計(jì)算機(jī)課程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)日期：目錄CATALOGUE02.編程語(yǔ)言與編譯器04.程序控制結(jié)構(gòu)05.數(shù)組與指針01.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)03.編程基礎(chǔ)知識(shí)06.算法與程序執(zhí)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)01輸出設(shè)備將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)化為人們能識(shí)別的形式，如顯示器、打印機(jī)等。控制器控制計(jì)算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作，從存儲(chǔ)器中取指令并執(zhí)行。輸入設(shè)備將外部信息轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的形式，如鍵盤、鼠標(biāo)等。存儲(chǔ)器存放程序和數(shù)據(jù)，分為內(nèi)存和外存，內(nèi)存速度快但容量小，外存速度慢但容量大。運(yùn)算器算術(shù)邏輯單元（ALU），進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算。計(jì)算機(jī)硬件組成及關(guān)系進(jìn)制轉(zhuǎn)換方法十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制除2取余法，將十進(jìn)制數(shù)除以2，記錄余數(shù)，再將商繼續(xù)除以2，直到商為0，將余數(shù)逆序排列即可得到二進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制按權(quán)展開法，將二進(jìn)制數(shù)從右向左按位權(quán)值相乘并求和，即可得到十進(jìn)制數(shù)。其他進(jìn)制轉(zhuǎn)換可以先將其他進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，再將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)進(jìn)制數(shù)。整數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼原碼將十進(jìn)制數(shù)的絕對(duì)值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，最高位為符號(hào)位（0為正，1為負(fù)）。反碼補(bǔ)碼正數(shù)的反碼與其原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼是將原碼除符號(hào)位外的各位取反（0變1，1變0）。正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是在反碼的基礎(chǔ)上加1。補(bǔ)碼是計(jì)算機(jī)中實(shí)際存儲(chǔ)和運(yùn)算的編碼方式。123編程語(yǔ)言與編譯器02C語(yǔ)言提供了基本的數(shù)據(jù)類型，如整型、浮點(diǎn)型、字符型等，以及構(gòu)造類型如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、枚舉等。C語(yǔ)言提供了順序、選擇和循環(huán)三種基本控制結(jié)構(gòu)，通過(guò)它們可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的程序邏輯。C語(yǔ)言支持函數(shù)定義和調(diào)用，可以實(shí)現(xiàn)模塊化編程，提高代碼的重用性和可維護(hù)性。C語(yǔ)言具有指針類型，可以直接操作內(nèi)存地址，但也需要手動(dòng)管理內(nèi)存，容易出錯(cuò)。C語(yǔ)言基本語(yǔ)法與特點(diǎn)數(shù)據(jù)類型控制結(jié)構(gòu)函數(shù)與模塊化指針與內(nèi)存管理C語(yǔ)言特性C是C語(yǔ)言的超集，支持面向?qū)ο缶幊獭⒎盒途幊痰忍匦裕哂懈鼜?qiáng)的表達(dá)能力和更高的運(yùn)行效率。繼承與多態(tài)C支持類之間的繼承關(guān)系，子類可以繼承父類的屬性和方法，實(shí)現(xiàn)代碼的復(fù)用。多態(tài)則允許不同類的對(duì)象通過(guò)相同的接口進(jìn)行操作，提高了程序的靈活性和可擴(kuò)展性。類與對(duì)象C中的類是一種自定義的數(shù)據(jù)類型，它封裝了數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了代碼的重用和模塊化。對(duì)象則是類的實(shí)例，通過(guò)對(duì)象可以訪問(wèn)類的成員。STL庫(kù)與模板STL是C標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)，提供了一系列通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，可以大大提高編程效率。模板則是一種參數(shù)化的類型定義，可以實(shí)現(xiàn)類型無(wú)關(guān)的代碼復(fù)用。C語(yǔ)言特性與面向?qū)ο缶幊叹庉嬍褂梦谋揪庉嬈鳎ㄈ鏥isualStudio、Notepad等）編寫源代碼文件。將多個(gè)目標(biāo)文件以及所需的庫(kù)文件連接成可執(zhí)行程序，這一步由鏈接器完成。使用編譯器（如GCC、Clang等）將源代碼文件編譯成目標(biāo)文件，這一步會(huì)進(jìn)行語(yǔ)法檢查、語(yǔ)義分析、優(yōu)化等操作。在操作系統(tǒng)中運(yùn)行生成的可執(zhí)行程序，得到程序輸出結(jié)果或與用戶進(jìn)行交互。程序的編輯、編譯、連接和運(yùn)行編譯連接運(yùn)行常用編譯器的使用GCC編譯器GCC是一種開源的編譯器，支持C、C等多種編程語(yǔ)言，廣泛應(yīng)用于Unix/Linux系統(tǒng)。使用GCC編譯C程序可以使用命令行方式或集成開發(fā)環(huán)境（IDE）。VisualStudio編譯器Clang編譯器VisualStudio是微軟開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境，內(nèi)置了功能強(qiáng)大的C編譯器。使用VisualStudio可以方便地進(jìn)行代碼的編寫、調(diào)試、測(cè)試等操作，適用于Windows平臺(tái)的開發(fā)。Clang是LLVM項(xiàng)目的一部分，提供了一種現(xiàn)代化的編譯器前端，支持C、C等多種編程語(yǔ)言。Clang具有快速的編譯速度、友好的錯(cuò)誤提示和可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，逐漸成為越來(lái)越多開發(fā)者的選擇。123編程基礎(chǔ)知識(shí)03在程序執(zhí)行過(guò)程中，其值不發(fā)生變化的量稱為常量。例如，圓周率π、重力加速度g等。常量可以是數(shù)值常量，也可以是字符常量或布爾常量。常量在程序執(zhí)行過(guò)程中，其值可以改變的量稱為變量。變量通常用于存儲(chǔ)程序的中間結(jié)果或數(shù)據(jù)。變量名通常由字母、數(shù)字和下劃線組成，并且不能以數(shù)字開頭。變量常量與變量的概念整數(shù)類型用于存儲(chǔ)實(shí)數(shù)值，即帶有小數(shù)部分的數(shù)值。浮點(diǎn)類型分為單精度和雙精度兩種，雙精度類型比單精度類型存儲(chǔ)范圍更大、精度更高。浮點(diǎn)類型字符類型用于存儲(chǔ)整數(shù)值，包括正整數(shù)、負(fù)整數(shù)和零。在計(jì)算機(jī)中，整數(shù)通常以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)。用于存儲(chǔ)邏輯值，即真或假。布爾類型通常用于條件判斷和控制語(yǔ)句中。用于存儲(chǔ)單個(gè)字符，如字母、數(shù)字或符號(hào)。字符在計(jì)算機(jī)中通常以字符編碼（如ASCII碼）的形式存儲(chǔ)。基本數(shù)據(jù)類型及存儲(chǔ)方式布爾類型算術(shù)運(yùn)算符關(guān)系運(yùn)算符用于執(zhí)行基本的算術(shù)運(yùn)算，如加（+）、減（-）、乘（*）、除（/）和取余（%）。用于比較兩個(gè)值的大小關(guān)系，如大于（>）、小于（<）、等于（==）、不等于（!=）等。運(yùn)算符與表達(dá)式的用法邏輯運(yùn)算符用于連接多個(gè)條件語(yǔ)句，并返回布爾值。常見的邏輯運(yùn)算符有邏輯與（&&）、邏輯或（||）和邏輯非（！）。賦值運(yùn)算符用于將值賦給變量，包括簡(jiǎn)單賦值（=）、加賦值（+=）、減賦值（-=）等。程序控制結(jié)構(gòu)04順序結(jié)構(gòu)根據(jù)條件選擇執(zhí)行路徑，包括if語(yǔ)句、switch語(yǔ)句等。選擇結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)根據(jù)條件重復(fù)執(zhí)行某段代碼，包括while循環(huán)、for循環(huán)等。按照語(yǔ)句在程序中出現(xiàn)的先后順序逐條執(zhí)行。順序、選擇、循環(huán)結(jié)構(gòu)關(guān)系運(yùn)算符用于比較兩個(gè)值的大小關(guān)系，包括大于、小于、等于等。邏輯運(yùn)算符用于連接多個(gè)條件表達(dá)式，包括與、或、非等。關(guān)系與邏輯運(yùn)算符用于實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)，根據(jù)條件執(zhí)行不同代碼塊。if語(yǔ)句用于實(shí)現(xiàn)多路分支，根據(jù)表達(dá)式的值選擇執(zhí)行不同代碼塊。switch語(yǔ)句if語(yǔ)句與switch語(yǔ)句的使用數(shù)組與指針05數(shù)組的概念與應(yīng)用數(shù)組的定義與特性數(shù)組是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由相同類型的元素按順序存儲(chǔ)，可以通過(guò)索引訪問(wèn)。它具有隨機(jī)訪問(wèn)和批量處理數(shù)據(jù)的特性。數(shù)組的遍歷與操作數(shù)組的應(yīng)用場(chǎng)景通過(guò)循環(huán)結(jié)構(gòu)可以遍歷數(shù)組中的每個(gè)元素，進(jìn)行批量賦值、修改和訪問(wèn)。同時(shí)，數(shù)組也支持排序、查找和矩陣運(yùn)算等操作。數(shù)組在計(jì)算機(jī)科學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，如存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)矩陣運(yùn)算、排序算法、查找算法等。123字符串與字符數(shù)組字符串的概念與表示字符串是由零個(gè)或多個(gè)字符組成的序列，通常用字符數(shù)組來(lái)表示。在C語(yǔ)言中，字符串以空字符'0'結(jié)尾，以標(biāo)識(shí)字符串的結(jié)束。030201字符串的操作函數(shù)常見的字符串操作函數(shù)包括strlen（求字符串長(zhǎng)度）、strcpy（字符串拷貝）、strcat（字符串連接）等。這些函數(shù)可以方便地對(duì)字符串進(jìn)行各種操作。字符數(shù)組的應(yīng)用字符數(shù)組主要用于存儲(chǔ)和處理字符串，如存儲(chǔ)用戶輸入的文本信息、實(shí)現(xiàn)文本處理等。同時(shí)，字符數(shù)組也可以作為函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行傳遞和操作。指針的定義與用途指針是C語(yǔ)言中的一個(gè)重要概念，它表示內(nèi)存地址。通過(guò)指針，我們可以直接訪問(wèn)和修改內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。同時(shí)，指針還可以用于動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存和傳遞函數(shù)參數(shù)等。指針的操作與運(yùn)算指針可以進(jìn)行賦值、比較、算術(shù)運(yùn)算等操作。通過(guò)指針運(yùn)算，我們可以訪問(wèn)數(shù)組的元素、遍歷鏈表、實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配等。但是，指針運(yùn)算也容易導(dǎo)致內(nèi)存泄漏和程序崩潰等問(wèn)題，因此需要謹(jǐn)慎使用。指針與數(shù)組的關(guān)系在C語(yǔ)言中，數(shù)組名可以被解釋為指向數(shù)組首元素的指針。通過(guò)指針，我們可以方便地訪問(wèn)和修改數(shù)組中的元素。同時(shí)，指針也可以用于遍歷數(shù)組和傳遞數(shù)組參數(shù)等場(chǎng)景。但是，需要注意指針與數(shù)組之間的區(qū)別和聯(lián)系，以避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。指針的概念與操作算法與程序執(zhí)行06算法是解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述，是一系列解決問(wèn)題的清晰指令，代表著用系統(tǒng)的方法描述解決問(wèn)題的策略機(jī)制。算法的概念與表示算法定義能夠?qū)σ欢ㄒ?guī)范的輸入，在有限時(shí)間內(nèi)獲得所要求的輸出。算法的優(yōu)劣可以用空間復(fù)雜度與時(shí)間復(fù)雜度來(lái)衡量。算法特性算法是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)，是軟件開發(fā)和程序設(shè)計(jì)的核心。優(yōu)秀的算法可以提高程序的效率，降低資源消耗。算法重要性程序的執(zhí)行過(guò)程編譯過(guò)程將高級(jí)語(yǔ)言編寫的源代碼轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言，包括詞法分析、語(yǔ)法分析、優(yōu)化等步驟。鏈接過(guò)程將編譯后產(chǎn)生的目標(biāo)文件與所需的庫(kù)文件進(jìn)行鏈接，形成可執(zhí)行文件。鏈接分為靜態(tài)鏈接和動(dòng)態(tài)鏈接兩種。執(zhí)行過(guò)程可執(zhí)行文件被加載到內(nèi)存中，由操作系統(tǒng)進(jìn)行管理和執(zhí)行。執(zhí)行過(guò)程中，程序?qū)凑罩付ǖ倪壿嫼退惴ㄟM(jìn)行操作，處