程序員之程序設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)一
1.1 程序設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)語言
1．程序
從最一般的意義來說，程序是對(duì)解決某個(gè)計(jì)算問題的方法（算法）步驟的一種描述；而從計(jì)算機(jī)來說，計(jì)算機(jī)程序是用某種計(jì)算機(jī)能理解并執(zhí)行的計(jì)算機(jī)語言作為描述語言，對(duì)解決問題的方法步驟的描述。計(jì)算機(jī)執(zhí)行按程序所描述的方法步驟，能完成指定的功能。所以，程序就是供計(jì)算機(jī)執(zhí)行后能完成特定功能的指令序列。
一個(gè)計(jì)算機(jī)程序主要描述兩部分內(nèi)容：描述問題的每個(gè)對(duì)象和對(duì)象之間的關(guān)系，以及描述對(duì)這些對(duì)象作處理的處理規(guī)則。其中關(guān)于對(duì)象及對(duì)象之間的關(guān)系是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，而處理規(guī)則是求解的算法。針對(duì)問題所涉及的對(duì)象和要完成的處理，設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?？捎行У睾?jiǎn)化算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是程序最主要的兩個(gè)方面。
2．程序設(shè)計(jì)的任條和主要步驟
程序設(shè)計(jì)的任務(wù)就是分析解決問題的方法步驟（算法），并將解決問題算法的方法步驟用計(jì)算機(jī)語言記錄下來。程序設(shè)計(jì)的主要步驟包括：認(rèn)識(shí)問題、設(shè)計(jì)解決問題的算法、按算法編寫程序、調(diào)試和測(cè)試程序。在程序開發(fā)過程中，上述步驟可能有反復(fù)，如發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)，嚴(yán)重情況可能會(huì)要求重新認(rèn)識(shí)問題和重新設(shè)計(jì)算法等。
3．機(jī)器語言和匯編語言
計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別和執(zhí)行的二進(jìn)制代碼稱為計(jì)算機(jī)的機(jī)器語言。用有助于記憶的符號(hào)來代表二進(jìn)制代碼，稱為匯編語言。匯編語言與機(jī)器語言幾乎有一對(duì)一的關(guān)系。用匯編語言編寫的程序稱為“匯編源程序”，匯編源程序不能在計(jì)算機(jī)上直接執(zhí)行，需要用匯編程序?qū)R編源
程序翻譯成機(jī)器語言程序，然后執(zhí)行由匯編程序翻譯出來的機(jī)器語言程序。機(jī)器語言和匯編語言是與具體計(jì)算機(jī)緊密相關(guān)的，稱它們是面向機(jī)器的語言。
4．高級(jí)語言
與機(jī)器語言和匯編語言相比較，高級(jí)語言與具體計(jì)算機(jī)無關(guān)，是一種能方便描述算法過程的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。高級(jí)語言種類千差萬別，但一般包含有以下四種成分：數(shù)據(jù)成分用來描述程序所涉及的數(shù)據(jù)；運(yùn)算成分用來描述運(yùn)算；控制成分用來表達(dá)程序的控制構(gòu)造；傳輸成分用來表達(dá)數(shù)據(jù)的傳輸。由于高級(jí)語言程序主要是描述計(jì)算機(jī)的解題過程，即描述復(fù)雜的加工處理過程，所以也稱這種高級(jí)語言為面向過程語言。
用高級(jí)語言編寫的程序稱為“源程序”。計(jì)算機(jī)不能直接技源程序的語句運(yùn)行，通常有解釋方式和編譯方式兩種方法在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行源程序。
解釋方式，即讓計(jì)算機(jī)運(yùn)行解釋程序，解釋程序逐句取出源程序中的語句，對(duì)它作解釋執(zhí)行，輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生結(jié)果。
編譯方式，即先運(yùn)行編譯程序，從源程序一次翻譯產(chǎn)生計(jì)算機(jī)可直接執(zhí)行的二進(jìn)制程序（稱為目標(biāo)程序）；然后讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行目標(biāo)程序，輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生結(jié)果。
解釋方式的主要優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算機(jī)與人的交互性好，調(diào)試程序時(shí)，能一邊執(zhí)行一邊直接改錯(cuò)，能較快得到一個(gè)正確的程序。缺點(diǎn)是逐句解釋執(zhí)行，運(yùn)行速度慢。
編譯方式的主要優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算機(jī)運(yùn)行目標(biāo)程序快，缺點(diǎn)是修改源程序后必須重新編譯以產(chǎn)生新的目標(biāo)程序。
現(xiàn)在也有將上述兩種方式結(jié)合起來的，即先編譯源程序，產(chǎn)生計(jì)算機(jī)還是不能直接執(zhí)行的中間代碼，然后讓解釋程序解釋執(zhí)行中間代碼。這樣做的好處首先是比直接解釋執(zhí)行快；更大的好處是中間代碼獨(dú)立于計(jì)算機(jī)，只要有相應(yīng)的解釋程序，就可在任何計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。
5．面向問題語言
面向問題語言是為了易于描述和求解某類特定領(lǐng)域的問題而專門設(shè)計(jì)的一種非過程語言。用面向問題語言解題時(shí)，不僅擺脫計(jì)算機(jī)的內(nèi)部邏輯，也不必關(guān)心問題的求解算法和求解的過程，只需指出問題是做什么，數(shù)據(jù)的輸入和輸出形式，就能由相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得到所需結(jié)果。如報(bào)表語言、SOL(Structured Query Language)語言等。SQL語言是數(shù)據(jù)庫查詢和操縱語言，能直接使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。由于使用面向問題語言來解題只要告訴計(jì)算機(jī)做什么，不必告訴計(jì)算機(jī)如何做，能方便用戶的使用和提高程序的開發(fā)速度。但實(shí)現(xiàn)面向問題語言的系統(tǒng)從最一般的意義下實(shí)現(xiàn)問題如何求解，通常實(shí)現(xiàn)的效率較低。另外，面向問題語言要求問題已有通用的求解方法，目前其應(yīng)用范圍還比較狹窄。
1.2 C語言基礎(chǔ)
1．C語言的發(fā)展史
目的是為編寫系統(tǒng)程序研制一種高級(jí)程序語言。1963年，參照ALGOL60語言，增添了能描述計(jì)算機(jī)硬件特性的能力，稱為CPL語言。1967年，作進(jìn)一步的簡(jiǎn)化，改稱BCPL語言。1970年，再進(jìn)一步簡(jiǎn)化，并突出了硬件處理能力，稱為B語言，并用于編寫UNIX操作系統(tǒng)。1972年，進(jìn)一步擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型和恢復(fù)通用性，稱為C語言，并用C語言重寫了UNIX操作系統(tǒng)。以后 C語言開始流行，為統(tǒng)一版本，ANSI于 1987年制定了 C語言的標(biāo)準(zhǔn)，稱為 ANSIC。
2．C語言的特點(diǎn)
C語言主要有以下特點(diǎn)：
（1）與其它高級(jí)語言比較，更接近硬件，與機(jī)器語言比較，又更接近算法。C程序易編寫、易讀、易查錯(cuò)和易修改。
（2）數(shù)據(jù)類型與運(yùn)算符豐富，描述算法更簡(jiǎn)單方便。
（3）C程序的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，語言包含的語句類別少。
（4）是一種結(jié)構(gòu)化語言，提供完善的結(jié)構(gòu)化程序控制結(jié)構(gòu)，適宜采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法開發(fā)程序。
（5）也是一種模塊化程序設(shè)計(jì)語言，適宜大型程序的研制和開發(fā)。
（6）通常C系統(tǒng)都提供大量的庫函數(shù)供程序開發(fā)人員選用，能簡(jiǎn)化程序開發(fā)。
3．C程序的基本結(jié)構(gòu)
通常一個(gè)C程序包括一個(gè)或多個(gè)函數(shù)，其中必有一個(gè)main函數(shù)，稱為主函數(shù)。C函數(shù)的定義主要分兩部分：函數(shù)說明部分和函數(shù)體。其中函數(shù)體由C語言的語句序列組成，實(shí)現(xiàn)函數(shù)的功能。C程序總是從主函數(shù)開始執(zhí)行。
4．C語言的基本語句
C語言的語句主要分以下幾種：
（l）數(shù)據(jù)定義語句--用來定義程序中使用的各種數(shù)據(jù)，及能存放數(shù)據(jù)的對(duì)象的名稱和特性。
（2）表達(dá)式語句--任何在有意義的表達(dá)式之后接上分號(hào)（；）構(gòu)成的語句。最常見的有
賦值表達(dá)式和函數(shù)調(diào)用表達(dá)式后加分號(hào)構(gòu)成的表達(dá)式語句，分別稱為賦值語句和函數(shù)調(diào)用語句。
（3）流程控制語句--用來控制程序執(zhí)行過程的語句。它們有選擇控制語句、循環(huán)控制語句、break語句。continue語句、return語句和goto語句等。
（4）復(fù)合語句--用花括號(hào)括住一個(gè)語句序列，即構(gòu)成復(fù)合語句。復(fù)合語句用來表示其中的語句序列是一個(gè)整體，在邏輯上是單個(gè)語句，并且強(qiáng)調(diào)其中的語句按順序逐一執(zhí)行。
（5）空語句--只有單個(gè)分號(hào)（;）構(gòu)成的語句?？照Z句表示沒有任何操作，用于選擇控制或循環(huán)控制沒有特別被控制的成分語句，或在復(fù)合語句的末尾放置語句標(biāo)號(hào)等。
（6）其它語句--如類型定義語句等。
5．注釋
為了便于閱讀和理解程序，可以在程序的任何地方插入注釋，以說明程序、函數(shù)、程序段。語句的功能或采用的算法。C語言的注釋是用/*”和“*/”括住的任意字符列。程序編譯時(shí)，注釋不參與編譯，也不會(huì)出現(xiàn)在目標(biāo)程序中。
6．C語言的字符集
C語言的基本字符集有：
（l）數(shù)字10個(gè)（0~9）。
（2）英文字母大、小寫各26個(gè)（A~Z，a~z）。
（3）鍵盤符號(hào)33個(gè)，用于構(gòu)成特殊符號(hào)，其中下線字符”起一個(gè)英文字母的作用，以構(gòu)成標(biāo)識(shí)符等語法成分。
（4）轉(zhuǎn)義字符，轉(zhuǎn)義字符是由字符（\）開始后跟單個(gè)字符或若干字符組成，通常用于表示控制代碼或特殊符號(hào)。
7．C程序的基本詞匯
C語言的基本詞匯有：
（1）字面形式常量。如 100、15.0、“A”、“ABC”。
（2）特殊符號(hào)。主要是運(yùn)算符。
（3）保留字。在程序或語句中是用來表示特定語法含義的英文單詞。
（4）標(biāo)識(shí)符。用于命名程序?qū)ο?，如變量、常量、函?shù)、標(biāo)號(hào)等。在C語言中，一個(gè)合理的標(biāo)識(shí)符由英文字母或下線符開頭，后跟或不跟由字母、下線符、數(shù)字符組成的字符列?！阋韵戮€符開頭的標(biāo)識(shí)符作為系統(tǒng)內(nèi)部使用。
利用基本詞匯，按照給定的C語言的句法規(guī)則就可命名程序?qū)ο?，描述表達(dá)式計(jì)算、構(gòu)造語句、函數(shù)，直至整個(gè)程序。
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