第一讲 课程简介与简单程序设计

1、程序设计实习课程 (C+ Programming Practice)软件综合实践一第一讲课程简介与简单程序设计 北京大学程序设计实习课程2为什么要加强程序设计能力？o Programming之于计算机专业学生Gun之于士兵北京大学程序设计实习课程3内容提要o课程相关信息oC语言知识巩固和补充o代码风格o摸底测验北京大学程序设计实习课程4课程相关信息o 课程内容o 考核方式北京大学程序设计实习课程5课程内容1. 掌握VC+编程环境n 能够使用该环境进行基于控制台输入输出及文件输入输出的C及C+程序的源代码编辑、编译连接、调试和运行2. 巩固和增强程序设计和代码实现能力n 高精度计算，数制转换，字

2、符串的处理，链表的概念、实现和应用，枚举和递归的求解方法。北京大学程序设计实习课程6成绩评定o 平时成绩 ：30%n 考勤n 作业（代码、实验报告）o 期末考试 ：70%北京大学程序设计实习课程7内容提要o课程相关信息oC语言知识巩固和补充o代码风格o摸底测验北京大学程序设计实习课程8C语言知识巩固和补充o 位运算o 函数指针o 指针和动态内存分配o 命令行参数o C语言标准库函数北京大学程序设计实习课程9位运算o 有时我们需要对某个整数类型变量中的某一位（bit）进行操作，比如，判断某一位是否为1，或只改变其中某一位，而保持其他位都不变。C/C+语言提供了“位运算”的操作，能够做到类似的操作

3、。 C/C+语言提供了六种位运算符来进行位运算操作： & 按位与 | 按位或 按位异或 取反 右移北京大学程序设计实习课程10按位与o 按位与运算符“&”是双目运算符n 功能：将参与运算的两操作数各对应的二进制位进行与操作，只有对应的两个二进位均为1时，结果的对应二进制位才为1，否则为0。北京大学程序设计实习课程11按位与o 例如：表达式“21 & 18 ”的计算结果是16(即二进制数10000)，因为：o 21 用二进制表示就是： 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0101 o 18 用二进制表示就是: 0000 0000 0000

4、 0000 0000 0000 0001 0010o 二者按位与所得结果是：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000北京大学程序设计实习课程12按位与o 按位与运算通常用来将某变量中的某些位清0或保留某些位不变。o 例如，如果需要将int型变量n的低8位全置成0，而其余位不变，则可以执行：n = n & 0 xffffff00; 也可以写成：n &= 0 xffffff00;如果n是short类型的，则只需执行：n &= 0 xff00;o 如何判断一个int型变量n的第7位（从右往左，从0开始数）是否是1 ?n 只需看表达式 “n

5、 & 0 x80”的值是否等于0 x80即可。北京大学程序设计实习课程13按位或o 按位或运算符“|”是双目运算符。n 功能：将参与运算的两操作数各对应的二进制位进行或操作，只有对应的两个二进位都为0时，结果的对应二进制位才是0，否则为1。o 例如：表达式“21 | 18 ”的值是23(即二进制数10111)。o 按位或运算通常用来将某变量中的某些位置1或保留某些位不变。o 例如，如果需要将int型变量n的低8位全置成1，而其余位不变，则可以执行：n n |= 0 xff;北京大学程序设计实习课程14按位异或o 按位异或运算符“”是双目运算符。n 功能：将参与运算的两操作数各对应的二进

6、制位进行异或操作，即只有对应的两个二进位不相同时，结果的对应二进制位才是1，否则为0。o 例如：表达式“21 18 ”的值是7(即二进制数111)。o 异或运算的特点n 如果 ab=c，那么就有 cb = a以及ca=b。n 此规律可以用来进行最简单的加密和解密。北京大学程序设计实习课程15按位非o 按位非运算符“”是单目运算符。n 其功能是将操作数中的二进制位0变成1，1变成0。o 例如，表达式“21”的值是无符号整型数 0 xffffffea，而下面的语句： printf(%d,%u,%x,21,21,21);o 输出结果就是:-22,4294967274,ffffffea北京大学程序设计

7、实习课程16左移运算符o 左移运算符“”是双目运算符。n 其功能是将左操作数的各二进位全部左移若干位后得到的值，右操作数指明了要左移的位数。n 左移时，高位丢弃，右边低位补0。o 左移运算符不会改变左操作数的值。北京大学程序设计实习课程17左移运算符o 例如，常数9有32位，其二进制表示是：0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001o 因此，表达式“94”的值，就是将上面的二进制数左移4位，得：0000 0000 0000 0000 0000 0000 1001 0000即为十进制的144。o 实际上，左移1位，就等于是乘以2，左移n位，就等于是乘以2n。而

8、左移操作比乘法操作快得多。o 特别注意：有符号数的左移溢出情况。#include main() int n1 = 15; short n2 = 15;unsigned short n3 = 15;unsigned char c = 15;n1 = 15; n2 = 15;n3 = 15;c = 6; printf( n1=%x,n2=%d,n3=%d,c=%x,c4=%d,n1,n2,n3,c,c 4);上面程序的输出结果是:n1=78000,n2=-32768,n3=32768,c=c0,c”是双目运算符。n 其计算结果是把“ ”的左操作数的各二进位全部右移若干位后得到的值，要移动的位数就是

9、“”的右操作数。移出最右边的位就被丢弃。o 对于有符号数，如long,int,short,char类型变量，在右移时，符号位（即最高位）将一起移动，并且大多数C/C+编译器规定，如果原符号位为1，则右移时左边高位就补充1，原符号位为0，则右移时高位就补充0。北京大学程序设计实习课程20右移运算符o 对于无符号数，如unsigned long,unsigned int, unsigned short, unsigned char类型的变量，则右移时，高位总是补0。o 右移运算符不会改变左操作数的值。o 实际上，右移n位，就相当于左操作数除以2n，并且将结果往小里取整。#include main(

10、)int n1 = 15; short n2 = -15;unsigned short n3 = 0 xffe0;unsigned char c = 15;n1 = n12; n2 = 3;n3 = 4;c = 3; printf( n1=%x,n2=%d,n3=%x,c=%x,n1,n2,n3,c);上面的程序输出结果是：n1=3,n2=-2,n3=ffe,c=1北京大学程序设计实习课程22思考题思考题o 有两个int型的变量a和n(0 = n = 31)，o 要求写一个表达式，使该表达式的值和a的第n位相同。答案：答案： (a & (1 n 北京大学程序设计实习课程23函数指针o

11、程序运行期间，每个函数都会占用一段连续的内存空间。o 函数名就是该函数所占内存区域的起始地址(也称“入口地址”)。o 将函数的入口地址赋给一个指针变量，使该指针变量指向该函数。然后通过指针变量就可以调用这个函数。这种指向函数的指针变量称为“函数指针”。北京大学程序设计实习课程24函数指针o 函数指针定义的一般形式为：类型名 (* 指针变量名)(参数类型1, 参数类型2,);n “类型名”表示被指函数的返回值的类型。n “(参数类型1, 参数类型2,)”中则依次列出了被指函数的所有参数的类型。例如：int (*pf)(int ,char);表示pf是一个函数指针，它所指向的函数，返回值类型应是i

12、nt，该函数应有两个参数，第一个是int 类型，第二个是char类型。北京大学程序设计实习课程25函数指针o 可以用一个原型匹配的函数的名字给一个函数指针赋值。o 要通过函数指针调用它所指向的函数，写法为： 函数指针名(实参表);o 下面的程序说明了函数指针的用法#include void PrintMin(int a, int b)if( ab )printf(%d,a);elseprintf(%d,b);int main() void (* pf)(int ,int); int x = 4, y = 5; pf = PrintMin; pf(x,y); return 0;上面的程序输出结果

13、是：4北京大学程序设计实习课程27函数指针应用：快速排序库函数qsorto void qsort(void *base, int nelem, unsigned int width, int ( * pfCompare)( const void *, const void *);n base是待排序数组的起始地址，n nelem是待排序数组的元素个数，n width是待排序数组的每个元素的大小（以字节为单位）n pfCompare是一个函数指针，它指向一个“比较函数”。北京大学程序设计实习课程28快速排序库函数qsorto 排序就是一个不断比较并交换位置的过程。o qsort如何在连元素的类型

14、是什么都不知道的情况下，比较两个元素并判断哪个应该在前呢？o 答案是，qsort函数在执行期间，会通过pfCompare指针调用一个 “比较函数”，用以判断两个元素哪个更应该排在前面。n 这个“比较函数”不是C/C+的库函数，而是由使用qsort的程序员编写的。n 在调用qsort时,将“比较函数”的名字作为实参传递给pfCompare。程序员当然清楚该按什么规则决定哪个元素应该在前，哪个元素应该在后，这个规则就体现在“比较函数”中。北京大学程序设计实习课程29快速排序库函数qsorto qsort函数的用法规定，“比较函数”的原型应是：int 函数名(const void * elem1,

15、const void * elem2);o 该函数的两个参数，elem1和elem2，指向待比较的两个元素。也就是说， * elem1和 * elem2就是待比较的两个元素。该函数必须具有以下行为：1) 如果 * elem1应该排在 * elem2前面，则函数返回值是负整数（任何负整数都行）。2) 如果 * elem1和* elem2哪个排在前面都行，那么函数返回03) 如果 * elem1应该排在 * elem2后面，则函数返回值是正整数（任何正整数都行）北京大学程序设计实习课程30#include #include int MyCompare(const void * elem1, con

16、st void * elem2 )unsigned int * p1, * p2;p1 = (unsigned int *) elem1; p2 = (unsigned int *) elem2; return (* p1 % 10) - (* p2 % 10 ); 快速排序库函数qsort的实现o 下面的程序，功能是调用qsort库函数，将一个unsigned int数组按照个位数从小到大进行排序。比如 8，23，15三个数，按个位数从小到大排序，就应该是 23，15，8#define NUM 5int main()unsigned int anNUM = 8,123,11,10,4 ;qs

17、ort(an, NUM, sizeof(unsigned int), MyCompare); for(int i = 0;i NUM; i + )printf(%d , ani); return 0;上面程序的输出结果是：10 11 123 4 8 北京大学程序设计实习课程32思考题思考题o 如果要将an数组从大到小排序，那么MyCompare函数该如何编写？北京大学程序设计实习课程33动态内存分配o 在C+中，通过“new”运算符来实现动态内存分配。new 运算符的第一种用法如下： P = new T; nT是任意类型名，nP是类型为T * 的指针。n这样的语句，会动态分配出一片大小为 si

18、zeof(T)字节的内存空间，并且将该内存空间的起始地址赋值给P。o 示例int * pn;pn = new int; /(1)* pn = 5;n语句(1)即动态分配了一片4个字节大小的内存空间，而pn 会指向这片空间，通过pn,可以读写该内存空间。北京大学程序设计实习课程34动态内存分配o new 运算符还有第二种用法，可以用来动态分配一个任意大小的数组：P = new TN;nT是任意类型名nP是类型为T * 的指针nN代表“元素个数”，它可以是任何值为正整数的表达式，表达式里可以包含变量、函数调用。n这样的语句动态分配出 N sizeof(T)个字节的内存空间，这片空间的起始地址被赋值

19、给P。o 示例int * pn;int i = 5;pn = new inti * 20;pn0 = 20;pn100 = 30; /编译没问题。运行时导致数组越界。 北京大学程序设计实习课程35动态内存分配o 如果要求分配的空间太大，操作系统找不到足够的内存来满足，那么动态内存分配就会失败。o 保险做法是在进行较大的动态内存分配时，要判断一下分配是否成功。o 判断的方法是：如果new表达式返回值是NULL，则分配失败，否则分配成功。例如：int * pn = new int200000;if( pn = NULL )printf( “内存分配失败”);elseprintf( “内存分配成功”

20、);北京大学程序设计实习课程36动态内存分配o 程序从操作系统动态分配所得的内存空间，使用完后应该释放，交还操作系统，以便操作系统将这片内存空间分配给其他程序使用。o C+提供 “delete” 运算符，用以释放动态分配的内存空间。o delete运算符的基本用法是：delete 指针；n该指针必须是指向动态分配的内存空间的，否则运行时很可能会出错。例如：int * p = new int;* p = 5;delete p;delete p;/本句会导致程序异常北京大学程序设计实习课程37动态内存分配o 如果是用new动态分配了一个数组，那么，释放该数组的时候，应以如下形式使用 delete

21、运算符：delete 指针;o 示例int * p = new int20;p0 = 1;delete p;北京大学程序设计实习课程38动态内存分配o 特别注意n New和Delete配对使用：用 new 运算符动态分配的内存空间，一定要用delete 运算符予以释放。n 否则即便程序运行结束，这部分内存空间仍然不会被操作系统收回，从而成为被白白浪费掉的内存垃圾。这种现象也称为“内存泄漏”。北京大学程序设计实习课程39命令行参数o 将用户在DOS窗口输入可执行文件名的方式启动程序时，跟在可执行文件名后面的那些字符串，称为“命令行参数”。命令行参数可以有多个，以空格分隔。o 例如，在DOS窗口输

22、入：copy file1.txt file2.txtn “copy”, “file1.txt”, “file2.txt” 就是命令行参数o 如何在程序中获得命令行参数呢？北京大学程序设计实习课程40命令行参数o int main(int argc, char * argv)o 参数argc就代表启动程序时，命令行参数的个数。C/C+语言规定，可执行程序程序本身的文件名，也算一个命令行参数，因此，argc的值至少是1。o 参数argv是一个数组，其中的每个元素都是一个char* 类型的指针，该指针指向一个字符串，这个字符串里就存放着命令行参数。nargv0指向的字符串就是第一个命令行参数，即可执

23、行程序的文件名nargv1指向第二个命令行参数nargv2指向第三个命令行参数。n例子程序：#include int main(int argc, char * argv)for(int i = 0;i =0?(x):-(x)北京大学程序设计实习课程54推荐一种C程序标识符命名法o 4）函数名字中每个单词的头一个字母大写,其他字母小写。一般采用 动词+名词形式void PrintMessage();int WriteIdToFile( FILE * _fp, int _nId);o 5）结构定义加大写字母S作为前缀struct SPerson int nId;int nAge;北京大学程序设计

24、实习课程55推荐一种C程序标识符命名法o 6) 类定义加大写字母C作为前缀class CPerson int m_nId;o 7) 类型定义全部大写typedef struct SPerson PERSON;typedef struct SPerson * PPERSON; /指针加P北京大学程序设计实习课程56标识符命名应注意的一些细节o 标识符号应能提供足够信息，最好是可以发音的。o 为全局变量取长的，描述信息多的名字，为局部变量取短名字o 名字太长时可以适当采用单词的缩写。但要注意，缩写方式要一致。要缩写就全都缩写。n比如 单词Number, 如果在某个变量里缩写成了:int nDoor

25、Num；那么最好包含 Number单词的变量都缩写成 Num。o 4）注意使用单词的复数形式。n如int nTotalStudents, nStudent; nTotalStudents容易让人理解成代表学生数目，而 nStudent 含义就不十分明显北京大学程序设计实习课程57标识符命名应注意的一些细节o 5) 对于返回值为真或假的函数，加“Is”前缀如：int IsCanceled();intisalpha(); / C语言标准库函数BOOL IsButtonPushed();o 6) 对于获取某个数值的函数，加 “Get”前缀char * GetFileName();o 7) 对于设置某

26、个数值的函数，加“Set”前缀void SetMaxVolume();o 8) 一般变量和结构名用名词，函数名用动词或动宾词组。北京大学程序设计实习课程58程序书写格式注意事项o 1)正确使用缩进n 首先，一定要有缩进，否则代码的层次不明显。n 缩进应为4个空格较好。需要缩进时一律按Tab键，或一律按空格键，不要有时用Tab键缩进，有时用空格键缩进。n 一般开发环境都能设置一个Tab键相当于多少个空格，此时就都用Tab键北京大学程序设计实习课程59程序书写格式注意事项o 2) 行宽与折行。n 一行不要太长，不能超过显示区域。以免阅读不便。太长则应折行。折行最好发生在运算符前面，不要发生在运算符

27、后面n 示例if( Condition1() & Condition2() & Condition3() ) 北京大学程序设计实习课程60程序书写格式注意事项o 3) 注意 , 位置不可随意，要统一n 如果写了：if ( condition1() ) DoSomething();n 别处就不要写if( condition2() DoSomething() ;北京大学程序设计实习课程61程序书写格式注意事项o 4) 变量和运算符之间最好加1个空格int nAge = 5;nAge = 4;if( nAge = 4 ) printf( “%d”,nAge);for( i = 0;

28、i 100; i + );北京大学程序设计实习课程62一些好的编程习惯o 1）尽量不要用立即数，而用#define (C+中用const)定义成常量，以便以后修改n #define MAX_STUDENTS 20n struct SStudent aStudents MAX_STUDENTS;n struct SStudent aStudents 20; /不好的范例n #define TOTAL_ELEMENTS 100for( i = 0; i TOTAL_ELEMENTS; i +) 北京大学程序设计实习课程63一些好的编程习惯o 2）使用sizeof()宏，不直接使用变量所占字节数的数

29、值n 好的范例int nAge;for( j = 0; j 100; j+ )fwrite( fpFile,& nAge, 1, sizeof(int);n 不好的范例for( j = 0; j 100; j+ )fwrite( fpFile,& nAge, 1, 4);北京大学程序设计实习课程64一些好的编程习惯o 3）稍复杂的表达式中要积极使用括号，以免优先级理解上的混乱n n = k + j; /不好n n = ( k + ) + j; /好一点o 4）不很容易理解的表达式应分几行写：n n = ( k + ) + j;应该写成：n n = k + j;k +;北京大学程

30、序设计实习课程65一些好的编程习惯o 5）不提倡在表达式中使用 ? : 形式，而用if . else语句替代n 不好的范例xp = 2 * k ( n-m) ? ck+1 : dk-;n 好的范例if( 2*k (n-m)xp = ck+1;elsexp = dk-;北京大学程序设计实习课程66一些好的编程习惯o 6）嵌套的if else 语句要多使用 n 不好的范例if( Condition1() ) if( condition2()DoSomething();elseNoCondition2();n 好的范例if( Condition1() ) if( condition2()DoSome

31、thing();elseNoCondition2(); 北京大学程序设计实习课程67一些好的编程习惯o 7）应避免 if else 的多重嵌套，而用并列的完成。if( Condition1() ) if ( Condition2() ) if( Condition3() ) Condition123();else NoCondition3();else NoCondition2();else NoCondiction1();if( ! condition1 ) NoCondition1();else if( ! condition2 ) NoCondition2();else if( ! co

32、ndition3) NoCondition3();else Condition123();北京大学程序设计实习课程68一些好的编程习惯o 8) 遵循一些惯例的写法，如：n 循环的固定写法： for( i = 0;i n ;i + ) arrayi = 0;而非 i = 0 ; while( i Next)o 一个字节一个字节读文件写法：n int c; while( ( c= fgetc(fp) != EOF ) 北京大学程序设计实习课程70一些好的编程习惯o 9）写出来的代码应该容易读出声n 示例1： if( !( n m ) & !( s t) /坏的例子if( ( m = n )

33、 & ( t =0)|(bIsReaded=TRUE)北京大学程序设计实习课程74一些好的编程习惯o12）可移植性 n1、高质量的代码要求能够跨平台，所以我们的代码应该考虑到对不同的平台的支持，特别是对windowsXP和windows NT的支持n 2、由于C语言的移植性比较好，故对算法函数尽可能用C代码而非C+代码。n 3、对不同的硬件与软件的函数要做不同的处理。o13）错误处理 n1、错误报告处理。编程中要求考虑函数的各种执行情况，尽可能处理所有的流程情况。将函数分为两类： 一类为与屏幕的显示无关（不与用户交换信息的函数）：函数通过返回值来报告错误。 一类为与屏幕的显示相关（与用

34、户交换信息的函数）：函数要负责向用户发出警告，并进行错误处理。 n2、 尽早发现程序中的错误：、 重视编译器中的警告信息。许多警告信息指示了程序中潜在的错误危险。所以要认真检查每一个警告信息，查看是否有某种隐患。尽量消除警告信息。、 利用断言来检查错误对于程序中的某种假设，或防止某些参数的非法值，利用断言来帮助查错是一种好的办法。 北京大学程序设计实习课程75一些好的编程习惯o 14）模块化规范 n为了提高软件的重用性，减少重复开发的工作量。同时也为了提高程序的可读性，方便程序的维护，必须加强软件的模块化工作。n模块化应该遵循以下几个基本规范：n1、 个函数应该作到精而小，函数的代码应该控制在一个适度的规模，每个函数的代