程序设计基础（C语言）东北大学高级语言程序设计课程组 课程网站：www.neu.edu.cn/cxsj计算机及程序设计概述计算机和计算机程序程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj计算机的基本工作原理3程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj计算机硬件和计算机软件n计算机硬件主机外部设备n计算机软件裸机要使计算机解决各种实际问题，必须有软件的支持，计 算机软件着重研究如何管理计算机和使用计算机的问题 ，没有软件支持的计算机就是一堆废铁4程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj指令与程序n指令指令就是计算机执行某种操作的命令，是硬件能理解 并能执行的语言，是机器语言的一个语句，是程序员 进行程序设计的最小语言单位。 n指令的组成指令由操作码和操作数构成nMov 3，reg1nMov 5，reg2nAdd reg1，reg2nEnd5程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj指令与程序n程序程序（program）是为实现特定目标或解决特定问题而 用计算机语言编写的、可以连续执行并能够完成一定 任务的指令序列的集合。 n程序的开发描述问题（算法）程序设计语言n计算机软件6程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj程序设计语言n机器语言二进制指令与计算机硬件的设计密切相关 n汇编语言汇编语言与机器语言的指令具有一一对应的关系，指 令的操作码和操作数地址全部用指定的符号表示 汇编语言依然依赖于计算机系统结构，只能为特定的 机器所识别，是面向机器的语言 7程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj程序设计语言n高级语言与具体的计算机指令系统无关的计算机语言n高级语言的分类面向过程的语言nC、Pascal面向对象的语言nC+、Java、.Net面向特定应用的语言nSQL8程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj为什么学习c语言？nC语言是目前实际程序设计工作中使用最广泛的语言之一它包含了程序设计需要理解和使用的基本程序机理和主要机制掌握这些机制就可以理解程序与程序设计的主要问题。n目前有许多软件系统是用C编写的，或基本上是用C编写的学习程序设计的同时也能掌握一种实用的程序设计工具nC语言是一种很灵活的语言既可以在较高层次上做，也可以在较低级的层次上做n很多新型的语言都是衍生自C语言有些本身就是C语言的扩充和发展n程序设计是计算机领域的基础课程C语言适合作为计算机领域许多后续课程的教学语言9程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj授课重点n侧重学习一个具体问题的算法化的过程n学习应该掌握的基本编程技巧以及C编程的风 格和艺术n讨论怎样编写出一个好的程序？简单、实用的原则10程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj本课程的组织第一部分 基 础第二部分 简单程序设计第三部分 高级程序设计算法概念、编程原理、编程风格、 基本数据类型定义、算术运算符及 表达式顺序结构、选择结构、循环结构、 数组的定义及应用、程序设计过程函数、变量的存储类别、指针、结 构体与共用体、文件11程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj程序设计n什么是程序设计？使用某种程序语言编写程序的过程，就是用计算机 语言对所要解决的问题中的数据以及处理问题的方 法和步骤所做的完整而准确的描述的过程n怎样进行程序设计？分析问题确定算法编制程序调试程序12程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj程序设计n一个完整的程序数据结构、算法、编程语言和程序设计方法n对数据的描述（数据流）指定数据的类型和数据的结构n对操作的描述（控制流）指定操作的步骤，既算法n程序=数据结构+算法13程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj算法n什么是算法（Algorithm）？就是为了解决一个特定的问题而采取的确定的、 有限的、按照一定次序进行的、缺一不可的执行 步骤注意n为了有效地利用计算机解决实际问题，在设计 算法时不仅要保证计算机执行算法的正确性， 还要考虑算法的质量，选择适合于具体问题的 算法14程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj算法n通常计算机算法分为两大类：数值运算算法 和非数值运算算法数值运算是指对问题求数值解n有确定的数学模型非数值运算是指事务处理过程n种类繁多，很难提供统一规范的算法n更多的是需要用户设计其算法的15程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj算法n例1：猴子吃桃问题。有一堆桃子不知数目，猴子第 一天吃掉一半，又多吃了一个，第二天照此方法， 吃掉剩下桃子的一半又多一个，天天如此，到第11 天早上，猴子发现只剩一只桃子了，问这堆桃子原 来有多少个？ 数学模型：ai=2*（ai+1+1） i=9,8,7,1；Step1：peach1=1；i=10; Step2：peach0=2*（peach1+1）； Step3：peach1=peach0； Step4：i=i-1； Step5：若i=1，继续循环执行Step2； Step6：输出peach0的值。 16程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj算法n输入三个数，然后输出最大的数n算法的两个要素基本功能操作n数据运算和传输控制结构n顺序、选择和循环三种基本控制流程 算法可以写成： （1）输入A，B，C；（2）若AB，则A-MAX；若AMAX。（3）若CMAX，则C-MAX。（4）输出MAX，MAX是最大数。 17程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj算法的特性n有穷性应含有有限的操作步骤，不能是无限的。有穷性指在 “合 理的限度之内”n唯一性每一个步骤都是确定的，只有一个涵义，不可以为二义性n有零个或多个输入在执行算法时需要从外界获取必要的信息n有一个或多个输出算法执行的目的就是为了求解，“解”就是输出的信息没有输出的算法是没有意义的n正确性每一个步骤应当被有效的执行，并得到确定的结果18程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj算法的表示n流程图端点：表示程序的转向，常用 来表示程序的开始和结束。处理：操作的功能判断：单入口 多出口，表明判断的条件流线：表示程序 的执行方向和顺序。输入/输出：表示数据的名称、类型和用途等。19程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj算法的表示n流程图开始输入A,B,CAB?TNMAX=AMAX=BCMAX?NT MAX=C输出MAX结束20程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj算法的表示nN-S图是适合结构化程序 设计方法的图形工 具N-S流程图无法表 示非结构化的程序TN 当条件满足a1=1i=9当i=1时，循环a0=2*（a1+1）a1=a0i=i-1输出a021程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj算法的表示nUML面向对象的分析 与设计工具适合于描述复杂 系统元素之间的 关系，不关注具 体算法22程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj程序设计基本步骤 n确定数学模型实际问题的准确描述n算法描述 解决问题的具体步骤n编写程序 将已设计好的算法表达出来 n程序测试 保证程序的正确性 23程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj结构化的程序设计方法n程序的三种基本结构 问题的提出结构化程序设计必须采用的结构n顺序结构、选择结构和循环结构被称为程序设计的三种基本结构n算法的实现过程是由一系列操作组成的，这些 操作之间的执行次序就是程序的控制结构n总体结构流程都是自上而下顺序执行的。 24程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj结构化的程序设计方法n程序的三种基本结构顺序结构，顺序结构表示程序中 的各操作是按照它们出现的先后 顺序执行的 选择结构，表示程序的处理出现 了分支，它需要根据某一特定的 条件选择其中的一个分支执行 循环结构，程序反复执行某个或 某些操作，直到某条件为假（或 为真）时才可终止循环 25程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj结构化的程序设计方法n结构化程序设计方法 公认的面向过程编程应遵循的基本方法和原则结构化程序设计特征n采用模块化结构自顶而下的设计方法 便于对问题的分解和模块的划分 程序由三种基本控制结构组成有限制地使用转移语句n采用结构化程序设计语言书写程序结构化程序设计语言书写程序n注意书写风格26程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj其他程序设计方法n面向对象程序设计方法结构化程序设计方法作为一种面向过程的程序设 计方法，将解决问题的重点放在了描述实现过程 的细节上，尽量保证程序的客观性，避免人对于 程序设计的干扰。面向对象方法的基本原则是尽可能地模拟现实世 界中人类的思维方式，使开发软件的方法和过程 尽可能地接近人类解决问题的方法和过程。 n并行程序设计n基于组件的程序设计27程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj什么是C语言？n1973年由美国贝尔实验室设计发布的 目前是计算机程序设计语言的主流语种是世界上最为广泛使用的语言之一nC语言的流行归功于两个主要因素使用正确的C语言指令几乎可以完成任何任务是可移植的C编译系统的广泛采用nC语言是一种能够让软件工程师与计算机进行 有效对话的介于汇编语言和高级语言之间的编 程语言28程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj什么是C语言？nC语言标准1978年，正式出版的The C Programming Language 书中介绍的c语言，称为标准c语言1983年，美国国家标准化协会（ANSI）根据各种c语 言版本对c的扩充和发展，颁布了c语言的新标准ANSI cnANSI c比标准c有了很大的扩充和发展1987年，美国国家标准化协会又颁布新标准，称为87 ANSI C1990年，国际标准化组织ISO接受了87 ANSI C作为 ISO C的标准n目前功能最完善、性能最优良的新版本n目前流行的C编译系统都是以它为基础的29程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj什么是C语言？nC语言的特点适合开发系统软件结构化的程序设计语言丰富的数据类型和数据结构运算符多样化可移植性好语句简洁紧凑编程风格灵活，语法限制少，使用灵活具有预处理功能面向对象程序设计的基础30程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj编写一个加法运算程序#includestdio.h main（） int a，b；/*定义两个整形变量*/a=1；b=5；/*给两个变量赋值*/printf（“%d+%d=%dn”,a,b,a+b）;/*打印a和b之和*/C语言严格区分大、小写英文字母。C语言程序习惯上使用小写英文字 母，而大写英文字母通常作为常 量的宏定义和其他特殊的用途。什么是C语言？31程序设计基础（C语言） www.neu.edu.cn/cxsj#includestdio.h main（） int a，b；/*定义两个整形变量*/a=1；b=5；/*给两个变量赋值*/printf（“%d+%d=%dn”,a,b,a+b）;/*打印a和b之和*/C语言严格区分大、小写英文字母。什么是C语言？ C语言程序是由一个个的语句组成。