《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)》導(dǎo)學(xué)

《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)》導(dǎo)學(xué)第1章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)本章是程序設(shè)計(jì)的入門知識(shí)。人與計(jì)算機(jī)之間的交流靠程序，人通過編寫程序、開發(fā)軟件將自己的意圖告訴計(jì)算機(jī)，程序語(yǔ)言就是這樣的交流工具。首先，通過學(xué)習(xí)，掌握程序語(yǔ)言的產(chǎn)生、發(fā)展、種類；了解高級(jí)語(yǔ)言、低級(jí)語(yǔ)言的區(qū)別。特別是C語(yǔ)言的特點(diǎn)和運(yùn)行過程。用戶用程序語(yǔ)言寫的是源程序，必須經(jīng)過語(yǔ)言處理系統(tǒng)使其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言，C語(yǔ)言的運(yùn)行過程是：源程序經(jīng)過編譯，再經(jīng)過連接后成為可執(zhí)行程序。使用程序語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)是一門技術(shù)，如何組織語(yǔ)言，如何描述數(shù)據(jù)，如何解決特定的問題呢？要掌握算法有關(guān)知識(shí)，例如算法的概念、特征和算法的表示方法。算法是解決問題的有限個(gè)有效的正確的步驟和方法，例如窮舉，遞歸等。算法可以通過流程圖描述，算法設(shè)計(jì)直接影響到程序運(yùn)行中資源的占用和執(zhí)行的效率。本章介紹程序設(shè)計(jì)的基本過程，以及結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的基本方法和三種基本結(jié)構(gòu)，即順序結(jié)構(gòu)，條件結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。通過本章學(xué)習(xí)，要學(xué)會(huì)常用的算法：枚舉（窮舉）、遞歸、迭代等；要學(xué)會(huì)用流程圖、N-S圖表達(dá)算法。第2章C語(yǔ)言概述本章的目的是初步了解C語(yǔ)言，從內(nèi)容上了解C語(yǔ)言的基本概念、基本組成部分；從實(shí)踐上要讀懂簡(jiǎn)單程序并理解程序中每個(gè)符號(hào)的含義，要能過使用基本開發(fā)環(huán)境驗(yàn)證簡(jiǎn)單的程序。和我們學(xué)習(xí)自然語(yǔ)言一樣。學(xué)習(xí)C語(yǔ)言要了解語(yǔ)言構(gòu)造的規(guī)則：語(yǔ)法。就像英語(yǔ)中的一個(gè)句子Iamastudent，語(yǔ)法規(guī)定了主語(yǔ)謂語(yǔ)賓語(yǔ)等要求，在C語(yǔ)言中，我們從語(yǔ)法規(guī)定的要求理解每一條語(yǔ)句。例如inta,b,c;是變量說(shuō)明語(yǔ)句，包括數(shù)據(jù)類型int，變量名a,b,c，用逗號(hào)分隔，語(yǔ)句結(jié)尾是分號(hào)，只有語(yǔ)法正確，源程序才能順利編譯通過。其次學(xué)習(xí)符號(hào)及其組合所代表的含義：語(yǔ)義。例如英語(yǔ)中有短語(yǔ)：goon,putaway等，C語(yǔ)言中有a>b?a:b這樣的表達(dá)式，組合后的表達(dá)式與組成它的符號(hào)本身之間有很大差異。語(yǔ)法和語(yǔ)義是語(yǔ)言自身，我們必須牢記并遵守的。因此本章內(nèi)容是非?；痉浅Ｖ匾?。如何入門呢？首先要了解C語(yǔ)言程序的基本組成，就像自然語(yǔ)言中一篇文章有字，詞，詞組，句子，段落。C語(yǔ)言中有函數(shù)、語(yǔ)句、表達(dá)式、運(yùn)算符、數(shù)據(jù)類型、關(guān)鍵字和一些其他符號(hào)。我們?nèi)绾卧诔绦蛑斜磉_(dá)要描述的對(duì)象呢？C語(yǔ)言中有常量、變量，還要定義它們的類型。這直接影響到程序中該數(shù)據(jù)的取值范圍、在內(nèi)存中的存儲(chǔ)方式、運(yùn)行后輸出的結(jié)果，一旦使用不當(dāng)還會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。因此這部分學(xué)習(xí)大家要熟練掌握各種數(shù)據(jù)類型的定義和使用。尤其要結(jié)合例子對(duì)比和使用。例如：inta;a=10;printf(“%d,%u,%o,%x”,a,a,a,a);觀察屏幕輸出結(jié)果，會(huì)發(fā)現(xiàn)正確準(zhǔn)確使用數(shù)據(jù)類型的定義、賦值、輸入輸出格式會(huì)影響到程序的運(yùn)行結(jié)果。其次，通過一個(gè)最小的C語(yǔ)言程序，了解主函數(shù)，進(jìn)而了解函數(shù)的基本形式，和C語(yǔ)言中對(duì)語(yǔ)句的基本要求。第3章數(shù)據(jù)類型，運(yùn)算符和表達(dá)式如果把程序比作一座樓，運(yùn)算符，變量，常量就相當(dāng)于一磚一瓦。本章就是關(guān)于組成程序的最基本的要素的內(nèi)容。程序由主函數(shù)和不同功能的函數(shù)組成；函數(shù)由不同類型的語(yǔ)句組成；某類語(yǔ)句由表達(dá)式組成；表達(dá)式由運(yùn)算符、運(yùn)算分量組成。從最基本組成單元看，C語(yǔ)言有哪些運(yùn)算符呢？運(yùn)算分量都包括什么呢？表達(dá)式有什么特點(diǎn)呢？關(guān)于數(shù)據(jù)類型：掌握基本數(shù)據(jù)類型整型、實(shí)型和字符型各自的定義形式（所用的關(guān)鍵字）、每一個(gè)該變量在內(nèi)存中的存儲(chǔ)形式和所占用的字節(jié)，以及程序中所用的輸入輸出格式，例如基本整型用%d，長(zhǎng)整型數(shù)據(jù)用ld%，因?yàn)檫@將影響到數(shù)據(jù)是否正確的存取，程序運(yùn)行后是否得到正確的結(jié)果。關(guān)于運(yùn)算符：要掌握運(yùn)算符的功能、與運(yùn)算分量的關(guān)系（需要幾個(gè)運(yùn)算分量，它們的類型是什么？）和結(jié)果的類型；關(guān)于運(yùn)算分量：要掌握什么數(shù)據(jù)可以做運(yùn)算分量？變量的定義、初始化、賦值等基本要求；常量的幾種表示形式，特別是字符常量的表示。關(guān)于表達(dá)式：掌握表達(dá)式的求值順序，表達(dá)式的值如何確定等；本章內(nèi)容可以通過自行編寫簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算的程序驗(yàn)證，鞏固語(yǔ)法知識(shí)，特別是可以通過針對(duì)一個(gè)問題，用不同的數(shù)據(jù)類型描述變量、用不同的輸入輸出形式，通過觀察不同結(jié)果加深印象。第4章順序結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)雖然程序運(yùn)行過程包括各種數(shù)據(jù)的流向，但總體是按照順序從上到下的，所謂順序結(jié)構(gòu)就是程序執(zhí)行的順序就是語(yǔ)句書寫的順序。學(xué)習(xí)基本的程序設(shè)計(jì)，從語(yǔ)句開始。本章學(xué)習(xí)大家首先掌握C語(yǔ)言中有多少種語(yǔ)句，各自的特點(diǎn)，例如：表達(dá)式語(yǔ)句，就是表達(dá)式加分號(hào)；空語(yǔ)句，僅有一個(gè)分號(hào)，什么時(shí)候需要用空語(yǔ)句呢，是否就沒任何作用呢？復(fù)合語(yǔ)句，是一對(duì)花括號(hào){}引起多條語(yǔ)句，作為一條語(yǔ)句使用的；此外還有函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句等。練習(xí)基本的順序結(jié)構(gòu)的程序，往往從簡(jiǎn)單的輸入和輸出功能的實(shí)現(xiàn)開始，因此要掌握C語(yǔ)言中的基本輸入輸出函數(shù)。C語(yǔ)言沒有專門輸入輸出的語(yǔ)句，數(shù)據(jù)的輸入輸出通過若干函數(shù)實(shí)現(xiàn)，主要是兩類：格式輸入輸出函數(shù)和字符輸入輸出函數(shù)。對(duì)格式輸入輸出函數(shù)，掌握各種格式控制符號(hào)的使用，即%d,%ld,%u,%i,%f,%lf,%e,%c,%s,%md,%10.2f等，結(jié)合編寫簡(jiǎn)單程序，驗(yàn)證各格式控制符號(hào)的功能。除格式控制符號(hào)外，函數(shù)中其他字符的作用也不可忽視，例如，請(qǐng)對(duì)比如下語(yǔ)句：scanf(“%d,%d”,&a,&b);scanf(“%d%d”,&a,&b);scanf(“a=%d,b=%d”,&a,&b);printf(“%d,%d”,a,b);printf(“%d%d”,a,b);printf(“a=%d,b=%d”,a,b);本章中的字符輸入輸出函數(shù)主要是針對(duì)從鍵盤輸入一個(gè)符號(hào)以及在屏幕上顯示一個(gè)符號(hào)的函數(shù)，后續(xù)內(nèi)容將介紹有關(guān)字符串輸入輸出的函數(shù)。正確使用格式輸入輸出函數(shù)是程序運(yùn)行獲得正確數(shù)據(jù)以及輸出正確結(jié)果的保證。大家可以通過編寫交換兩個(gè)數(shù)據(jù)的值，以及基本算數(shù)運(yùn)算的實(shí)例練習(xí)本章內(nèi)容。第5章選擇結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)根據(jù)不同的條件，程序執(zhí)行不同的語(yǔ)句（組），這就是選擇結(jié)構(gòu)，這是構(gòu)造復(fù)雜程序的基本要素。選擇結(jié)構(gòu)需要準(zhǔn)確定義選擇的條件，條件可以是關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，也可以是其他類型表達(dá)式，但無(wú)論那種表達(dá)式，只要表達(dá)式的結(jié)果為非0，就認(rèn)為是滿足條件。C語(yǔ)言中設(shè)計(jì)選擇結(jié)構(gòu)采用if-else,switch-case語(yǔ)句。要掌握if語(yǔ)句不同的形式，簡(jiǎn)單的if結(jié)構(gòu)，多分支的以及嵌套的if結(jié)構(gòu)，重要的是正確使用{}，注意if與else兩者的匹配關(guān)系。switch是與case配合使用的，根據(jù)程序的需要，有時(shí)需要配合break語(yǔ)句，因此要掌握各語(yǔ)句的語(yǔ)法特點(diǎn)，此外，switch也可以嵌套。可以通過編寫三個(gè)數(shù)據(jù)比較大小、簡(jiǎn)單的屏幕菜單設(shè)計(jì)等實(shí)例，練習(xí)選擇結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)。第6章循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)和前面一章一樣，本章也是設(shè)計(jì)復(fù)雜程序必須使用的基本結(jié)構(gòu)。循環(huán)是指程序在滿足一定條件下重復(fù)執(zhí)行相同的語(yǔ)句組。循環(huán)有三個(gè)基本要素：首先是循環(huán)變量有初值、循環(huán)有明確的條件和要有重復(fù)執(zhí)行的語(yǔ)句，即循環(huán)體。C語(yǔ)言中的循環(huán)語(yǔ)句有for,while,do-while三種，還有提前退出循環(huán)的語(yǔ)句continue和break;編寫循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序，首先要正確表達(dá)循環(huán)條件，跟條件結(jié)構(gòu)類似，循環(huán)條件通常也是關(guān)系運(yùn)算表達(dá)式或邏輯運(yùn)算表達(dá)式，也可以是任意其他類型表達(dá)式，只要表達(dá)式的結(jié)果為非0，C語(yǔ)言就認(rèn)為條件滿足，執(zhí)行循環(huán)體的內(nèi)容。必須謹(jǐn)慎表達(dá)循環(huán)條件，否則就出現(xiàn)“死循環(huán)”了。continue和break這兩個(gè)語(yǔ)句的功能容易混淆，可以根據(jù)具體的程序段觀察兩個(gè)語(yǔ)句的區(qū)別。窮舉法是程序設(shè)計(jì)初期常用的算法，特別是練習(xí)循環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)常用，針對(duì)問題把可能的結(jié)果一一列出，逐一進(jìn)行判斷比較，直到求出滿足題目要求的解?？梢酝ㄟ^大量的趣味題目進(jìn)行編程練習(xí)，訓(xùn)練嵌套的循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為今后解決各種復(fù)雜問題打下基礎(chǔ)。第7章數(shù)組通俗的說(shuō)，數(shù)組是若干個(gè)相同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)有序的組合，享有同一個(gè)變量名，彼此之間用下標(biāo)分開。當(dāng)程序處理較多的數(shù)據(jù)時(shí)，特別是數(shù)據(jù)間有內(nèi)在的聯(lián)系時(shí)，將同類型數(shù)據(jù)組織成數(shù)組，便于利用循環(huán)語(yǔ)句操作。因此，數(shù)組屬于構(gòu)造型數(shù)據(jù)類型，是簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型的某種組合。為什么要使用數(shù)組呢？例如：inta,b,c三個(gè)獨(dú)立的變量，一方面無(wú)法表達(dá)三個(gè)變量彼此之間的聯(lián)系，另一方面當(dāng)變量數(shù)目非常多的時(shí)候，獨(dú)立定義各個(gè)變量就非常繁瑣甚至難于實(shí)現(xiàn)。Inta[30]，30個(gè)整型變量組成的數(shù)組，它們之間靠下標(biāo)區(qū)分，可以代表一個(gè)班30個(gè)同學(xué)的某門課的成績(jī)，數(shù)組不僅存儲(chǔ)了30個(gè)成績(jī)，也表達(dá)了它們之間的聯(lián)系，另外借助數(shù)組下標(biāo)的變化，利用循環(huán)結(jié)構(gòu)可以訪問數(shù)組中全部元素。學(xué)習(xí)數(shù)組知識(shí)，要注意以下幾個(gè)重點(diǎn)：數(shù)組的定義方式；數(shù)組元素的引用方式；結(jié)合一些常用的算法，例如數(shù)組中元素的排序，常用的排序算法（冒泡排序，選擇排序等）；從數(shù)組元素中尋找最大值，最小值，從數(shù)組元素中刪除指定元素，從數(shù)組中指定位置插入某個(gè)數(shù)值等等。字符數(shù)組是本章中的重點(diǎn)。首先，C語(yǔ)言中字符數(shù)組允許整個(gè)字符串輸入輸出，其次C語(yǔ)言提供了一系列專門操作字符數(shù)組的函數(shù)，叫做字符串處理函數(shù)，gets，puts，strcat，strcpy，strlen，strcmp等，必須大量練習(xí)掌握這些函數(shù)的功能、對(duì)參數(shù)的要求、函數(shù)調(diào)用的結(jié)果等。多維數(shù)組是在一維數(shù)組基礎(chǔ)上的擴(kuò)展，C語(yǔ)言中的二維數(shù)組可以用來(lái)描述或計(jì)算表格，矩陣計(jì)算等問題。在內(nèi)存空間中，二維數(shù)組是按照行優(yōu)先順序存儲(chǔ)的，要掌握二維數(shù)組的定義形式，數(shù)組元素引用形式，各元素在內(nèi)存中的位置等基本語(yǔ)法。第8章函數(shù)C語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)是函數(shù)，這也是程序模塊化的基礎(chǔ)。其基本含義是：一個(gè)軟件可以由多個(gè)源程序（文件）組成；一個(gè)源程序（文件）可以由多個(gè)函數(shù)組成；函數(shù)就是一段具有某種功能的程序，除主函數(shù)之外，用戶寫的這段程序叫做用戶定義函數(shù)，由函數(shù)名，參數(shù)，說(shuō)明語(yǔ)句和執(zhí)行語(yǔ)句構(gòu)成。定義后的函數(shù)可以重復(fù)被主函數(shù)或其他函數(shù)調(diào)用。本章的主要內(nèi)容包括函數(shù)的定義；函數(shù)的參數(shù)，特別是在不同函數(shù)之間參數(shù)的傳遞；函數(shù)的返回值、以及函數(shù)的調(diào)用形式，特別要注意函數(shù)的類型。函數(shù)的遞歸調(diào)用是本章的難點(diǎn)，如何設(shè)計(jì)遞歸算法解決問題？首先要掌握編寫遞歸算法的關(guān)鍵，通過典型的遞歸問題掌握編寫遞歸程序的技巧；其次要將前面各章中的一些題目用遞歸算法實(shí)現(xiàn)，例如字符串的復(fù)制、字符串比較、字符串連接和求字符串的長(zhǎng)度等，通過對(duì)比分析，加深對(duì)遞歸的理解和掌握。為了保證函數(shù)之間正確傳遞數(shù)據(jù)，本章內(nèi)容還包括變量的存儲(chǔ)屬性。由于一個(gè)程序可以由多個(gè)文件組成，一個(gè)文件可以由多個(gè)函數(shù)組成，變量的定義和使用就有如下可能：變量可以在一個(gè)函數(shù)內(nèi)定義，僅在該函數(shù)內(nèi)使用；變量也可以在一個(gè)函數(shù)內(nèi)定義，被一個(gè)文件內(nèi)的多個(gè)函數(shù)使用；變量也可以在函數(shù)外部定義，被程序內(nèi)多個(gè)文件中的多個(gè)函數(shù)使用。要求大家掌握自動(dòng)變量、外部變量、靜態(tài)變量和寄存器變量。其中靜態(tài)變量又包括靜態(tài)局部變量和靜態(tài)全局變量。變量的存儲(chǔ)屬性不同，意味著變量的可使用的范圍-作用域和變量值保留的期限—生存期不同。綜上內(nèi)容，要掌握工程文件的概念和定義方法，根據(jù)給定的一個(gè)問題，如何建立一個(gè)包含多個(gè)源文件的工程文件？如何在多個(gè)源文件之間正確的傳遞數(shù)據(jù)？如何既能在不同函數(shù)、不同文件之間共享數(shù)據(jù)，又減少內(nèi)存資源的占用？第9章指針指針是C語(yǔ)音的特色，也是C語(yǔ)言中最靈活的地方。如何學(xué)習(xí)指針呢？通過以前的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道定義變量后，在內(nèi)存中就有了該變量的存儲(chǔ)地址，程序中對(duì)數(shù)據(jù)的操作是通過變量名進(jìn)行的。例如inta;變量a在內(nèi)存中有了地址&a，占據(jù)兩個(gè)字節(jié)。使用格式輸入函數(shù)為變量輸入值，便是scanf(“%d”,&a);使用格式輸出函數(shù)將a的值輸出到屏幕，便是printf(“%d”,a);以上這種訪問變量的方式就是直接訪問。本章主要是應(yīng)用地址，C語(yǔ)言中指針就是地址。本章主要內(nèi)容包括：指向變量的指針，指向數(shù)組的指針，指向函數(shù)的指針，指向指針的指針,指針數(shù)組等。學(xué)習(xí)本章內(nèi)容，注意從定義和引用的形式上區(qū)分不同功能的指針，要理解指針與數(shù)組的關(guān)系，以及定義了指針之后，如何引用變量的值等具體問題，例如能夠區(qū)分如下語(yǔ)句：inta,*p;p=&a;inta[10],*p;p=a;inta[3][4],(*p)[4];inta[3][4],*p[3];inta,*p,**q;p=&a,q=&p;注意掌握指針與二維數(shù)組的關(guān)系，能夠區(qū)別不同的表達(dá)式的含義，例如定義了二維數(shù)組Inta[3][4]，I,j分別為行標(biāo)和列標(biāo)，a[0],a[0]+I,a[i][j],*(a[i]+j),*a[i]中哪個(gè)是地址，哪個(gè)是變量的值。字符指針是本章中比較靈活和有特色的內(nèi)容，大家要通過練習(xí)掌握用指針實(shí)現(xiàn)字符串的基本操作例如字符串復(fù)制、字符串拷貝、字符串比較、求字符串長(zhǎng)度以及一些插入刪除操作。第10章結(jié)構(gòu)、聯(lián)合與枚舉結(jié)構(gòu)、聯(lián)合與枚舉都是C語(yǔ)言中的構(gòu)造數(shù)據(jù)類型，是基本數(shù)據(jù)類型的某種組合。理解本章內(nèi)容可以從一個(gè)二維表格開始，例如：學(xué)號(hào)姓名性別數(shù)學(xué)英語(yǔ)計(jì)算機(jī)平均分我們?cè)?jīng)學(xué)過二維數(shù)組，但數(shù)組要求數(shù)據(jù)類型相同。對(duì)于上述表格中的內(nèi)容，包括學(xué)號(hào)（字符型）、姓名（字符型）、性別（字符型）、數(shù)學(xué)（基本整型）、英語(yǔ)（基本整型）、計(jì)算機(jī)（基本整型）和平均分（浮點(diǎn)類型）。顯然每一行數(shù)據(jù)描述了一個(gè)學(xué)生的基本信息。如何處理這類數(shù)據(jù)，采用結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)描述的是具有不同類型，彼此有相互關(guān)系的數(shù)據(jù)的組合。本章內(nèi)容介紹了結(jié)構(gòu)類型定義，包括定義結(jié)構(gòu)成員（表中各列的標(biāo)題即表頭信息），結(jié)構(gòu)變量（表格中的每一行數(shù)據(jù)），結(jié)構(gòu)變量的引用方式等。定義了結(jié)構(gòu)體變量之后，每個(gè)結(jié)構(gòu)體變量所占的內(nèi)存空間是各成員變量占空間之和。掌握結(jié)構(gòu)體的基本定義和引用之后，結(jié)合指針，數(shù)組知識(shí)，要掌握如何使用結(jié)構(gòu)體數(shù)組、結(jié)構(gòu)體指針以及結(jié)構(gòu)體與函數(shù)參數(shù)之間的關(guān)系。聯(lián)合也是一種構(gòu)造數(shù)據(jù)類型，與結(jié)構(gòu)體變量定義、引用的形式類似，需要定義成員，