C语言程序设计——基于计算思维的培养_曾智勇，林晖，林铭炜，林崧_9787302687177

本书以C语言为工具，力图以简明的语言、典型的案例，在介绍C语言程序设计过程中，融入计算思维和程序设计的基本方法，使读者在学习C语言程序设计后，能够用计算思维和程序设计的方法解决相关领域中的实际问题。全书共13章，包括C语言基本概念、数据类型与表达式、格式化输入与输出、选择结构、循环结构、函数、数组、指针、字符串、指针与数组、自定义数据类型、文件、构建大规模程序。本书提供源代码、教学课件、教案、教学大纲、实验详细指导书、习题答案等教学资源。
本书假设读者没有任何编程背景，非常适合作为高等学校各专业C语言程序设计课程的教材，也可以作为各类程序设计学习者的自学用书。

C语言自推出以来，一直受到人们的广泛欢迎。长期以来，学术界和工业界都在广泛使用标准C语言。在世界各地的很多教育机构中，由于从许多入门级课程到高级课程都可选择C语言，因此C语言是程序设计课程和计算机科学教育的首选语言。此外，C语言带有很多有用的库，并得到许多复杂而安全的集成开发环境的支持。由于C语言是使用方便、目前执行效率最高的语言，因此在人工智能、云计算等领域得到广泛应用，深度学习平台和云计算平台的底层基础架构都是使用C语言实现的。同时，标准C语言还在不断改进、完善和拓展，这些变化及C语言在操作系统、数据库、图形系统、嵌入式系统等方面的广泛影响，使得C语言成为学习信息科学和程序设计的首选。
本书以C语言为工具，力图用简明的语言、典型的案例，介绍计算思维和程序设计的基本方法，把它们的核心思想贯穿于C语言的介绍中，目的是使读者在学习C语言以后，能够用计算思维和程序设计的方法解决相关领域中的实际问题。
全书共13章，包括C语言基本概念、数据类型与表达式、格式化输入与输出、选择结构、循环结构、函数、数组、指针、字符串、指针与数组、自定义数据类型、文件、构建大规模程序。
1. 本书目标
(1) 本书通过提供详细的解题思路来描述问题所涉及的编程元素和解决问题所需要的方法及解题步骤，采用三种基本结构、自顶向下和结构化程序设计方法，并通过大量的流程图或NS图来描述算法，为编写程序提前进行代码预排，帮助读者更好地理解和评价问题所涉及的编程思想。
(2) 通过详细分析示例程序，向读者展现了清晰而完整的程序设计过程，描述了代码的关键特征，目的是让读者掌握一些习惯语法，以便在遇到新情况时作为参考。这种对程序和函数的解析方法有利于突出不同上下文应用中的关键思想。
(3) 本书假设读者没有任何编程背景，既适用于学生及计算机用户，也适用于有经验的但不熟悉C语言、需要掌握结构化程序设计方法的程序员。本书的每章都给出了一些带有详细注释的示例程序，通过这些程序，引导读者编写具有结构化特征的函数。能编写函数是一名合格程序员的标志。
(4) 为了提高代码的重用效率和权威性，本书在示例程序中尽可能涵盖所有的标准C语言的特性和库函数。同时，为了避免给读者造成不必要的学担，忽略了这些特性和库函数的一些不必要的细节。
(5) 根据作者多年讲授C语言的经验，本书采用循序渐进的方式来展现C语言的特性。针对某些有一定难度的主题，如函数和指针，本书采用螺旋式的描述方法，即对较难的主题先进行简要介绍，然后在多个章节中多次介绍该主题，逐渐丰富该主题的细节内容。这种循序渐进的方式，使前后内容由浅入深、相互呼应，既防止了内容单调，又避免了知识点过于集中而造成的艰难晦涩。
(6) 本书使用了尽可能多的图来展现函数中变量的状态和C语言特性，试图通过图来展示程序运算过程中不同阶段的数据状态以便动态地描述算法。
(7) 除介绍C语言的特性和编程思想外，还特别强调程序设计过程中所要解决的软件工程问题，即如何运用C语言来处理大规模程序开发过程中产生的问题，使编写的程序具有易读性、可维护性、可靠性和可移植性。在函数设计中，尤其强调信息隐藏和代码的重用性。
2. 本书特色
本书旨在用C语言和计算思维实现程序设计的方法，而不是侧重介绍C语言语法或问题的解决方案。本书的编写特色如下。
(1) 语言简明，可读性好。本书尽量用通俗的语言深入浅出地描述，语言流畅，避免像研究生教材或学术专著那样理论严谨、语言晦涩，让学生能有兴趣、有耐心阅读本书，理解C语言程序设计的思想与基本方法。
(2) 内容实用，注重应用。由于C语言内容繁杂，本书精选知识点和案例，贯穿计算思维，案例驱动教学内容，且所选用案例实用、有趣、易懂，贴近普通大学生的实际生活，让学生倍感亲切。本书在潜移默化中帮助学生了解应用程序设计方法和过程，掌握程序设计语言知识和实用技巧，培养他们的编程素养。
(3) 方法新颖，与时俱进。本书围绕把问题讲清楚、讲明白、讲透彻这个中心目标，放弃一些陈旧的、以炫技为目的的传统设计习惯，追求更直接、更简练的设计风格，尽量把作者多年来在教学和实际应用开发实践中积累的经验贯穿于书中，同时也将程序设计领域最新、最有价值的思想和方法渗透到书中，使本书以焕然一新的面貌呈现在读者面前。
(4) 全书所有代码使用统一的代码规范编写，并强调程序代码的健壮性。书中例题、习题和实验题的内容选取兼具趣味性和实用性，例题以学习C语言特性和编程思想，培养计算思维为目的；问与答以知识探索和解惑为目的，释疑编程中遇到的问题；习题以巩固基本知识点和掌握程序设计方法为目的，难度呈阶梯状，题型包括选择题、程序填空、阅读程序和编程题等；实验题从巩固基础、综合设计、创新应用三个层次进行设计，围绕一个综合应用实例逐步展开模块化设计，以任务驱动方式，引导读者实现具有一定规模、贯穿全书知识点的学生成绩管理系统。
(5) 设置警告。C语言以其陷阱多而闻名，本书将程序设计过程中最常见或最重要的陷阱设置成警告，以警示读者可能掉入的陷阱。
(6) 设置惯用法。C语言程序中经常出现一些通用的代码模式，本书将它设置为惯用法，以方便读者快速掌握。
3. 教学资源
本书是爱课程网中国大学MOOC(http://www.icourses.cn/imooc)C语言程序设计的主教材，搜索C语言程序设计课程（非SPOOC），可以观看课程的微视频，浏览课件和动画。
本书由曾智勇主编，林晖、林铭炜、林崧、王兴、林丽玉、金彪等参与了部分章节内容的编写及本书的书稿校对工作。国家级教学名师、浙江工业大学的王万良教授在百忙之中仔细审阅了全部初稿，并提出了许多宝贵的意见和建议，作者在此对他的辛勤付出表示衷心感谢。
因作者水平所限，书中错误在所难免，欢迎广大读者给作者发送邮件或在爱课程网中国大学MOOC的本课程网站留言，对本书提出意见和建议，我们会在重印时及时给予更正。

作者
2025年1月

第1章C语言基本概念1
1.1计算机语言和程序2
1.1.1计算机语言2
1.1.2计算机程序2
1.1.3C语言2
1.1.4程序设计3
1.2算法和算法表示4
1.2.1算法的概念4
1.2.2算法的特征6
1.2.3算法的表示7
1.2.4算法的优化14
1.2.5结构化程序设计方法16
1.3C语言编程20
1.3.1编写一个经典的C程序20
1.3.2编译和链接22
1.4变量、表达式和赋值22
1.4.1类型23
1.4.2声明23
1.4.3赋值24
1.4.4变量的初始化24
1.4.5显示变量的值25
1.5从键盘读取输入25
1.6常量定义26
1.6.1宏常量26
1.6.2const常量27
1.7标识符28
1.8C程序的结构特点291.9C语言编程风格31
问与答32
习题133
目录
第2章数据类型与表达式36
2.1变量声明与表达式36
2.2基本数据类型37
2.3整型37
2.4浮点型40
2.5算术运算符与表达式41
2.5.1算术运算符41
2.5.2算术表达式44
2.6赋值运算符与表达式45
2.6.1赋值运算符46
2.6.2赋值表达式46
2.6.3复合赋值运算符及表达式46
2.7自增/自减运算符48
2.8字符型49
2.8.1字符操作49
2.8.2有符号字符与无符号字符49
2.8.3转义序列50
2.9字符处理函数51
2.10类型转换54
2.10.1算术运算过程中的转换54
2.10.2赋值过程中的转换56
2.10.3强制类型转换57
2.11类型定义57
2.12sizeof运算符59
问与答59
习题262
实验题65

第3章格式化输入与输出66
3.1输出函数66
3.1.1转换说明67
3.1.2转义序列71
3.2输入函数72
3.2.1转换说明72
3.2.2scanf()函数的工作原理74
3.2.3格式控制串中的普通字符75
3.2.4scanf()和printf()函数常见错误79
问与答80
习题381
实验题83

第4章选择结构84
4.1关系、等式和逻辑运算符84
4.2逻辑运算符和表达式86
4.3复合语句88
4.4空语句88
4.5if语句88
4.6ifelse语句91
4.7if语句的嵌套92
4.8级联式语句97
4.9switch语句98
4.10条件表达式101
4.11C语言中的布尔值102
4.12程序举例与测试103
4.13本章扩展内容: 位运算107
4.13.1位运算符107
4.13.2位逻辑运算108
4.13.3移位运算109
4.13.4复合位运算赋值运算符109
4.13.5位运算的应用110
问与答111
习题4112
实验题117

第5章循环结构119
5.1循环结构与循环语句119
5.2计数控制的循环126
5.3嵌套循环128
5.4条件控制的循环130
5.5流程的控制转移136
5.5.1break语句136
5.5.2continue语句138
5.5.3goto语句139
5.6应用举例141
问与答145
习题5147
实验题151

第6章函数153
6.1模块化程序设计153
6.2函数的定义154
6.2.1函数的分类154
6.2.2函数的定义155
6.2.3函数调用156
6.3函数原型声明159
6.4实参162
6.5函数封装与防御性编程164
6.6函数设计的基本原则170
6.7函数的嵌套调用171
6.8函数的递归调用和递归函数172
6.9变量的作用域和存储类型175
6.9.1变量的作用域175
6.9.2变量的存储类型177
6.10模块化程序设计实例182
问与答187
习题6189
实验题194

第7章数组195
7.1一维数组195
7.2二维数组199
7.3一维数组作为函数参数201
7.3.1数组作为实参201
7.3.2变长数组作为形参202
7.4排序与查找207
7.5二维数组作为函数参数217
7.6C程序开发方法220
问与答223
习题7225
实验题229

第8章指针230
8.1指针和指针变量230
8.2指针变量的定义和初始化231
8.3间接寻址运算符234
8.4指针变量作为函数参数237
8.5指针变量作为函数参数应用举例240
8.6函数指针及其应用247
问与答250
习题8252
实验题255

第9章字符串256
9.1字符串常量256
9.2字符串的存储256
9.3字符指针258
9.4字符串的读/写259
9.4.1按%c格式控制符读/写259
9.4.2按%s格式控制符读/写260
9.4.3使用字符串处理函数进行读/写260
9.4.4逐个字符读取字符串261
9.5字符串处理函数263
9.6字符串作为函数参数266
9.7从函数返回字符串指针267
问与答269
习题9270
实验题273

第10章指针与数组275
10.1指针的运算275
10.2指针和一维数组的关系276
10.3指针和二维数组的关系281
10.4指针数组及其应用286
10.5动态数组291
10.5.1C程序的内存映像291
10.5.2动态内存分配函数292
10.5.3一维动态数组的内存分配294
10.5.4二维动态数组的内存分配295
问与答297
习题10298
实验题300第11章自定义数据类型302
11.1用户自定义数据类型和信息隐藏302
11.2结构体的定义303
11.3结构体变量的初始化305
11.4结构体的嵌套306
11.5结构体变量的引用306
11.6结构体变量在内存中的存储形式308
11.7结构体数组的定义和初始化310
11.8结构体指针的定义和初始化313
11.9结构体作为函数参数315
11.10共用体320
11.11枚举类型323
11.12单向链表327
11.12.1问题的提出327
11.12.2链表327
11.12.3单向链表的创建328
11.12.4单向链表的搜索331
11.12.5从单向链表中删除节点332
问与答336
习题11337
实验题340

第12章文件342
12.1文件分类342
12.2文件的打开与关闭343
12.3顺序读/写文件345
12.3.1读/写字符346
12.3.2读/写字符串349
12.3.3格式化读/写文件351
12.3.4读/写数据块355
12.4随机读/写文件359
12.5标准输入/输出重定向361
问与答362
习题12364
实验题366

第13章构建大规模程序368
13.1头文件368
13.1.1#include指令的使用368
13.1.2定义共享类型和宏369
13.1.3共享函数原型370
13.1.4共享变量声明370
13.1.5嵌套包含371
13.1.6保护头文件371
13.1.7头文件中的#error指令372
13.2源文件372
13.3多文件程序的设计373
13.4构建多文件程序377
13.4.1makefile文件378
13.4.2链接错误379
13.4.3重构程序379
13.4.4在程序外定义宏381
问与答382
习题13383
实验题383

附录384
附录ADevC 和Visual C 下基本数据类型的取值范围384
附录B关键字384
附录C运算符的优先级与结合性384
附录DASCII字符表384
附录EANSI C标准库函数384
附录FDevC 集成开发环境385

参考文献386

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