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第1章 程序设计概述
第1章 程序设计概述
1.1 程序的概念 1.2程序设计语言 1.3 初识C程序 1.4 C程序的基本语法
1.5 C程序设计方法
1.6常见C程序的错误
1.1 程序的概念
• 程序（program）：是用某种程序设计语言编 写指示计算机完成特定功能的命令序列的集合， 如: – IE浏览器iexplore.exe程序 – 网络聊天qq.exe程序 – 洗衣机洗衣程序 • 程序是人类驾驭计算机的手段 – 谷歌围棋人工智能程序AlphaGo – Mobike &OFO
1.3.3 简单游戏的C程序
• 简单的“走迷宫”小游戏的C程序
for(i=0;i<6;i++) puts(m[i]);//初始迷宫图输出到屏幕 //小球没走到迷宫出口，根据迷宫状态选择一个方向移动 while(x!=exitX || y!=exitY) { ch=getch(); move(m,ch,&x,&y);//小球在用户指定方向移动一步 system("cls");//清屏 for(i=0;i<6;i++) puts(m[i]);//小球移动一步后的迷宫图输出到屏幕 } printf("Congratulations on winning the maze !"); Sleep(5000);//暂停5秒钟左右 return 0; }
1.5.2 算法设计
• 算法的描述： – 自然语言 – 伪代码 – 流程图
1.5.2 算法设计
• 流程图几种基本图形
• C语言的三种控制结构用流程图
1.5.2 算法设计
• 求三个数中的最大值问题的流程图
1.5.3 程序编写
• C程序=数据+操作 • 数据：即确定数据的存储方式 – 已知信息的数据 – 计算过程产生中间数据 – 待求结果的数据 • 操作：即算法，用语句实现 – 符合程序语言的语法规则
1.3.3 简单游戏的C程序
• 简单的“走迷宫”小游戏的执行结果
1.3.4 C程序的实现过程
• C程序实现的4个过程：
– – – – 编辑（EDIT） 编译（COMPILE） 连接（Link） 执行（EXECUTE）
1.3.4 C程序的实现过程
• C程序的集成开发环境 集编辑（EDIT）、编译（COMPILE）、 连 接（Link）、执行（EXECUTE）与一体，并提 供调试（debug）手段和帮助（help）的开发 软件。
– 程序=类+类+…+类 – 类=数据结构+算法+程序设计语言+语言环境 – 如：C++、JAVA、Python等
1.2程序设计语言
• 高级语言的翻译
– 高级语言不能被计算机直接执行，必须先由一 种翻译程序将这些程序翻译成能被计算机识别 和执行的机器语言
– 翻译程序的种类
• 编译程序 • 解释程序
1.2程序设计语言
• 面向过程程序设计语言
– 以函数为基本程序结构单位，程序的设计以过 程为核心。先用函数实现解决问题所需要的每 个步骤, 再根据既定的功能依次调用函数。
– 程序=算法+数据结构+程序设计语言+语言环境 – 如：C、Pascal等
1.2程序设计语言
• 面向对象程序设计语言
– 以类为基本程序结构单位，程序的设计以类为 核心，数据及操作封装在类中。
1.3.4 C程序的实现过程
• 几种常用的C语言集成开发工具
开发工具 Turbo C Borland C Micrsoft C Visual C++ Dev C++ 运行环境 DOS DOS DOS Windows 不能开发C++语言程序 各工具的差异 基本特点
Borland C++
Visual Studio
1.5.4 运行调试
• 发现错误 – 设计测试用例 • 错误的定位 – 设置断点 – 单步跟踪 – 观察变量的值
1.6 常见C程序的错误
1.6.1语法错误——编译错误 1.6.2语法错误——连接错误 1.6.3逻辑错误——结果不正确 1.6.4逻辑错误——运行时错误
1.4.2 C程序的基本元素
3. 注释 注释的一般形式是： – /* 一行或多行注释 */ – // 当前行注释
1.4.3 C程序编程风格
• 良好的编程风格 （1）代码形成锯齿形书写格式。 （2）为增加程序的可读性，程序的主要语句要有适当注 释。 （3）标识符命名尽量做到“见名知意”的原则。 （4）一行只写一个语句。 （5）为使程序的结构更清晰，可使用空行或空格。 （6）输入数据前要有适当的提示，输出结果时要有说明。
1.4.1 C程序的基本结构 1.4.2 C程序的基本元素 1.4.3 C程序的编程风格
1.4.1 C程序的基本结构
• 从宏观上讲，C程序的基本结构包括：编译预处理命令、 函数定义。
/*功能：已知x与y的值，把x除以y的结果放到z中，并在屏幕 上打印输出*/ #include<stdio.h> int main() { int x,y; 编译预处理命令 double z; x=20; y=5; z=(double)x/y; printf("z=%.1f\n",z); //输出两个整数相除的结果 return 0; }
– （1）已知什么 – （2）求什么。
• 如：已知同笼中鸡兔的头数与脚数，求鸡兔各有 多少只
– 问题的解决Baidu Nhomakorabea案。 • 根据已知条件，寻求结果的方法和途径 • 如：鸡兔同笼问题的“穷举法”
1.5.2 算法设计
• 算法：解决问题所需的有限步骤
• 算法设计：就是设计程序执行步骤，这些步 骤都应该是明确定义、可以执行的，而且每 个步骤的执行顺序是确定的，并且能够在有 限步骤内执行完毕。
机器语言
10011100 00000001 00000100 00010000 10001000 00000000 10001010 01000110 00000100 00000100
汇编语言
MOV SI,10H MOV AL,[SI] INC SI ADD AL,[SI] MOV [SI],AL
高级语言
int x=6,y=7; y=x+y;
例：要使两个存储单元中的数的相加，最后结果存放在其中一个单元中
1.2程序设计语言
• 高级语言：独立于机器，表达方式更接近于被 描述的问题，而不需要去关心与机器相关的实 现细节 • 第一个高级语言 – 1954年，FORTRAN • 影响较大的高级语言 – FORTRAN、ALGOL、COBOL、BASIC、LISP、 Pascal、VB、C、C++、C#、Delphi、JAVA、 Python、PHP 等
1.4.2 C程序的基本元素
2. 标识符 用来命名如语句的种类、变量的名称、函数的名称等 的各种程序元素，应满足以下规则：
– 以字母（不论大小写）或下划线（_）开头； – 随后可以跟若干个（包括0个）字母、数字、下划 线。
1.4.2 C程序的基本元素
2. 标识符 • 关键字：C语言的编译系统已经给予固定意义的标识符. – 数据类型名：int 、double – 语句的种类：if、 for – 程序元素的其他性质：define、static • 标准标识符：C语言的程序设计环境中，已经被给予指 定意义的标识符 – printf 格式化输出库函数的函数名 – scanf 格式化输入库函数的函数名 – INT_MAX 整数类型的最大数据
1.5.2 算法设计
• 求三个整数中的最大值的算法举例：
第1步:输入三个正整数a,b,c； 第2步:如果a大于b，则将a的值赋给max， 否则将b的值赋给max； 第3步:如果c大于max，则将c的值赋给max； 第4步:打印：“最大值为” max
1.5.2 算法设计
• 编程问题的最基本的算法设计可归结为以 下三步： （1）获得数据 （2）执行计算 （3）显示结果
1.5 C程序设计方法
1.5.1问题分析 1.5.2算法设计 1.5.3程序编写 1.5.4运行调试
1.5 C程序设计方法
• 编程工具确定后，程序设计的四个步骤：
问题分析
算法设计
程序编写
运行测试
1.5.1 问题分析
• 问题分析的过程包括 – 问题的定义
• 明确解决问题需要考虑的已知信息，和需要达到 的目标。
CodeBlocks
（1）符合标准C （ 2 ）各系统具有一些 Windows 扩充内容 （3）能开发C语言程序 能开发 C++ 语言程序（集 DOS、Windows （集程序编辑、编译、连 程序编辑、编译、连接、调 接、调试、运行于一体） 试、运行于一体） Windows Windows、Mac
1.4 C程序的基本语法
• C可作为应用程序的设计语言 – 如编写计算器、游戏、图像处理等
1.3.1 C语言概述
• C 是最受欢迎的、应用最广泛的编程语言之一
2017年2月TIOBE编程语言排行榜
1.3.2 数值计算的C程序
• 实现“鸡兔同笼”问题穷举法的C程序
/* 功能：已知鸡兔的总头数和总脚数，求解鸡兔的数量各有多少*/ #include<stdio.h> int main()//主函数 { int head,feet; //head 为鸡兔头的总数、feet为鸡兔脚的总数 int chicken, rabbit; //chicken为鸡的数量、rabbit为兔的数量 scanf("%d %d",&head,&feet); //获取键盘输入的头数与脚数 /*反复穷举可能符合条件的解法，直到获得求解结果结束*/ for(chicken=1;chicken<=head;chicken++) { rabbit=head-chicken; if(chicken*2+rabbit*4==feet) break; } printf("\nchicken=%d,rabbit=%d",chicken,rabbit);//屏幕输出鸡兔的数量 return 0; }
1.3 初始C程序
1.3.1 C语言概述 1.3.2 数值计算的C程序 1.3.3简单游戏的C程序 1.3.4 C程序的实现过程
1.3.1 C语言概述
• C语言演变 – BCPL=>B => C => C++ • C可作为系统程序的设计语言 – 如编写Windows、Linux、嵌入式等操作系统
1.4.2 C程序的基本元素
2. 标识符 • 用户定义的标识符 – 除了关键字和标准标识符之外的其他标识符。 在不混淆的情况下，把“用户定义的标识符” 简单地说成“标识符”。 – 通常用来命名程序中的变量、函数或其他程序 元素。
• 合法的用户定义标识符如：x y2 _imax ELSE X A_to_B • 非法的用户定义标识符如：5x else #No sum two reinput main
• 执行结果
1.3.3 简单游戏的C程序
• 简单的“走迷宫”小游戏的C程序
功能是：已知一个6*6阶的迷宫、实现让小球从起点走出迷宫*/ #include <stdio.h> #include <conio.h> #include <windows.h> #include "move.h" int main() { //迷宫图，大写字母O为小球起始位置，#字符为迷宫栅栏 char m[6][7]={"######", "#O # ", "# ## #", "# # #", "## #", "######"}; int i,x,y,exitX,exitY; char ch; x=1,y=1,exitX=1,exitY=5;//x,y为小球初始位置，exitX,exitY为迷宫出口位置
1.2程序设计语言
• 程序设计语言 – 是计算机能够理解和识别的一种语言体系， 用于描述程序中操作过程的命令、规则的符 号集合，是进行程序设计的工具。
• 编程 – 设计一组控制计算机的命令集的过程，需要 人们事先经过缜密的思考和设计，程序强调 严谨的逻辑和结构。
1.2程序设计语言
• 程序设计语言的发展
main
函 数 定 义
1.4.2 C程序的基本元素
• 从微观上看，一个C程序也可以被看成是由若干行 组成的，而每一行由字符的序列构成的。 1. 基本字符集： – 大写英文字母：A~Z – 小写英文字母：a~z – 阿拉伯数字：0~9 – 28个标点符号和运算符 – 下划线（_）、空格符、制表符和换行符
第1章 程序设计概述
1.1 程序的概念 1.2程序设计语言 1.3 初识C程序 1.4 C程序的基本语法
1.5 C程序设计方法
1.6常见C程序的错误
1.1 程序的概念
• 程序（program）：是用某种程序设计语言编 写指示计算机完成特定功能的命令序列的集合， 如: – IE浏览器iexplore.exe程序 – 网络聊天qq.exe程序 – 洗衣机洗衣程序 • 程序是人类驾驭计算机的手段 – 谷歌围棋人工智能程序AlphaGo – Mobike &OFO
1.3.3 简单游戏的C程序
• 简单的“走迷宫”小游戏的C程序
for(i=0;i<6;i++) puts(m[i]);//初始迷宫图输出到屏幕 //小球没走到迷宫出口，根据迷宫状态选择一个方向移动 while(x!=exitX || y!=exitY) { ch=getch(); move(m,ch,&x,&y);//小球在用户指定方向移动一步 system("cls");//清屏 for(i=0;i<6;i++) puts(m[i]);//小球移动一步后的迷宫图输出到屏幕 } printf("Congratulations on winning the maze !"); Sleep(5000);//暂停5秒钟左右 return 0; }
1.5.2 算法设计
• 算法的描述： – 自然语言 – 伪代码 – 流程图
1.5.2 算法设计
• 流程图几种基本图形
• C语言的三种控制结构用流程图
1.5.2 算法设计
• 求三个数中的最大值问题的流程图
1.5.3 程序编写
• C程序=数据+操作 • 数据：即确定数据的存储方式 – 已知信息的数据 – 计算过程产生中间数据 – 待求结果的数据 • 操作：即算法，用语句实现 – 符合程序语言的语法规则
1.3.3 简单游戏的C程序
• 简单的“走迷宫”小游戏的执行结果
1.3.4 C程序的实现过程
• C程序实现的4个过程：
– – – – 编辑（EDIT） 编译（COMPILE） 连接（Link） 执行（EXECUTE）
1.3.4 C程序的实现过程
• C程序的集成开发环境 集编辑（EDIT）、编译（COMPILE）、 连 接（Link）、执行（EXECUTE）与一体，并提 供调试（debug）手段和帮助（help）的开发 软件。
– 程序=类+类+…+类 – 类=数据结构+算法+程序设计语言+语言环境 – 如：C++、JAVA、Python等
1.2程序设计语言
• 高级语言的翻译
– 高级语言不能被计算机直接执行，必须先由一 种翻译程序将这些程序翻译成能被计算机识别 和执行的机器语言
– 翻译程序的种类
• 编译程序 • 解释程序
1.2程序设计语言
• 面向过程程序设计语言
– 以函数为基本程序结构单位，程序的设计以过 程为核心。先用函数实现解决问题所需要的每 个步骤, 再根据既定的功能依次调用函数。
– 程序=算法+数据结构+程序设计语言+语言环境 – 如：C、Pascal等
1.2程序设计语言
• 面向对象程序设计语言
– 以类为基本程序结构单位，程序的设计以类为 核心，数据及操作封装在类中。
1.3.4 C程序的实现过程
• 几种常用的C语言集成开发工具
开发工具 Turbo C Borland C Micrsoft C Visual C++ Dev C++ 运行环境 DOS DOS DOS Windows 不能开发C++语言程序 各工具的差异 基本特点
Borland C++
Visual Studio
1.5.4 运行调试
• 发现错误 – 设计测试用例 • 错误的定位 – 设置断点 – 单步跟踪 – 观察变量的值
1.6 常见C程序的错误
1.6.1语法错误——编译错误 1.6.2语法错误——连接错误 1.6.3逻辑错误——结果不正确 1.6.4逻辑错误——运行时错误
1.4.2 C程序的基本元素
3. 注释 注释的一般形式是： – /* 一行或多行注释 */ – // 当前行注释
1.4.3 C程序编程风格
• 良好的编程风格 （1）代码形成锯齿形书写格式。 （2）为增加程序的可读性，程序的主要语句要有适当注 释。 （3）标识符命名尽量做到“见名知意”的原则。 （4）一行只写一个语句。 （5）为使程序的结构更清晰，可使用空行或空格。 （6）输入数据前要有适当的提示，输出结果时要有说明。
1.4.1 C程序的基本结构 1.4.2 C程序的基本元素 1.4.3 C程序的编程风格
1.4.1 C程序的基本结构
• 从宏观上讲，C程序的基本结构包括：编译预处理命令、 函数定义。
/*功能：已知x与y的值，把x除以y的结果放到z中，并在屏幕 上打印输出*/ #include<stdio.h> int main() { int x,y; 编译预处理命令 double z; x=20; y=5; z=(double)x/y; printf("z=%.1f\n",z); //输出两个整数相除的结果 return 0; }
– （1）已知什么 – （2）求什么。
• 如：已知同笼中鸡兔的头数与脚数，求鸡兔各有 多少只
– 问题的解决Baidu Nhomakorabea案。 • 根据已知条件，寻求结果的方法和途径 • 如：鸡兔同笼问题的“穷举法”
1.5.2 算法设计
• 算法：解决问题所需的有限步骤
• 算法设计：就是设计程序执行步骤，这些步 骤都应该是明确定义、可以执行的，而且每 个步骤的执行顺序是确定的，并且能够在有 限步骤内执行完毕。
机器语言
10011100 00000001 00000100 00010000 10001000 00000000 10001010 01000110 00000100 00000100
汇编语言
MOV SI,10H MOV AL,[SI] INC SI ADD AL,[SI] MOV [SI],AL
高级语言
int x=6,y=7; y=x+y;
例：要使两个存储单元中的数的相加，最后结果存放在其中一个单元中
1.2程序设计语言
• 高级语言：独立于机器，表达方式更接近于被 描述的问题，而不需要去关心与机器相关的实 现细节 • 第一个高级语言 – 1954年，FORTRAN • 影响较大的高级语言 – FORTRAN、ALGOL、COBOL、BASIC、LISP、 Pascal、VB、C、C++、C#、Delphi、JAVA、 Python、PHP 等
1.4.2 C程序的基本元素
2. 标识符 用来命名如语句的种类、变量的名称、函数的名称等 的各种程序元素，应满足以下规则：
– 以字母（不论大小写）或下划线（_）开头； – 随后可以跟若干个（包括0个）字母、数字、下划 线。
1.4.2 C程序的基本元素
2. 标识符 • 关键字：C语言的编译系统已经给予固定意义的标识符. – 数据类型名：int 、double – 语句的种类：if、 for – 程序元素的其他性质：define、static • 标准标识符：C语言的程序设计环境中，已经被给予指 定意义的标识符 – printf 格式化输出库函数的函数名 – scanf 格式化输入库函数的函数名 – INT_MAX 整数类型的最大数据
1.5.2 算法设计
• 求三个整数中的最大值的算法举例：
第1步:输入三个正整数a,b,c； 第2步:如果a大于b，则将a的值赋给max， 否则将b的值赋给max； 第3步:如果c大于max，则将c的值赋给max； 第4步:打印：“最大值为” max
1.5.2 算法设计
• 编程问题的最基本的算法设计可归结为以 下三步： （1）获得数据 （2）执行计算 （3）显示结果
1.5 C程序设计方法
1.5.1问题分析 1.5.2算法设计 1.5.3程序编写 1.5.4运行调试
1.5 C程序设计方法
• 编程工具确定后，程序设计的四个步骤：
问题分析
算法设计
程序编写
运行测试
1.5.1 问题分析
• 问题分析的过程包括 – 问题的定义
• 明确解决问题需要考虑的已知信息，和需要达到 的目标。
CodeBlocks
（1）符合标准C （ 2 ）各系统具有一些 Windows 扩充内容 （3）能开发C语言程序 能开发 C++ 语言程序（集 DOS、Windows （集程序编辑、编译、连 程序编辑、编译、连接、调 接、调试、运行于一体） 试、运行于一体） Windows Windows、Mac
1.4 C程序的基本语法
• C可作为应用程序的设计语言 – 如编写计算器、游戏、图像处理等
1.3.1 C语言概述
• C 是最受欢迎的、应用最广泛的编程语言之一
2017年2月TIOBE编程语言排行榜
1.3.2 数值计算的C程序
• 实现“鸡兔同笼”问题穷举法的C程序
/* 功能：已知鸡兔的总头数和总脚数，求解鸡兔的数量各有多少*/ #include<stdio.h> int main()//主函数 { int head,feet; //head 为鸡兔头的总数、feet为鸡兔脚的总数 int chicken, rabbit; //chicken为鸡的数量、rabbit为兔的数量 scanf("%d %d",&head,&feet); //获取键盘输入的头数与脚数 /*反复穷举可能符合条件的解法，直到获得求解结果结束*/ for(chicken=1;chicken<=head;chicken++) { rabbit=head-chicken; if(chicken*2+rabbit*4==feet) break; } printf("\nchicken=%d,rabbit=%d",chicken,rabbit);//屏幕输出鸡兔的数量 return 0; }
1.3 初始C程序
1.3.1 C语言概述 1.3.2 数值计算的C程序 1.3.3简单游戏的C程序 1.3.4 C程序的实现过程
1.3.1 C语言概述
• C语言演变 – BCPL=>B => C => C++ • C可作为系统程序的设计语言 – 如编写Windows、Linux、嵌入式等操作系统
1.4.2 C程序的基本元素
2. 标识符 • 用户定义的标识符 – 除了关键字和标准标识符之外的其他标识符。 在不混淆的情况下，把“用户定义的标识符” 简单地说成“标识符”。 – 通常用来命名程序中的变量、函数或其他程序 元素。
• 合法的用户定义标识符如：x y2 _imax ELSE X A_to_B • 非法的用户定义标识符如：5x else #No sum two reinput main
• 执行结果
1.3.3 简单游戏的C程序
• 简单的“走迷宫”小游戏的C程序
功能是：已知一个6*6阶的迷宫、实现让小球从起点走出迷宫*/ #include <stdio.h> #include <conio.h> #include <windows.h> #include "move.h" int main() { //迷宫图，大写字母O为小球起始位置，#字符为迷宫栅栏 char m[6][7]={"######", "#O # ", "# ## #", "# # #", "## #", "######"}; int i,x,y,exitX,exitY; char ch; x=1,y=1,exitX=1,exitY=5;//x,y为小球初始位置，exitX,exitY为迷宫出口位置
1.2程序设计语言
• 程序设计语言 – 是计算机能够理解和识别的一种语言体系， 用于描述程序中操作过程的命令、规则的符 号集合，是进行程序设计的工具。
• 编程 – 设计一组控制计算机的命令集的过程，需要 人们事先经过缜密的思考和设计，程序强调 严谨的逻辑和结构。
1.2程序设计语言
• 程序设计语言的发展
main
函 数 定 义
1.4.2 C程序的基本元素
• 从微观上看，一个C程序也可以被看成是由若干行 组成的，而每一行由字符的序列构成的。 1. 基本字符集： – 大写英文字母：A~Z – 小写英文字母：a~z – 阿拉伯数字：0~9 – 28个标点符号和运算符 – 下划线（_）、空格符、制表符和换行符