第一章 c语言简介

 

　　 C语言是一种计算机程序设计语言。它既有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为系统设计语言，编写工作系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，它的应用范围广泛。

　　C语言对操作系统和系统使用程序以及需要对硬件进行操作的场合，用C语言明显优于其它解释型高级语言，有一些大型应用软件也是用C语言编写的。 

　　C语言具有绘图能力强，可移植性，并具备很强的数据处理能力，因此适于编写系统软件，三维，二维图形和动画。它是数值计算的高级语言。

一.c语言的发展史和编程基础

　　1.发展史        

　　　　　　C语言是一门优秀的程序设计语言 C语言是在1973年由美国贝尔实验室开发的。 1983年, ANSI( American   National    Standard    Institute)为C语言制定了新的标准, 称为ANSIC, 并于1989年最终完成。 目前使用较多的版本有ANSI C, Borland C, Turbo C, Microsoft C/C++ , Visual C++等。

　　2.编程基础  

　　　　2.1理解什么是编程基础

　　　　　　编程语言（Programming Language）：计算机解决问题所需的一系列指令的集合。编程语言有很多种，常用的有C语言、C++、Java、C#、Python、PHP、JavaScript、Go语言等，每种语言都有自己擅长的方面。

         　　　C语言（C Language）是编程语言的一种，学习C语言，主要是学习它的格式和词汇。

　　　　　　compiler：编译器

　　　　　　compile：编译

　　　　　　object :目标，对象。
　　　　　　error : 错误。
　　　　　　undeclared : 未声明
　　　　　　identifier : 标识符，用来表示函数，变量名字的。

　　　　　　debug:调试版。
　　　　　　release:发布版。
　　　　　　executable：可执行的。

　　　　　　standart   input/output   标准输入输出

　　　　　　decimal     十进制

　　　　　　binary   而精致

　　　　　　hexadecimal    十六进制

　　　　　　byte  字节，8个bit为1字节

　　　　　　bit    比特

　　　　　　address   ：地址

i　　　　　　nteger  整型

                       character  字符

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　compiler

　　　　　　　　　源代码（.c,\.cpp）----------------------------------->目标代码（.obj）

　　　　　　　　　源代码（.c,\.cpp）----------------------------------->目标代码（.obj）         连接      link

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.             --------->(.exe文件)   

　　　　　　　　　源代码（.c,\.cpp）----------------------------------->目标代码（.obj）
　　　　　　　　　源代码（.c,\.cpp）----------------------------------->目标代码（.obj）

　　　　　

　　　　下面是一个C语言的完整例子

                    #include <stdio.h>                            //预编译头  //包含stdio.h这个文件，相当于把这个文件中的内容，所有代码放到这个位置。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     c语言先声明后使用的语言。

　　　　　　int main()    　         　　　　　　　　//函数头　//main（）程序入口，程序就从这个位置开始运行，void：空，无返回值的函数。

　　　　　　{                              　　　　　　　　 //{}函数体  一个函数由函数头和函数体组成

　　　　　　　　printf(“欢迎来到蚂蚁软件！");   //函数调用  注意函数日调用格式 ， “  ”  表示字符串

　　　　　　　　return 0;

　　　　　　}

　　　　　　　　//                单行注释

　　　　　　　　/*..........*/   多行注释

　　　　　　　　关于生成的文件：.cpp 源代码文件

　　　　　　　　　　　　　　　　.dsp 项目文件

　　　　　　　　　　　　　　　　.dsw工作区文件   记录哪些项目属于这个工区。总结：一个工作区包含多个项目文件，一个项目可以包含多个文件，

　　　　　　　　　　　　　　　　.exe  可执行文件。程序给谁用的最终成果。

　　　　　　 这些具有特定含义的词汇、语句，按照特定的格式组织在一起，就构成了源代码（Source Code），也称源码或代码（Code）。

　　　　　　 C语言肯定规定了源代码中每个词汇、语句的含义，也规定了它们该如何组织在一起，这就是语法（Syntax）。

　　　　　　  编写源代码的过程就叫做编程（Program）。

　　　　2.1c语言的特点

　　　　　　C语言是结构化程序设计语言（structured   language   结构化语言  ）

　　　　　　　　结构化语言，到底有哪些结构？

　　　　　　　　　　　　1.顺序结构

　　　　　　　　　　　　2.循环结构

　　　　　　　　　　　　3.选择（分支）结构询问年龄，

　　　　　　　　　　　　例如：实现计算机大于35岁输出：你好成熟，小于35输出：你好年轻

　　　　　　　　　　#include   <stdio.h>

　　　　　　　　　　void  main()

　　　　　　　　　　{

　　　　　　　　　　　　重点　int  age=0；// 定义一个变量。有四件事发生

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第一件：比照类型分配对应大小的空间。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第二件：空间命名为age。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第三件：赋初值为0。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第四件：一定有个首地址，记为：&age

　　　　　　　　　　　　  while(1) //循环结构   对于（1）条件，条件成立旧执行循环体。c语言中1代表为正，0代表为假。
　　　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　　printf("您今年多大了？");
　　　　　　　　　　　　　　　scanf("%d",&age);//调用了scanf这个函数，这个函数要求第一个参数需要用字符串的方式
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 //给定读取的格式，%d:d是decimal 十进制读取。如果这里写“%o”那就是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  //按八进制读取了。第二个参数表示读取后，数据放到哪里。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//&为取地址符号。
　　　　　　　　　　　　　　　　if(age > 35) //分支结构的头，如果age > 35 成立，则执行大括号包含的体部分。
　　　　　　　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　　　　　printf("您好成熟啊");
　　　　　　　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　　　　　　　　　else
　　　　　　　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　　　　　printf("您好年轻啊");

　　　　　　　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　　　　　}

 　　　　　　　　　　　　}

　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　

 

　　　　　　　　　　　　　　　　}

 

　　　　　　功能强大，具有丰富的数据类型及运算符。

　　　　　　简洁紧凑，使用方便灵活。

　　　　　　C语言具有自我扩充能力

　　　　　　C语言具有汇编语言的功能

　　　　　　可移植性好

　　　　3 进制详解 二进制、八进制、十六进制  

                  3.1十进制到任意进制

                    78（十进制） → 10011110(二进制)

                    　　 78/2=39.......0

　　　　　　　　39/2=19.......1

　　　　　　　　19/2=9.......1

　　　　　　　　9/2=4.......1

　　　　　　　　4/2=2.......0

　　　　　　　　2/2=1.......0

　　　　　　　　1/2=0.......1

                     156（十进制） → 234(八进制)

　　　　　　　　156/8=19.......4

　　　　　　　　19/8=2.......3

　　　　　　　　2/8=0.......2

　　　　　　742（十进制） → 2E6(十六进制)

                             742/16=46.......6

　　　　　　　　46/16=2.......14=E

　　　　　　　　2/16=0.......2

                 3.2 任意进制到十进制

　　　　　　　　 1001110(二进制) → 78（十进制）

　　　　　　               =1*2^6+0+0+1*2^3+1*2^2+1*2^1+0=78

　　　　　　　　234(八进制) → 156（十进制）

　　　　　　　　　　=2*8^2+3*8^1+4*8^0=156

        　　　　　　2E6(十六进制)     →         742（十进制） 

  　　　　　　　　　　=2*16^2+14*16^1+6*16^0=72

                    3,3 二进制到八进制，十六进制   

                　　　10  011  001　（二进制） =  231　（八进制）         每三位转换为一个八进制数

                    　　1111  0011  1011（二进制）=  E38（十六进制）      每四位转换为一个十六进制数

        2.3数据在内存中的存储

                  2.3.1数据在内存中的存储

　　计算机要处理的信息是多种多样的，如数字、文字、符号、图形、音频、视频等，这些信息在人们的眼里是不同的。但对于计算机来说，它们在内存中都是一样的，都是以二进制的形式来表示。

　　要想学习编程，就必须了解二进制，它是计算机处理数据的基础。

　　内存条是一个非常精密的部件，包含了上亿个电子元器件，它们很小，达到了纳米级别。这些元器件，实际上就是电路；电路的电压会变化，要么是 0V，要么是 5V，只有这两种电压。5V 是通电，用1来表示，0V 是断电，用0来表示。所以，一个元器件有2种状态，0 或者 1 我们通过电路来控制这些元器件的通断电，会得到很多0、1的组合。例如，8个元器件有 2^8=256 种不同的组合，16个元器件有 2^16=65536 种不同的组合。虽然一个元器件只能表示2个数值，但是多个结合起来就可以表示很多数值了。

 　　

　　1个元器件称为1比特（Bit）或1位，8个元器件称为1字节（Byte) 那么16个元器件就是2Byte，32个就是4Byte，

　　以此类推：8×1024个元器件就是1024Byte，简写为1KB；

　　 8×1024×1024个元器件就是1024KB，简写为1MB；

　　8×1024×1024×1024个元器件就是1024MB，简写为1GB。

                                                                         

 

 

　　　　　2.3.2  载入数据

　　　　　　对于读写速度，内存 > 固态硬盘 > 机械硬盘

　　　　　　不管是运行QQ还是编辑Word文档，都是先将硬盘上的数据复制到内存，才能让CPU来处理，这个过程就叫作载入内存（Load into Memory）。

　　　　　　完成这个过程需要一个特殊的程序（软件，如：爱奇艺播放器），这个程序就叫做加载器（Loader）

 

　　　　　　总结：CPU直接与内存打交道， CPU直接从内存中读取数据，处理完成后将结果再写入内存。

                                        

 

              2.3.3    ASCII编码（美国信息交换标准代码）

　　　　计算机是以二进制的形式来存储数据的，它只认识 0 和 1 两个数字，我们在屏幕上看到的文字，在存储之前都被转换成了二进制（0和1序列），在显示时也要根据二进制找到对应的字符。 特定的文字必然对应着固定的二进制，否则在转换时将发生混乱。

　　　　字符集为每个字符分配一个唯一的编号，类似于学生的学号，通过编号就能够找到对应的字符。一种专门针对英文的字符集——ASCII编码。（American Standard Code for Information Interchange）

 

 

 

　　　　总计128个字符：32个控制字符 + 96个打印字符；对应的十进制数是：0—127。

 

　　　　常用并需记忆的字符及其对应的十进制数：

 

　　　　　　5个控制字符:\a(7)---响铃；\b(8)---退格；\t(9)---横向制表；\n(10)---换行；\v(11)---纵向制表。

 

　　　　　　10个数字字符：’0’(48) —— ‘9’(57)。

 

　　　　　　26个大写英文字母：’A’(65) —— ‘Z’(90)。

 

　　　　　　26个小写英文字母：’a’(97) —— ‘z’(122)。

 

程序设计的基本方法

　　1.面向过程的程序设计

 

　    　　   基本思想： 把一个需要求解的复杂问题分为若干个模块来处理，每个模块处理一个子问题；设计时遵循自顶向下、逐步细化、模块化设计和结构化编码的原则。

 

 　　  　　例如：把大象关进冰箱

 

1. 1. 1. 打开冰箱      2.把大象装进去     3.关上冰箱

 

           　　优点：编程简单、结构性强、可读性好； 遵循这种结构的程序只有一个入口和一个出口。

 

　　   　　缺点：存在数据与程序模块的分离和程序的可重用性差等问题。

 

 

　　　　　总结：将一个复杂的问题 分解成 若干个步骤  按照步骤 去一步一步执行 每一步（一个函数）

　　2.面向对象的程序设计

　　 3.程序设计的基本方法

　　　　程序:一系列指令的集合  不同的语言有不同规则的指令  c语言的规则

　　　　重要性： 正确  可读  可维护 可移植  高效

　　　程序＝数据结构＋算法＋程序设计方法＋语言工具

　　　　　　数据结构是数据的类型和数据的组织形式。

　　　　　　算法是为解决一个问题而采用的方法和有限的步骤。

　　　　　　程序设计方法

　　　　　　确定语言和编程环境

 　　　 3.1数据结构

　　　　　　数据的存放方式以及他们之间的关系

　　　　　　int           a         =      0;

　　　　　　关键字   int   代表这是一个可以存储整数的空间

1. 1. 根据数据类型(关键字int)分配 四个字节大小的空间 用来存储数据
   2. 给空间命名为a      a为变量名   称变量a的类型是整型
   3. 给空间内赋初值为0  32个元器件  代表控制计算机将32个元器件全部断电 32个0
   4. 必定有地址为 &a    &(取值运算符)   &a 代表a这个内存块再内存中的位置、

 

　　　　　　3.1.1基本类型

　　　　　　　　C语言中基本数据类型分为三类：整数型（整型）、实数型（浮点型）和字符型，也可分为数值类型和字符类型 数值类型分整数型和实数型。

　　　　　　　　整数型分三类：整型int、短整型short、长整型long。       占用内存大小：short占2byte，int占4byte，long占4byte

　　　　　　　　浮点型分单精度型float、双精度型double。                      占用内存大小：short占2byte，int占4byte，long占4byte，

　　　　　　　　字符型：char。 　　                                                          占用内存大小：char占1byte（不同的平台可能占用内存大小不一样，具体的可以用sizeof测试下）。

　　　　　　3.1.2结构化程序设计

　　　　　　　   C语言是结构化程序设计语言, 有三种基本结构。　顺序结构，选择结构，循环结构。

                             顺序结构:按顺序执行

　　　　　　　　选择结构：根据条件的真或假选择执行不同的操作内容。当条件成立执行语句A，否则执行语句B。

 

　　　　　　　　　　If()

　　　　　　　　　　{

　　　　　　　　　　　　;

　　　　　　　　　　}

　　　　　　　　　 单分支选择结构 if 为真 则执行对应的语句   if为假则不执行      可选可不选

 　　　　　　　　　双分支选择结构    只会执行一种可能     二选一

  　　　　　　　　　多分支  ：判断多种情况的时候  多选一   else  代表的是其余的可能性

      　　　　　　

　　　　　　　　循环结构   重复执行  

 

　　　　　　　　　　　　　　循环变量赋初值   循环结束条件   更改循环变量

　　　　　　　　　　　　　　for (循环变量赋初值   循环结束条件   更改循环变量)

　　　　　　　　　　　　　　{

　　　　　　　　　　　　　　　　　;　

　　　　　　　　　　　　　　}

           3.2 算法

　　　　　　解决某一问题所采取的方法和步骤

　　　　　　3.2.1算法的特性

　　　　　　　　有穷性 一个算法的操作步骤应当是有限的;

　　　　　　　　确定性 算法中的每一个步骤应当有确定的意义,不能 有二义性;

　　　　　　　　有效性 算法中的每一个步骤应当正确、可行, 并且能 有效地执行;

　　　　　　　　有零个或多个输入 执行算法时需要从外界获取的信息;

　　　　　　　　有一个或多个输出 执行算法后应当得到正确的结果。

　　　　　　3.2.3算法的表示方法

　　　　　　　　常用的算法描述方法有: 自然语言描述、伪代码、流程图、N-S图、PAD图等。

 

 　　　　3.24如何衡量一个算法的优劣：

  　　　　　　 1，时间复杂度（算法复杂度）：运算次数

  　　　　　　 2，空间复杂度：占用空间的大小。

　　　　　　常见的表示方法：

   　　　　　　 O(1) :算法的时间复杂度或者是空间复杂度，不随着数据量的大小而发生改变，是一个常数值。

  　　　　　　    例如求1到n的和，如果用公式（1+n)* (n/2),那么这种算法的运算次数就不随着n这个数量的改变而发生变化，而是一个常量值（为1）.

  　　　　　　 O(n): 算法的时间复杂度或者是空间复杂度，随着数据量的大小而发生线性变化

         　　　　　　　 例如求1到n的和，可以1循环加到n,n如果100，就要循环计算100次数，n如果是1000，那就 要循环计算1000次，循环次数（计算次数）随着n这个

　　　　　　　　　　量的变化而线性变化。

  　　　　　　 O(n的多少次)（这里是表示意思，实际不这么写，多少次方应该上角标）: 算法的时间复杂度或者 是空间复杂度，随着数据量的大小而发生指数变化

  　　　　如果n为2，计算4次，n为3 计算9次，n为4 计算16次，n为5，计算25次，则计为o(n2)

          　　　　　　例如 两层循环的嵌套，就是o(n2)

 　　4 C语言程序基本结构　　　

　　　　   一个C程序由一个或多个函数组成, 其中必须有一个主函数main( )。程序执行时总是从主函数开始，main( )可以置于程序的任何位置。 \

　　　　　程序中需有预处理命令(如 #include <stdio.h> )，预处理命令通常放在程序的最前面。

　　　　　分号是C语句结束的标志, 每个语句和数据定义后必须有一个分号。预处理命令、函数头和花括号“}”之后不能加分号。

　　　　   C程序书写灵活，一行可以写几个语句, 一个语句可以写在多个程序行上。

　　　　   C语言本身没有输入输出语句, 输入输出的操作是由库函数 scanf( ) 和printf( ) 等函数完成的。

　　　　　C程序严格区分大小写。一般变量、语句等用小写字母书写；符号常量等用大写字母书写。

　　　　   标识符、保留字之间必须至少加一个空格以示分隔。

　　　　　　　　

 

 　　　　　　例如：求一个长方体的表面积和体积

　　　　　　#include<stdio.h>       　　   //预编译头  

　　　　　　void main()             　　　　//定义主函数

　　　　　　{

i　　　　　　　　nt a = 0;                        //定义声明变量  初始化一个变量

　　　　　　　　int b = 0;

　　　　　　　　int c = 0;

　　　　　　　　int s = 0;

　　　　　　　　int v = 0;

　　　　　　　　scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);   

　　　　　　　　s = 2*(a*b+b*c+a*c);

　　　　　　　　v=a*b*c;

　　　　　　　　printf("表面积为%d\n体积为%d ",s,v);

 

　　　　　　}

 

            

 

 

 

 

                4.2  C语言的字符集、关键字和标识符

　　　　　　

　　　　　　　　　　字符集: C语言允许使用字符的集合

　　　　　　　　　　字符集的组成: 26个小写字母 abcdefghi ...... z

　　　　　　　　　　26个大写字母 ABCDEFG ......Z

　　　　　　　　　　10个数字 0～9 

　　　　　　　　　　其他符号 + - * / = , . _ : ; ? \ ” ’ ~ | & ^ ! %# ( ) [ ] { } < >

　　　　　　　　　　空格(SPACE)

　　　　　　　　　　制表符(Tab)

　　　　　　

　　　　　　　　　　关键字: C语言中预定的具有特定含义的词, 也称 保留字。共有32个。

　　　　　　　　　　　　　　分四类: 类型说明: int , long，float，…。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　语句定义: if…else, while, for …。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　存储类: auto，static，…。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　 长度运算符: sizeof

                                 

　　　　　标识符: 用来标识变量、符号常量、数组、函数的名字。

　　　　　　　　标识符的命名规则：（7点）重点！  *****

　　　　　　　　　　（1）只能由字母、数字、下划线构成；

　　　　　　　　　　（2）不能以数字开头；（以数字开头的变量名与C支持的常量表示法有重合的部分，编译时会产生二义性）

　　　　　　　　　　（3）有效长度是1—255个字符；

　　　　　　　　　　（4）严格区分大小写；

　　　　　　　　　　（5）不能和关键字、库函数名、用户自定义函数名重名；

　　　　　　　　　　（6）尽量避免使用下划线开头命名；（因’.h’头文件中经常使用以下划线开头命名的内部变量名）

　　　　　　　　　　（7）.要见名知意　　　　　　

　　　分隔符 分隔符主要有逗号和空格两种。 逗号用于分隔变量或参数, 空格用于分隔单词(在关键字和标识符之间必须用空格分隔)。

 

如何衡量一个算法的优劣： 

 1，时间复杂度（算法复杂度）：运算次数   2，空间复杂度：占用空间的大小。常见的表示方法：    O(1) :算法的时间复杂度或者是空间复杂度，不随着数据量的大小而发生改变，是一个常数值。      例如求1到n的和，如果用公式（1+n)* (n/2),那么这种算法的运算次数就不随着n这个数  据量的改变而发生变化，而是一个常量值（为1）.   O(n): 算法的时间复杂度或者是空间复杂度，随着数据量的大小而发生线性变化          例如求1到n的和，可以1循环加到n,n如果100，就要循环计算100次数，n如果是1000，那就  要循环计算1000次，循环次数（计算次数）随着n这个量的变化而线性变化。   O(n的多少次)（这里是表示意思，实际不这么写，多少次方应该上角标）: 算法的时间复杂度或者          是空间复杂度，随着数据量的大小而发生指数变化  如果n为2，计算4次，n为3 计算9次，n为4 计算16次，n为5，计算25次，则计为o(n2)          例如 两层循环的嵌套，就是o(n2)