程序设计基础 ——C语言第2章 数制和基本数据类型

程序设计基础 1 第 2章 数制和基本数据类型 2 计算机按 指令 工作， 指令 一般表现为 程序 。 程序 是为执行某项任务而编写的有序指令序列 。 程序 =数据 +算法 据 类型。 算法 是解决问题的具体方法和步骤。 主要内容 3 整数数制 数据类型 常量 变量 整数数制 八进制数 整数数制 十六进制数 二进制数 十进制数 4 十进制数 5 以 十进制 或 基数为 10的方式表示。 十进制数由 0到 9这 10个数字来构造。 例如，数 4261，可以看作是： (4 1000)+(2 100)+(6 10)+(1 1)=4261 也等同于： (4 103)+ (2 102)+(6 101)+(1 100)=4261 二进制数 6 计算机内部采用 二进制 的方式来表示数。 二进制数 仅由 0和 1两个数字组成，这种表示形式也称作为 基数为 2的表示方式。 例如， 左侧 的 二进制数 等价于 右侧 的 十进制数 。 102=210 1002=410 10000101001012=426110 二进制数 7 （ 1）二进制数向十进制数的转换 二进制数 1000010100101的位置编号标记如下： 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 （二进制数） 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 （位置编号） 上面的二进制数，转换表达式是： 1000101001012= (1212)+ (0211) + (0210)+ (029)+ (028)+ (127) + (026) + (125) + (024) + (023) + (122)+ (021)+ (120) =426110 二进制数 8 （ 2）二进制 补码表示 正 整数 和 负整数 在计算机中 均以 二进制补码 的形式存储。 任意给定一个十进制数 x，它的 二进制补码 表示按如下方法获得： 如果 数 ，仅仅将 进制数 。 如果 数 ，按如下步骤进行： ：写出 对值 的二进制数。 ：对这个二进制数的每位 取反 。 ：对取反后的数 加 1。 二进制数 9 （ 2）二进制 补码表示 例如， 2位 二进制补码 表示可以按照下面的步骤得到： 00000000000000000000000000000010 （ 11111111111111111111111111111101 （二进制取反） +1 （加 1） 11111111111111111111111111111110 （ 二进制数 10 （ 2）二进制 补码表示 如果已知 一个负数的二进制补码 表示，那么可以得到其等价的 十进制数 ，步骤如下： ： 列出 该 负数的 二进制补码 。 ：对这个二进制 补码按 位 取反 。 ：对取反后的数 加 1。 结果 ： 此 负数 的 绝对值 。 二进制数 11 （ 2）二进制 补码表示 例如，下面通过 进制补码 获得 对值 ： 11111111111111111111111111111110 （ 00000000000000000000000000000001 （二进制取反） +1 （加 1） 00000000000000000000000000000010 （ 【 提问 】 8位的二进制补码 1111 1111，其等价的十进制数是？ 【 答案 】 二进制数 12 （ 2）二进制 补码表示 利用二进制补码表示， 减法运算 可以转换为 加法运算 。 例如，减法表达式 2加法来完成： 00000000000000000000000000000010 （ 2的二进制表示） 11111111111111111111111111111110 （ 00000000000000000000000000000000 （ 2+( 在加法过程中，当 最高有效位 相加时，若产生进位则 丢弃 该进位，最高为结果为 0。 二进制数 13 （ 2）二进制 补码表示 8位 的 二进制数 能表示的 最大正值 和 最小负值 是多少？ 进制数， 最大正值 ：符号位为 0，其余位均为 1，即 2 最小负值 ：符号位为 1，其余位均为 0，即 例如，若 ， 求 最大 正值 和 最小负值 ？ 最大正值 ： 0 111 1111 28 127） 最小 负值 ： 1 000 0000 八进制数 14 八进制表示的 基数是 8。 八 进制使用 0到 7这 8个数字来表示数。 例如 ： (4261)10 (10245)8 在 0开头 的数表示是 八进制 形式的数。 例如 ： 010245：即 八进制数 10245。 等价于 八进制数 15 （ 1）八进制数向十进制数的转换 例如， 八进制数 102458可以按如下方式转化为等价的十进制数： 102458=(184)+ (083)+ (282)+ (481)+ (580) =426110 八进制数 16 （ 2）二进制数向八进制数的转换 二进制数向八进制数的转换需要对二进制数进行划分，既 从右至左 ， 每三位一组 。 然后 每组 转换成对应的 十进制值 ，这个值正是等价的八进制数的一位数字。将这些转换的值按组顺序组合就得到其对应的八进制表示。 例如，由 00010000101001012转换为 102458的过程： 001 000 010 100 101 （二进制表示） 1 0 2 4 5 （八进制表示） 八进制数 17 （ 3）八进制数向二进制数的转换 将每个八进制数字作为十进制数，然后分别表示成对应的 3位二进制数 。 例如， 102458转换成它的二进制形式的过程： 1 0 2 4 5 （八进制表示） 001 000 010 100 101 （二进制表示） 十六进制数 18 十六进制 是基数为 16的数制系统。 这个系统有 16个 数字，范围从 0到 15，用来表示数。因为没有单个数字可以表示值 10到 15，所以在十六进制中采用字母 表示这部分值。 例如： (4261)10 (106 在 前缀“ 0x”或者“ 0X”来说明其后的数是 十六进制数 形式。 例如 ： 0 十六进制数 10 等价于 十六进制数 19 （ 1）十六进制数向十进制数的转换 十六进制数 10 101163)+ (0162)+ (10161)+ (5160) =426110 请注意，在上式中用数值 10替换了 字母 A。 十六进制数 20 （ 2）二进制数向十六进制数的转换 对二进制数 从右至左 进行 每四位一组 的划分。 然后，每个这样的四位组分别转换成等价的 十六进制 表示。将这些转化的值按组顺序组合就得到了其对应的十六进制表示。转换过程： 0001 0000 1010 0101 （二进制表示） 1 0 A 5 （十六进制表示） 十六进制数 21 （ 3）十六进制数向二进制数的转换 将十六进制数的每个数字看做是一个十进制数，然后将它们分别转换成对应的 4位 二进制表示。转换过程如下： 1 0 A 5 （十六进制表示） 0001 0000 1010 0101 1000010100101 （二进制表示） 十六进制数 22 （ 4）十六进制数向八进制数的转换 将一个 十六进制 的数转换成 八进制数 的最好办法是： ： 十六进制 数向 二进制数 的转换 。 ： 二进制数 向 八进制数 的转换。 例如， 0换过程如下： 1 0 A 5 （十六进制表示） 0001 0000 1010 0101 1000010100101 （二进制表示） 001 000 010 100 101 （二进制表示） 1 0 2 4 5 （八进制表示） （ 5）八进制数向十六进制数的转换 ： 八进制数 转换成 二进制 数 。 ： 二进制数 再 转换成 十六进制数 。 例如： 1 0 2 4 5 （八进制表示） 001 000 010 100 101 1000010100101 （二进制表示） 0001 0000 1010 0101 （二进制表示） 1 0 A 5 （十六进制表示） 十六进制数 23 24 25 关键 字 ： 又称 保留字 ，是 定含义 的一些单词 。 用户只能按预先 规定的含义 来使用它们， 不能 擅自改变其含义。 录 A。 26 if do 附录 A 粗体显示 ： 由 90标准 新增的 。 斜体显示 ： 由 增的。 27 标识符 (1)系统预定义标识符 (2)用户自定义标识符 28 标识符 (1)系统预定义标识符 由 系统预先定义好 的 符号 ，如 与 关键字不同 的是：系统预定义标识符允许用户赋予新的含义 ，但 不提倡的。 29 (2)用户自定义标识符 命名规则如下： 由 英文字母 、 数字 和 下划线 组成，且必须以 英文字母 或 下划线 开头 。 例如： _ 不允许 使用 关键字 作为标识符的名字，同时标识符名也不应该与库函数名重名。 例如： 在 识符可以是任意长度的，然而，并非所有的字符都是有意义的。 标识符命名应以直观且易于拼读为宜，即做到“ 见名知意 ”，最好使用英文单词及其组合，这样便于记忆和阅读。 例如： 30 (2)用户自定义标识符 命名规则如下： 命名规则应尽量与所采用的 操作系统 或 开发工具 的风格保持一致 。 标识符通常采用“ 大小写 ”混排方式，如 ： 标识符通常采用“ 小写加下划线 ”的方式，如 ： 不要 将两类风格 混 在一起使用。 标识符区分大小写。 例如 ： 不同的标识符。 【 提问 】 请指出下列标识符错误的原因？ 88998 31 有 34种（详见 附录 B）。 (1)算术运算符 ： + - * / % (2)关系运算符 ： = = = (5)增 1和减 1运算符 ： + 6)条件运算符 ： ?: (7)强制类型转换运算符 ： (类型名 ) (8)指针和地址运算符 ： * & (9)计算字节数运算符 ： 10)下标运算符 ： (11)结构体成员运算符 ： - (12)位运算符 ： | & (13)逗号运算符 ： , 32 分隔符 空格 回车 /换行 逗号 例如， 逗号 起分隔作用。 a,b,c; % d%d%dn”, a,b,c); 33 “ ”和“ ” 标识 函数体 或者一个 语句块 。 “ /*”和“ */” 程序 注释 所需的定界符。 34 数据 变量 常量 例如 ： 字符串常量 ： “ 整型常量 ： 0 常量 与 变量 的区别： 常量 的值保持 不变 变量 的值可以 改变 35 数据类型 类型修饰符 为什么引入数据类型 36 为什么引入数据类型 人要区分男女， 数据 要区分 类型 。 个 数据 都属于一个确定的、具体的 数据类型 。 不同 类型的 数据 ： 取值范围 不同 占用 内存 的空间大小 不同 参与的 运算种类 不同 37 数 据 类 型基 本 类 型构 造 类 型指 针 类 型空 类 型 （ v o i d ）整 型实 型 （ 浮 点 型 ）字 符 型 （ c h a r ）枚 举 类 型 （ e n u m ）数 组 类 型结 构 体 类 型 （ s t r u c t ）共 用 体 类 型 （ u n i o n ）单 精 度 实 型 （ f l o a t ）双 精 度 实 型 （ d o u b l e ）基 本 整 型 （ i n t ）长 整 型 （ l o n g ）短 整 型 （ s h o r t ）无 符 号 整 型 （ u n s i g n e d ）据类型 分类 38 类型修饰符 除 基本类型 之前都可以加各种 修饰符 。 基本类型 前加类型 修饰符 的目的： 对类型进行声明更加准确 。 修饰基本类型的修饰符有如下 4种 ： （ 1） 有符号 ”，可以修饰 认的 例如： 2） 无符号 ”，可以修饰 例如： , 3） 长型 ”，可以修饰 例如： 4） 短型 ”，可以修饰 例如： 9 类型修饰符 当 类型修饰符 被单独使用（即将其修饰的基本类型省略）时，则系统 默认 其为 等效于 效于 等效于 等效于 0 无符号数 ： 最高位为 数据位 。 有符号数 ： 最高位为 符号位 。 符号位为 0，该数为 正 。 符号位为 1，该数为 负 。 例如，假设 2个字节，即 16个二进制位， 则32767在内存中的存储形式为： 如果该数被声明 将其 最高位 置为 1后，该数变成了 65535。 【 思考 】 如果该数被声明为 即 16位均为 1， 则 该数被解释为 什么？ 有符号 和 无符号 整数的区别 1 1 1 11 11 11 11 11 10 1最 高 位41 0 0 0 10 00 00 00 00 01 0符 号 位 - 1 的 原 码1 1 1 01 11 11 11 11 11 1符 号 位 - 1 的 反 码1 1 1 11 11 11 11 11 11 1符 号 位 - 1 的 反 码 加 1 后 的 结 果1 1 1 11 11 11 11 11 11 1符 号 位 - 1 的 补 码【 思考 】 如果该数被声明为 即 16位均为 1， 则 该数被解释为 什么？ 有符号 和 无符号 整数的区别 42 假设 2个字节 有符号 整数，最高位为 符号位 ， 最小值 （ 1000 0000 0000 0000） 2，即 最大值 （ 0111 1111 1111 1111） 2，即 32767（ 215 无符号 整数，最高位为 数据位 ， 最小值 （ 0000 0000 0000 0000） 2，即 0 最大值 （ 1111 1111 1111 1111） 2，即 65535（ 216 有符号 和 无符号 整数的区别 43 【 思考 】 为什么 +0和 假设 2个字节 +0 原码 0000 0000 0000 0000 补码 0000 0000 0000 0000 原码 1000 0000 0000 0000 反码 1111 1111 1111 1111 补码 0000 0000 0000 0000（其中舍掉了最高位的进位） +0和 有符号 和 无符号 正数的区别 44 常量 常量 是一种在程序中保持固定 类型 和固定 值 的数据。 45 整型常量 的 三种表示形式 ： 十进制 八进制 十六进制 十进制 举例 45， 0， +887 八进制 举例 044， 086 十六进制 举例 0 0 合法 非法 合法 非法 合法 非法 整型常量 的表示形式 46 长整型常量 由常量值后跟 L或 1024L 无符号整型常量 由常量值后跟 U或 458u 458U 无符号长整型常量 由常量值后跟 48 非法（原因： 小于 0） 整型常量 的类型确定 47 实型 常量 的两 种表示形式 ： 十进制小数形式 指数形式 十进制小数 形式 由 数字 和 小数点 组成 必须有小数点 整数部分为 0时可以省略 例如： 120. 实型常量 的表示形式 等价于： 价于： 8 指数 形式 绝对值很大或很小的数 可 写成指数形式，更显得直观、方便 。 0 0 以字母 来代表以 10为底的指数。 的左边是 数值 部分，可以表示成 整数 或者 小数 形式，不能省略 。 的右边是 指数 部分，必须是 整数 形式。 60， 型常量 的表示形式 合法 非法 49 实型常量 的类型包括： 双精度实型 单精度实型 长双精度实型 所有的 实型常量 均视为 常量值后跟 来表示 常量值后跟 L或 实型常量 的类型确定 50 字符常量 ： 用一对 单引号 括起来的一个字符 。 例如： x ， 3 ， ？ 字符常量中的单引号仅起定界作用，并不表示字符本身。 在 个字符占一个字节 ， 字符是按其对应的存储的。 每个字符都有一个等价的 整型值 与其相对应。详细对应关系见 附录 C。 共定义了 128个字符，可分为 ： （ 1） 控制字符 ： 31、 127共计 33个字符。 （ 2） 可显示字符 ： 2126共计 95个字符。 常量 51 【注意】 （ 1）注意 字符数字 （ 0 9）和 数字 （ 0 9）的含义和在计算机中的存储方式是截然不同的。 （ 2） 字符常量 可以像整数一样在程序中参与相关的运算。例如： a 8 常量 执行结果 ： 975 执行结果 ： 568 【 提问 1】 大写字母 Aa 【 提问 2】 数字字符 09对应的 52 【 提问 】 回车符，换行符如何用字符常量表示？ 常量 转义字符 。 转义字符 表示 制字符 和特定功能 的字符。 转义字符 是以 反斜杠 开头的字符序列，使用时同样要括在一对 单引号 内。 回车符 r 换行符 n 常用的转义字符 见表 2 53 字符 含义 十进制 0 （空字符）通常用作字符串结束标志 0 a （警报字符）响铃报警 7 b （退格字符）移动到当前行的前一个位置 8 t （水平制表字符）移动到当前行的下一个水平制表位置 9 n （换行字符）换行 10 v （垂直制表字符）移动到下一个垂直制表位置 11 f （换页字符）移动到下一个逻辑页的初始位置 12 r （回车字符）移动到当前行的初始位置 13 （双引号字符）产生双引号字符 ” 34 （单引号字符）产生单引号字符 39 ? （问号字符）产生问号字符？ 63 （反斜杠字符）产生反斜杠字符 92 3位八进制 根据计算确定 2位十六进制 根据计算确定 常用的转义字符 表 54 【 程序 2转义字符的应用举例 # ); /*反斜杠字符 */ ); /*单引号字符 */ ); /*双引号字符 */ n); n); /*退格字符 */ n); /*水平制表字符 */ ; 程序运行后输出： 5 转义字符 1 3位八进制数。 转义字符 1 2位十六进制数。 【 注意 】 转义字符中只能使用小写字母 。 每个转义字符只能看作一个字符。 转义字符： 141 转换为十进制数： 1*82+4*81+1*80=97 对应的字符： a 结论： 141 等价于 a 转义字符： 转换为十进制数： 6*161+1*160=97 对应的字符： a 结论： 等价于 a 56 字符串常量 ： 用一对双引号括起来的一串字符。 例如： C A 每一个字符串常量的末尾自动添加一个“ 字符串结束标志 空操作符 0（即 的字符） ” 。 【注意】 （ 1） A与 A是不同的。 （ 2） 和 是不同的。 字符常量 A占用 1个字节的存储空间。 字符串常量 A占用 2个字节的存储空间。 字符串常量 占用 1个字节的存储空间。 字符常量 则是非法的用法。 字符串常量 “， 占用 6个字节的存储空间。 57 常量 符号常量 ：也 称为 宏常量 ，用一个 标识符 来代表的常量。 符号常量在使用前必须先用编译预处理命令 “ #行定义。 符号常量定义的一般格式为： 作用是 ： 凡在源程序中发现该 符号常量名 时，都用其后指定的 字符串 来 替换 。 符号常量名 与 字符串 之间可以有 多个空白字符 。 例如： 作用是 ： 把源程序中在该命令之后出现的所有 符号常量 #符号常量名 字符串 #8 【 程序 2利用符号常量来输出价格信息 #30 # dn, ; 程序运行后输出： 0 【 注意 】 为这里的 是符号常量名。 替换 59 常量 【注意】 （ 1）为了与源程序中的变量名有所区别， 符号常量名 一般使用 大写英文字母 表示。 （ 2）符号常量 定义的几种常见错误 # （ 3）定义符号常量名时应考虑 “ 见名知意 ” 。 使用符号常量的 好处 是：在需要改变一个符号常量值时能做到 “ 一改全改 ” 。 符号常量名后面添加了“ =” 符号常量定义末尾添加了“ ;” 60 编程处理实际问题时，存在一些变量，它们的取值被限定在一个 有限 的范围内。 例如 ： 性别 的变量只有“ 男 ”和“ 女 ”两种取值 。 月份 的变量只有 12个不同的取值。 把这些量定义为字符型、整型或其它类型都不是很合理，为此 枚举类型 。 枚举类型用关键字 如： 为什么引入枚举类型？ 如何定义枚举类型？ 大括号内的 标识符 均为 整型常量 ，称为 枚举常量 。 第 1个标识符的值为 0，第 2个 标识符的值为 1，以后依次 递增 1。 61 变量 变量 是指在程序执行过程中其值可以改变的量。 变量 在内存中占据一定的 存储单元 。 存储单元 所占的内存空间大小随变量 类型 的不同而不同。 变量 62 变量必须遵循“ 先定义，后使用 ”的原则。 变量定义语句的形式如下： 类型 变量名 1,变量名 2,变量名 n; 方括号 内的内容是 可选项 。 可以同时声明 多个 相同类型的变量，它们之间用 逗号 分隔。 定义 定义 定义 定义 定义 定义 变量 始化 变量 在内存中占据一定的 存储单元 ， 存储单元 中存放变量的 值 。 对变量赋初值 ， 其形式如下： 类型 变量名 1=常量 1,变量名 2=常量 2,变量名 n=常量 n; ; M; 同时声明多个相同类型的变量并初始化，它们之间用 逗号 分隔。 0.5, 通过 赋值 的方法将数据值赋值给变量或 改变 变量的值。 定义 值为 0 定义 值为 M 改变量 变量 注意】 （ 1）相同类型变量可以定义在一行，也可以定义在多行。 例如： 等价于： （ 2） 类型 和 变量名 之间至少要加一个 空格 。 （ 3）变量的定义同时可以为变量赋初值。例如： 也可改写为两条语句： （ 4）对多个相同类型的变量赋同一个初值，不能写成如此形式： 错误原因： 变量 b和 a,b,c; a; b; c; ; ; a=b=c=3; 65 用 量 。 能在程序中改变其值。例如： 使用 #号常量 或 优点： 代替源程序中多次出现的数字或字符串，可以提高程序的可读性和可维护性。 #号常量 和 区别在于： 符号常量没有数据类型。编译器对对符号常量则只进行字符串替换，不进行类型检查，字符串替换时极易产生意想不到的错误。 66 67 有三种 整型变量 ： （ 1） 基本整型 ： 2） 短整型 ： 3）