢查某些集成化調(diào)試工具可以對const常量進(jìn)行調(diào)試2.4鍵盤輸入和屏幕輸出2.4.1單個(gè)字符的輸入輸出函數(shù)2.4.2格式化輸入輸出函數(shù)2.4.1單個(gè)字符的輸入輸出字符輸出函數(shù)putchar()putchar(ch)向屏幕輸出一個(gè)字符，字符型變量ch的值字符輸入函數(shù)getchar()ch=getchar()從鍵盤接收的字符作為getchar()的函數(shù)值無參數(shù)【例2.2】小寫英文字母轉(zhuǎn)換成大寫英文字母B↙b#include<stdio.h>intmain(void){ charch; ch=getchar();//從鍵盤輸入一個(gè)字符,按回車鍵結(jié)束輸入

ch=ch–('a'-'A');//將大寫字母轉(zhuǎn)換為小寫字母 putchar(ch);//在屏幕上顯示變量ch中的字符 putchar('\n');//輸出一個(gè)回車換行控制符

return0;}2.4.2數(shù)據(jù)的格式化屏幕輸出按指定格式和類型輸出變量的值，或者輸出一行字符串printf(格式控制字符串,輸出值參數(shù)表);printf("a=%db=%f",a,b);輸出值參數(shù)類型應(yīng)與格式轉(zhuǎn)換說明符相匹配可輸出多個(gè)任意類型的數(shù)據(jù)可變長度的輸出參數(shù)表與格式說明符一一對應(yīng)普通字符轉(zhuǎn)換說明指定輸出數(shù)據(jù)格式%ddecimal

輸出十進(jìn)制有符號int型%uunsigned

輸出十進(jìn)制無符號int型%ffloat

以小數(shù)形式(6位小數(shù))輸出float,double型%eexponent以標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)形式輸出float,double型inta=10;printf("%d",a);10doubleb=10.3;printf("%f",b);10.300000floatb=10.3;printf("%e",b);1.030000e+0012.4.2數(shù)據(jù)的格式化屏幕輸出%ccharacter以字符形式輸出單個(gè)字符charc=‘A’;printf("%c",c);Acharc=‘A’;printf("%d",c);652.4.2數(shù)據(jù)的格式化屏幕輸出2.4.3數(shù)據(jù)的格式化鍵盤輸入

轉(zhuǎn)換說明可變長度輸入地址參數(shù)表格式scanf(格式控制字符串,輸入地址表);scanf("%d%f",&a,&b);

&是取地址運(yùn)算符格式scanf(格式控制字符串,輸入地址表);scanf("%d%f",&a,&b);如何分隔多個(gè)輸入數(shù)據(jù)？1）空格、Tab或回車2）達(dá)到輸入位寬3）遇非法字符遇以上情況都認(rèn)為一個(gè)數(shù)據(jù)輸入結(jié)束：2.4.3數(shù)據(jù)的格式化鍵盤輸入%d 輸入十進(jìn)制int型%f,%e 輸入float型（不能指定輸入數(shù)據(jù)的精度）%c 輸入一個(gè)字符（包括空白字符）常見錯(cuò)誤scanf("%7.2f",&a);scanf("%f",

a);scanf("%f\n",

&a);2.4.3數(shù)據(jù)的格式化鍵盤輸入scanf()的格式修飾符m 輸入數(shù)據(jù)的位寬l 加d、u前輸入long型 加f、e前輸入double型L 加f、e前輸入longdouble型h 加d前輸入short型%ld 輸入longint型%hd 輸入shortint型%f 輸入float型%lf

輸入double型m 輸入數(shù)據(jù)的位寬l 加d、u前輸入long型 加f、e前輸入double型L 加f、e前輸入longdouble型h 加d前輸入short型* 輸入項(xiàng)在讀入后不賦給相應(yīng)的變量2.4.3數(shù)據(jù)的格式化鍵盤輸入2.5算術(shù)運(yùn)算算術(shù)表達(dá)式除法（Division）

a/b浮點(diǎn)數(shù)除法(FloatingDivision)aorborbotharefloats整數(shù)除法(IntegerDivision)aandbareintegers11/5=211.0/5=2.22.5算術(shù)運(yùn)算操作數(shù)必須是整數(shù)，返回a與b相除之后的余數(shù)（Remainder）（1）提取數(shù)字的最低位。例如，123%10即可得到123的最低位3。（2）判斷一個(gè)數(shù)能否被另一個(gè)數(shù)整除。例如，若m%n的結(jié)果為0，則m能被n整除。（3）判斷一個(gè)數(shù)是否為偶數(shù)。例如，若m%2的結(jié)果為0，則m為偶數(shù)。（4）生成一個(gè)指定范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)。求余（Modulus）——也稱a對b取模

a%b2.5算術(shù)運(yùn)算問題：輸出一個(gè)三位整數(shù)的個(gè)位、十位和百位數(shù)字關(guān)鍵：如何分離個(gè)位、十位、百位數(shù)字？153%10

=3153/100=1153-1*100=53

53/10=5153-1*100-5*10=3153%100

=53

53/10=5153/10

=

15

15%10=52.5算術(shù)運(yùn)算對p求模取余：H(k)=k%p將一個(gè)大范圍的自然數(shù)集合映射到一個(gè)只有p個(gè)元素的小集合上隨機(jī)函數(shù)rand()生成一個(gè)在0~32767之間的隨機(jī)數(shù)問題：如何生成一個(gè)指定范圍（如1~100）內(nèi)的隨機(jī)數(shù)？magic=rand()%100;//0~99magic=rand()%100+1;//1~1002.5算術(shù)運(yùn)算常用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)函數(shù)#include<math.h>函數(shù)名功能exp(x)ex函數(shù)名功能exp(x)expow(x,y)xy函數(shù)名功能exp(x)expow(x,y)xysqrt(x)x的平方根，(x>=0)函數(shù)名功能exp(x)expow(x,y)xysqrt(x)x的平方根，(x>=0)fabs(x)|x|函數(shù)名功能exp(x)expow(x,y)xysqrt(x)x的平方根，(x>=0)fabs(x)|x|log(x)lnx，(x>0)函數(shù)名功能exp(x)expow(x,y)xysqrt(x)x的平方根，(x>=0)fabs(x)|x|log(x)lnx，(x>0)log10(x)lgx，(x>0)函數(shù)名功能exp(x)expow(x,y)xysqrt(x)x的平方根，(x>=0)fabs(x)|x|log(x)lnx，(x>0)log10(x)lgx，(x>0)sin(x)sinx，x為弧度值函數(shù)名功能exp(x)expow(x,y)xysqrt(x)x的平方根，(x>=0)fabs(x)|x|log(x)lnx，(x>0)log10(x)lgx，(x>0)sin(x)sinx，x為弧度值cos(x)cosx，x為弧度值2.5算術(shù)運(yùn)算2.6賦值運(yùn)算賦值運(yùn)算符和數(shù)學(xué)中的等號有何區(qū)別？有方向性左值和右值類型應(yīng)一致

(1)賦值表達(dá)式語句（

ExpressionStatement

）

變量

=

表達(dá)式

;

(2)定義變量的同時(shí)為變量賦值——初始化（Initialize）

類型變量=表達(dá)式;

2.6賦值運(yùn)算賦值運(yùn)算符的結(jié)合性？

（2）多重賦值（MultipleAssignment）

變量1=變量2=

表達(dá)式

賦值運(yùn)算符的優(yōu)先級？

（1）簡單賦值（SimpleAssignment）

變量=

表達(dá)式

一種簡寫的且執(zhí)行效率更高的賦值

（3）復(fù)合的賦值（CombinedAssignment）

變量1運(yùn)算符op=表達(dá)式

2.6賦值運(yùn)算增1運(yùn)算符(Increment)++使變量的值增加1個(gè)單位減1運(yùn)算符(Decrement)--使變量的值減少1個(gè)單位操作數(shù)只能是變量，不能是表達(dá)式，自增自減運(yùn)算一元運(yùn)算符前綴(prefix)++n--n后綴(postfix)n++n--

n=n+1

n=n–1

n=n+1

n=n–1作為前綴(prefix)運(yùn)算符時(shí)++n，--n先對n增1/減1，然后再使用n的值m=++n;n=n+1;

m=n;printf("%d",++n);n=n+1;

printf("%d",n);用增1和減1運(yùn)算生成的代碼運(yùn)行速度更快2.6賦值運(yùn)算作為后綴(postfix)運(yùn)算符時(shí)n++，n--先使用n的值，然后再對n增1/減1m=

n++;m=n;n=n+1;

printf("%d",n++);n=n+1;

printf("%d",n);2.7增1和減1運(yùn)算符i5j??46前綴與后綴對變量和表達(dá)式的影響mnm=++n-2;n=n+1;

m=n-2;m=

n++-2;m=n-2;n=n+1;

n5m??36操作數(shù)的值是相同的但表達(dá)式的值是不同的2.7增1和減1運(yùn)算符優(yōu)點(diǎn)增1和減1運(yùn)算生成的代碼效率更高一些問題：過多的增1和減1運(yùn)算混合會產(chǎn)生什么結(jié)果？可讀性差，例如(++n)+(++n)，(n++)+(n++)不同編譯器產(chǎn)生的運(yùn)行結(jié)果不同良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格提倡在一行語句中，一個(gè)變量只出現(xiàn)一次增1或減1運(yùn)算2.7增1和減1運(yùn)算符2.8.1自動類型轉(zhuǎn)換2.8.2強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換2.8混合數(shù)據(jù)類型運(yùn)算中的類型轉(zhuǎn)換算術(shù)表達(dá)式中問題：相同類型數(shù)據(jù)的運(yùn)算結(jié)果的類型是什么？還是該類型例如，整數(shù)除法2.8.1自動類型轉(zhuǎn)換11/5=2根據(jù)參與運(yùn)算的操作數(shù)類型從低級別向高級別自動轉(zhuǎn)換算術(shù)表達(dá)式中問題：不同類型數(shù)據(jù)的運(yùn)算結(jié)果的類型是什么？取值范圍較大的那種類型例如，浮點(diǎn)數(shù)除法C編譯器將所有操作數(shù)都轉(zhuǎn)換成取值范圍較大的操作數(shù)的類型——類型提升（TypePromotion）11.0/5=11.0/5.0=2.22.8.1自動類型轉(zhuǎn)換Example:

inttotal,number; floataver; … aver=total/number;

15/2

7total15number2aver??7.000000整數(shù)除法2.8.2強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換不同類型的數(shù)據(jù)的運(yùn)算結(jié)果的類型？

intnumber;

floattotal,aver; … aver=total/number;

15.000000/2

7.500000total15number2aver??7.500000浮點(diǎn)數(shù)除法2.8.2