C语言与程序设计

　　上篇 C语言 第1章 概论 1 1．1 程序设计语言与程序设计 1 1．2 学习C语言程序设计的第一个例子 1 1．2．1 创建并运行第一个C程序 2 1．2．2 解释分析第一个C程序 3 1．3 C语言的产生、发展与语言特征 4 1．3．1 C语言的产生与发展 4 1．3．2 C语言的标准化 5 1．3．3 C语言的特征 6 1．4 计算机系统及内存编址 7 1．5 数和字符的编码表示 8 1．5．1 进位计数制 9 1．5．2 进位制数之间的转换 11 1．5．3 数的机器码表示 13 1．5．4 字符的编码表示 14 1．6 算法及其表示 15 1．6．1 算法的定义 15 1．6．2 算法的表示 16 1．6．3 算法的实现 18 1．7 学习C语言与程序设计的方法 18 本章小结 20 习题1 20 第2章 基本词法语法规则与程序元素 21 2．1 字符及词法元素 21 2．1．1 字符集 21 2．1．2 词法元素 21 2．2 语法规则 22 2．2．1 BNF范式 22 2．2．2 EBNF 23 2．2．3 语法图 23 2．3 标识符、关键字及分隔符 24 2．3．1 标识符 24 2．3．2 关键字 24 2．3．3 分隔符 25 2．4 基本数据类型 25 2．4．1 数据类型的分类 25 2．4．2 基本类型的名字 25 2．4．3 字符类型 26 2．4．4 整型类型 26 2．4．5 浮点类型 27 2．5 常量与变量 28 2．5．1 文字常量 28 2．5．2 符号常量 31 2．5．3 变量定义 33 2．6 运算符和表达式 33 2．6．1 C运算符简介 33 2．6．2 运算符的优先级和结合性 34 2．6．3 算术运算 35 2．6．4 关系运算 35 2．6．5 逻辑运算 36 2．6．6 自增和自减运算 37 2．6．7 赋值运算 39 2．6．8 条件运算 40 2．6．9 逗号运算 40 2．6．10 sizeof运算 41 2．7 位运算符和位表达式 42 2．7．1 按位求反（～） 42 2．7．2 按位与、或、加运算 （＆， | ， ^ ） 42 2．7．3 左移和右移运算（＜＜，＞＞） 42 2．7．4 位运算符应用举例 43 2．7．5 打印整数各位 44 2．8 类型转换 45 2．8．1 整数提升 45 2．8．2 算术转换 45 2．8．3 赋值转换 46 2．8．4 强制类型转换 46 2．9 枚举类型 47 2．9．1 枚举类型的定义 47 2．9．2 用枚举类型定义符号常量 48 2．9．3． 枚举变量的声明 48 2．10 新增数据类型 49 2．10．1 long long类型 49 2．10．2 布尔类型 49 2．10．3 复数类型 50 本章小结 51 习题2 52 第3章 基本的标准输入与输出 54 3．1 字符输入与输出 54 3．1．1 字符输出函数putchar 54 3．1．2 字符输入函数getchar 55 3．2 字符串输入与输出 57 3．2．1 字符串输出函数puts 57 3．2．1 字符串输入函数gets 57 3．3 格式化输入与输出 58 3．3．1 格式化输出函数printf 58 3．3．2 格式化输入函数scanf 62 本章小结 70 习题3 70 第4章 流程控制 72 4．1 C语句分类 72 4．2 表达式语句 72 4．3 复合语句 73 4．4 if语句 74 4．5 switch语句 77 4．6 while语句 80 4．7 for语句 84 4．8 do-while语句 87 4．9 goto语句和标号语句 92 4．10 break语句、continue语句和 return语句 94 4．11 嵌套循环程序设计 97 4．11．1 嵌套循环 97 4．11．2 枚举 100 4．11．3 筛法 101 4．11．4 递推 101 本章小结 102 习题4 102 第5章 函数与程序结构 104 5．1 C程序的一般结构 104 5．1．1 结构化程序设计 104 5．1．2 蒙特卡罗模拟：猜数游戏 104 5．1．3 C程序的结构 108 5．2 函数的定义与函数原型 108 5．2．1 函数的定义 108 5．2．2 函数的返回值 109 5．2．3 函数的声明 110 5．2．4 新增关键字inline和_Noreturn 111 5．3 函数调用与参数传递 112 5．3．1 函数调用 112 5．3．2 参数的值传递 114 5．4 作用域与可见性 115 5．4．1 局部变量和全局变量 115 5．4．2 作用域规则 117 5．4．3 可见性 118 5．5 存储类型 118 5．5．1 存储类型auto 118 5．5．2 存储类型extern 119 5．5．3 存储类型static 120 5．5．4 存储类型register 123 5．5．5 新增存储类型_Thread_local 123 本章小结 124 习题5 124 第6章 编译预处理 126 6．1 文件包含#include 126 6．2 宏定义#define 126 6．2．1 无参宏定义 127 6．2．2 带参宏定义 127 6．2．3 空宏参数 128 6．2．4 可变参数宏定义 128 6．2．5 通用类型宏 129 6．3 取消宏定义#undef 130 6．4 条件编译 130 6．4．1 #if、#ifdef和 #ifndef指令 130 6．4．2 defined运算符 131 6．4．3 条件编译的应用 132 6．5 assert断言和静态断言 133 6．5．1 assert断言 133 6．5．2 静态断言 133 6．6 _func_预定义标识符 134 6．7 _Pragma预处理操作符 134 本章小结 134 习题6 135 第7章 数组 136 7．1 数组概述 136 7．2 一维数组 136 7．2．1 一维数组的声明 137 7．2．2 一维数组的使用 138 7．2．3 一维数组的初始化 138 7．2．4 一维数组的存储结构 139 7．2．5 一维数组的运算 139 7．2．6 一维数组作为函数参数 140 7．3 字符数组 141 7．3．1 字符数组的声明和使用 141 7．3．2 字符数组的初始化 142 7．4 字符串处理函数 142 7．4．1 串操作函数的设计及使用 143 7．4．2 数字串与数值之间转换的函数 146 7．4．3 C11标准中新增的Unicode字符集和Unicode字符串 148 7．5 多维数组 149 7．5．1 多维数组的声明与使用 150 7．5．2 多维数组的存储结构 151 7．5．3 多维数组的初始化 152 7．5．4 二维字符数组 153 7．6 数组的应用 154 7．6．1 矩阵乘法运算 154 7．6．2 基于分治策略的二分查找函数 155 7．6．3 逆波兰表达式的生成 156 7．6．4 利用值栈对逆波兰表达式进行求值 158 本章小结 160 习题7 160 第8章 指针 162 8．1 指针的概念与使用 162 8．1．1 指针的概念 162 8．1．2 指针的声明 163 8．1．3 指针的使用 164 8．2 指针运算 167 8．2．1 指针的算术运算 167 8．2．2 指针的赋值运算和关系运算 168 8．3 指针作为函数的参数 169 8．3．1 形参指针对实参变量的影响 169 8．3．2 指针作为函数形参的应用 171 8．4 数组的指针表示 171 8．4．1 一维数组的指针表示 172 8．4．2 一维数组参数的指针表示 174 8．4．3 用指向数组基本元素的指针 表示多维数组 175 8．4．4 高精度计算――超长整数 加法运算 176 8．5 指针数组 177 8．5．1 指针数组的声明及使用 177 8．5．2 多重指针 182 8．6 带参数的main函数 182 8．6．1 命令行参数 182 8．6．2 带参main函数的声明及使用 183 8．7 指针函数 184 8．7．1 指针函数的声明与定义 184 8．7．2 指针函数的使用 185 8．8 函数的指针 185 8．8．1 函数指针的声明 185 8．8．2 函数指针的应用 186 8．9 restrict和_Atomic类型修饰符 188 8．9．1 restrict类型修饰符 188 8．9．2 _Atomic类型修饰符 189 本章小结 190 习题8 190 第9章 结构与联合 192 9．1 结构概述 192 9．2 结构类型声明和结构变量的声明 及初始化 192 9．2．1 结构类型的声明 192 9．2．2 结构变量的声明 194 9．2．3 结构变量的初始化 196 9．3 结构类型的引用 196 9．3．1 结构变量的引用 197 9．3．2 通过成员选择运算符“．” 访问成员 197 9．3．3 嵌套结构的声明 198 9．3．4 嵌套结构中结构成员的成员 访问 199 9．4 结构类型的指针 200 9．4．1 结构指针的声明和赋值 200 9．4．2 通过“*”用结构指针访问 结构变量的成员 201 9．4．3 通过成员选择运算符“?＞” 访问结构变量的成员 202 9．5 结构类型作为函数的参数和返 回值 204 9．5．1 结构成员或结构变量作为函数 的参数 204 9．5．2 结构成员或结构变量作为函数 的返回值 205 9．5．3 结构类型的指针作为函数的 参数或函数的返回值 207 9．6 结构数组 208 9．6．1 结构数组的声明及初始化 208 9．6．2 结构数组的使用 209 9．6．3 用结构的指针引用结构数组 元素的成员 210 *9．6．4 结构数组作为函数的参数 211 9．7 联合 213 9．7．1 联合类型的定义 213 9．7．2 联合变量的声明、初始化及 联合成员的引用 213 9．8 字段结构 215 9．8．1 字段结构类型的定义 215 9．8．2 字段结构类型变量的声明及 成员的引用 216 9．8．3 字段结构与联合的应用 217 本章小结 218 习题9 218 第10章 文件的输入与输出 220 10．1 文件概述 220 10．1．1 文件的概念 220 10．1．2 文本文件 220 10．1．3 二进制文件 221 10．1．4 文件的读写方式 221 10．1．5 C程序输入与输出的实现 方法 222 10．2 FILE指针和标准流式文件 223 10．2．1 FILE结构类型 223 10．2．2 FILE指针 223 10．2．3 标准流式文件 224 10．3 流式文件的顺序输入与输出 224 10．3．1 文件的打开与关闭 224 10．3．2 文件的重定向 226 10．3．3 基于字符的文件读写 227 10．3．4 基于字符串的文件读写 229 10．3．5 文件的格式读写 230 10．3．6 文件的直接输入输出 233 10．3．7 命令执行函数 235 10．3．8 C11标准中新增关于文件操作 的语言成分 235 10．4 流式文件的随机输入输出 237 10．4．1 文件定位函数 237 10．4．2 文件的随机读写 238 10．5 其他文件操作函数 241 10．5．1 文件访问函数 241 10．5．2 文件操作函数 242 10．5．3 出错检测处理函数 243 10．6 输入输出的底层接口 243 10．6．1 文件的顺序输入输出 243 10．6．2 文件的随机输入输出 245 本章小结 248 习题10 248 下篇 程序设计 第11章 复杂类型的指针 250 11．1 指向数组的指针 250 11．1．1 指向数组的指针的声明与定义 250 11．1．2 用数组名间访多维数组的元素 251 11．1．3 用指向数组的指针表示多维数组 253 11．1．4 多维数组参数的指针表示 255 11．2 用typedef定义类型表达式 257 11．2．1 类型表达式 258 11．2．2 用typedef定义类型表达式 258 11．3 复杂说明的解释 259 11．4 复杂说明的应用 260 本章小结 263 习题11 264 第12章 递归 265 12．1 递归概述 265 12．2 递归函数设计 266 12．2．1 字符串的递归处理 266 12．2．2 汉诺塔问题 267 12．2．3 排列问题 268 12．3 分治法与快速排序 269 12．4 回溯法 271 12．4．1 解空间与算法步骤 271 12．4．2 0-1背包问题 272 12．4．3 装载问题 274 12．5 动态规划 276 12．5．1 动态规划算法的基本步骤 276 12．5．2 0-1背包问题的动态规划算法 277 12．5．3 挖地雷问题 279 12．6 经典问题的递归程序设计 281 12．6．1 填字游戏 281 12．6．2 深度优先搜索：骑士游历问题 283 本章小结 285 习题12 285 第13章 排序 287 13．1 直接插入排序 287 13．2 Shell排序 289 13．3 归并排序 291 13．4 时间复杂度 293 13．5 排序程序设计 296 13．5．1 多关键字的排序 296 13．5．2 贪心法 298 13．5．3 海量数据的排序 299 本章小结 303 习题13 303 第14章 线性数据结构 305 14．1 动态存储分配 305 14．1．1 静态数据结构和动态数据结构 305 14．1．2 C语言的动态存储分配函数 305 14．1．3 对象对齐（Alignment of Objects） 307 14．2 动态数组设计 308 14．3 链表 310 14．3．1 自引用结构 310 14．3．2 动态创建结点 311 14．3．3 单向链表 312 14．3．4 链表的相关操作 314 14．3．5 双向链表 320 14．3．6 十字交叉链表 323 14．4 堆栈 329 14．4．1 线性表与堆栈 329 14．4．2 用链表实现堆栈 329 14．5 队列与广度优先搜索 332 14．5．1 队列的概念 332 14．5．2 基于结构数组的循环队列 332 14．5．3 用基于链表的队列实现广度优先搜索 333 本章小结 336 习题14 336 第15章 非线性数据结构 338 15．1 树与二叉树 338 15．1．1 树与二叉树的概念 338 15．1．2 二叉树的创建与操作 339 15．1．3 二叉搜索树 342 15．1．4 二叉树的应用 345 15．2 查找表与哈希（散列）函数 347 15．2．1 符号表的概念与哈希函数 347 15．2．2 实现简单宏替换的查找表 348 15．3 图 351 15．3．1 图的概念 351 15．3．2 图的存储结构与邻接表 352 15．3．3 图的深度优先遍历与广度优先遍历 354 15．3．4 图的路径搜索 359 15．4 图的应用 361 15．4．1 生成树与最小生成树 361 15．4．2 基于Kruskal算法求解最小生成树 362 15．4．3 基于Prim算法求解最小生成树 366 15．4．4 最短路问题 368 15．4．5 基于Dijkstr算法求解单源最短路径 369 本章小结 374 习题15 374 第16章 参数数目可变的函数与库函数 376 16．1 参数数目可变的函数设计 376 16．1．1 参数数目可变函数的定义 376 16．1．2 myprintf函数的实现 377 16．2 Linux下用户自定义库的设计及使用 380 16．2．1 allocation库的设计 380 16．2．2 allocation库的接口定义 381 16．2．3 allocation库函数的实现 382 16．2．4 生成allocation库文件 385 16．2．5 allocation库的使用 385 本章小结 386 习题16 386 第17章 图形图像处理程序设计 388 17．1 位图文件格式 388 17．1．1 位图图像与调色板 388 17．1．2 bmp文件格式 389 17．2 位图文件的操作 391 17．2．1 读写操作 391 17．2．2 位图像素数据的访问 392 17．2．3 图像处理 393 17．3 OpenCV计算机视觉库 397 17．3．1 VC6下安装与配置OpenCV 397 17．3．2 CodeBlocks下安装与配置OpenCV 398 17．3．3 OpenCV的基本数据结构 398 17．3．4 常用函数 398 17．4 OpenCV库函数的使用 400 17．4．1 图像的读入显示 400 17．4．2 鼠标和滑动条事件的处理 400 17．4．3 设计电子钟 403 本章小结 407 习题17 407 第18章 程序设计开发实例 408 18．1 问题描述 408 18．2 问题分析 409 18．2．1 问题的数学模型 409 18．2．2 最短路径算法 411 18．3 设计思路 412 18．3．1 用动态数组代替链表 413 18．3．2 线路序号和线路编号 413 18．3．3 线路名和站名的存储 413 18．3．4 查找表设计 414 18．3．5 邻接矩阵的生成 414 18．3．6 队列的入队和出队操作 414 18．3．7 最短路径的标记和输出 415 18．4 数据结构设计 415 18．4．1 地铁线路信息的存储结构 415 18．4．2 地铁站信息的存储结构 416 18．4．3 邻接矩阵的存储结构 416 18．4．4 辅助存储单元 416 18．5 算法设计 416 18．5．1 程序处理主流程 416 18．5．2 数据文件的输入处理 417 18．5．3 快速最短路径算法SPFA 418 18．6 程序实现 418 18．7 软件测试 424 本章小结 427 习题18 427 附录1 ASCII字符编码表 428 附录2 键盘编码表 429 附录3 C库函数 432 参考文献 436

　　    《C语言与程序设计》(作者曹计昌、卢萍、李开)是华中科技大学“C语言程序设计”精品课的主教材。本书力图完整、全面、清楚地介绍C语言的基本语法和语义，同时通过对一些精心提炼的算法实例进行分析和编程设计，培养学生算法设计、程序设计、调试程序的能力。《C语言与程序设计》分为上、下两篇，共18章，另外提供了3个附录。上篇是C语言，包括第1章至第10章，内容主要有概论、基本词法语法规则与程序元素、基本的标准输入与输出、流程控制、函数与程序结构、编译预处理、数组、指针、结构与联合、文件的输入与输出。下篇是程序设计，包括第11章至第18章，深入介绍了复杂类型的指针、递归、排序、线性数据结构、非线性数据结构、参数数目可变的函数与库函数、图形图像处理程序设计、程序设计开发实例。本书适合作为创新实验班(ACM班)和卓越工程师班程序设计课程教材，也适合作为高等院校计算机、通信、电子、自动化等专业和软件学院本科生的教材，或作为研究生入学考试c语言与程序设计方面的参考书，亦适合软件开发工程师和广大科技人员自学参考。