C程序设计再版前言

谭浩强教授：关于C程序设计（第四版）出版及学习程序设计问题的几点想法 2010-12-09 12:46文泉书局 在C程序设计（第4版）出版之际，作者想对学习程序设计问题提出以下几点看法：1. 为什么要学习程序设计 大学生不能满足于只会用办公软件，应当有更高的要求，对于理工科的学生尤其如此。 计算机的本质是“程序的机器”，程序和指令的思想是计算机系统中最基本的概念。程序设计是软件开发人员的基本功。只有懂得程序设计，才能进一步懂得计算机，真正了解计算机是怎样工作的。通过学习程序设计，学会进一步了解计算机的工作原理，更好地理解和应用计算机；掌握用计算机处理问题的方法；培养分析问题和解决问题的能力；具有编制程序的初步能力。即使将来不是计算机专业人员，由于学过程序设计，理解软件生产的特点和生产过程，就能与程序开发人员更好地沟通与合作，开展本领域中的计算机应用，开发与本领域有关的应用程序。 因此，无论计算机专业学生还是非计算机专业学生，都应当学习程序设计知识，并且把它作为进一步学习与应用计算机的基础。2. 为什么选择C语言 进行程序设计，必须用一种计算机语言作为工具，否则只是纸上谈兵。可供选择的语言很多，各有特点和应用领域。C语言功能丰富、表达能力强、使用灵活方便、应用面广、目标程序效率高、可移植性好，既具有高级语言的优点，又具有低级语言的许多特点，既适于编写系统软件，又能方便地用来编写应用软件。有人以为C+语言出现后，C语言过时了，淘汰了，这是一种误解。C+是为处理较大规模的程序开发而研制的大型语言，它比C语言复杂得多，难学得多。事实上，将来并不是每个人都需要用C+编制大型程序。C语言是更为基本的。美国一位资深软件专家写了一篇文章，题目是“对计算机系学生的建议”，是经验之谈，可供参考。他说“大学生毕业前要学好C语言，C语言是当前程序员共同的语言。它使程序员互相沟通，比你在大学学到的现代语言(比如ML语言、Java语言、Python语言或者正在教授的流行语言)都更接近机器”。他指出: “不管你懂得多少延续、闭包、异常处理，只要你不能解释为什么while(s+=t+)的作用是复制字符串，那你就是在盲目无知的情况下编程，就像一个医生不懂最基本的解剖学就在开处方”。C语言更适合于解决某些小型程序的编程。C语言作为传统的面向过程的程序设计语言，在编写底层的设备驱动程序和内嵌应用程序时，往往是更好的选择。 现在大多数高校把C语言作为第一门计算机语言进行程序设计教学，这是合适的，有了C的基础，在需要时进一步学习C+，也是很容易过渡的。3. 怎样组织程序设计的教学？怎样处理算法和语言的关系 要进行程序设计，要解决两个问题: (1) 要学习和掌握解决问题的思路和方法，即算法；(2) 学习怎样实现算法，即用计算机语言编写程序，达到用计算机解题的目的。 因此，课程的内容应当主要包括两个方面: 算法和语言。算法是灵魂，不掌握算法就是无米之炊。语言是工具，不掌握语言，编程就成了空中楼阁。二者都是必要的，缺一不可。作者的做法是: 以程序设计为中心，把二者紧密结合起来，既不能孤立地抽象地研究算法，更不能孤立地枯燥地学习语法。算法是重要的，但本课程不是专门研究算法与逻辑的理论课程，不可能系统全面地介绍算法；也不是脱离语言环境研究算法，而是在学习编程的过程中，介绍有关的典型算法，引导学生思考怎样构造一个算法。编写程序的过程就是设计算法的过程。 语言工具也是重要的，掌握基本的语法规则是编程的基础，如果不掌握必要的语法规则，连最简单的程序也编不出来，或者编出来的程序错误百出，无法运行。但是掌握C语言绝不能靠死学死记，就像熟读英语的语法不一定会写英文文章，靠字典是学不好外语的。如果你去看C语言标准文本，可能感觉如看“天书”一样，恐怕只有计算机专家才能看懂。绝不能把程序设计课程变成枯燥地介绍语法的课程，学习语法要服务于编程。 在30年前我们编写BASIC语言时就已经遇到了这个问题，我们坚决摒弃了孤立地介绍语法的做法，而是以程序设计为中心，把算法与语言紧密结合起来。不是根据语言规则的分类和顺序作为教学和教材的章节和顺序，而是从应用的角度切入，以编程为目的，以编程为主线，从初学者的认知规律出发，由浅入深，由易到难，构造了教材和教学的体系。一开始就让学生看懂简单的程序，编写简单的程序，然后逐步深入。语法规则不是通过孤立的学习而是在学习编程的过程中学到的。随着编程难度的逐步提高，算法和语法的学习同步趋于深入。学生在富有创意、引人入胜的编程中，学会了算法，掌握了语法，把枯燥无味的语法规则变成生动活泼的编程应用。事实证明这种做法是成功的。多年来，我们坚持和发展了这种行之有效的方法，取得了很好的效果。 近年来许多学校的经验表明，按照这种思路进行教学，教师容易教，学生容易学，效果很好。4. 怎样学习C程序设计(1) 要着眼于培养能力。C语言程序设计并不是一门纯理论的课程，而是一门应用的课程。应当注意培养分析问题的能力、构造算法的能力、编程的能力和调试程序的能力。(2) 要把重点放在解题的思路上，通过大量的例题学习怎样设计一个算法，构造一个程序。初学时更不要在语法细节上死背死抠。一开始就要学会看懂程序，编写简单的程序，然后逐步深入。语法细节是需要通过较长期的实践才能熟练掌握的。初学时，切忌过早地滥用C语言的某些容易引起错误的细节（如不适当地使用+和-）。(3) 掌握基本要求，注意打好基础。在学校学习阶段，主要是学习程序设计的方法，进行程序设计的基本训练，为将来进一步学习和应用打下基础。不可能通过几十小时的学习，由一个门外汉变成编程高手，编写出大型而实用的程序，要求应当实事求是。如果学时有限，有些较深入的内容可以选学或自学，把精力放在最基本、最常用的内容上，学好基本功。(4) 要十分重视实践环节。光靠听课和看书是学不会程序设计的，学习本课程既要掌握概念，又必须动手编程，还要亲自上机调试运行。读者一定要重视实践环节，包括编程和上机。既会编写程序，又会调试程序。学得好与坏，不是看你“知不知道”，而是“会不会干”。考核方法应当是编写程序和调试程序，而不应该只采用是非题和选择题。(5) 要举一反三。学习程序设计，主要是掌握程序设计的思路和方法。学会使用一种计算机语言编程，在需要时改用另一种语言应当不会太困难。不能设想今后一辈子只使用在学校里学过的某一种语言。但是无论用哪一种语言进行程序设计，其基本规律是一样的。在学习时一定要学活用活，举一反三，掌握规律，在以后需要时能很快地掌握其他新的语言进行编程。 (6) 要提倡和培养创新精神。教师和学生都不应当局限于教材中的内容，应该启发学生的学习兴趣和创新意识。能够在教材程序的基础上，思考更多的问题，编写难度更大的程序。在本书每章的习题中，包括了一些难度较大的题目，建议学生尽量选做，学会自己发展知识，提高能力。(7) 如果对学生有较高的程序设计要求，应当在学习本课程后，安排一次集中的课程设计环节，要求学生独立完成一个有一定规模的程序。5. 从实际出发，区别对待 学习本课程的有计算机专业学生，也有非计算机专业的大学生；有本科生，也有专科(高职)学生；有重点大学的学生，也有一般大学的学生。情况各异，要求不同，必须从实际出发，制订出切实可行的教学要求和教学方案，切忌脱离实际的一刀切。 例如，对计算机专业学生，要求应当比非计算机专业高，尤其是对算法的要求应当高一些，不仅会用现成的算法，还应当会设计一般的算法。最好能在学完本课程后独立完成一个有一定规模的程序。对高职学生的要求应不同于本科生，更不应搬用重点大学的做法，不宜在算法上要求太高，因为高职不是培养设计算法的人才，而应切实掌握语言工具，具有较强的动手和实践能力，例如编码能力、调试能力。对基础较好、学生程度较高的学校，可以少讲多练，强调自学，有的内容课堂上可以不讲或少讲，指定学生自学。引导学生通过自学和实践发展知识，尽可能完成一些难度较高的习题。6. 为什么要修订C程序设计 任何工作都要与时俱进，不断完善，追求完美。计算机科学技术不断发展，C语言也在发展，在高校计算机教学过程中不断累积了新的经验，广大读者在学习过程中也对本书提出了一些新的期望和建议。因此，作者对C程序设计一书再次进行修订，第四版保持了前三版的写作风格，保持了概念清晰、通俗易懂的特点，并在以下几个方面作了修改: (1) 按照C 99标准进行介绍，以适应C语言的发展，使程序更加规范。目前大多数介绍C语言的教材是按照C 89标准介绍的，本书按照C 99的规定进行介绍，程序符合C 99的要求。例如: 数据类型介绍中，增加了C 99扩充的双长整型(long long int)、复数浮点型(float_complex，double_complex，long long _complex)、布尔型(bool)等，使读者有所了解。 C 99要求，main函数的类型一律指定为int型，并在函数的末尾加一个返回语句“return 0;”。 C 99增加了注释行的新形式以双钭线/开始的内容作为注释行，这本来是C+的注释行形式，现在C 99把它扩充进来了，使编程更加方便。同时保留了原来的/形式，以使原来按C 89标准编写的程序可以不加修改仍可使用。本书采用C 99的注释新形式，读者使用更方便，而且符合发展需要。因此，本书的程序基本上采用下面的形式: #include /以“/”作为注释行的开始int main()/指定main函数为int类型 return 0;/如函数正常执行，返回整数0 C 99增加的其他一些具体内容，在书中有关章节中专门注明，以提醒读者。由于C 99是在C 89的基础上增加或扩充一些功能而成的，因此C 89和C 99基本上是兼容的。用C 89编写的程序在C 99环境下仍然可以运行。C 99所增加的有些新的功能和规则，是在编制比较复杂的程序时为方便使用和提高效率而用的，本书对目前暂时用不到的内容不作介绍，以免读者分心，增加学习难度。在将来进行深入编程时再逐步了解和学习。目前社会上使用的一些C编译系统，有的并未实现C 99的要求，有的实现了C 99的部分功能。考虑到读者上机实践的条件，本书中的例题程序都可以在目前广泛使用的C+编译系统中使用。(2) 考虑到国内当前的情况和读者使用的方便，本书中的程序是用Visual C+ 6.0编译的，运行结果也是在Visual C+ 6.0环境下得到的。在分析时也以Visual C+ 6.0环境为例进行介绍。如果采用其他编译系统，也大同小异，不会产生任何问题。(3) 加强算法。第2章专门介绍算法的概念、算法的特点、表示算法的工具以及怎样设计算法，并通过一些简单的例子说明怎样构造一个算法。使读者有一个初步的、基本的了解。在以后各章中，由浅入深地结合例题介绍各种典型的算法，并且马上用C语言实现此算法，写出程序。这样就使算法与程序紧密结合，而且通过运行程序，得到结果，便于验证算法的正确性。学习时不会觉得抽象，而会觉得算法具体有趣，看得见，摸得着。在各例题中，在给出问题后，都先进行分析问题，介绍解题思路，也就是构造算法，然后才是根据算法编写程序，而不是先列出程序再解释程序，从中了解算法。这样做，更符合读者认知规律，更容易理解算法，也引导读者在做题时先考虑算法再编程，而不是坐下来就写程序。培养好的习惯。(4) 更加通俗易懂，容易学习。作者充分考虑到广大初学者的情况，精心设计体系，适当降低门槛，便于读者入门。尽量少用深奥难懂的专业术语，用通俗易懂的方法和语言阐述清楚复杂的概念，使复杂的问题简单化。没有学过计算机原理和高等数学的读者完全可以掌握本书的内容。本书采用作者提出的“提出问题解决问题归纳分析”的新的教学三部曲，先具体后抽象，先实际后理论，先个别后一般。而不是先抽象后具体，先理论后实际，先一般后个别。在介绍每个例题时，都采取以下的步骤: 给出问题解题思路编写程序运行结果程序分析有关说明，使读者很容易理解。即使没有教师讲解，读者也能看懂本书的内容，就有可能做到，教师少讲，提倡自学，上机实践。(5) 重新组织内容。根据近年来各校教学中的实际情况，作者对本书内容作了以下调整: 根据非计算机专业学生的培养要求和将来工作的情况，在教材中不再包括“位运算”一章。考虑到有部分读者需要学习这部分内容，将“位运算”的内容列入C程序设计(第四版)学习辅导一书中，供选学。 取消C程序设计(第三版)中的第3章“数据类型、运算符与表达式”。这章内容涉及数据在计算机内存中的存储形式，读者感到一开始就接触这些内容比较难学。在第四版中，对这些内容进行精简，不再单独列章，将其中最基本的、必须了解的内容结合在第3章“最简单的C程序设计”中介绍，这样可以降低学习难度。 第三版包括“预处理命令”一章，考虑到这章的内容不是最基本的，在第四版中对它不作详细的介绍，而把它放在C程序设计（第四版）学习辅导一书中，供选学。 考虑到绝大多数读者在学习本课程之前未学习过其他计算机语言，缺乏对计算机语言和程序的基本了解，把第三版的第1章“C语言概述”改为“程序设计和C语言”，在这一章中增加了计算机语言和程序的基本知识。 许多学校把本课程放在一年级学习，此时还未学习或未学完高等数学，在学本课程时对有关高等教学的程序感到有困难，在第四版中不再包括有关高等数学的内容，具有高中以上文化程度的读者都能看懂本书。 在第三版的“结构体与共用体”一章中有设计链表(链表的建立、插入、删除和输出等)的内容，对于非计算机专业学生来说，难度较大。作者认为，这部分内容对非计算机专业可以不作为基本要求，在第四版中对这部分内容作了精简，只对链表作简单的介绍，读者对之有一定了解即可。考虑到这部分对计算机专业学生是需要的，我们把有关链表的详细内容作为习题供选做，并在C程序设计(第四版)学习辅导一书的习题解答中给出完整的程序，供需要者参考。 专门编写了“C程序案例” 一章，综合应用各章的知识。提供了不同难度、不同类型的程序。阅读这些程序，可以使学生了解怎样去编写应用程序，提高自己的编程能力。这部分内容安排在C程序设计(第四版)学习辅导一书中，供需要者参考。相信经过修改后，本书会更加容易学习，效果更好。