C语言程序设计第02章.ppt

第二章 数据类型、运算符与表达式 2.1 程序设计概述 2.2 C语言的数据类型 2.3 常量和变量 2.4 整型数据 2.5 实型数据 2.6 字符型数据 2.7 算术运算与算术表达式 2.8 赋值运算与赋值表达式 2.9 C语言特有的运算和运算符 2.1 程序设计概述 一个程序应包括对数据的描述和对数据处理的描述。 1对数据的描述，即数据结构。 在 C语言中，系统提供 的数据结构，是以数据类型的形式出现的。 2对数据处理的描述，即计算机算法。算法是为解决一 个问题而采取的方法和步骤，是程序的灵魂。为此，著名计算 机科学家沃思提出一个公式： 数据结构 + 算法 = 程序 程序 =算法 +数据结构 +程序设计方法 +语言工具和环境 Return 2.2 C语言的数据类型 C语言提供的数据结构 ， 是以数据类型形式出现的 。 具体分类如下： 1.基本类型 分为整型 、 实型 （ 又称浮点型 ） 、 字符型 。 2.构造类型 分为数组 、 结构 、 枚举和共用体四种类型 。 3.指针类型 4.空类型 C语言中的数据 ， 有常量和变量之分 ， 它们分别属于上述 这些类型 。 本章将介绍基本类型中的整型 、 实型和字符型三种数据 。 Return 2.3 常量和变量 2.3.1 常量 1.常量的概念 在程序运行过程中，其值不能被改变的量称为常量。 2.常量的分类 （ 1）整型常量 （ 2）实型常量 （ 3）字符常量 （ 4）符号常量 常量的类型，可通过书写形式来判别。 2.3.2 变量 1.变量的概念 在程序运行过程中 ， 其值可以被改变的量称为变量 。 2.变量的两个要素 （ 1） 变量名 。 每个变量都必须有一个名字 变量 名 ， 变量命名遵循标识符命名规则 。 （ 2） 变量值 。 在程序运行过程中 ， 变量值存储在内 存中 。 在程序中 ， 通过变量名来引用变量的值 。 .标识符命名规则 （ 1） 有效字符：只能由字母 、 数字和下划线组成 ， 且以字母或下划线开头 。 （ 2） 有效长度：随系统而异 ， 但至少前个字符有 效 。 如果超长 ， 则超长部分被舍弃 。 例如 ， 由于 student_name和 student_number的前 个字符相同 ， 有的系统认为这两个变量 ， 是一回事而不 加区别 。 （ 3） C语言的关键字不能用作变量名 。 注意： C语言对英文字母的大小写敏感 ， 即同一字母的大 小写 ， 被认为是两个不同的字符 。 习惯上 ， 变量名和函数名中的英文字母用小写 ， 以增加可 读性 。 思考题：在 C语言中 ， 变量名 total与变量名 TOTAL、 ToTaL、 tOtAl等是同一个变量吗 ？ 标识符命名的良好习惯 见名知意 所谓 “ 见名知意 ” 是指 ， 通过变量名就知道变量值的含义 。 通常应选择能表示数据含义的英文单词 （ 或缩写 ） 作变量名 ， 或汉语拼音字头作变量名 。 例如 ， name/xm（ 姓名 ） 、 sex/xb（ 性别 ） 、 age/nl（ 年 龄 ） 、 salary/gz（ 工资 ） 。 4.变量的定义与初始化 在语言中 ， 要求对所有用到的变量 ， 必须 先定义 、 后使 用 （ 编译时为其分配存储单元 ） ；且称在定义变量的同时进行 赋初值的操作为变量初始化 。 （ 1） 变量定义的一般格式 存储类型 数据类型 变量名 , 变量名 2 ; 例如 ， float radius, length, area; （ 2） 变量初始化的一般格式 存储类型 数据类型 变量名 =初值 , 变量名 2=初值 2 ; 例如 ， float radius=2.5, length, area; 引用变量前要先赋值 。 Return 2.4 整型数据 2.4.1 整型变量 1.分类 根据占用内存字节数的不同，整型变量又分为类： （ 1）基本整型（类型关键字为 int ） （ 2）短整型（类型关键字为 short int） （ 3）长整型（类型关键字为 long int） （ 4）无符号整型。无符号型又分为无符号基本整型 （ unsigned int）、无符号短整型（ unsigned short）和无 符号长整型（ unsigned long）三种，只能用来存储无符号 整数。 2.占用内存字节数与值域 上述各类型整型变量占用的内存字节数， 随系统而异 。 在 16位操作系统中，一般用字节表示一个 int型变量，且 long型（字节） int型（字节） short型（字节） 显然，不同类型的整型变量，其值域不同。占用内存字 节数为 n的（有符号）整型变量，其值域为： -2n*8-1（ 2n*8-1- 1）；无符号整型变量的值域为： 0（ 2n*8-1）。 例如， PC机中的一个 int型变量，其值域为 -22*8-1（ 22*8- 1-1），即 -3276832767；一个 unsigned型变量的值域为： 0 （ 22*8-1），即 065535。 2.4.2 整型常量 .三种表示形式 整型常量即整常数 ， 在语言中可用三种形式表示： （ 1） 十进制 例如 10、 36。 （ 2） 八进制 （ 3） 十六进制 0 x36、 0 x9F .分类 （ 1） 基本整型 。 在 16位机中 ， 用 2字节存储 ， 其数据 范围与 int型变量一样 。 （ 2） 长整型 （ 在数值后面加 “ L（ l） ” ） 。 对超出基 本整型值域的整型常量 ， 可使用长整型常量表示 ， 其取值 范围可达 - -（ - ） 。 例如 ， 123l、 315等 。 .类型匹配规则 类型匹配规则为：一个整型常量 ， 可以赋给能容纳下 其值的整型变量 。 例如 ， 其值在 - 15-（ 15- ） 的整型常量 ， 可以赋给 int型变量和 long int型变量；其值在 - -（ - ） 的 整型常量 ， 就只能赋给 long int型变量 。 注意：常量无 unsigned型 。 但一个非负整型常量 ， 只 要它的值不超过相应变量的值域 （ 即取值范围 ） ， 也可以 赋给 unsigned型变量 。 Return 2.5 实型数据 2.5.1 实型变量 （实型变量不允许进行求余运算 %） 语言的实型变量，分为两种： （ 1）单精度型。类型关键字为 float，一般占字节 （ 位）、提供位有效数字。 （ 2）双精度型。类型关键字为 double，一般占个字节、 提供 1516位有效数字。 2.5.2 实型常量 .表示形式 实型常量即实数，在语言中又称浮点数，其值有两种表 达形式： （ 1）十进制形式。例如 3.14、 9.8。 （ 2）指数形式： E（ e） 。 例如 3.0 +5等。 .关于类型 实型常量不分 float型和 double型。一个实型常量，可 以赋给一个实型变量（ float型或 double型）。 Return 2.5 实型数据 #define PRICE 180 main( ) float discount,real_price; discount=0.8; /*scanf(%f,*/ real_price=PRICE*discount; printf(price=%f,real_price); Return 2.6 字符型数据 2.6.1 字符常量 1.字符常量的定义 用一对 单引号 括起来的单个字符，称为字符常量。 例如， A、等。 2.转义字符 语言还允许使用一种特殊形式的字符常量，就是以 反斜杠“ 开头的转义字符。 n 注意：如果反斜杠或单引号本身作为字符常量，必 须使用转义字符： 、 。 例 2.1 用转义字符输出可打印字符和不可打印字符。 /*程序功能：用转义字符输出可打印字符和不可打印字 符 */ main() printf(x4Fx4Bx21n); /* 等价于 printf(OK!n); */ printf(x15 xABn); 程序运行结果如下： ！ 2.6.2 字符变量 字符变量的类型关键字为 char，一般占用 1字节内存单元。 1.变量值的存储 字符变量用来存储字符常量。将一个字符常量存储到一个 字符变量中，实际上是将该字符的 ASCII码值（无符号整数） 存储到内存单元中。 例如 char ch1, ch2; /*定义两个字符变量： ch1， ch2*/ ch1=a; ch2=b; /*给字符变量赋值 */ 2.特性 字符数据在内存中存储的是字符的 ASCII码 一个无 符号整数，其形式与整数的存储形式一样 ,所以 语言允许 字符型数据与整型数据之间通用 。 （ 1） 一个字符型数据，既可以字符形式输出，也可以 整数形式输出。 例 2.2 字符变量的字符形式输出和整数形式输出 。 /*程序功能：用字符形式和整数形式输出字符变量 */ main( ) char ch1,ch2; ch1=a; ch2=b; printf(ch1=%c,ch2=%cn,ch1,ch2); printf(ch1=%d,ch2=%dn,ch1,ch2); 程序运行结果： ch1=a,ch2=b ch1=97,ch2=98 （ 2）允许对字符数据进行算术运算，此时就 是对它们的 ASCII码值进行算术运算。 例 2.3 字符数据的算术运算。 /*程序功能：字符数据的算术运算 */ main() char ch1,ch2; ch1=a; ch2=B; /*字母的大小写转换 */ printf(ch1=%c,ch2=%cn,ch1-32,ch2+32); /*用字符形式输出一个大于 256的数值 */ printf(ch1+200=%dn, ch1+200); printf(ch1+200=%cn, ch1+200); printf(ch1+256=%dn, ch1+256); printf(ch1+256=%cn, ch1+256); 程序运行结果： ch1=A,ch2=b ch1+200=297 ch1+200=) ch1+256=353 ch1+256=a 2.6.3 字符串常量 1.字符串常量的概念和字符串长度 字符串常量是用一对 双引号 括起来的若干字符序列。 字符串中字符的个数称为字符串长度。长度为 0的字 符串（即一个字符都没有的字符串）称为空串，表示为 “ ” （一对紧连的双引号）。 例如，“ How do you do.、“ Good morning.等， 都是字符串常量，其长度分别为 14和 13（空格也是一个 字符）。 如果反斜杠和双引号作为字符串中的有效字符，则 必须使用转义字符。 例如：（ 1） C:msdosv6.22 C: msdosv6.22 （ 2） I say:Goodbye! I say: Goodbye! 2.字符串的存储 C语言规定：在存储字符串常量时，由系统在字符串 的末尾自动加一个 0作为字符串的结束标志 。 注意：在源程序中书写字符串常量时，不必加结束 字符 0，否则画蛇添足。 如果有一个字符串为“ CHINA，则它在内存中的 实际存储如下所示： 最后一个字符 0是系统自动加上的，它占用字节 而非字节内存空间。 C H I N A 0 综上所述 ， 字符常量 A与字符串常量 A是两回事 ： （ 1） 定界符不同：字符常量使用单引号 ， 而字符串 常量使用双引号； （ 2） 长度不同：字符常量的长度固定为 1， 而字符串 常量的长度 ， 可以是 0， 也可以是某个整数； （ 3） 存储要求不同：字符常量存储的是字符的 ASCII码值 ， 而字符串常量 ， 除了要存储有效的字符外 ,， 还要存储一个结束标志 0。 Return 2.7 算术运算与算术表达式 在语言中，除控制语句和输入输出函数外，其它 所有基本操作都作为运算符处理。 1.五种基本算术运算符 +、 -（减法 /取负）、 *、 /、 %（求余数） （ 1）关于除法运算 / C语言规定：两个整数相除，其商为整数，小数部分 被舍弃。例如， 5 / 2 = 2。 （ 2）关于求余数运算 要求两侧的操作数均为整型数据，否则出错。 2.表达式和算术表达式 （ 1） 表达式的概念 用运算符和括号将运算对象 （ 常量 、 变量和函数等 ） 连接起来的 、 符合语言语法规则的式子 ， 称为表达式 。 单个常量 、 变量或函数 ， 可以看作是表达式的一种特 例 。 将单个常量 、 变量或函数构成的表达式称为简单表达 式 ， 其它表达式称之为复杂表达式 。 （ 2） 算术表达式的概念 表达式中的运算符都是算术运算符 。 例如 ， 3 + 6 * 9、 (x + y) / 2 - 1等 ， 都是算术表达式 。 良好的源程序书写习惯 ：在表达式中 ， 在双目运算 符的左右两侧各加一个空格 ， 可增强程序的可读性 。 3.运算符的优先级与结合性 （ 1） 语言规定了运算符的优先级和结合性 所谓结合性是指 ， 当一个操作数两侧的运算符具有相 同的优先级时 ， 该操作数是先与左边的运算符结合 ， 还是 先与右边的运算符结合 。 自左至右的结合方向 ， 称为左结合性 。 反之 ， 称为右结 合性 。 结合性是语言的独有概念 (见附录 III)。 除 单目 运算符 、 赋值 运算符和 条件 运算符是右结合性外 ， 其它运算符都是左 结合性 。 （ 2） 表达式求值 1） 按运算符的优先级高低次序执行 。 例如 ， 先乘除后加 减 。 2） 如果在一个运算对象 （ 或称操作数 ） 两侧的运算符的 优先级相同 ， 则按语言规定的结合方向 （ 结合性 ） 进行 。 例如 ， 算术运算符的结合方向是 “ 自左至右 ” ， 即：在 执行 “ a b + c时 ， 变量 b先与减号结合 ， 执行 “ a - b；然 后再执行加 c的运算 。 4.数据类型转换 （ 1） 在语言中 ， 整型 、 实型和字符型数据间可以 混合运算 （ 因为字符数据与整型数据可以通用 ） 。 如果一个运算符两侧的操作数的数据类型不同 ， 则 系统按 “ 先转换 、 后运算 ” 的原则 ， 首先将数据自动转 换成同一类型 ， 然后在同一类型数据间进行运算 。 转换 规则参见 p.54图 3.10所示 。 1） 横向向左的箭头 ， 表示必须的转换 。 char和 short 型必须转换成 int 型 ， float型必须转换成 double型 。 2） 纵向向上的箭头 ， 表示不同类型的转换方向 。 例如 ， int型与 double型数据进行混合运算 ， 则先将 int型数据转换成 double型 ， 然后在两个同类型的数据间 进行运算 ， 结果为 double型 。 注意：箭头方向只表示数据类型由低向高转换 ， 不 要理解为 int型先转换成 unsigned型 ， 再转换成 long型 ， 最后转换成 double型 。 （ 2） 除自动转换外 ， 语言也允许强制转换 。 数据类型强制转换的一般格式为： (要转换成的数据类型 )(被转换的表达式 ) 当被转换的表达式是一个简单表达式时 ， 外面的一对圆括 号可以缺省 。 例如 ， (double)a （ 等价于 (double)(a) /*将变量 a的值转换成 double型 */ (int)(x + y) /*将 x+y的结果转换成 int型 */ (float)5 / 2（ 等价于 (float)(5)/2） /*将 5转换成实型 ， 再除以 2（ 2.5） */ (float)(5 / 2) /*将 5整除 2的结果 （ 2） 转换成实型 （ 2.0） */ 注意：强制转换类型得到的是一个所需类型的中间量 ， 原 表达式类型并不发生变化 。 例如 ， (double)a 只是将变量 a的值 转换成一个 double型的中间量 ， 其数据类型并未转换成 double 型 。 Return 2.8 赋值运算与赋值表达式 1.赋值运算 赋值符号“ =就是赋值运算符，它的作用是将一个 表达式的值赋给一个变量。 赋值运算符的一般形式为： 变量 = 赋值表达式 例如， x = 5 y = (float)5 / 2 如果表达式值的类型，与被赋值变量的类型不一致， 但都是数值型或字符型时，系统自动地将表达式的值转 换成被赋值变量的数据类型，然后再赋值给变量。 思考题：假设变量 num的数据类型为 float，其值为 2.5， 则执行“ num = (int)num后， num的值等于多少？ 2.0 2.复合赋值运算 复合赋值运算符是由赋值运算符之前再加一个双目运算符构成的 。 复合赋值运算的一般格式为： 变量 双目运算符 = 表达式 复合赋值运算符 它 等价于 ：变量 = 变量 双目运算符 (表达式 )。 当表达式为简单表达式时 ， 表达式外的一对圆括号才可缺省 ， 否则 可能出错 。 例如 ， x += 3 /* 等价于 x=x+3 */ y *= x + 6 /* 等价于 y=y*(x+6)， 而不是 y=y*x+6 */ C语言规定的 10种复合赋值运算符如下： +=， -=， *=， /=， %=； /*复合算术运算符 （ 5个 ） */ printf(x=%dn,x); /*输出 x的初值 */ y = +x; /*前置运算 */ printf(y=+x: x=%d,y=%dn,x,y); y = x-; /*后置运算 */ printf(y=x-: x=%d,y=%dn,x,y); 程序运行结果： x=6 y=+x: x=7,y=7 y=x-: x=6,y=7 思考题 ：如果将案例 “ y=+x;”语句中的前置运算改为 后置 （ y=x+;） ， “ y=x-;”语句中的后置运算改为前置 （ y=-x;） ， 程序运行结果会如何 ？ 3.说明 （ 1） 自增 、 自减运算 ， 常用于循环语句中 ， 使循环 控制变量加 （ 或减 ） ， 以及指针变量中 ， 使指针指向下 （ 或上 ） 一个地址 。 （ 2） 自增 、 自减运算符 ， 不能用于常量和表达式 。 例如 ， 5+、 -(a+b)等都是非法的 。 （ 3） 在表达式中 ， 连续使同一变量进行自增或自减 运算时 ， 很容易出错 ， 所以最好避免这种用法 。 2.8.2 逗号运算符 （ ， ） 及其表达式 语言提供一种用逗号运算符 “ ， ” 连接起来的式子 ， 称为逗号表达式 。 逗号运算符又称顺序求值运算符 。 1.一般形式 （ 逗号运算符是所有运算符中级别最低的 ） 表达式 , 表达式 , , 表达式 n 2.求解过程 自左至右 ， 依次计算各表达式的值 ， “ 表达式 n 的值即 为整个逗号表达式的值 。 例如 ， 逗号表达式 “ a = 3 * 5, a * 4的值 =60：先求解 a = 3 * 5， 得 a=15；再求 a * 4 = 60， 所以逗号表达式的值 =60。 又例如 ， 逗号表达式 “ (a = 3 * 5, a * 4), a + 5的值 =20： 先求解 a = 3 * 5， 得 a=15；再求 a * 4=60；最后求解 a + 5=20， 所以逗号表达式的值 =20。 注意：并不是任何地方出现的逗号 ， 都是逗号运算符 。 很 多情况下 ， 逗号仅用作分隔符 。 例： a=(b=4)+(c=6) a=10 表达式的值为 10 例： a+=a-=a*a, 设 a=12 自右而左的结合顺序 a=a-144 =12-144=-132 a+=-132 a=a+(-132) a=-264 为什么要采用这样的复合运算符呢 ？ 简化程序 提高编译效率 （ 逆波兰式 ） Return