《程序设计语言基础》课件

《程序设计语言基础》程序设计语言基础是计算机科学的核心课程学习计算机语言和相关知识，可以理解计算机内部的运作机制什么是程序设计语言？指令集合程序设计语言是用来编写计算机程序的一套规则和符号机器沟通程序设计语言是一种用于人与计算机交流的媒介，使人们能够向计算机发出指令，完成特定任务逻辑表达程序设计语言允许程序员使用特定的语法和语义来表达算法、数据结构和控制流程程序设计语言的历史发展程序设计语言的发展是一个漫长的过程，从早期机器语言到高级语言的演变，经历了多个阶段机器语言最早的计算机语言，使用二进制代码指令，难以理解和编写1汇编语言2使用助记符代替二进制代码，更易读写，但仍依赖于特定机器架构高级语言3接近自然语言，更易理解和维护，例如FORTRAN、COBOL、C、Java等如今，程序设计语言种类繁多，不断发展和演变，为各种应用场景提供解决方案高级语言和低级语言的区别高级语言低级语言高级语言更接近人类自然语言，易于理解和编写它们提低级语言更接近计算机硬件，直接操作机器指令，更难理解供了抽象的语法和语义，简化了编程任务和编写它们提供了对硬件的精细控制，但编程难度更大编译器和解释器的概念编译器解释器12编译器将高级语言代码转解释器逐行执行高级语言换为机器语言，生成可执代码，不需要生成可执行行文件文件区别应用场景34编译器生成可执行文件，编译器适用于性能要求高效率较高；解释器执行速的应用程序，解释器适用度较慢，但更灵活于快速开发和调试数据类型和变量的定义数据类型变量数据类型是指数据在计算机内存中的存储方式常用的数变量是指存储数据的内存空间的名称在程序中，可以使据类型包括整数、浮点数、字符、布尔值等用变量来保存数据并进行操作每个数据类型都有其对应的存储空间和取值范围例如，定义变量时需要指定变量名和数据类型例如，定义一个整数类型int占4个字节，取值范围为-2147483648到名为num的整型变量，可以使用语句int num;2147483647算术运算和赋值语句基本算术运算赋值运算符加、减、乘、除、模运算等将表达式的值赋予变量，使基本运算符，用于执行数值用“=”符号，将右侧表达式的计算值赋予左侧变量复合赋值运算符将运算结果直接赋值给变量，如“+=”，“-=”，“*=”等输入输出语句数据输入数据输出12输入语句允许程序从外部输出语句将程序中的数据获取数据展示给用户交互性程序功能34输入输出语句让程序与用输入输出语句是程序实现户交互，提高灵活性各种功能的基础顺序控制结构顺序执行1程序按照代码的顺序逐行执行，从第一行开始，依次执行到最后一行线性流程2这种结构类似于一条直线，从起点到终点，没有任何分支或循环简单直观3顺序控制结构是最基本也是最简单的控制结构，易于理解和实现分支控制结构基本概念分支控制结构是程序执行过程中根据条件判断，选择不同执行路径的一种机制条件语句if语句是常见的条件语句，用于判断条件是否成立，执行相应的代码块多路选择switch语句用于根据一个变量的值选择不同的执行路径，提高代码的可读性和简洁性嵌套结构分支控制结构可以嵌套使用，形成复杂的逻辑判断，实现更加灵活的程序控制循环控制结构循环for1计数器控制循环次数循环while2条件控制循环次数循环do-while3至少执行一次循环循环控制结构是程序设计语言中非常重要的概念之一它允许程序重复执行一段代码，直到满足某个条件为止循环控制结构可使程序代码更加简洁，并能有效地处理大量重复性的任务数组的定义和使用定义索引数组是存储相同数据类型的一组每个元素都有一个唯一的索引，元素的集合，它们在内存中连续从0开始，用于访问数组中的特分配定元素遍历操作使用循环语句可以逐个访问数组常见的数组操作包括排序、查找中的元素，执行操作、插入、删除等函数的概念和定义代码重用程序结构化参数传递函数将代码封装成可重复使用的模块函数将复杂程序分解为多个独立的、函数可以通过参数接收数据，在函数，避免重复编写相同逻辑代码可管理的模块，提高代码可读性和维内部进行操作，并可以返回结果护性函数的参数传递值传递引用传递指针传递将实参的值复制到形参，函数内将实参的地址传递给形参，函数将实参的地址传递给形参，函数部对形参的修改不会影响实参的内部对形参的修改会直接影响实内部可以通过指针访问实参的值值参的值并进行修改函数的返回值返回值的类型返回值的作用返回值的类型必须与函数声明中指定函数返回值可以将计算结果或中间状的类型一致，通常在函数定义的开头态传递给调用函数，方便其他代码使使用`return`关键字，后面紧跟要返用返回值可以是任何数据类型，包回的值括基本数据类型、结构体、数组或指针等结构体的定义和使用结构体的定义结构体成员

1.

2.12结构体是一种用户自定义结构体包含多个成员，每的数据类型它允许将不个成员可以是不同的数据同数据类型的值组合在一类型，比如整数、浮点数起，形成一个整体或字符串结构体变量结构体的使用

3.

4.34定义结构体后，可以使用可以通过结构体变量的成它来创建结构体变量，并员访问运算符.来访问结为每个成员赋值构体成员枚举类型的定义和使用枚举类型定义枚举类型使用枚举类型优势枚举类型是一种用户定义的数据类型枚举类型在实际编程中有着广泛的应枚举类型可以有效地提高代码的可读，它允许将一组相关的常量值存储在用，例如定义星期、月份、颜色等常性和可维护性，并能减少代码中的错一个变量中定义枚举类型可以使代量值误码更易读、更易维护，并能提高代码的可读性和可理解性指针的概念和使用指针的定义指针的用途指针是一种特殊类型的变量，它存储的是另一个变量的地指针常用于动态内存分配，函数参数传递，以及访问数组址使用指针可以实现高效的内存管理，并有效地操作数元素等场景指针可以提高程序效率，并实现更加灵活的据数据操作动态内存分配什么是动态内存分配？动态内存分配的好处动态内存分配是指在程序运行时动态内存分配可以节省内存空间，根据需要从堆（heap）中申请，提高程序效率它可以根据实内存空间，而不是在编译时就分际需要动态地分配内存，避免浪配好它允许程序员在程序运行费宝贵的内存资源时根据需要灵活地分配和释放内存，提高内存利用率动态内存分配的函数动态内存分配的应用常见的动态内存分配函数包括动态内存分配广泛应用于各种数malloc、calloc、realloc和据结构的实现，例如链表、树、free这些函数提供了申请、释图等，以及处理大量数据、处理放和重新分配内存空间的功能不同数据类型的程序文件的读写操作文件打开文件写入文件打开是文件操作的起点，指定文件路将数据写入文件，根据文件类型选择合适径和访问模式，获取文件句柄的写入方法，保证数据完整性文件读取文件关闭从文件中读取数据，根据文件类型和格式文件关闭释放文件资源，确保文件安全和解析数据，确保数据一致性资源的有效管理异常处理机制异常的概念异常处理的目的异常是指在程序运行过程中出现的错误或意外事件，例如异常处理机制的主要目的是让程序在遇到错误时能够正常除零错误、文件打开失败、网络连接中断等程序员应该退出或继续执行，而不是直接崩溃它允许程序员优雅地处理这些异常，以确保程序的稳定性和可靠性处理错误，并提供一种机制来恢复程序的正常运行面向对象编程概念数据抽象封装将数据和操作封装在一个称通过将数据和方法组合成一为对象的实体中，隐藏内部个整体，保护数据不被外部细节直接访问继承多态允许创建新的类（子类）继允许同一个操作在不同的对承现有类的特性和行为象上表现出不同的行为，提高代码灵活性和可扩展性类和对象的定义类对象12类是对象的蓝图，定义了对象是类的实例，它表示对象的属性和行为它描现实世界中的具体事物述了一组对象的共同特征每个对象都包含了类定义和功能，例如它们的属性的属性和方法，并具有唯和方法一标识属性方法34属性是对象的特征，它描方法是对象的行为，它描述了对象的静态特征，例述了对象能执行的动作，如颜色、尺寸、重量等例如移动、说话、计算等继承和多态继承多态继承是一种机制，允许一个类（子类）从另一个类（父类多态允许同一操作在不同对象上产生不同的结果）继承属性和方法抽象类和接口抽象类接口抽象类不能直接实例化，只能作为基类被接口定义方法签名，但不实现方法继承继承多态子类继承抽象类或实现接口，必须实现抽通过继承和接口实现多态，不同类型对象象方法可以用统一方式访问泛型编程代码复用类型安全12泛型编程允许编写通用的泛型编程强制执行类型检代码，适用于不同数据类查，提高代码可靠性型提高效率扩展性34通过避免重复代码，泛型泛型编程使得代码易于扩编程提高了开发效率展和维护标准模板库C++泛型编程容器算法迭代器C++标准模板库STL基于STL包含多种容器，如STL提供了各种算法，包迭代器提供了一种统一的泛型编程概念它提供了vector、list、set和map括排序、搜索、插入、删方式来访问容器中的元素一组通用的数据结构和算，它们提供了不同的数据除和查找，而不考虑容器的具体类法，可用于各种数据类型组织方式和访问方法型这些算法可以应用于不同的容器和数据类型，简化迭代器使算法能够独立于STL模板允许在编译时确选择合适的容器取决于数了代码编写并提高了可读容器，并提高了代码的通定代码的操作方式，从而据结构需求，例如顺序访性用性和可重用性提高效率并降低代码复杂问、随机访问或排序性程序设计语言的发展趋势多范式编程1支持多种编程范式，例如面向对象、函数式和逻辑式编程并行和并发编程2支持高效地利用多核处理器和分布式计算安全性3提高语言的安全性，防止安全漏洞和攻击人工智能4用于开发机器学习、深度学习和自然语言处理应用现代程序设计语言不断发展，融合了多种编程范式，支持并行和并发编程，提高安全性和可靠性同时，它们也正在积极应用于人工智能领域，推动着软件开发的创新和进步本课程总结与展望知识总结回顾本课程内容，掌握程序设计语言的基础知识实践运用通过实际编程练习，提升解决问题的能力未来展望探索更高级的编程语言和技术，不断学习与进步问题讨论与互动欢迎大家积极提问，分享学习经验和心得体会老师将根据大家的问题进行讲解和解答，并与大家进行互动交流通过讨论和互动，加深对程序设计语言的理解，提高学习效果。