python基础教程 C语言教程之C语言基础

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    第1章 C语言基础

    【本章学习目标】 掌握Turbo C集成环境的一般操作方法. 掌握C程序的基本操作方法. 理解创建C程序的一般步骤. 理解C程序的基本规则. 掌握include命令的使用方法. 掌握调用库函数的方法. 了解程序设计语言的发展. C语言是一种优秀的程序设计语言.它简单,易学,功能强大.既可以用于编写操作系统软件,又可以用于编写应用软 件.本章首先介绍C语言的编程环境和基本操作方法,介绍创建,修改,运行C语言程序的一般方法,为今后更好地使用C语 言打好基础.

    1.1 程序设计语言概述

    在世界向信息化社会发展的今天,计算机技术正广泛应用于社会生活各个领域,人类的工作方式和生活方式正迅速改 变.人们使用计算机管理大量的数据,处理繁杂的办公事务;使用计算机进行方便,快捷的通信服务;使用计算机完成复杂 的科学计算,加快科学研究的进度;使用计算机提供新的娱乐方式改善生活的质量;…….这些在计算机上施展才能的操作 系统和应用软件,都是程序员使用程序设计语言编制的程序.    1.1.1 程序设计语言简介

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    自从计算机发明以来,程序设计语言已经经历了机器语言,汇编语言,高级语言等几个主要发展阶段. 1. 机器语言 机器语言是人们最早使用的程序设计语言.因为计算机硬件只能识别和处理0与1这两个代码,所以机器语言只使用0和1 这两个代码组成计算机的操作指令.用机器语言编写的程序能够被计算机直接理解和执行,程序的执行效率非常高,这是机 器语言的最大优点.但机器语言与人们习惯使用的自然语言相差太大,用它来编写程序很困难.例如,加法运算使用二进制 代码"10110110"表示,减法运算使用"10110101"表示.并且,硬件设备不同的计算机,它的机器语言也有差别,用机器 语言为某一类型计算机编写的程序通常不能直接应用于其它类型的计算机上. 2. 汇编语言 由于机器语言编写程序难度很大,人们又设计出了汇编语言.汇编语言是面向机器的语言,它可以直接对计算机的硬件 操作,人们称这种语言为低级语言. 汇编语言使用一些符号来代表机器语言中的二进制代码,它比机器语言简洁易记.例如,汇编语言使用"ADD"表示 加法运算,这比使用二进制代码"10110110"表示加法运算容易记忆和理解.汇编语言和机器语言一样,对不同的计算机硬 件设备,需要使用不同的汇编语言指令,因此汇编语言程序也不利于在不同计算机系统之间移植.并且,汇编语言与人们习 惯使用的自然语言还有较大差距,用汇编语言编写程序仍然很困难.

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    3. 高级语言 随着计算机技术的发展,人们又设计了高级语言.高级语言在形式上非常接近于人们习惯使用的自然语言,例如直接用 "+"号表示加法运算,这比汇编语言又更容易理解和记忆.由于高级语言不直接对计算机的硬件操作,用高级语言编写的 程序可以适用于不同硬件设备的计算机,这给人们带来了极大的便利.自从50年代末高级语言问世以来,人们已经设计出了 上百种高级语言,如CIC语言,COBOL语言,PASCAL语言,C语言等.在此基础上,人们又设计出了Visual Basic语言, Visual C语言等面向对象的程序设计语言. 4. 编译软件 前面已经提到,计算机硬件只能识别和处理0与1这两个代码,操作计算机硬件的所有指令都使用0和1这两个代码组成. 而人们使用高级语言编写的程序(称为源程序)不使用二进制数表示操作指令,计算机怎么才能识别和运行这些程序呢? 想一想,如果一个不懂英语的中国人和一个不懂汉语的英国人要进行交谈,他们就需要一个翻译.翻译把中国人说的汉 语翻译成英语,把英国人说的英语翻译成汉语,在中国人和英国人之间架起一座语言交流的桥梁.类似的,在高级语言编写 的源程序和计算机之间也有一个翻译——编译软件.编译软件将高级语言编写的源程序翻译成计算机能识别的二进制操作指 令,它在高级语言源程序与计算机之间架起交流的桥梁.通

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常,不同的高级语言有不同的编译软件.

    1.1.2 C语言概述

    C语言是一种结构化的高级语言,它简洁,紧凑,使用方便,灵活.用C语言编写的程序执行效率高,可移植性好,基 本上不作修改就能用于各种型号的计算机和各种操作系统.并且,C语言还能直接对计算机硬件进行操作.因此,C语言有 着广泛的应用领域,不仅用来编写操作系统软件,也用来编写应用软件.早期著名的UNIX操作系统就是用C语言编写的, FoxPro数据库管理系统也是用C语言编写的,Internet上流行的大部分电子商务软件也是用C语言编写的. C语言问世以来,经过多次改进,已有多种版本,如Microsoft C,Turbo C,Quick C,C++,Visual C等.它们受到越来 越多程序设计人员的青睐,广泛应用于程序设计领域.其中,Turbo C是一个集程序编辑,编译,连接,调试为一体的C语 言程序开发软件,它具有速度快,效率高,功能强,使用方便等优点,是广为流行的C语言编译系统.我们可以在Turbo C 的环境中直接编辑C语言源程序,直接对C语言源程序进行编译,连接,调试,运行等工作,生成可执行文件. 本书将以Turbo C 2.0版本为蓝本,介绍C语言的基础知识.只要您认真地学习本书介绍的内容,认真地上机实践,将很 快学会使用C语言编制程序,并逐渐领悟到C语言的精妙之处.虽然在短时间内您很难达到编写UNIX操作系统和FoxPro数据 库管理系统的水平,但是您可以很快地学会用C语言编写解决实际问题的小程序.随着知识的积累,使用C语言编写一个小 型应用程序也将会是一件容易做到的事.

    1.2 C程序的基本规则

    要编写C语言的源程序,必须掌握C程序的基本规则.本节以几个简单的C程序为例,简介C语言的功能和C程序的基本 规则.

    1.2.1 几个简单的C程序

    1. 输出字符的C程序 【例1.3】输出字符的演示程序T103.C. main( ) { printf("白日依山尽,"); printf("黄河入海流.\n"); printf("欲穷千里目,"); printf("更上一层楼.\n"); }

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    程序运行后输出的结果是: 白日依山尽,黄河入海流. 欲穷千里目,更上一层楼. 【说明】 程序中的main( )表示主函数,其中main是函数名,main后面的一对圆括号是函数的标志,不能省略.每一个C程序都 必须有一个主函数,并且只有一个主函数. main( )下面的一对花括号"{","}"分别表示函数体的开始和结束,花括号括起来的语句就是main函数的函数 体.本例main函数的函数体由4条语句组成. 程序的第3行至第6行是C语言的语句.C语言用分号表示一条语句的结束,每条语句最后的分号不能省略. printf是C语言的输出函数(详见第3章),双引号内的字符串原样输出."\n"表示回车换行符,即在输出"黄河入海 流."后回车换行输出"欲穷千里目,". 2. 计算数值的C程序 【例1.4】计算1+2+3+…+100的演示程序. /* 计算1+2+3+…+100的程序T104.C */ main( ) { int i,sum; sum=0; i=1; while(i<=100) { sum=sum+i; i++; } printf("1+2+3+…+100=%d\n",sum); } 程序运行后输出的结果是: 1+2+3+…+100=5050 【说明】 程序中的符号"/*"和"*/"是注释符号,注释内容就放在这一对符号之间.注释既可以单独成一行,也可以放在语 句后面.不管注释放在什么位置,添加注释时"/*"与"*/"必须配对使用,并且必须是"/*"在前,"*/"在后.我们可 以对程序添加注释,说明程序的功能和语句的作用,以帮助阅读程序.注释内容对程序的编译和运行不起作用,每个好的程 序都有详细的注释. 程序中的int,while是C语言的关键字.其中,"int i,sum;"语句定义i和sum为整型变量.在C语言中,变量必须先定 义,后使用. 程序中的"sum=0;"是一条赋值语句,它把数值0赋给变量sum.程序中使用变量sum存放计算的结果. 程序中使用了一个while循环结构(将在第4章详细介绍)计算前100个自然数的累加和. 3. 绘制图形的C程序 【例1.5】在屏幕上画一个半径为50的圆的演示程序. /* 在屏幕上画一个半径为50的圆的程序T105.C */ #include "graphics.h" main( ) { int driver,mode; driver=DETECT; initgraph(&driver,&mode,"c:\\tc"); /*设置图形模式*/ /*包含图形函数头文件的命令*/ /*输出计算结果*/ /*计算累加和的循环结构*/ /*定义变量*

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    circle(240,240,50); getch( ); cleardevice( ); closegraph( );

    /*画一个圆*/

    /*关闭图形模式*/

    } 运行程序时,将在屏幕上画一个半径为50的圆圈.观察画圆的效果后,按任一键可以清除所画的圆. 【说明】 程序第2行的include命令指出图形函数的头文件.调用C语言的内部函数通常要使用include命令指出包含有关函数的 头文件. 主函数的函数体中,除了前两条语句定义变量和给变量赋值外,其余语句都是调用C语言的内部函数. 4. 使用自定义函数的C程序 【例1.6】使用自定义函数的演示程序. /* 使用自定义函数计算某数的3次方的程序T106.C */ float cube(x) float x; { float cb; printf("计算%f的三次方:\n",x); cb=x*x*x; return(cb); } main( ) { float i,c; printf("请输入一个数:"); scanf("%f",&i); c=cube(i); printf("%f的三次方是:%f\n",i,c); /*输入数据*/ /*调用cube函数*/ /*输出计算结果*/ /*主函数*/ /*自定义函数cube*/

    } 运行程序时,如果输入10,则输出的结果是: 请输入一个数:10 计算10.000000的三次方 10.000000的三次方是:1000.000000 【说明】 本程序中定义了一个函数名为cube的用户自定义函数,该函数的功能是计算一个数的三次方. 本程序中自定义函数cube在主函数之前,主函数调用自定义函数.从程序运行结果可以看出,虽然cube函数在主函数 之前,但是程序仍然从主函数开始运行. 前面6个例题编写的程序,其目的是使读者对C程序的组成和形式有一个初步的了解.程序中涉及到的C语言知识,将 在后面有关章节详细介绍. 5. C程序的基本规则 观察本章的程序T101.C,T102.C,…,T106.C,可以看出C程序的基本规则如下: ① C程序是由函数构成的.C程序中的函数可以是系统提供的标准函数,也可以是根据需要自己编写的用户自定义函 数.C语言的这种特点很容易实现程序的模块化. ② 每个C程序都有一个主函数,且只有一个主函数.一个C程序中如果既有主函数,又有用户自定义函数,不论主函数 的位置如何,程序都从主函数开始执行. ③ 调用C语言的标准函数通常要在程序开头使用包含命令include,C程序中的命令不用分号结尾.

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    ④ C程序中的每条语句都用一个分号结尾,分号是C程序语句的必要组成部分,语句最后的分号不能省略. ⑤ C程序中的变量必须先定义,后使用. ⑥ C语言以小写字母作为基本书写形式.并且C语言要区分字母的大小写,同一字母的大小写被作为两个不同的字符. ⑦ C程序中可以用"/*… …*/"的形式加注释.注释可以放在程序的任何位置.一个好的,有价值的源程序都应当加上 必要的注释,以增加程序的可读性. ⑧ C程序书写格式自由,一行内可以写几条语句,一条语句可以写在多行. 【说明】使用过于自由的书写格式,将给阅读程序带来一定的困难.建议初学者从一开始就养成良好的习惯,仿照本书 的程序书写格式编写程序,以利于阅读程序.

    1.2.2 C语言的库函数

    C程序是由函数组成的,程序中的每一个功能,通常都使用一个函数去实现它.C程序使用的函数可以是C语言的标准函 数,也可以是用户编写的自定义函数.编写用户自定义函数的知识将在第5章介绍,这里先介绍调用C语言标准函数的知 识. 1. 库函数简介 C语言提供了丰富的标准函数,简称库函数.C语言的每一个库函数实际上是系统提供的一段程序.这些库函数可以实 现输入输出数据,绘制图形,数学运算,处理字符和字符串等功能.前面各个程序中经常调用的输出函数printf和输入函数 scanf,都是C语言的库函数. 编写C程序时,如果程序的某个功能可以用C语言的库函数实现,通常直接调用库函数.例如,要在程序中输出数据, 通常直接调用输出函数printf输出数据即可.试想

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一想,如果程序中的所有功能都需要自己编写程序实现,该有多困难.因 此,尽快掌握库函数的有关知识,正确地调用库函数是非常重要的. 2. include命令 C语言提供了大量的库函数.为了便于管理,C语言把库函数的内容存放在扩展名为LIB的库文件中,把每一类库函数的 说明存放在一个头文件中.例如输入输出函数的头文件是stdio.h,数学函数的头文件是math.h,图形函数的头文件是 graphics.h. 如果程序中要调用某个库函数,则通常在程序的开头使用include命令向编译系统提供库函数的有关信息.include命令的 一般形式为: #include "头文件名" 或 #include <头文件名> 【命令说明】 include命令必须以#号开头,后面的头文件名用一对双引号或一对尖括号括起来. include命令不是C语言的语句,因此不能在最后加分号,并且include命令通常放在程序开头. 一个include命令只能指定一个头文件.如果程序中调用的库函数分别存放在多个头文件中,就要使用多个include命令 指出这些头文件. 例如,图形函数的头文件是graphics.h,如果程序中要调用图形函数,那么在程序的开头部分必须使用如下命令: #include "graphics.h" 或 #include <graphics.h> 调用大多数库函数都需要使用include命令向编译系统指出函数的头文件.如果调用库函数时没有正确使用include命令, 将可能导致程序出错或程序不能正常运行. 【例1.7】正确调用库函数的演示程序. /*计算2的平方根的程序T107.C*/ #include "math.h" #include "stdio.h" main( ) {

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    float x; x=sqrt(2); printf("2的平方根是:%f\n",x); getchar( );

    /*调用数学函数sqrt计算2的平方根*/ /*调用输出函数printf输出计算结果*/ /*调用输入字符函数getchar暂停程序运行*/

    } 这个程序可以计算2的平方根.运行程序时,屏幕将显示如下信息: 2的平方根是:1.414214 【说明】 本程序调用数学函数sqrt计算2的平方根,调用输出函数printf输出计算结果,调用输入字符函数getchar暂停程序运 行,以便看清屏幕显示信息. 程序中第7行"x=sqrt(2);"的函数调用出现在表达式中,其作用是把调用库函数sqrt得到的返回值赋给变量x.程序中 的第8行在printf函数调用之后加了一个分号,就构成了一条独立的语句.这两种形式是函数调用最常用的形式. 由于sqrt函数的说明存放在头文件math.h中,getchar函数的说明存放在头文件stdio.h中.所以,程序开头使用了两条 include命令指出这两个头文件. 如果修改程序使第2行成为注释行,再运行程序,则屏幕可能显示如下信息: 2的平方根是:33.000000 程序运行结果显然是错误的,出错的原因正是没有使用include命令指出sqrt函数的头文件.如果使第3行成为注释行,则 编译程序时将显示出错信息. 有少数库函数,在程序中调用它们时可以不使用include命令.例如,调用输出函数printf和输入函数scanf就可以不使 用include命令,就像例1.6中的T106.C程序一样.但为了减少程序中的错误,建议调用库函数时都用include命令指出相应的 头文件. 3. 库函数的一般形式 C语言库函数的表示方法与数学中的函数f(x)相似,都是以函数名开头,后面紧跟一对圆括号,圆括号中是函数的参 数. C语言库函数的一般形式是: 函数名(参数表) 库函数的"参数表"相当于数学函数中的自变量.有的库函数不需要参数,有的库函数需要1个或多个参数.例如,例 1.7中输入字符的函数getchar不需要参数,计算平方根的数学函数sqrt需要1个参数,输出数据的函数printf可以有多个参数. 如果库函数有多个参数,则每两个参数之间用逗号分隔. 调用库函数要注意函数的功能,参数,调用形式和函数的头文件.本书的附录Ⅲ列出了Turbo C的常用库函数,供读者 查阅. 4. 调用库函数的注意事项 要在程序中正确调用库函数,除了正确使用include命令和正确使用调用形式外,还应注意以下几个问题: (1) 正确书写函数名 调用库函数时必须把函数名书写完整.不允许省略函数名的字符,也不允许改变函数名的字符. 例如,把程序ST107.C中的函数名sqrt少写一个字符,或把函数名sqrt的某个字符改为大写,编译程序时系统都将显示出 错信息. (2) 正确使用函数的参数 对于需要参数的函数,要正确指定函数的参数.对不需要参数的函数,则不能随意添加参数. 例如程序ST107.C中的printf函数需要参数,如果不给它指定参数,编译程序时系统将显示出错信息;又如getchar函数不 需要参数,如果给它添加一个参数,编译程序时系统也将

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显示出错信息. (3) 正确使用函数的返回值 许多函数在调用结束时有一个返回值,我们经常在程序中使用函数的返回值.就像程序T107.C使用sqrt函数的返回值一 样.正确使用函数返回值的问题将在后面章节介绍.

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    小 结

    计算机程序设计语言经历了机器语言,汇编语言,高级语言三个主要发展阶段,程序设计方法也正在从结构化程序设计 方法向面向对象的程序设计方法发展. C语言是一种结构化的高级语言,它简洁,紧凑,功能强大,使用方便,可移植性好.C语言可以实现汇编语言的大部 分功能,可以直接操作微机硬件. 用C语言创建程序通常需要4个步骤:①新建源程序;②保存源程序;③编译源程序得到目标程序;④连接目标程序得 到可执行文件.在Turbo C集成环境中,按F9键或选择"Compile"菜单的"Make EXE file"命令,可以完成编译源程序,连 接目标程序和生成可执行文件的操作.如果选择"Run"菜单的"Run"命令,则可以完成编译源程序,连接目标程序,生 成可执行文件和运行程序的操作. 使用C语言编写程序,必须遵守C程序的基本规则:C程序由函数构成,每个C程序有且只有一个主函数,C程序从主函 数开始执行.C程序中的每条语句必须用分号结尾,程序中的变量必须先定义后使用,C语言要严格区分字母的大小写. C语言提供了大量的库函数.我们可以调用库函数实现输入输出数据,绘制图形,数学运算,处理字符和字符串等功 能.调用大多数库函数都需要使用include命令向编译系统指出函数的头文件.调用库函数还要注意函数的功能,参数和调用 形式. 初学编写C程序时,要注意培养良好的书写风格,要注意不遗漏每条语句后面的分号;要注意字母的大小写不能混用. 更要注意培养科学,严谨,不怕困难的学习作风.

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