《C primer plus》笔记：C 与数据

20180605qzd

1. C与数据

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1.1 11种数据类型

• 整型类：int，short（短整型），long（长整型），unsigned（无符号），char（字符整型）
• 浮点类：float（单精度），double（双精度）
• C90新增：signed（有符号），void（空）
• C99新增：_Bool（布尔值），_Complex（复数），_Imaginary（虚数）

1.2 存储单元

• 位：最小的存储单元，存储0或1
• 字节：常用存储单位，几乎所有机器有1字节等于8位，即1字节可以表示0-255之间的整数
• 字：自然存储单位：8位的微型计算机一字为8位，16，32位的为即一字为16位或32位

1.3 基本整型类型

1. int型：储存要占1个机器字长，16位机器，范围-32768 ~ 32767目前大多数机器32位，即占4个字节，存储数字范围为：-2147483648 ~ 2147483647
2. short型：存储小于等于int，-32768 ~ 32767
3. long型：储存大于等于int，-2147483648 ~ 2147483647
4. long long型：存储至少64位，即8个字节
5. unsigned型：无符号，只能存储正整数，能存储比signed更大的整数
6. 目前普遍设置：long long 64位8字节，long 32位4字节，short 16位2字节，int 16/32位 2/4字节
7. 常量：超出int范围，视为long，超出long范围，视为unsigned long，继续long long, unsigned long long
8. 用H/h作为short，用L/l作为long， 用LL/ll作为long long，用U/u作为unsigned，例如343H，3234L，35455LL，435345U，534546467ULL
9. char型：一个字节，-128 ~ 127，ASCII编码0~127,存储绰绰有余，C语言将字符常量视为int型非char型，是否有符号看编译器
10. 整型可以表示10，8，16进制，如32，032，0x32/0X32

1.4 基本浮点类型

• float：至少6位有效数字，取值至少10的-37到+37次方。通常浮点占32位，8位指数的值和符号，剩下的24位非指数的值和符号。
  浮点最大：999999961690316250000000000000000000.000000
  超过：1.#INF00
• double，至少13位有效数字。通常64位，剩下的32位给非指数部分。
• long double 更高的精确要求，至少比double精确

1.5 复数和虚数类型

• 复数：float_Complex，double_Complex,long double_Complex
• 虚数：float_Imaginary，double_Imaginary，long double_Imaginary

1.6 类型大小

sizeof()函数
sizeof(int),sizeof(char)等等……

1.7 问题

整型，浮点的上溢出，下溢出？

2. 字符串与格式化输出输入

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2.1 字符串 string

1. 字符串数组（变量）来存储，char name[40];
2. 输入scanf(“%s”,name) name是数组首地址
3. 输出printf(“%s”,name)
4. 数组大小sizeof(name) => 40，可以写成 sizeof name
5. 字符串长度 strlen(name) =>字符实际长度
6. 空字符结尾（\n）

2.2 预处理 define

• 格式 #define NAME ‘shaosuo’
• 注意是简单的替换，没有其他操作

2.3 限定符 const

• 明示常量：limits.h float.h
• imits/h:包含INT_MAX， INT_MIN 等预处理常量数值h
• float.h:包含FLT_MAX， FLT_MIN..

2.4 输出函数 printf()

2.4.1转换格式

• %a/A 浮点，16进制，p计数
• %g/G 自动选择%f，%e
• %i 有符号10进制整数
• %u 无符号10进制整数
• %% 打印百分号
• %p 指针
• %o 无符号8进制
• %x 无符号16进制

2.4.2 转换修饰符

• 标记：-（左对齐），+（添加符号），空格（空格覆盖正号），#（防止0被删除），0（0填充符号位）
• 宽度：数字（最小字段宽度）（用于字段对齐，右对齐）
• 精度：.数字
• 类型：h（short），hh（char），j，l，ll，L（long double），t，z

2.4.3 返回值

#include 
int main(){
int a = 0, b =0;
int pn1 = printf("ok!\n");            // pn1 = 4
int pn2 = printf("ok!,%d,%d\n",a, b); // pn2 = 8
int sn1 = scanf("%d", &a, &b);        // sn1 = 1
int sn2 = scanf("%d%d", &a, &b);      // sn2 = 2
printf("pn1=%d, sn1=%d, pn2=%d, sn2=%d\n", pn1, sn1, pn2, sn2);
return 0;
}

• printf（）返回正确按照格式变量个数，即打印字符的数
• scanf（）返回正确按照指定格式接收的变量个数

3. 运算符表达式和语句

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3.1 基本运算符

• 算数：（），+（取正），-（取负），+，-，*，/，%（取模），=（赋值）
• sizeof：如果对象是类型，必须加括号，是变量可以不加，返回字节大小
• %取模运算符：如13%5=3，只能用于整数，不能用于浮点数
• 递增（减）运算符++（–）：前缀与后缀区别，i++ => 先使用 i，再递增，++ i => 先递增 i，再使用

3.2 类型自动转换

• 普遍：较小类型转换为较大类型
• 运算时：两个值被分别两种；类型的更高级别
• 高低：long double，double，float，unsigned long long，long long，unsigned long， long，unsigned int，int（int和long大小可能相同
  ）
• 参数传递时，char，short转换成int，float转化成double
• 赋值语句可能导致类型的升级和降级

3.3 类型强制转化

• 格式：（double）a = （double）1 + (double) 1;
• 显示使用类型转化比较好，避免不必要的错误

4. 控制语句

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4.1 循环

• 关系运算符，表达式：<，<=，==，>=，>，!=
• 真假：非0 即为真
• 注意：= 赋值，== 比较
• 优先级关系：x > y + 2 => x = ( y + 2 )
• while语句：非计数循环

#include 
int main(){
char a[27] = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
int i = 0;
while( i++ < 26){
printf("%c\n", a[i-1]); //前面+1 ，-1即为真实元素
}
return 0;
}

• for语句：计数循环
• 逗号运算符：结果为右边的值
• 入口，出口条件：while，do while
• 嵌套循环

#include 
int main(){
 char lets[27] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
 int i, j;
 for (i = 0; i < 6; i++)
 {
 for (j = 0; j <= i; j++)
 {
 printf("%c", lets[i*(i+1)/2+j]);
 }
 printf("\n");
 }
 return 0;
}

• 示例：倒序打印（test47.c）

#include 
#include 
#define MAX_LEN 255
int main(){
 char a[MAX_LEN];
 scanf("%s", a);
 int len = strlen(a);
 while(len-- > 0){
 printf("%c", a[len]);
 }
 return 0;
}

• 示例：冒泡排序（test43.c）

void bb(int a[]){
int  i, j;
for (i = 0; i < LEN -1; ++i)
 {
 for (j = 0; j < LEN - i - 1; ++j)
 {
 if(a[j] < a[j+1])
 {
 swap(&a[j], &a[j+1]);
 }
 }
 }
}

4.2 分支与跳转

• 选择语句 if……：执行或者跳过这条语句
• 双选语句 if ……else：在两条语句中进行选择

if(n == 0)
 s = 1;
else
 s = -1;

• 字符输入输出函数：getchar(),putchar(),它们是#include中的预处理，不是真正的函数

ch = getchar();   //scanf("%c", &ch);
putchar(ch);    //printf("%c", ch);

• ctype.h系列的字符函数：使用时别忘记头文件

函数名	作用
isalnum（）	字母或数组
isalpha（）	字母
isblank（）	空白符
isdigit（）	数字
islower（）	小写字母
isupper（）	大写字母
isxdigit（）	16进制字母
tolower（）	返回小写字母
toupper（）	返回大写字母

• 多重选择if …… （else if） …… else：在多条语句中选择，完全等价与if else多重嵌套模式

if (score <= 60)
 score = 6;
else if(score <= 70 )
 score = 7;
else if(score <= 80)
 score = 8;
else
 score = 10;

• 逻辑运算符：&&（与）， ||（或），！（非）
• 替代iso664.h：and，or，not
• 优先级：！与递增运算符一样，&&大于||
• 条件运算符： ？：

max = a > b ? a : b;

• 配对：else 与最近的 if 配对
• 循环辅助continue：程序循环到一部分，可以跳过剩余部分，进行下一轮循环
• 循环辅助break：程序循环到一部，直接跳出该层循环，进入下一阶段
• 多重选择switch ……break：可用来替代ifelse，使用break跳出，不往下继续执行

switch (整型表达式)
{
 case 常量1:
 语句
 case 常量2:
 语句
 default:
 语句
}

• 多重case标签
• 跳转语句goto：避免使用goto
• 注意：“==” 不要写成“=”，不要忘记打印结果

#include 
int main(){
 char ch, pre;
 int n = 0;
 while( (ch = getchar()) != '#' ){
 if(pre == 'e' && ch == 'i') //切记
 n++;
 pre = ch; 
 }
 printf("%d\n", n); //切记
 return 0;
}

• 综合训练：注意，getchar连续输入要去掉\n，菜单要过滤字符，退出写在循环条件中

#include 
int main(){
 char choice;
 float fweight = 0, sweight = 0, tweight = 0;
 float fcharge = 0, scharge = 0, tcharge = 0;
 float weight, price, charge, orderCharge, orderWeight, account, extCharge, pay;
 printf("enter a, b, c chooce your goods, q is quit:\n");
 while ( (choice = getchar()) != 'q' )
 {
 if('\n' == choice)
 continue;
 if( choice == 'a' || choice == 'b' || choice == 'c' )
 {
 switch (choice)
 {
 case 'a':
 price = 2.05;
 printf("please enter want to buy yangli weight:\n");
 scanf("%f", &weight); ;
 fweight += weight;
 fcharge += fweight * price;
 printf("%.2f\n", fweight);
 break;
 case 'b':
 price = 1.15; 
 printf("please enter want to buy taincai weight:\n");
 scanf("%f", &weight); 
 sweight += weight;
 scharge += sweight * price;
 printf("%.2f\n", sweight);
 break;
 case 'c':
 price = 1.09;
 printf("please enter want to buy hulubo weight:\n");
 scanf("%f", &weight); 
 tweight += weight;
 tcharge += tweight * price;
 printf("%.2f\n", tweight);
 break;
 default: ;
 }
 }
 else
 {
 printf("pleae enter 'a', 'b', 'c' !\n");
 }
 printf("enter a, b, c chooce your goods, q is quit:\n");
 }
 orderWeight = fweight + sweight + tweight; 
 orderCharge = fcharge + scharge + tcharge;
 account = orderCharge > 100 ? orderCharge * 0.05 : 0;
 if( orderWeight <= 5 )
 extCharge = 6.5;
 else if( orderWeight <= 20)
 extCharge = 14;
 else
 extCharge = 14 + (orderWeight-14) * 0.5;
 pay = orderCharge + extCharge - account;
 printf("*******************   order    ******************\n");
 printf("*name-------price------weight-------charge*\n");
 printf("*yang-------$2.05--------%9.2f---------$%9.2f*\n", fweight, fcharge);
 printf("*tian-------$1.15--------%9.2f---------$%9.2f*\n", sweight, scharge);
 printf("*hulobo-----$1.09--------%9.2f---------$%9.2f*\n", tweight, tcharge);
 printf("totalWeight:%.2f, orderCharge:$%.2f", orderWeight, orderCharge);
 printf("account:$%.2f, extCharge:$%.2f, pay:$%.2f\n", account, extCharge, pay);
 printf("*************************************************\n");
 return 0;
}

4.3 友好的交互

• 缓冲区：字符被收集存储的临时存储区（是否有无缓冲输入取决于系统）正常的都是有缓冲输入

graph LR
typeHI!-->|无缓冲区程序立即使用| HI!
typeHI!-->|缓冲区| HI!

• 结束键盘输入：文件，流，键盘输入

#include 
int main(){
 char ch;
 while( (ch =getchar()) != '#')
 {
 putchar(ch);
 }
}

使用的#字符可能会被我们用到，使用#退出并不一定起作用
c语言把输入输出设备，视为文件，stdin流表示键盘输入，stdout流表示显示输出
使用文件的形式来结束键盘的输入

• 文件结尾：Ctrl+Z(曾经操作系统)，存储文件大小信息，EOF（C语言）

#define EOF -1 //stdio.h定义的

while( (ch =getchar()) != EOF)

• • getchar（）返回int，可能会报信息，但不影响putchar（）输出字符
• • 正确的使用是找到操作系统，文件终止符识别方案，大多数是Ctrl+D，有些是Ctrl+Z
• • EOF不要加字符的‘’
• 重定向和文件：把stdin流重新赋给文件，主要问题与操作系统有关

testFileIO < words            // UNIX与DOS 输入重定向
testFileIO > mywords          //输出重定向 DOS Ctrl+Z结束，UNIX Ctrl+D结束
testFileIO < words > mywords  //组合重定向

不能读多个文件，也不能写多个文件，空格不是必须的，写入的会把之前的覆盖掉

• 友好的用户界面
  丢弃换行符两种方式比较

if (ch == '\n')   //当输入的字符为换行符时，直接跳入下一轮循环
 continue;

while( getchar() != '\n' ) //只要输入的字符不为换行符进入下一轮循环
 continue;

问题来了？为什么用第二种不用第一种？

• 混合字符数字输入：
  1.验证输入正确性2.丢弃换行符

if（2 != scanf("%d%d", &a, &b)）
 break;

• 输入验证：
  事先预测可能输入，检测和处理

while( scanf("%ld", &n) == 1 && n > 0 ) //验证正整数

• 模块化编程：用单独的函数，验证输入和管理显示

#include 
void count();
int get_int();
char get_first();
char get_choice();
int main(){
 char choice;
 count();
 while( (choice = get_choice()) != 'q' ){
 switch (choice){
 case 'a':
 printf("buy low, sell high\n");
 break;
 case 'b':
 printf("\a\n");
 break;
 case 'c':
 count();
 break;
 default:
 printf("error!!!\n");
 break;
 }
 }
 return 0;
}
//计数
void count(){
 int n, i;
 printf("Count how far?\n");
 n = get_int();
 for (int i = 0; i <= n; ++i)
 {
 printf("%d\n", i);
 }
 while( getchar() != '\n' )
 continue;
}
//异常处理
int get_int(){
 int n;
 char ch;
 while( scanf("%d", &n) != 1 ){
 while( getchar() != '\n')
 putchar(ch);
 printf("is not a integer!!!\n");
 } 
 return n;
}
//过滤换行符
char get_first(){
 char choice;
 choice = getchar();
 while( getchar() != '\n' )
 continue;
 return choice;
}
//删选合适的字符
char get_choice(){
 char choice;
 printf("please enter a, b, c\n");
 choice = get_first();
 while( (choice < 'a' || choice > 'c') && choice != 'q'){
 printf("please enter correct code!!\n");
 choice = get_first();
 }
 return choice;
}

• 实战例子（test57.c）:统计文件字符数

#include 
#include 
int main(){
 char ch;
 int count = 0;
 while( (ch = getchar()) != EOF )
 {
 if(isblank(ch) || ch == '\n')
 continue;
 count++;
 }
 printf("count : %d\n", count);
 return 0;
}

• 实战例子（test61.c）:二分查找找1-100中的数

#include 
int main(){
 int ran, lower = 1, upper = 100, i = 0;
 int smart = (lower + upper) / 2;
 printf("please enter 1 ~ 100 a integer:");
 scanf("%d", &ran);
 while( ran != smart){
 if(ran < smart)
 upper = smart;
 else
 lower = smart;
 i++;
 printf("though %d times = %d\n", i, smart);
 smart = (lower + upper) / 2;
 }
 printf("though %d times = %d\n", i+1, smart);
 return 0;
}

参考：https://suoyuesmile.github.io/2015/07/01/c1/