数据类型、运算表达式与程序设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第2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,Return,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。数据结构是计算机学科的核心课程之一，有许多专门著作论述，本课程就不再赘述。 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（Nikiklaus Wirth）提出一个公式：,数据结构 + 算法 = 程序,实际上，一个程序除了数据结构和算法外，还必须使用一种计算机语言，并采用结构化方法来表示。,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）、字符型和枚举型四种。,2.构造类型,分为数组类型、结构类型和共用类型三种。,3.指针类型。在第9章中介绍。,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。,在TC V2.0中，变量名（标识符）的有效长度为个字符，缺省值为。,（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；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;,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：-2,n*8-1,（2,n*8-1,-1）；无符号整型变量的值域为：0（2,n*8,-1）。 例如，PC机中的一个int型变量，其值域为-2,2*8-1,（2,2*8-1,-1），即-3276832767；一个unsigned型变量的值域为：0（2,2*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（以数字开头）。例如012。,（3）十六进制（以数字+小写字母x开头）。例如0x36。,.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-,-（,-）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,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,2.6 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。,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：、。,案例2.1, 用转义字符输出可打印字符和不可打印字符。,/*案例代码文件名：AL2_1.C*/ /*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： ！ ,程序演示,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（如图2-4所示），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。 ,案例2.2, 字符变量的字符形式输出和整数形式输出,。,/*案例代码文件名：AL2_2.C*/ /*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,程序演示,（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。,案例2.3, 字符数据的算术运算。,/*案例代码文件名：AL2_3.C*/ /*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,程序演示,思考题,：用字符形式输出一个大于256的数值，会得到什么结果？,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。,请比较表达式“ (x + y) / 2 1”与“(x+y)/21”，您认为哪个的可读性更好一些？,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。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。转换规则如图2-5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.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）*/,&=，=，|=，=；/*复合位运算符（5个）*/,3.赋值表达式,由赋值运算符或复合赋值运算符，将一个变量和一个表达式连接起来的表达式，称为赋值表达式。,（1）一般格式,变量 （复合）赋值运算符 表达式,（2）赋值表达式的值,任何一个表达式都有一个值，赋值表达式也不例外。,被赋值变量的值，就是赋值表达式的值,。,例如，“a = 5”这个赋值表达式，变量a的值“”就是它的值。,Return,2.9 C语言特有的运算和运算符,2.9.1 自增（+）、自减（-）运算,1.作用 自增运算使单个变量的值增，自减运算使单个变量的值减。 2.用法与运算规则 自增、自减运算符都有两种用法： （1）前置运算运算符放在变量之前：变量、变量 先使变量的值增（或减），然后再以变化后的值参与其它运算，即先增减、后运算。 （2）后置运算运算符放在变量之后：变量、变量 变量先参与其它运算，然后再使变量的值增（或减），即先运算、后增减。,案例2.4, 自增、自减运算符的用法与运算规则示例。,/*案例代码文件名：AL2_4.C*/,/*程序功能：自增、自减运算符的用法与运算规则示例*/,main(), int x=6, y;,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,程序演示,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（，）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,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。,Return,