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高等教育出版社高等教育出版社 第第 1 单元单元 程序设计基础程序设计基础作者：林厚从作者：林厚从信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+C+）第第 1 单元单元 程序设计基础作者：林厚从信息学奥赛课课通（程序设计基础作者：林厚从信息学奥赛课课通（C1高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）第第1课课 计算机系统的组成计算机系统的组成学习目标学习目标1.了解计算机硬件系统和软件系统的基础知识。了解计算机硬件系统和软件系统的基础知识。2.初步了解计算机系统的组成结构和工作原理。初步了解计算机系统的组成结构和工作原理。第第1课课 计算机系统的组成学习目标计算机系统的组成学习目标2高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）1.计算机硬件系统计算机硬件系统计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成。输出设备五大部件组成。运算器的作用是按照程序中的指令功能，对数据进行加运算器的作用是按照程序中的指令功能，对数据进行加工处理。工处理。控制器是计算机系统的控制中心，按照程序中的指令序控制器是计算机系统的控制中心，按照程序中的指令序列和需求，指挥计算机的各个部件有条不紊地协调工作。列和需求，指挥计算机的各个部件有条不紊地协调工作。运运算器和控制器通常集成在一块半导体芯片上，称为中央处理算器和控制器通常集成在一块半导体芯片上，称为中央处理器（又称微处理器，简称器（又称微处理器，简称CPU）。）。1.计算机硬件系统计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输计算机硬件系统计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输3高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）计算机硬件系统计算机硬件系统存储器分为内存储器（简称内存）和外存储器（简称外存储器分为内存储器（简称内存）和外存储器（简称外存）。存）。输入设备是计算机在与人进行会话时，接收外部命令或输入设备是计算机在与人进行会话时，接收外部命令或者需要加工的数据而使用的设备。者需要加工的数据而使用的设备。输出设备是计算机在与人进行会话时，将处理结果以人输出设备是计算机在与人进行会话时，将处理结果以人们能够识别感受的方式呈现出来的设备们能够识别感受的方式呈现出来的设备计算机硬件系统存储器分为内存储器（简称内存）和外存储器（简称计算机硬件系统存储器分为内存储器（简称内存）和外存储器（简称4高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）2.计算机软件系统计算机软件系统分为系统软件和应用软件。分为系统软件和应用软件。系统软件主要用于调度、监控和维护计算机系统，负系统软件主要用于调度、监控和维护计算机系统，负责管理计算机系统中各种独立的硬件，保证它们协调工作。责管理计算机系统中各种独立的硬件，保证它们协调工作。系统软件的核心是操作系统（系统软件的核心是操作系统（Operating System，OS），），另外还包括各种服务性程序、语言程序和数据库管理系统另外还包括各种服务性程序、语言程序和数据库管理系统等。等。应用软件是为了某种特定的用途而被开发的软件。应用软件是为了某种特定的用途而被开发的软件。2.计算机软件系统分为系统软件和应用软件。计算机软件系统分为系统软件和应用软件。5高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）计算机系统的组成（示意图）计算机系统的组成（示意图）计算机硬件系统计算机硬件系统计算机软件系统计算机软件系统运算器运算器控制器控制器存储器存储器输入设备输入设备输出设备输出设备系统软件系统软件应用软件应用软件计算机系统的组成（示意图）计算机硬件系统计算机软件系统运算器计算机系统的组成（示意图）计算机硬件系统计算机软件系统运算器6高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）计算机硬件系统与软件系统关系计算机硬件系统与软件系统关系计算机硬件系统与软件系统关系计算机硬件系统与软件系统关系7高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）3.计算机系统的工作原理计算机系统的工作原理约翰约翰冯冯诺依曼原理诺依曼原理3.计算机系统的工作原理约翰计算机系统的工作原理约翰冯冯诺依曼原理诺依曼原理8高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）实践巩固实践巩固实践巩固实践巩固9高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）第第2课课 信息的表示及存储信息的表示及存储学习目标学习目标1.体会二进制原理和表示方法。体会二进制原理和表示方法。2.熟知常用字符的编码（熟知常用字符的编码（ASCII 码）。码）。3.熟知计算机中存储信息的基本单位。熟知计算机中存储信息的基本单位。4.了解计算机中整数和小数的表示方法。了解计算机中整数和小数的表示方法。第第2课课 信息的表示及存储学习目标信息的表示及存储学习目标10高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）1.二进制原理和表示方法二进制原理和表示方法比特（比特（bit）是计算机存储信息的最小单位，它只有）是计算机存储信息的最小单位，它只有“0”或或“1”两种取值。两种取值。计算机中的任何信息都是用计算机中的任何信息都是用“0”和和“1”进行二进进行二进制编码、表示和存储的，包括英文字母、符号、汉字、图制编码、表示和存储的，包括英文字母、符号、汉字、图片、音乐、视频等。片、音乐、视频等。例如，例如，0，1，10，11，100，1011.01。1.二进制原理和表示方法比特（二进制原理和表示方法比特（bit）是计算机存储信息的最小）是计算机存储信息的最小11高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）2.字符编码和存储单位字符编码和存储单位ASCII 码，全称为美国信息交换标准代码（码，全称为美国信息交换标准代码（American Standard Code for Information Interchange），是一种包括英文字），是一种包括英文字母、数字、常用符号的全球通用编码方法。母、数字、常用符号的全球通用编码方法。ASCII 码用码用 7 个个二进制位来表示一个字符，最多可以表示二进制位来表示一个字符，最多可以表示 2 7=128 个字符。个字符。计算机将计算机将 8 个二进制位合在一起，作为存储的基本单个二进制位合在一起，作为存储的基本单位，称为位，称为 1 个字节（个字节（byte，简写成，简写成 B）。一个汉字在计算机）。一个汉字在计算机中占用中占用 2 个字节。个字节。常见的计量单位有千字节（常见的计量单位有千字节（KB）、兆字节（）、兆字节（MB）、）、吉字节（吉字节（GB）、太字节（）、太字节（TB）、拍字节（）、拍字节（PB）、艾字节）、艾字节（EB）、泽字节（）、泽字节（ZB），他们之间都是），他们之间都是1024的关系。的关系。2.字符编码和存储单位字符编码和存储单位ASCII 码，全称为美国信息交换标准码，全称为美国信息交换标准12高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）3.整数和小数的表示方法整数和小数的表示方法计算机中的整数、小数虽然都是采用二进制表示，计算机中的整数、小数虽然都是采用二进制表示，但是原理和方法是不一样的。但是原理和方法是不一样的。整数采用的是精确表示，小数采用的是近似表示，整数采用的是精确表示，小数采用的是近似表示，其可以表示的数据范围和精度也不一样。其可以表示的数据范围和精度也不一样。3.整数和小数的表示方法计算机中的整数、小数虽然都是采用二进整数和小数的表示方法计算机中的整数、小数虽然都是采用二进13高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）3.整数和小数的表示方法整数和小数的表示方法整数的表示：分为无符号数、有符号数。有符号整整数的表示：分为无符号数、有符号数。有符号整数有原码、反码和补码三种表示方法。数有原码、反码和补码三种表示方法。小数的表示：浮点表示法（科学记数法）。阶码和小数的表示：浮点表示法（科学记数法）。阶码和尾数。尾数。3.整数和小数的表示方法整数的表示：分为无符号数、有符号数。整数和小数的表示方法整数的表示：分为无符号数、有符号数。14高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）实践巩固实践巩固实践巩固实践巩固15高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）第第 3 课课 编程解题的一般过程编程解题的一般过程学习目标学习目标1.体会使用计算机编程解题的一般过程。体会使用计算机编程解题的一般过程。2.初识计算机程序及初识计算机程序及 C+编程软件。编程软件。第第 3 课课 编程解题的一般过程学习目标编程解题的一般过程学习目标16高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）使用计算机编程解题的过程使用计算机编程解题的过程一般分为分析问题、设计算法、编写和调试程序、一般分为分析问题、设计算法、编写和调试程序、运行程序验证结果运行程序验证结果 4 个步骤。个步骤。使用计算机编程解题的过程一般分为分析问题、设计算法、编写和调使用计算机编程解题的过程一般分为分析问题、设计算法、编写和调17高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）例例1、输入一个圆的半径，输出该圆的周长和面积。、输入一个圆的半径，输出该圆的周长和面积。【问题分析问题分析】步骤步骤 1：分析问题：分析问题要编写程序，首先要对问题进行详细的分析，弄清楚要编写程序，首先要对问题进行详细的分析，弄清楚已知什么，要求什么，怎么求。已知什么，要求什么，怎么求。本题已知一个圆的半径本题已知一个圆的半径 r，要求的是该圆的周长和面，要求的是该圆的周长和面积。由数学知识可知，圆的周长计算公式为积。由数学知识可知，圆的周长计算公式为 L=2r，圆，圆的面积计算公式的面积计算公式 S=rr，其中，其中=3.14159。例例1、输入一个圆的半径，输出该圆的周长和面积。【问题分析】、输入一个圆的半径，输出该圆的周长和面积。【问题分析】18高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）步骤步骤 2：设计算法：设计算法根据问题分析的结果，确定解决问题的方法及具体步根据问题分析的结果，确定解决问题的方法及具体步骤。可以用流程图、伪代码、自然语言骤。可以用流程图、伪代码、自然语言等方式描述算法。等方式描述算法。本题可以用以下本题可以用以下 5 个步骤解决（自然语言描述）：个步骤解决（自然语言描述）：1）从键盘输入圆的半径从键盘输入圆的半径 r；2）利用公式利用公式 L=2r 计算圆的周长；计算圆的周长；3）利用公式利用公式 S=rr 计算圆的面积；计算圆的面积；4）输出该圆的周长；输出该圆的周长；5）输出该圆的面积。输出该圆的面积。步骤步骤 2：设计算法：设计算法19高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）步骤步骤 3：编写和调试程序：编写和调试程序/p1-3-1#includeusing namespace std;int main()const float pi=3.14159;double r,l,s;cin r;l=2*pi*r;s=pi*r*r;cout l s b，那么，那么 max 赋值为赋值为 a，否则，否则 max 赋值为赋值为 b；3）输出输出 max 的值。的值。其流程图描述如右图。其流程图描述如右图。例例2、输入两个数，输出较大者。【问题分析】、输入两个数，输出较大者。【问题分析】31高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）（3）循环结构循环结构循环结构又称重复结构，目的是将某一条或某一组语循环结构又称重复结构，目的是将某一条或某一组语句重复执行若干次，其中的句重复执行若干次，其中的“某一条或某一组语句某一条或某一组语句”称为称为循环体。循环体。（3）循环结构循环结构32高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）例例3 求求1+2+3+100 的值。的值。【问题分析问题分析】采用循环结构实现。用自然语言描采用循环结构实现。用自然语言描述如下：述如下：1）sum 0；2）i 1；3）如果如果 i 小于或等于小于或等于 100，那么，那么继续，否则转继续，否则转 6）；）；4）sum sum+i；5）i i+1，转，转 3）继续；）继续；6）输出输出 sum 的值。的值。其流程图描述如右图。其流程图描述如右图。例例3 求求1+2+3+100 的值。【问题分析】的值。【问题分析】33高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）实践巩固实践巩固实践巩固实践巩固34高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）第第 5 课程序的基本结构课程序的基本结构学习目标学习目标1.了解了解 C+程序的基本结构。程序的基本结构。2.知晓标识符、关键字等基本概念知晓标识符、关键字等基本概念第第 5 课程序的基本结构学习目标课程序的基本结构学习目标35高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）程序的基本结构程序的基本结构C+是一种面向对象的程序设计语言，同时又兼备是一种面向对象的程序设计语言，同时又兼备了结构化程序设计语言的一些特点。了结构化程序设计语言的一些特点。下面结合一个例题，讲解程序的基本结构，以及头下面结合一个例题，讲解程序的基本结构，以及头文件、名字空间、主函数、语句、标识符、关键字等概念。文件、名字空间、主函数、语句、标识符、关键字等概念。程序的基本结构程序的基本结构C+是一种面向对象的程序设计语言，同时又兼是一种面向对象的程序设计语言，同时又兼36高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）例例1、输入、输入a和和b两个整数的值，输出表达式两个整数的值，输出表达式3a-2b+1的值。的值。【问题分析问题分析】算法很简单，首先输入算法很简单，首先输入 a 和和 b，然后求出表达式，然后求出表达式的值存放到的值存放到 c 中，最后输出中，最后输出 c 的值。的值。/p1-5-1#include /头文件头文件using namespace std;/名字空间名字空间int main()/*主函数主函数*/int a,b,c;cin a b;c=3*a-2*b+1;cout c endl;return 0;例例1、输入、输入a和和b两个整数的值，输出表达式两个整数的值，输出表达式3a-2b+1的值。的值。37高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）信息学奥赛课课通电子课件信息学奥赛课课通电子课件38高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）实践巩固实践巩固实践巩固实践巩固39高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）第第 6 课课 Dev-C+集成开发环境集成开发环境学习目标学习目标1.学会学会 Dev-C+的安装，熟悉的安装，熟悉 Dev-C+集成开发环境。集成开发环境。2.学会编辑、保存、打开、编译、运行、调试学会编辑、保存、打开、编译、运行、调试 C+程序。程序。第第 6 课课 Dev-C+集成开发环境学习目标集成开发环境学习目标40高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）uDev-C+的安装的安装u编辑程序编辑程序u保存程序保存程序u打开程序打开程序u编译程序编译程序u运行程序运行程序u调试程序调试程序Dev-C+集成开发环境集成开发环境Dev-C+是一款是一款 Windows 环境下的环境下的 C+集成开发环境。集成开发环境。Dev-C+的安装的安装Dev-C+集成开发环境集成开发环境Dev-C41高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）Dev-C+集成开发环境集成开发环境Dev-C+集成开发环境集成开发环境42高等教育出版社高等教育出版社信息学奥赛课课通（信息学奥赛课课通（C+）实践巩固实践巩固实践巩固实践巩固43