《程序设计基础概念》课件

程序设计基础概念本课程旨在为学生系统地介绍程序设计的基础概念，涵盖程序设计语言、算法、数据类型、控制结构、函数、数组、字符串、指针、结构体和文件操作等核心内容通过本课程的学习，学生将掌握程序设计的基本思想和方法，为后续深入学习和应用奠定坚实的基础课程简介与目标课程简介课程目标本课程系统地介绍程序设计的基础概念，为学生提供扎实的理论学生通过本课程的学习，应能够理解程序设计的基本思想和方法基础和实践技能，以便他们能够运用程序设计解决实际问题课，掌握至少一种程序设计语言的基本语法和常用库函数，具备独程内容涵盖程序设计语言的分类、算法的设计与表示、数据类型立编写简单程序的能力，并且能够运用程序设计解决实际问题、控制结构、函数、数组、字符串、指针、结构体和文件操作等同时，培养学生的逻辑思维能力和编程规范什么是程序设计？定义核心要素12程序设计是指根据给定的任务，程序设计的核心要素包括算法、运用程序设计语言，编写一系列数据结构和程序设计语言算法计算机能够识别和执行的指令，是解决问题的步骤和方法，数据从而解决特定问题的过程程序结构是组织和存储数据的方式，设计包括需求分析、算法设计、程序设计语言是编写程序的工具代码编写、调试和测试等多个环三者相互配合，共同构成一个节完整的程序过程3程序设计的过程通常包括以下几个步骤需求分析、算法设计、代码编写、调试和测试、程序维护需求分析是明确程序要解决的问题，算法设计是设计解决问题的步骤，代码编写是将算法翻译成程序设计语言，调试和测试是检查程序是否正确运行，程序维护是修改和完善程序程序设计的意义与应用提高效率解决复杂问题程序设计可以自动化重复性任务程序设计可以解决各种复杂的计，大幅提高工作效率通过编写算和逻辑问题通过编写程序，程序，可以实现数据的批量处理可以模拟现实世界的各种场景，、自动报表生成等功能，从而节进行科学计算、数据分析和决策省大量的人力和时间成本支持，从而为科学研究和工程实践提供强大的工具创新应用程序设计是创新的重要驱动力通过编写程序，可以开发各种新的应用和技术，例如人工智能、大数据、云计算、物联网等，从而改变人们的生活和工作方式程序设计语言的分类机器语言汇编语言高级语言机器语言是计算机能够直接识别和执行的汇编语言是一种符号化的机器语言，使用高级语言是一种抽象程度较高的程序设计语言，由二进制代码组成机器语言的特助记符代替二进制代码汇编语言的特点语言，使用自然语言的语法和语义高级点是执行效率高，但是难以阅读和编写是比机器语言易于阅读和编写，但是仍然语言的特点是易于阅读和编写，可移植性依赖于具体的计算机体系结构强，但是执行效率相对较低编译型语言解释型语言vs.编译型语言编译型语言是指在程序执行之前，需要将源代码编译成机器代码，然后才能执行的语言例如，C、C++、Fortran等编译型语言的特点是执行效率高，但是跨平台性较差解释型语言解释型语言是指在程序执行时，需要通过解释器逐行解释执行源代码的语言例如，Python、JavaScript、PHP等解释型语言的特点是跨平台性好，但是执行效率相对较低混合型语言混合型语言是指将源代码编译成中间代码，然后在执行时通过虚拟机解释执行中间代码的语言例如，Java、C#等混合型语言的特点是兼具编译型语言和解释型语言的优点常见的程序设计语言介绍C/C++JavaC/C++是一种通用的程序设计语言，广Java是一种跨平台的程序设计语言，广1泛应用于系统编程、游戏开发、嵌入式泛应用于企业级应用、移动应用、Web2系统等领域C/C++的特点是执行效率应用等领域Java的特点是可移植性强高，但是语法较为复杂，安全性高JavaScript Python4JavaScript是一种用于Web前端开发的Python是一种易于学习和使用的程序设3程序设计语言，可以实现网页的动态效计语言，广泛应用于数据分析、人工智果和用户交互JavaScript的特点是简能、Web开发等领域Python的特点是单易用，广泛应用于各种Web浏览器语法简洁，拥有丰富的库函数算法的概念与特性确定性1算法的每个步骤都必须有明确的定义，不能存在歧义可行性2算法的每个步骤都必须是可执行的，能够在有限的时间内完成有穷性3算法必须在执行有限个步骤后结束，不能无限循环输入4算法可以有零个或多个输入输出5算法必须有一个或多个输出算法的表示方法自然语言1使用自然语言描述算法的步骤，易于理解，但是不够精确流程图2使用图形符号描述算法的步骤，直观易懂，但是不够紧凑伪代码3使用类似于程序设计语言的语法描述算法的步骤，精确简洁，易于转换为程序代码流程图的设计与实例流程图符号实例计算两个数的和•开始/结束椭圆形

1.开始

2.输入两个数a和b

3.计算a+b的值

4.输出a+b的值

5.结束•过程矩形•判断菱形•输入/输出平行四边形•连接符圆形•箭头表示流程方向伪代码的编写与应用伪代码规范实例计算两个数的和应用123伪代码是一种类似于程序设计语言的伪代码可以用于算法的设计、文档编BEGIN描述方法，用于描述算法的步骤伪写、代码审查等场景通过编写伪代INPUT a,b代码应该具有一定的规范，例如使用码，可以清晰地表达算法的思路，方sum=a+b缩进表示代码块、使用关键字表示控便交流和协作OUTPUT sum制结构等END数据类型概述定义作用数据类型是指数据的种类，不同数据类型可以帮助程序区分不同的数据类型占用不同的存储空间种类的数据，并且可以约束数据，具有不同的取值范围和运算规的取值范围和运算规则，从而保则程序设计语言通常提供多种证程序的正确性和安全性选择内置的数据类型，例如整型、浮合适的数据类型可以提高程序的点型、字符型、布尔型等效率和可读性分类数据类型可以分为基本数据类型和复合数据类型基本数据类型是指程序设计语言内置的数据类型，例如整型、浮点型、字符型、布尔型等复合数据类型是指由基本数据类型组合而成的数据类型，例如数组、结构体、指针等基本数据类型整型定义存储空间取值范围整型是指没有小数部分的数值，例如-

1、0不同的整型占用不同的存储空间，例如整型的取值范围取决于其存储空间的大小、1等整型可以分为有符号整型和无符short int占用2个字节，int占用4个字节，，例如int的取值范围是-2147483648到号整型，有符号整型可以表示正数、负数long int占用8个字节存储空间越大，可2147483647如果超出取值范围，会发和零，无符号整型只能表示正数和零以表示的数值范围越大生溢出基本数据类型浮点型定义1浮点型是指带有小数部分的数值，例如-

1.

0、

0.

0、

1.0等浮点型可以分为单精度浮点型和双精度浮点型，单精度浮点型占用4存储方式2个字节，双精度浮点型占用8个字节浮点型采用科学计数法存储，由符号位、指数位和尾数位组成精度问题符号位表示数值的正负，指数位表示数值的大小，尾数位表示数3值的精度浮点型存在精度问题，由于存储空间的限制，无法精确表示所有的实数在进行浮点数运算时，可能会出现舍入误差基本数据类型字符型定义字符型是指用于表示单个字符的数据类型，例如a、b、c等字符型占用1个字节，可以表示ASCII码中的所有字符存储方式字符型采用ASCII码存储，每个字符对应一个唯一的整数值例如，字符a的ASCII码值是97，字符A的ASCII码值是65转义字符转义字符是指以反斜杠（\）开头的字符序列，用于表示一些特殊的字符，例如换行符（\n）、制表符（\t）、反斜杠（\\）等基本数据类型布尔型存储方式2布尔型占用1个字节，true通常用1表示，false通常用0表示不同的程序设计定义语言对布尔型的实现可能有所不同1布尔型是指用于表示真或假的数据类型，只有两个取值true和false布尔逻辑运算型通常用于控制结构的判断条件布尔型可以进行逻辑运算，包括与（3AND）、或（OR）、非（NOT）等逻辑运算的结果仍然是布尔型变量的声明与赋值赋值1使用赋值运算符（=）将一个值赋给变量类型2变量必须具有明确的数据类型，例如int、float、char等名称3变量必须具有唯一的名称，用于标识该变量声明4在使用变量之前，必须先声明变量常量的定义与使用const1使用const关键字定义常量宏定义2使用宏定义（#define）定义常量字面常量3直接使用字面值作为常量，例如

1、

2.

3、a等运算符的分类与优先级算术运算符详解加法减法乘法除法+-*/用于计算两个数的和例如用于计算两个数的差例如用于计算两个数的积例如用于计算两个数的商例如，a+b表示计算a和b的和，a-b表示计算a和b的差，a*b表示计算a和b的积，a/b表示计算a和b的商如果a和b都是整数，则结果也是整数，小数部分会被截断关系运算符详解等于==1用于判断两个值是否相等如果相等，则返回true，否则返回false例如，a==b表示判断a和b是否相等不等于!=2用于判断两个值是否不相等如果不相等，则返回true，否则返回false例如，a!=b表示判断a和b是否不相等大于3用于判断一个值是否大于另一个值如果大于，则返回true，否则返回false例如，ab表示判断a是否大于b小于4用于判断一个值是否小于另一个值如果小于，则返回true，否则返回false例如，ab表示判断a是否小于b逻辑运算符详解与或非||!用于连接两个布尔表达式，只有当两用于连接两个布尔表达式，只要两个用于对一个布尔表达式的值取反如个表达式的值都为true时，结果才为表达式的值有一个为true时，结果就果表达式的值为true，则结果为falsetrue，否则结果为false例如，a为true，只有当两个表达式的值都为，如果表达式的值为false，则结果为0b10表示判断a是否大于0false时，结果才为false例如，atrue例如，!a0表示判断a是否且b是否小于100||b10表示判断a是否大于0或不大于0b是否小于10赋值运算符详解=+=-=将右侧表达式的值赋给左侧的变量例如将左侧变量的值加上右侧表达式的值，然将左侧变量的值减去右侧表达式的值，然，a=10表示将10赋给变量a后将结果赋给左侧的变量例如，a+=10后将结果赋给左侧的变量例如，a-=10等价于a=a+10等价于a=a-10输入与输出操作输入1指程序从外部获取数据的过程，例如从键盘、文件、网络等获取数据输入操作可以使用标准输入函数，例如scanf、cin等输出2指程序将数据发送到外部的过程，例如输出到屏幕、文件、网络等输出操作可以使用标准输出函数，例如printf、cout等交互3输入和输出操作是程序与外部交互的重要方式，通过输入和输出操作，程序可以获取外部数据，并将结果输出到外部，从而实现与用户的交互标准输入输出函数scanfC语言中的标准输入函数，用于从标准输入设备（通常是键盘）读取数据，并按照指定的格式存储到变量中scanf函数的语法为scanf格式控制字符串,变量1,变量2,...printfC语言中的标准输出函数，用于将数据按照指定的格式输出到标准输出设备（通常是屏幕）printf函数的语法为printf格式控制字符串,变量1,变量2,...cinC++语言中的标准输入流对象，用于从标准输入设备读取数据，并存储到变量中cin的用法为cin变量1变量

2...格式化输入输出格式说明符格式说明符以百分号（%）开头，用于2格式控制字符串指定输入和输出数据的类型和格式例如，%d表示整型，%f表示浮点型，%c1表示字符型，%s表示字符串型格式控制字符串用于指定输入和输出数据的格式，例如整型、浮点型、字符型等格式控制字符串由格式说明符和普精度控制通字符组成可以使用精度控制符来控制浮点数的输3出精度，例如%.2f表示输出小数点后两位控制结构顺序结构执行顺序1按照代码的顺序依次执行简单2最基本的控制结构定义3程序中的语句按照书写顺序依次执行控制结构选择结构else1如果条件不成立，则执行else分支中的代码条件2根据条件判断的结果选择不同的执行路径if3如果条件成立，则执行if分支中的代码语句的使用ifTrue False语句的使用if...else条件成立条件不成立如果条件表达式的结果为真（true），则执行if代码块中的语句如果条件表达式的结果为假（false），则执行else代码块中的语句语句的使用if...elif...elseelif elseif123elif语句用于检查多个条件如果else语句用于处理所有其他情况，if语句用于检查第一个条件如果前一个if或elif语句的条件不成立即当所有if和elif语句的条件都不条件成立，则执行if代码块中的语，则检查当前的elif语句的条件成立时，执行else代码块中的语句句，并跳过剩余的elif和else语句控制结构循环结构循环循环for while用于按照指定的次数重复执行一用于在满足条件的情况下重复执段代码行一段代码定义用于重复执行一段代码循环的使用while条件代码块循环体循环执行的条件需要重复执行的代码while循环的循环体循环的使用for初始化1用于初始化循环变量条件2用于判断循环是否继续执行的条件迭代3用于更新循环变量的值循环的中断语句break作用用于立即退出循环使用在循环体中使用break语句可以立即退出循环，不再执行循环体中剩余的语句场景通常用于在满足特定条件时提前结束循环循环的跳过语句continue使用2在循环体中使用continue语句可以跳过当前循环的剩余语句，直接进入下一作用次循环1用于跳过当前循环的剩余语句，直接进入下一次循环场景3通常用于在满足特定条件时跳过当前循环的剩余语句，执行下一次循环函数的概念与作用重用1提高代码的重用性组织2更好地组织代码简化3简化代码的复杂度定义4一段完成特定任务的代码块函数的定义与调用调用1使用函数名和参数列表调用函数参数2定义函数时可以指定参数列表定义3使用函数名、参数列表和函数体定义函数函数的参数传递函数的返回值类型作用return使用return语句返回值返回值可以有不同的数据类型将函数的计算结果返回给调用者局部变量与全局变量全局变量局部变量12在函数外部定义的变量，作用在函数内部定义的变量，作用域为整个程序域仅限于该函数内部作用域3变量的作用域是指变量可以被访问的范围数组的概念与特点固定大小数组的大小在定义时确定，不能动态改变连续存储数组中的元素在内存中是连续存储的相同类型数组中的所有元素必须是相同的数据类型定义一组相同类型的数据元素的集合一维数组的声明与初始化类型[]=使用方括号[]定义数组使用等号=初始化数组声明数组时需要指定数的大小组元素的数据类型一维数组的访问与修改下标1使用下标访问数组元素，下标从0开始访问2可以使用数组名和下标访问数组元素的值修改3可以使用数组名和下标修改数组元素的值数组的遍历循环while可以使用while循环遍历数组循环for可以使用for循环遍历数组目的访问数组中的所有元素字符串的概念与表示结尾符2字符串以空字符\0结尾字符数组1使用字符数组表示字符串定义3一组字符的序列字符串的常见操作复制1将一个字符串复制到另一个字符串连接2将两个字符串连接成一个字符串长度3获取字符串的长度比较4比较两个字符串是否相等字符串的比较strcmp1使用strcmp函数比较字符串相等2比较字符串的内容是否相等大小3比较字符串的大小指针的概念与作用访问内存传递参数动态内存指针的声明与使用指向*使用星号*声明指针变量使用运算符获取变量的地址指针变量存储的是另一个变量的地址指针与数组的关系地址访问12数组名表示数组的首地址可以使用指针访问数组元素联系3指针和数组之间存在密切的联系结构体的概念与定义成员组合结构体可以包含多个不同类型的将多个相关的数据组合在一起成员定义一种自定义的数据类型结构体成员的访问访问.-使用点.运算符访问结使用-运算符访问结访问结构体中的成员变构体成员构体指针的成员量结构体数组结构体1数组中的每个元素都是一个结构体数组2一种特殊的数组定义3元素为结构体的数组文件操作概述读取从文件中读取数据写入将数据写入文件打开打开文件以便进行读写操作文件的打开与关闭fopen2使用fopen函数打开文件fclose1使用fclose函数关闭文件操作文件操作的第一步是打开文件，最后一3步是关闭文件文件的读取与写入fwrite1使用fwrite函数将数据写入文件fread2使用fread函数从文件读取数据操作3从文件中读取数据或将数据写入文件常见错误类型与调试方法逻辑错误1程序的逻辑不正确，导致程序运行结果与预期不符运行时错误2程序在运行过程中出现的错误，例如除零错误、内存访问错误等编译时错误3程序在编译过程中出现的错误，例如语法错误、类型错误等调试工具的使用程序设计的最佳实践代码规范测试文档编写清晰、易读、易维护的代码编写单元测试，确保代码的正确性编写清晰、完整的文档，方便他人理解和使用代码。