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1、第3讲第3章 顺序结构程序设计 v3.1 程序设计概述程序设计概述 v3.2 C语言语句语言语句 v3.3 格式化输出函数格式化输出函数printf()v3.4 格式化输入函数格式化输入函数scanf()v3.5 单个字符的输入单个字符的输入/输出输出函数函数 v3.6 顺序程序设计举例顺序程序设计举例 3.1 程序设计概述 v3.1.1 算法的概念简单地说，程序的功能就是进行数据加工进行数据加工。程序通常包括两方面的内容：v对对数据数据的描述的描述 和和v对对加工加工的描述的描述对数据的描述称为“数据结构”，对加工的描述称为“算法”广义地说，为解决某一个问题而采取的方法和步骤，就称为“算法”
2、。在计算机科学中，算法是指描述用计算机解决给定问题的过程。v例如，计算1+2+3+1000的算法可表示为例如，计算1+2+3+1000的算法可表示为步骤1：0 s；步骤2：1 i；步骤3：s+i s；步骤4：i+1 i；步骤5：如果i1000，转到步骤3，否则结束。在上面的算法中，符号s、i表示变量，符号“”表示给变量赋值。v步骤1和步骤2表示给变量s和i赋初始值为0和1；v步骤3将变量i的当前值累加到变量s中；v步骤4使变量i在原值的基础上增加1；v步骤5判断i的值如果小于等于1000，重复做步骤3和步骤4，构成一个循环，而当i的值不小于等于1000时，循环结束，这时，变量s的值就是要求的计
3、算结果。v 3.1.2 算法的特征v 通常，一个算法必须具备以下五个基本特征：(1)有穷性。有穷性。一个算法必须在它所涉及的每一种情形下，都能在执行有限次的操作之后结束。(2)确定性。确定性。算法的每一步，其顺序和内容都必须严格定义，而不能有任何的歧义。(3)有零个或多个输入。有零个或多个输入。输入是算法实施前需要从外界取得的信息，有些算法需要有多个输入，而有些算法不需要输入，即零个输入。(4)有一个或多个输出。有一个或多个输出。输出就是算法实施后得到的结果，显然，没有输出的算法是没有意义的。(5)可行性。可行性。算法的每一步都必须是可行的，也就是说，是能够由计算机执行的。v 3.1.3 算法
4、的描述v1用自然语言描述自然语言就是人们日常使用的语言，前面的算法就是用自然语言表示的。用自然语言表示算法，通俗易懂。但是，自然语言表示的含义往往不太严格，要根据上下文才能判断它的正确含义。另外，用自然语言描述分支和循环不很方便。因此，除对简单的问题使用以外，一般不用自然语言描述算法。计算机该用何种形式计算机该用何种形式来描述问题更为简洁、来描述问题更为简洁、明了？明了？v2用流程图描述v传统的流程图由图3-1所示的几种基本元素组成。用流程图描述算法，形象直观，简单方便。例如，前面的算法用流程图可表示为如图3-2所示。图3-1 流程图基本元素图3-2 计算1+2+3+1000的算法流程图v3用
5、N-S流程图描述算法v传统的流程图用流程线和流程元素表示各个处理的执行顺序，但对流程线的使用没有严格的规定，因此，使用者可以不受限制地使流程转来转去，这样的流程图使人难以理解算法的逻辑。v为了解决这个问题，规定了算法的三种基本结构：顺序结构顺序结构分支结构分支结构循环结构循环结构v用这些基本结构按一定的规律组成一个算法，这样的算法称为结构化算法结构化算法。按照结构化算法编写的程序称为结构化结构化程序程序。v为了设计结构化算法，1973年，美国学者I.Nassi和B.Shneiderman提出一种新的流程图，称为N-S流程图流程图。N-S流程图的基本符号如图3-3所示。图3-3 N-S流程图基本
6、符号图3-4 计算1+2+3+1000算法的N-S图3.1.4 结构化程序设计方法v结构化程序设计强调程序设计风格和程序结构的规范化，提倡清晰的结构。v结构化程序设计的基本思路是:把一个复杂问题的解决过程分阶段进行每一个阶段处理的问题都控制在人们容易理解和处理的范围内v是在分析问题时采用“自自自自顶顶顶顶向向向向下下下下，逐逐逐逐步步步步细细细细化化化化”的方法v“自顶向下，逐步细化”是对问题的解决过程逐步具体化的一种思想方法。例如，要在一组数中找出其中的最大数，首先，可以把问题的解决过程描述为v(1)输入一组数。v(2)找出其中的最大数。v(3)输出最大数。v以上三条中，第(1)、(3)两步
7、比较简单，对第(2)步可以进一步细化：(1)任取一数，假设它就是最大数。(2)将该数与其余各数逐一比较。(3)若发现有任何数大于假设的最大数，则取而代之。v再对以上过程进一步具体化，得到如下算法：v(1)输入一组数。v(2)找出其中的最大数。令max第一个数。将第二个数到最后一个数依次取出。比较x与max的大小，如果xmax，则令maxx。v(3)输出max。v“模模块块化化设设计计”就是将比较复杂的任务，分解成若干个子任务每个子任务又分解成若干个小子任务每个小子任务只完成一项简单的功能在程序设计时，用一个个小模块来实现这些功能，每个小模块对应一个相对独立的子程序。对程序设计人员来说，编写程序
8、也就变得不再困难。v“结构化编码”指的是使用支持结构化方法的高级语言编写程序。C语语言言就就是是一一种种支支持持结结构构化化程程序序设设计计的的高高级级语言语言，v它直接提供了三种基本结构的语句；v提供了定义“函数”的功能，函数相当于独立的子程序。v另外，还提供了丰富的数据类型。这些都为结构化设计提供了有力的工具。3.2 C 语 言 语 句 vC语言程序是由函数构成的，而函数又是由函数说明和函数体两部分组成，其中，函数体是函数的核心。v与其他高级语言一样，C语言也是利用函数体中的可执行语句，向计算机系统发出操作命令。v按照语句功能或构成的不同，可将C语言语句分为如下五类:控控制制语语句句函函数
9、数调调用用语语句句表表达达式式语语句句空空语语句句复合语句复合语句1控制语句控制语句v控制语句完成一定的控制功能。C语言只有9条控制语句，又可细分为三种：(1)选择结构控制语句选择结构控制语句：vif()else，switch()(2)循环结构控制语句循环结构控制语句：vdowhile()，for()，while()，break，continue(3)其他控制语句其他控制语句：vgoto，return2函数调用语句函数调用语句函数调用语句由一次函数调用加一个分号(语句结束标志)构成。例如：vprintf(This is a C Program.)；3表达式语句表达式语句表达式语句由表达式后加一
10、个分号构成。表达式能构成语句是C语言的一大特色。最典型的表达式语句是在赋值表达式后加一个分号构成的赋值语句。v例如，“num=5”是一个赋值表达式，而“num=5；”却是一个赋值语句。4空语句空语句 空语句仅由一个分号构成。显然，空语句什么操作也不执行。v5复合语句复合语句复合语句由大括号括起来的一组(也可以是一条)语句构成。例如：v说明：(1)在语法上，复合语句和简单语句相同，即简单语句可以出现的地方，都可以使用复合语句。(2)复合语句可以嵌套，即复合语句中也可包含一个或多个复合语句。main()main()main()int a=1,b;int a=1,b;int a=1,b;b=a*a-
11、1;b=a*a-1;b=a*a-1;复合语句复合语句复合语句复合语句复合语句复合语句 printf(%d,b);printf(%d,b);printf(%d,b);/*/*/*注意：右括号后不需要分号注意：右括号后不需要分号注意：右括号后不需要分号注意：右括号后不需要分号注意：右括号后不需要分号注意：右括号后不需要分号*/*/*/3.3 格式化输出函数printf()v程序运行中，有时候需要从外部设备(例如键盘)上得到一些原始数据，程序计算结束后，通常要把计算结果发送到外部设备(例如显示器)上，以便人们对结果进行分析。v我们把程序从外部设备上获得数据的操作称为“输入输入”，而把程序发送数据到外
12、部设备的操作称为“输出输出”。v不像其他的高级语言，C语言没有专门的输入/输出语句，输入/输出的操作是通过调用C语言的库函数来实现的。vprintf()函函数数就是最常用的输出函数，它的作用是向计算机系统默认的输出设备(一般指显示器)输出一个或多个任意指定类型的数据。3.3.1 printf()函数的一般格式v调用printf()函数的一般格式为printf(格式字符串格式字符串,输出表项输出表项);v例如：printf(radius=%fnlength=%7.2f,area=%7.2fn,r,l,a);v 格格式式字字符符串串也称格式控制字符串或格式转换字符串，其中可以包含下列三三种字符：(
13、1)格式指示符：格式指示符：v这些字符用来控制数据的输出格式v例如“%f”、“%7.2f”等(2)转义字符转义字符：v这些字符通常用来控制光标的位置。(3)普通字符普通字符：v除格式指示符和转义字符之外的其他字符，这些字符输出时原样输出例如上面例子中的“radius=”等printf(radius=%fnlength=%7.2f,area=%7.2fn,r,l,a);v输出表项输出表项由若干个输出项构成，输出项之间用逗逗逗逗号号号号来分隔，每个输出项既可以是常量、变量，也可以是表达式。有时候，调用printf()函数时，也可以没有输出项。在这种情况下，一般用来输出一些提示信息，例如：vprin
14、tf(Hello,world!n);3.3.2 格式指示符v格式指示符的一般形式为%修饰符修饰符格式字符格式字符v1格式字符vprintf函数中常用的格式字符如表3-1所示。表3-1 常用的格式字符 格式字符说 明举 例输出结果d带符号十进制整数格式printf(%d,10);10printf(%d,A);65u无符号十进制整数格式printf(%u,10);10printf(%u,A);65x或X无符号十六进制整数格式printf(%x,10);aprintf(%x,A);41printf(%X,10);Ao无符号八进制整数格式printf(%o,10);12printf(%o,A);101
15、c字符格式printf(%c,10);换行printf(%c,A);Af小数格式printf(%f,1.2345);1.234500e或E指数格式printf(%e,1.2345);1.23450e+00printf(%E,1.2345);1.23450E+00g或G小数形式或指数形式，使输出宽度最小，不输出无意义的0printf(%g,1.2345);1.2345printf(%g,0.000001);1e-06printf(%G,0.000001);1E-06%输出%printf(%);%s输出字符串printf(%s,abcde);abcdev2长度修饰符长度修饰符修饰符“l”加在%号和
16、格式字符之间。v输出长长整型数据的时候，一定要加长度修饰符，否则，得不到正确的显示结果。例如：vlong x=7654321;vprintf(x=%ldn,x);v输出结果为：x=7654321。v3宽度修饰和精度修饰可以在%号和格式字符之间加入形如“m.n”(m、n均为整数)的修饰。其中，m为宽度修饰为宽度修饰，n为精度修饰为精度修饰。v宽度修饰用来指定数据的输出宽度v精度修饰对不同的格式字符，n作用不同作用不同：v对于格式字符f f，用来指定输出小数位的位数；v对于格式字符e e，用来指定输出有效数字的位数；v对于格式字符d d，用来指定必须输出的数字的个数。相关的例子如表3-2所示。表3
17、-2 宽度修饰和精度修饰示例 输出语句输出结果(表示空格)printf(%5d,42);42printf(%5.3d,42);042printf(%.3d,42);042printf(%7.2f,1.23456);1.23printf(%.2f,1.23456);1.23printf(%10.2e,1.23456);1.2e+00printf(%.2e,1.23456);1.2e+00v4左对齐修饰在指定了宽度修饰时，如果指定宽度小于数据需要的实际宽度，则数据左边补空格，补够指定的宽度，这种对齐方式称为“右对齐右对齐右对齐右对齐”。当然，也可以在数据的右边补空格来补够指定的宽度，这种对齐方式称
18、为“左对齐左对齐左对齐左对齐”。vv指定左对齐的时候，使用左对齐修饰符指定左对齐的时候，使用左对齐修饰符“-”，例如语句：v printf(%-7.27.2fn,1.23456);v输出结果为1.23(右边补三个空格右边补三个空格)3.3.3 使用说明v(1)printf()printf()printf()printf()函数可以输出常量、变量和表达式的值。但格式控制字符串中的格式指示符必须按从左到右的顺序，与输出项表中的每个数据一一对应，否则出错。v(2)格式字符x x x x、e e e e、g g g g可以用小写字母，也可以用大写字母。使用大写字母时，输出数据中包含的字母也大写。除了x
19、、e、g格式字符外，其他格式字符必须用小写字母例如，“%f”不能写成“%F”。v(3)格式字符紧跟在“%”后面就作为格式字符，否则将作为普通字符使用(原样输出)例如，“printf(c=%c,f=%fn,c,f);”中的第一个c和f都是普通字符。3.4 格式化输入函数scanf()vvscanf()scanf()函数的功能是从计算机默认的输入设备(一般指键盘)向计算机主机输入数据。3.4.1 scanf()函数的一般格式v调用scanf()函数的一般格式为scanfscanf(格式字符串格式字符串,输入项地址表输入项地址表);例如：vscanf(%d%f,&i,&f);v(1)格式字符串：格式
20、字符串可以包含三种类型的字符：v格式指示符格式指示符格式指示符用来指定数据的输入格式；v空白字符空白字符(空格、跳格键、回车键)和空白字符作为相邻两个输入数据的缺省分隔符；v非空白字符非空白字符(又称普通字符)。非空白字符在输入有效数据时，必须原原样样一一起起输输入入。v(2)输入项地址表：由若干个输入项地址组成，相邻两个输入项地址之间用逗号逗号分开。输入项地址表中的地址，可以是变量的地址，也可以是字符数组名或指针变量变量地址的表示方法为“&变量名变量名”v其中，“&”是地址运算符。3.4.2 格式指示符v格式指示符的一般形式为v%【修饰符】【修饰符】格式字符格式字符scanf函数中使用的格式
21、字符如表3-4所示。表3-4 常用格式字符 格式字符说 明d输入十进制整数o输入八进制整数x输入十六进制整数u输入无符号十进制整数c输入一个字符f 和e输入小数形式或指数形式的实型数据s输入字符串v1宽度修饰v宽度修饰用来指定输入数据所占列数v例如：scanf(%3c%3c,&ch1,&ch2);假设输入“abcdefg”则系统将v读取的“abc”中的“a”赋给变量ch1；v读取的“def”中的“d”赋给变量ch2。v2抑制修饰符v抑制修饰符“*”表示对应的数据读入后，不赋给相应的变量，该变量由下一个格式指示符输入。v例如：scanf(%2d%*2d%3d,&num1,&num2);假设输入“
22、123456789”，则系统将v读取“12”并赋值给num1；v读取“34”，但舍弃掉(“*”的作用)；v读取“567”并赋值给num2。v3长度修饰符v在输入长整型数据和双精度实型数据时，必须使用长度修饰符“l”，否则，不能得到正确的输入值。v例如：long x;double y;scanf(%ld%lf,&x,&y);v 3.4.3 使用说明v调用scanf()函数输入数据时，要注意以下几点：(1)如果相邻两个格式指示符之间，不指定数据分隔符(如逗号、冒号等)，则相应的两个输入数据之间至少用一个空格分开，或者用Tab键分开，或者输入一个数据后，按回车，然后再输入下一个数据。例如：vscan
23、f(%d%d,&num1,&num2);v假设给num1输入10，给num2输入20，则正确的输入操作为1020或者：1020(2)格式字符串中出现的普通字符(包括转义字符形式的字符)，务必原样输入。例如：v scanf(num1=%d,num2=%d,&num1,&num2);v假设给num1输入10，给num2输入20，正确的输入操作为num1=10,num2=20另外，scanf()函数中，对于格式字符串内的转义字符(如：n)，系统并不把它当转义字符来解释，从而产生一个控制操作，而是将其视为普通字符，所以也要原样输入。例如：vscanf(num1=%d,num2=%dn,&num1,&n
24、um2);v假设给num1输入10，给num2输入20，正确的输入操作为num1=10，num2=20n为改善人机交互性，同时简化输入操作，在设计输入操作时，一般先用printf()函数输出一个提示信息，再用scanf()函数进行数据输入。例如：vprintf(num1=);scanf(%d,&num1);vprintf(num2=);v scanf(%d,&num2);(3)输入数据时，遇到以下情况时系统认为该数据输入结束。v遇到空格，或者回车键，或者Tab键。v遇到输入域宽度结束。例如%3d，只取三列。v遇到非法输入。例如，在输入数值数据时，遇到字母等非数值符号(数值符号仅由数字字符09、
25、小数点和正负号构成)。(4)使用格式说明符%c输入单个字符时，空格和回车等均作为有效字符被输入。例如：vscanf(%c%c%c,&ch1,&ch2,&ch3);vprintf(ch1=%c,ch2=%c,ch3=%cn,ch1,ch2,ch3);v假设输入：AB，v则系统将字母“A”赋值给ch1，空格赋值给ch2，“B”赋值给ch3。3.5 单个字符的输入/输出函数v除了使用printf()函数和scanf()函数可以输出/输入字符数据外，C语言还提供了putchar()和getchar()函数，专门用来输出/输入单个字符。v每调用putchar()函数一次，就向显示器输出一个字符，它的调用
26、形式如下：putchar(ch);其中，ch是字符字符字符字符变量或是字符字符字符字符常量例如：vputchar(Y);v将在显示器上输出字符Y。v每调用getchar()函数一次，就从键盘接收一个字符，它的调用形式如下：ch=getchar();getchar()函数是一个无参函数，但调用getchar()函数时，后面的括号不能省略。getchar()函数从键盘接收一个字符作为它的返回值。v 在输入时，空格、回车等都将作为字符读入，而且，只有在用户输入回车键时，读入v【例3.1】以下程序先从键盘接收一个字符，然后显示在显示器上。v/*程序功能：单个字符的输入与输出*/#include#inc
27、lude main()char ch;ch=getchar();putchar(ch);putchar(n);v程序的运行情况：A A v需要注意的是，程序中如果调用了putchar()函数或getchar()函数，则在程序的开头必须加上“#include”，否则，程序编译时会报错。3.6 顺序程序设计举例v在顺序结构程序中，各语句是按照位置的先后次序顺序执行的，且每个语句都会被执行到。v【例3.2】编写程序，输入一个圆的半径，计算这个圆的面积。v/*程序功能：计算圆的面积*/v main()vfloat pi=3.14159,r,s;printf(Input radius:);scanf(%
28、f,&r);s=pi*r*r;printf(area is:%7.2fn,s);vv程序的运行情况：Input radius：5.6area is:98.47v【例3.3】编写程序，输入一个大写字母，把它转换成相应的小写字母，然后输出。/*程序功能：大写字母转换成相应的小写字母*/#include stdio.hmain()char ch;printf(Input a capital:);ch=getchar();ch+=32;printf(The lowercase is%cn,ch);程序的运行情况：Input a capital:AThe lowercase is av【例例3.4】编编
29、写写程程序序，输输入入一一个个double类类型型的的数数，保保留留这这个个数数的的小小数数点点后后两两位位，对对小小数数点点后后第第三三位位作作四四舍舍五入处理，输出处理后的结果。五入处理，输出处理后的结果。v/*程序功能：实型数据四舍五入处理程序功能：实型数据四舍五入处理*/#include stdio.hmain()double x;printf(Enter x:);scanf(%lf,&x);printf(Before transaction x=%fn,x);x*=100;x+=0.5;x=(int)x;x/=100;printf(After transaction x=%fn,x);v程序运行情况：vEnter x:5.6789vBefore transaction x=5.678900vAfter transaction x=5.680000