C语言的数据和运算.docx
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C语言的数据和运算
C语言的数据和运算.
第2章C语言的数据和运算
[目的要求]
1.了解C语言的数据类型;
2.掌握常量与变量的概念;
3.掌握整型、实型、字符型数据的常量和变量的引用方法;
4.掌握简单的输入和输出;
5.掌握变量赋初值的方法;
6.掌握各类数据的混合运算;
7.掌握算术、关系、逻辑运算符和算术、关系、逻辑表达式;
8.掌握赋值运算符和赋值表达式、逗号运算符和逗号表达式。
[基本内容]
1.C语言的数据类型;
2.常量与变量;
3.简单的输入(scanf())和输出(printf());
4.运算符和表达式。
[重点难点]
1.重点:
数据类型、表达式。
2.难点:
变量、表达式。
[课时安排]
4学时。
2.1程序设计概述
一个程序应包括对数据的描述和对数据处理的描述。
1.对数据的描述,即数据结构。
2.对数据处理的描述,即计算机算法。
算法是为解决一个问题而采取的方法和步骤,是程序的灵魂。
为此,著名计算机科学家沃思(NikiklausWirth)提出一个公式:
数据结构+算法=程序
2.2C语言的数据类型
C语言提供的数据结构,是以数据类型形式出现的。
具体分类如下:
1.基本类型
分为整型、实型(又称浮点型)、字符型和枚举型四种。
2.构造类型
分为数组类型、结构类型和共用类型三种。
3.指针类型。
4.空类型
C语言中的数据,有常量和变量之分,它们分别属于上述这些类型。
本章将介绍基本类型中的整型、实型和字符型三种数据。
2.3常量和变量
2.3.1常量
1.常量的概念
在程序运行过程中,其值不能被改变的量称为常量。
2.常量的分类
(1)整型常量
(2)实型常量
(3)字符常量。
(4)符号常量。
2.3.2变量
1.变量的概念
在程序运行过程中,其值可以被改变的量称为变量。
2.变量的两个要素
(1)变量名。
每个变量都必须有一个名字──变量名,变量命名遵循标识符命名规则。
(2)变量值。
在程序运行过程中,变量值存储在内存中。
在程序中,通过变量名来引用变量的值。
3.标识符命名规则
(1)有效字符:
只能由字母、数字和下划线组成,且以字母或下划线开头。
(2)有效长度:
随系统而异,但至少前8个字符有效。
如果超长,则超长部分被舍弃。
例如,由于student_name和student_number的前8个字符相同,有的系统认为这两个变量,是一回事而不加区别。
在TCV2.0中,变量名(标识符)的有效长度为1~32个字符,缺省值为32。
(3)C语言的关键字不能用作变量名。
标识符命名的良好习惯──见名知意:
4.变量的定义与初始化
在C语言中,要求对所有用到的变量,必须先定义、后使用;且称在定义变量的同时进行赋初值的操作为变量初始化。
(1)变量定义的一般格式
[存储类型]数据类型变量名[,变量名2……];
例如,floatradius,length,area;
(2)变量初始化的一般格式
[存储类型]数据类型变量名[=初值][,变量名2[=初值2]……];
例如,floatradius=2.5,length,area;
2.4整型数据
2.4.1整型变量
1.分类
根据占用内存字节数的不同,整型变量又分为4类:
(1)基本整型(类型关键字为int)。
(2)短整型(类型关键字为short[int])。
(3)长整型(类型关键字为long[int])。
(4)无符号整型。
无符号型又分为无符号基本整型(unsigned[int])、无符号短整型(unsignedshort)和无符号长整型(unsignedlong)三种,只能用来存储无符号整数。
2.占用内存字节数与值域
上述各类变量,且long型(4字节)≥int型(2字节)≥short型(2字节)。
显然,不同类型的整型变量,其值域不同。
占用内存字节数为n的(有符号)整型变量,其值域为:
-2n*8-1~(2n*8-1-1);无符号整型变量的值域为:
0~(2n*8-1)。
例如,PC机中的一个int型变量,其值域为–215--(215-1),即-32768~32767;一个unsigned型变量的值域为:
0~(216-1),即0~65535。
2.4.2整型常量
1.三种表示形式
整型常量即整常数,在C语言中可用三种形式表示:
(1)十进制。
例如10、36。
(2)八进制(以数字0开头)。
例如012。
(3)十六进制(以数字0+小写字母x开头)。
例如0x36。
2.分类
(1)基本整型,以int表示。
(2)短整型,以shortint表示,或以short表示。
(3)长整型(在数值后面加“L(l)”)。
对超出基本整型值域的整型常量,可使用长整型常量表示,其取值范围可达-231--(-231-1)。
例如,123l、315L等。
注:
C标准没有具体规定以上各类数据所占内存字节数,只要求long型数据长度不短于int型,short型不长于int型。
具体如何实现,有各计算机系统自行决定。
3.类型匹配规则
类型匹配规则为:
一个整型常量,可以赋给能容纳下其值的整型变量。
例如,其值在-215--(215-1)的整型常量,可以赋给int型变量和longint型变量;其值在-231--(231-1)的整型常量,就只能赋给longint型变量。
2.5实型数据
2.5.1实型变量
C语言的实型变量,分为两种:
(1)单精度型。
类型关键字为float,一般占4字节(32位)、提供7位有效数字。
(2)双精度型。
类型关键字为double,一般占8个字节、提供15~16位有效数字。
2.5.2实型常量
1.表示形式
实型常量即实数,在C语言中又称浮点数,其值有两种表达形式:
(1)十进制形式。
例如3.14、9.8。
(2)指数形式:
<尾数>E(e)<整型指数>。
例如3.0E+5等。
2.关于类型
实型常量不分float型和double型。
一个实型常量,可以赋给一个实型变量(float型、double型或longdouble型)。
根据变量的类型截取实型常量中相应的有效位数字。
例如:
floata;
a=111111.111;
由于float型变量只能接收7位有效数字,因此最后两位小数不起作用。
2.6字符型数据
2.6.1字符常量
1.字符常量的定义
用一对单引号括起来的单个字符,称为字符常量。
例如,‘A'、‘1'、‘+'等。
2.转义字符
C语言还允许使用一种特殊形式的字符常量,就是以反斜杠“\”开头的转义字符。
2.6.2字符变量
字符变量的类型关键字为char,一般占用1字节内存单元。
1.变量值的存储
字符变量用来存储字符常量。
将一个字符常量存储到一个字符变量中,实际上是将该字符的ASCII码值(无符号整数)存储到内存单元中。
2.特性
字符数据在内存中存储的是字符的ASCII码──一个无符号整数,其形式与整数的存储形式一样,所以C语言允许字符型数据与整型数据之间通用。
(1)一个字符型数据,既可以字符形式输出,也可以整数形式输出。
(2)允许对字符数据进行算术运算,此时就是对它们的ASCII码值进行算术运算。
2.6.3字符串常量
1.字符串常量的概念和字符串长度
字符串常量是用一对双引号括起来的若干字符序列。
字符串中字符的个数称为字符串长度。
长度为0的字符串(即一个字符都没有的字符串)称为空串,表示为“”(一对紧连的双引号)。
例如,“Howdoyoudo.”、“Goodmorning.”等,都是字符串常量,其长度分别为14和13(空格也是一个字符)。
2.字符串的存储
C语言规定:
在存储字符串常量时,由系统在字符串的末尾自动加一个‘\0'作为字符串的结束标志。
字符常量'A'与字符串常量"A"是两回事:
(1)定界符不同:
字符常量使用单引号,而字符串常量使用双引号;
(2)长度不同:
字符常量的长度固定为1,而字符串常量的长度,可以是0,也可以是某个整数;
(3)存储要求不同:
字符常量存储的是字符的ASCII码值,而字符串常量,除了要存储有效的字符外,还要存储一个结束标志'\0'。
2.7算术运算与算术表达式
在C语言中,除控制语句和输入输出函数外,其它所有基本操作都作为运算符处理。
1.五种基本算术运算符
+、-(减法/取负)、*、/、%(求余数)
(1)关于除法运算/
C语言规定:
两个整数相除,其商为整数,小数部分被舍弃。
例如,5/2=2。
(2)关于求余数运算%
要求两侧的操作数均为整型数据,否则出错。
2.表达式和算术表达式
(1)表达式的概念
用运算符和括号将运算对象(常量、变量和函数等)连接起来的、符合C语言语法规则的式子,称为表达式。
(2)算术表达式的概念
表达式中的运算符都是算术运算符。
例如,3+6*9、(x+y)/2-1等,都是算术表达式。
3.运算符的优先级与结合性
(1)C语言规定了运算符的优先级和结合性。
所谓结合性是指,当一个操作数两侧的运算符具有相同的优先级时,该操作数是先与左边的运算符结合,还是先与右边的运算符结合。
自左至右的结合方向,称为左结合性。
反之,称为右结合性。
结合性是C语言的独有概念。
除单目运算符、赋值运算符和条件运算符是右结合性外,其它运算符都是左结合性。
(2)表达式求值
1)按运算符的优先级高低次序执行。
例如,先乘除后加减。
2)如果在一个运算对象(或称操作数)两侧的运算符的优先级相同,则按C语言规定的结合方向(结合性)进行。
4.数据类型转换
(1)在C语言中,整型、实型和字符型数据间可以混合运算。
如果一个运算符两侧的操作数的数据类型不同,则系统按“先转换、后运算”的原则,首先将数据自动转换成同一类型,然后在同一类型数据间进行运算。
(2)除自动转换外,C语言也允许强制转换。
数据类型强制转换的一般格式为:
(要转换成的数据类型)(被转换的表达式)
当被转换的表达式是一个简单表达式时,外面的一对圆括号可以缺省。
例如,
(double)a(等价于(double)(a))/*将变量a的值转换成double型*/
(int)(x+y)/*将x+y的结果转换成int型*/
2.8赋值运算与赋值表达式
1.赋值运算
赋值符号“=”就是赋值运算符,它的作用是将一个表达式的值赋给一个变量。
赋值运算符的一般形式为:
变量=赋值表达式
例如,x=5
2.复合赋值运算
复合赋值运算符是由赋值运算符之前再加一个双目运算符构成的。
复合赋值运算的一般格式为:
变量双目运算符=表达式
└──┬──┘
复合赋值运算符
它等价于:
变量=变量双目运算符(表达式)。
当表达式为简单表达式时,表达式外的一对圆括号才可缺省,否则可能出错。
例如,x+=3/*等价于x=x+3*/
y*=x+6/*等价于y=y*(x+6),而不是y=y*x+6*/
3.赋值表达式
由赋值运算符或复合赋值运算符,将一个变量和一个表达式连接起来的表达式,称为赋值表达式。
(1)一般格式
变量(复合)赋值运算符表达式
(2)赋值表达式的值
任何一个表达式都有一个值,赋值表达式也不例外。
被赋值变量的值,就是赋值表达式的值。
例如,“a=5”这个赋值表达式,变量a的值“5”就是它的值。
2.9C语言特有的运算和运算符
2.9.1自增(++)、自减(--)运算
1.作用
自增运算使单个变量的值增1,自减运算使单个变量的值减1。
2.用法与运算规则
自增、自减运算符都有两种用法:
(1)前置运算──运算符放在变量之前:
++变量、--变量
先使变量的值增(或减)1,然后再以变化后的值参与其它运算,即先增减、后运算。
(2)后置运算──运算符放在变量之后:
变量++、变量--
变量先参与其它运算,然后再使变量的值增(或减)1,即先运算、后增减。
[案例2.4]自增、自减运算符的用法与运算规则示例。
/*程序功能:
自增、自减运算符的用法与运算规则示例*/
main()
{intx=6,y;
printf("x=%d\n",x);/*输出x的初值*/
y=++x;/*前置运算*/
printf("y=++x:
x=%d,y=%d\n",x,y);
y=x--;/*后置运算*/
printf("y=x--:
x=%d,y=%d\n",x,y);
}
程序运行结果:
x=6
y=++x:
x=7,y=7
y=x--:
x=6,y=7
2.9.2逗号运算(,)及其表达式
C语言提供一种用逗号运算符“,”连接起来的式子,称为逗号表达式。
逗号运算符又称顺序求值运算符。
1.一般形式
表达式1,表达式2,……,表达式n
2.求解过程
自左至右,依次计算各表达式的值,“表达式n”的值即为整个逗号表达式的值。
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