1、1程序设计基础Introduction to Computer Programming2教学安排课程名称： 程序设计基础（Introduction to Computer Programming）教学对象： 计算机软件专业的新生教学目标： 目标有二：掌握一种编程工具（C语言）；掌握程序设计的基本思路和方法，提高分析问题、解决问题的能力。3教学安排教学方法：课堂讲解：基本概念、C语言的语法、语句，编程解题的基本思路、方法。每堂课要带上纸、笔，进行课题练习。鼓励创新、鼓励上台讲解自己的方法；上机实践：实践性极强的课程，将有大量的编程练习，“赶鸭子上架”。每周有一次固定上机时间，其余自由上机；4教学
2、安排参考书：考核方式：1. “程序设计基础”，吴文虎2. “C 程序设计”，谭浩强；3. The C Programming Language(Kernighan & Ritchie)上机练习 期中考试 期末考试 （20%） （20%） （60%）教 材：“计算机语言与程序设计”，谌卫军 清华大学出版社，20075教学安排教学日历：1. 程序设计概述2. 数据类型与表达式3. 顺序结构程序设计、选择结构程序设计4. 循环控制5. 数组6. 作业讲评（编程规范、程序调试）7. 函数8. 期中考试6教学安排教学日历（续）：9.指针10. 结构体11. 链表12. 算法引论13. 基于分治策略的递归
3、算法14. 基于回溯策略的递归算法15. 习题课，总复习7教学安排http:/ door is always open for you.9教学安排COPY若发现两份相同的程序，均记0分。10小调查 编程基础 参加过程序设计类比赛（省、市、全国）； 使用过C语言或其他编程语言，编写过一些小程序； 熟悉电脑操作，熟悉Windows操作系统，熟悉各种应用软件的使用； 没有接触过太多的计算机。11两个特别计划 编程非常强的学生 可以申请免修； 做一个大作业，自己选题，教师批准； 编程基础弱的学生 随时到办公室找我问问题。12教学安排Any question?13第 一 章 程序设计概述14第一章 程序
4、设计概述1. 计算机、问题与程序2. C语言简介3. 一个例子4. C程序的上机步骤151.1 计算机、问题与程序1.1.1 这是一个计算机的时代16计算机能够做哪些事情？ 琴：电脑合成的音乐； 棋：1997年5月，IBM公司的“深蓝”战胜国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫； 书：电脑能够打印出各种字体的文字：宋体、楷体、隶书，等等； 画：在计算机控制下，能够在布匹上刺绣、甚至能编织任意图案的毛线衣！17计算机能够做哪些事情？（续） 听：语音识别技术，文档录入，识别率较高，已有相关的产品，如IBM的ViaVoice； 说：语音合成技术，Text-To-Speech（TTS），新闻阅读、霍金，自然度较好
5、，也有相关产品； 读：自然语言理解，机器翻译、Internet网上基于内容的智能搜索； 写：电脑“写”的作文。18计算机的本质 计算机是一个超级计算器，是一种用来处理数据的通用途机器； 计算机以一种确定的方式来执行指令：F执行的是一组确定的指令序列；F执行的结果取决于系统的当前状态和输入的数据；19计算机硬件的体系结构中央处理器内存程序的执行过程20What makes computers so powerful? 速度快：F537 ？F人：1秒钟？FPentium III：10亿分之1秒！ 精度高：F计算机：读取磁盘时，每隔10亿bits可能发生一个错误；F人：清华有多少个学生食堂？211.
6、1.2 这是一个充满问题的世界 中东问题； 国际恐怖主义、毒品问题； 环境卫生问题； 家庭矛盾； 青少年早恋的问题； 22 本课程关心的是：计算机能够解决的问题。 计算机能够解决很多的问题：数学计算、模拟、数据分析、机器人控制、文本编辑、企业管理、，等等； 遗憾的是，这些问题的描述方式一般是自然语言的形式，而不是机器指令的形式。231.1.3 计算机程序 通过编写程序来让计算机帮助我们解决问题； 何为程序？一个程序即一组计算机指令！ 如何编写程序？ 接受一个问题； 分析这个问题； 设想一种方法来解决这个问题； 在计算机上，用某种计算机语言来描述该解决方案，即编码； 测试和调试程序（debug）
7、。24 编程就象厨师烧菜，以红烧茄子为例； 原料（数据）：茄子750克、肉片50克、葱姜蒜50克、酱油、盐、糖、鸡粉适量，水淀粉适量。 制作过程（算法）： 将茄子切成块，葱姜蒜切末待用； 起油锅，待油热至八、九成时放入茄子，炸至茄子由硬变软时取出，将油沥干待用； 另起锅，锅中放油三汤匙，油热后，先爆香葱姜蒜，下肉片炒散，烹入酱油，加入少量水和鸡粉，放入茄子、盐、糖，大火煮开后改用小火煮至茄子入味，最后用淀粉勾芡。 程序 数据结构 算法25编程需要哪些技能？ 编程既需要高层的创造性思维，又需要低层的细节处理； 一个好的程序员必须学会：F创造性地分析问题、解决问题；F小心翼翼地仔细编码。26计算机
8、语言 机器语言： 机器硬件执行的是用机器语言描述的指令； 指令的格式一般为： 由0、1组成，难以理解和编写，工作效率极低，正确性难以保证。1111011000000110100000000001010000000010011101001010100110000000111111000011001110001001000111101110110000000101101000011000011000000101101000111111010000000101101000111111001000001001操作码OP 地址码AD27 汇编语言： 用符号来表示指令的操作码和数据单元，使用较为方便，如a
9、dd ax，0； 汇编语言程序不能直接执行，需专门的汇编系统把它翻译成机器指令的形式，然后运行。 层次仍然太低，程序开发效率较低。mov eax, dword ptr ebp-4cmp eax, dword ptr ebp-8jle main+36h (00401046)mov ecx,dword ptr ebp-4mov dword ptr ebp-0Ch,ecxjmp main+3Ch (0040104c)mov edx,dword ptr ebp-8mov dword ptr ebp-0Ch,edx28 高级语言： 用一种更自然、更接近于人类语言习惯的符号形式（如数学公式）来编写程序，这
10、样写出来的程序更容易理解和使用； 高级语言程序也不能直接运行，需专门的编译器把它翻译为机器指令的形式，然后运行；if(x y) z = x; else z = y;29 高级语言的发展历史： 1950s：Fortran, Lisp 1960s：Cobol, Algol, APL 1970s：Basic, Pascal, C 1980s：Smalltalk, C+, Modula, Ada, Prolog 1990s：Java301.2 C语言简介1.2.1 C语言的历史C 语言Unix 操作系统管理和分配计算机的软硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，并向用户提供各种服务功能。计算机系统示意图
11、CPU、内存、I/O设备(显示器、键盘、软盘机等)。(Word)31 1963年，MIT、贝尔实验室和GE决定联合开发MULTICS操作系统，该系统庞大而复杂，研制的难度远远超出人们的预料，因此贝尔实验室和GE先后退出了该项目； 1969年，贝尔实验室的Ken Thompson在MULTICS上编写了一个叫着“太空旅行”(Space Travel)的游戏，模拟一个飞行员驾驶一艘宇宙飞船在太阳系当中遨游，并且可以在各种星体上着陆。后来他们对MULTICS的访问被关闭了，因此Thompson在贝尔实验室找了一台无人使用的PDP-7计算机，然后和Dennis Ritchie在一台GE-635计算机上
12、，利用其GECOS所提供的一个交叉汇编器，把空间旅行游戏用PDP-7汇编语言重新编写，然后用穿孔纸带把它转移到PDP-7上；32 后来，Thompson和Ritchie等人开始为PDP-7编写一个新的操作系统。在写好了文件系统和一组基本的软件工具以后，他们编写了一个PDP-7的汇编器，这样他们就能够直接在PDP-7上编程了。到了1970年，操作系统的基本元素都已经完成了，他们给系统起了一个名字UNIX； 1970年夏，研究小组得到了一台新机器PDP-11，因此把Unix系统从PDP-7移植到PDP-11，这项工作非常繁琐，因为整个系统都是用汇编语言来编写的。研究小组开始考虑用高级语言来重写整个
13、系统，以提高可移植性和可懂性。33Algol 60Algol 68CPL BCPL B C Simula 67C+196019631967197019721983剑桥大学Matin RichardsKen ThompsonRitchieBjarne Stroustrup可移植C197788 ANSI C1988ANSIANSI C1983ANSI离硬件较远规模太大简单、接近硬件过于简单、数据无类型简化的CPL用C语言重写Unix系统不依赖具体机器341.2.2 C语言的特点 简单。C语言的语法简洁、紧凑，是一个比较小的语言。32个关键字，9种控制语句； 实用。“by programmer，fo
14、r programmer”； 高效。C语言程序生成的目标代码的效率只比汇编语言低10； 可移植性好； 根据一项统计，在企业招聘的软件工程师职位当中，有22.7%的职位要求使用C/C+编程，在所有的编程语言中排名第二。351.2.3 C语言的应用领域 操作系统：Unix、Linux、Windows等； 系统软件：嵌入式系统软件（81%采用C语言）、设备驱动程序、数据库管理系统、病毒程序、磁盘管理工具等； 商业应用：媒体播放软件、游戏软件、专家系统软件、绘图软件等； 教学领域：Matlab、信号处理、数据结构。361.3 一个例子问题：判断一个数是奇数还是偶数？1.3.1 问题描述37 问题分析
15、这个数必须是何种类型？ 这个数如何获得？ 什么叫“奇数”，什么叫“偶数”？如何来判断？ 如何把判断的结果通报给大家？38 接受来自于键盘输入的一个整数； 如果这个数是一个偶数，那么在屏幕上显示“偶数”； 如果这个数是一个奇数，那么在屏幕上显示“奇数”。更准确的问题描述39 输入一个整数； 把该整数除以2； 如果余数等于0，表明这是一个偶数，在屏幕上显示“偶数”；否则的话，表明这是一个奇数，因此在屏幕上显示“奇数”。 例如：92543； 其他方法：判断最低位。解决该问题的算法401.3.2 C语言程序/* 输入一个整数，判断它是奇数还是偶数 */#include void main( ) int
16、 num;/* 输入的整数 */ int rem;/* 除2以后的余数 */ /* 从用户处得到该整数. */ printf( “请输入一个整数：”); scanf( “%d”, &num); 41 /* 计算除2以后的余数并输出结果 */ rem = num % 2; if (rem = 0) printf(“偶数n”); else printf(“奇数n”); 请输入一个整数：17奇数421.3.3 C程序组成/* 输入一个整数，判断它是奇数还是偶数*/#include void main( ) int num;/* 输入的整数 */ int rem;/* 除2以后的余数 */ /* 从用
17、户处得到该整数. */ printf( “请输入一个整数：”); scanf( “%d”, &num); /* 计算除2以后的余数并输出结果 */ rem = num % 2; if (rem = 0) printf(“偶数n”); else printf(“奇数n”); 位于/*和*/之间的文字，称为注释。用来帮助读者理解程序；在程序运行时会被忽略掉。/ 43/* 输入一个整数，判断它是奇数还是偶数*/#include void main( ) int num; /* 输入的整数 */ int rem; /* 除2以后的余数 */ /* 从用户处得到该整数. */ printf( “请输入一
18、个整数：”); scanf( “%d”, &num); /* 计算除2以后的余数并输出结果 */ rem = num % 2; if (rem = 0) printf(“偶数n”); else printf(“奇数n”); 以符号“#”开头的行， 称为编译预处理行；“#include”称为文件预处理命令；“#include ” 是让文件“stdio .h”的内容包含到程序中去；44/* 输入一个整数，判断它是奇数还是偶数*/#include void main( ) int num; /* 输入的整数 */ int rem; /* 除2以后的余数 */ /* 从用户处得到该整数. */ pri
19、ntf( “请输入一个整数: ”); scanf( “%d”, &num); /* 计算除2以后的余数并输出结果 */ rem = num % 2; if (rem = 0) printf(“偶数n”); else printf(“奇数n”); C程序是由函数构成的;main( ) 是每个C程序都必须有的，称为主函数;可以把主函数看成是程序的入口； 和 分别表示函数的开始和结束。45/* 输入一个整数，判断它是奇数还是偶数*/#include void main( void ) int num;/* 输入的整数 */ int rem;/* 除2以后的余数 */ /* 从用户处得到该整数. */
20、 printf( “请输入一个整数：”); scanf( “%d”, &num); /* 计算除2以后的余数并输出结果 */ rem = num % 2; if (rem = 0) printf(“偶数n”); else printf(“奇数n”); 变量的声明部分，定义所用到的变量，指明它们的名字和类型。46/* 输入一个整数，判断它是奇数还是偶数*/#include void main( void ) int num; /* 输入的整数 */ int rem; /* 除2以后的余数 */ /* 从用户处得到该整数. */ printf( “请输入一个整数：”); scanf( “%d”,
21、&num); /* 计算除2以后的余数并输出结果 */ rem = num % 2; if (rem = 0) printf(“偶数n”); else printf(“奇数n”); 函数的执行部分，由若干个语句组成，每一条语句指明了程序即将执行的某一个操作。每一条语句后面必须有一个分号结尾。471.3.4 从C到机器语言 用C语言编写的程序称为C语言的“源程序”（source code）； 计算机的处理器CPU只能看懂用它自己的机器语言来编写的“可执行程序”（executable program） 0、1序列； 不同的CPU系列有不同的机器语言，如X86, PowerPC, SPARC, AR
22、M, .； 如何让CPU来执行用C语言编写的程序？48 需要两个步骤，使用两个工具软件，把一个C源程序转换为相应的可执行程序： 使用一个C 编译器（compiler）把C源程序转换等价的、用机器语言来表示的程序（即01序列）； 使用一个链接器（linker）把这个转换后的程序与它所引用的库文件（如printf, scanf）链接在一起，生成最终的可执行程序（即 .exe 文件）； 类似于Visual Studio 之类的编程环境，可以把这两个步骤合二为一。49从源程序到可执行程序的转换501.4 C程序的上机步骤1.4.1 上机环境 操作系统：Windows系列，如Windows XP 或Vi
23、sta等； 编程工具：Visual C+ 6.0 或以上的版本。511.4.2 上机步骤一、打开Visual C+ 编程环境；二、创建工程；三、创建源文件，编辑源程序；四、编译和链接，生成可执行文件。52一、打开Visual C+ 编程环境进入VC编程环境主要有两种方法： 在Windows系统的桌面双击 VC 图标； 从Windows系统的“开始菜单”进入。53方法1：用鼠标双击“桌面”上的VC图标，进入环境54方法2：从“开始菜单”进入1. 用鼠标点击“开始” 菜单2. 鼠标上移至“程序(p)”3. 将鼠标水平右移至下一级菜单中的“Visual Studio 6.0”4. 点击“VC 6.0
24、”5556File 菜单：文件操作等57Edit 菜单：编辑查找58View 菜单：窗口设置等59Insert 菜单：资源加入等60Project 菜单：工程管理等61Build 菜单：编译链接调试62Tools 菜单：调试工具、系统配置等63Window 菜单：窗口管理64Help 菜单：帮助信息65二、创建一个新的工程 工程（Project）的概念： 由一组相关的文件（源文件、头文件、资源文件、配置文件等）所构成，用来生成一个最终的二进制文件（例如可执行文件EXE、动态链接库DLL等）； 每一个程序都需要一个相应的工程，工程名即为生成的程序的名字（而非源文件名）。 工作空间（Workspa
25、ce）的概念： 每个工程都存在于一个工作空间中，在创建一个新的工程时，相应的工作空间也被创建； 一个工作空间可以包含若干个相关的工程。661. 单击“File” “New”或者按快捷键Ctrl+N67创建新工程的界面682. 指定工程的类型、存放位置和名称(a) 类型：控制台程序(b)存放位置(c) 工程名称选择路径693. 指定控制台程序的类型选择空的工程。70确认信息71新工程已创建72三、创建源文件，编辑源程序(a)文件类型：C+源文件(b) 源文件名称test.c1. 创建源文件（方法1：单击“File” “New” ）731. 创建源文件（方法2：鼠标右击Source Files）74输入文件名test.c752. 编辑源文件main ( ) printf(“Hello, world! n”);763. 经常性地存盘存盘的方法： 单击“File” “Save” 按快捷键Ctrl+S 在工具栏上点击图标 。77四、编译链接、调试程序(1)单击“Build” “Build” 或者按F7进行编译链接(2)单击“Build” “Execute” 或者按Ctrl+F5运行程序78 END
