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前言

  CSDN 还是以「 大学生 」 居多，能上大学的都是「 精英 」，那么我们自然要「 精益求精 」，趁着开学季，和我一起打卡学习吧！利用这个时间 「 学好一门语言 」，三年后的你自然「 不能同日而语 」。
  那么这里，我整理了「 C语言的基础语法 」大致一览：
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文章目录

第一章 C语言入门

☀️光天化日学C语言☀️（01）- 第一个 C语言程序
☀️光天化日学C语言☀️（02）- 如何搭建本地环境
☀️光天化日学C语言☀️（03）- 变量
☀️光天化日学C语言☀️（04）- 格式化输出
☀️光天化日学C语言☀️（05）- 格式化输入
☀️光天化日学C语言☀️（06）- 进制转换入门
☀️光天化日学C语言☀️（07）- ASCII码
☀️光天化日学C语言☀️（08）- 常量

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第二章 运算符和表达式

☀️光天化日学C语言☀️（09）- 算术运算符
☀️光天化日学C语言☀️（10）- 关系运算符
☀️光天化日学C语言☀️（11）- 逻辑运算符
☀️光天化日学C语言☀️（12）- 类型转换
☀️光天化日学C语言☀️（13）- 位运算概览
☀️光天化日学C语言☀️（14）- 位运算 & 的应用
☀️光天化日学C语言☀️（15）- 位运算 | 的应用
☀️光天化日学C语言☀️（16）- 位运算 ^ 的应用
☀️光天化日学C语言☀️（17）- 位运算 ~ 的应用
☀️光天化日学C语言☀️（18）- 位运算 ＜＜ 的应用
☀️光天化日学C语言☀️（19）- 位运算 >> 的应用
☀️光天化日学C语言☀️（20）- 赋值运算符
☀️光天化日学C语言☀️（21）- 逗号运算符
☀️光天化日学C语言☀️（22）- 运算符优先级和结合性

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第三章 数据类型的存储方式

☀️光天化日学C语言☀️（23）- 整数的存储
☀️光天化日学C语言☀️（24）- 浮点数的存储
☀️光天化日学C语言☀️（25）- 浮点数的精度问题

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第四章 控制流

☀️光天化日学C语言☀️（26）- if else 语句
☀️光天化日学C语言☀️（27）- 条件运算符
☀️光天化日学C语言☀️（28）- switch case 语句
☀️光天化日学C语言☀️（29）- while 语句
☀️光天化日学C语言☀️（30）- for 语句
☀️光天化日学C语言☀️（31）- break 关键字
☀️光天化日学C语言☀️（32）- continue 关键字

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第五章 函数与程序结构

☀️光天化日学C语言☀️（33）- 函数

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第一章 C语言入门

（01）- 第一个 C语言程序

一、C语言简介

• C语言是一种高级语言，运行效率仅次于汇编，支持跨平台，所以被广泛的应用于软件开发、系统开发、嵌入式系统、游戏开发等场景。

二、第一个C语言程序

1、编程环境

• $(1)$ 百度搜索 “c语言在线编译”，如图四-1-1所示：

图四-1-1

• $(2)$ 任意选择一个在线编译工具，我选择的是菜鸟工具，如图四-1-2所示：
  图四-1-2

2、写代码

• 先给出代码，然后根据行尾的标号，一行一行进行解释；

#include                // (1)
int main()                       // (2)
{
     
   /* 我的第一个 C 程序 */       // (3)
   printf("Hello, World! \n");   // (4)
   return 0;                     // (5)
}

这段代码只做了一件事情，就是向屏幕上输出一行字：Hello, World!。
$(1)$ stdio.h是一个头文件 (标准输入输出头文件) , #include是一个预处理命令，用来引入头文件。当编译器遇到 printf()函数时，如果没有找到 stdio.h头文件，就会发生编译错误。
$(2)$ main()作为这个程序的入口函数，代码都是从这个函数开始执行的。
$(3)$ 被/*和*/包围起来的代表注释，是给人看到，不进行代码的解析和执行。
$(4)$ printf代表将内容输出到控制台上。其中\n代表换行符。
$(5)$ 作为函数的返回值。

• 你可能对 头文件、预处理命令、函数、换行符、返回值 这些都没有概念，没有关系，刚开始我们不去理解这些概念，你只需要知道：通过改一些代码以后，能够看到想要看到的结果 就行。

3、修改代码

• 我们把 Hello, World 改成 光天化日学C语言 后，再来看看效果：

#include                 // (1)
int main()                        // (2)
{
     
   /* 我的第一个 C 程序 */        // (3)
   printf("光天化日学C语言! \n"); // (4)
   return 0;                      // (5)
}

• 注意：修改完，点击运行，就能在右边的对话框里看到效果了。
  

三、编译运行

1、编译

• 编译就是把高级语言变成计算机可以识别的二进制语言，因为计算机只认识 1 和 0，你需要把一大堆复杂的语言词法、语法全部转换成 0 和 1。

2、运行

• 运行就是执行可执行程序啦。就是我们通常 Windows 上的双击 exe 干的事情。

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• 通过这一章，我们学会了如何在屏幕上输出一行字文字，希望对你有帮助哦 ~

课后习题

• 【第01题】A + B | 四种输入方式，开启刷题的序章
• 【第02题】给定 n，求 1 + 2 + 3 + … + n 的和 | 四种解法

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（02）- 如何搭建本地环境

一、为什么要搭建本地环境

• 1）联网：在线编译环境毕竟涉及到联网，如果没有网的情况下，我们就不能写代码了，真是听者伤心，闻者流泪啊；
• 2）定制化：写代码是一辈子的事情，界面当然要搞得赏心悦目才能持久，本地环境可以配置字体和背景，支持定制化，觉得什么界面好看就配成什么样的；
• 3）代码补全：字体高亮，代码补全 这些好用的功能，能够帮助你减少很多不必要编码错误；
• 4）多文件：当代码量比较大以后，涉及到多个文件时，在线编译环境就无能为力了；

二、下载 Dev C++

• Dev C++ 是一个轻量级的 C/C++ 集成编译环境，正因为是轻量级，所以还是有很多不太好用的地方，不过不用担心，对于教学来说已经足够了。
• 相比 Visual Studio 20XX 来说，安装快了不少，所以我打算用这个工具来进行后续文章的讲解。
• 可以选择以下任何一个链接进行下载，下载后解压出 DevCpp_v6.5.exe 即可。

百度网盘下载

• 链接：C语言轻量级编译调试工具 Dev C++ v6.5
• 提取码：dd22

CSDN下载

• 链接：C语言轻量级编译调试工具 Dev C++ v6.5

三、安装 Dev C++

1、语言选择

• 双击 DevCpp 的 exe 文件，会跳出如下对话框，初学者建议直接用中文。如图五-1所示：

图五-1

2、我接受

• 同意安装，如图五-2所示：

图五-2

3、下一步

• 点击下一步，如图五-3所示：

图五-3

4、选择安装位置

• 选择一个你钟意的安装路径，点击安装，如图五-4所示：

图五-4

5、看他装完

• 看他安装完，大概 7 秒左右，如图五-5-1所示：

图五-5-1
图五-5-2

四、配置

1、选择语言

• 选择一个你钟意的语言，推荐用中文，强我国威，壮我河山！点击 Next，如图六-1所示：

图六-1

2、选择配色

• 选择一个你看着舒服的配色方案，推荐 VS Code，如图六-1所示：

图六-1

五、写一段代码

1、新建文件

• 点击界面左上角的 【新建】 按钮，选择【源代码】菜单栏，如图七-1所示；
  图七-1

2、写代码

• 把我们第一章中写过的代码，写到这个文件中。建议自己一行一行写哦，复制粘贴 和 自己敲出来的感觉是不一样的。

#include 
int main() {
     
    printf("光天化日写C语言！\n");
    return 0;
}

3、保存文件

• 点击菜单栏的【保存】按钮，或者 Ctrl + S 快捷键保存文件。

图七-3

4、编译运行

• 点击菜单栏的【编译运行】或者 F11 按钮，就会跳出一个控制台，如图七-4所示：

图七-4

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• 通过这一章，我们学会了 如何安装一个C语言的集成环境，希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第01题】A + B | 四种输入方式，开启刷题的序章

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（03）- 变量

一、变量

1、变量的定义

对于一个变量而言，有三部分组成：
  1）变量类型；
  2）变量名；
  3）变量地址；

• 在C语言中，我们可以通过如下的方式定义一个变量：

    int Iloveyou;

1）变量类型

• int表示变量类型，是英文单词 Integer 的缩写，意思是整数。

2）变量名

• Iloveyou表示变量名，也可以叫其它名字，例如：WhereIsHeroFrom、ILoveYou1314等等。
• 这个语句的含义是：在内存中找一块区域，命名为Iloveyou，用它来存放整数。
• 需要注意的是，最后有一个分号，int Iloveyou表达了一个语句，要用分号来结束。

3）变量地址

2、变量的赋值

• C语言中可以用以下语句把 $520$ 这个整数存储到Iloveyou这个变量里：

    Iloveyou = 520;

• =在数学中叫 “等于号”，例如 1 + 1 = 2，但在C语言中，这个过程叫做变量的赋值，简称赋值。赋值是指把数据放到内存的过程。

3、变量的初始化

• 把上面的两个语句连起来，得到：

    int Iloveyou;
    Iloveyou = 520;

• 当然，我们也可以写成如下形式：

    int Iloveyou = 520;

• 两段代码的执行结果相同，都是把Iloveyou的值变成 $520$；

4、变量的由来

• 如果我们需要，可以随时改变它的值，如下代码所示：

    int Iloveyou = 520;
    Iloveyou = 521;
    Iloveyou = 522;
    Iloveyou = 523;

• 代码执行完毕以后，它的值以最后一次赋值为准，正因为可以不断修改，是可变的，所以才叫变量。

• 简单总结一下就是：数据是放在内存中的，变量是给这块内存起的名字，有了变量就可以找到并使用这份数据。

5、多变量的定义

• 如果几个变量的类型一致，我们可以写在一行上进行定义，如下：

    int x, y, z = 5;

• 这段代码代表一次性定义了三个整型类型的变量，并且将z初始化为 5，等价于如下代码：

    int x; 
    int y;
    int z = 5;

6、变量间的赋值

• 变量不能赋值给数字，但是变量可以赋值给变量。

    int a, b;
    520 = a;  // 错误
    a = b;    // 正确

【例题1】给出如下代码，求输出结果是什么。

#include 
int main()
{
     
    int a = 1314, b = 520;
    b = a;
    a = b;
    printf("a=%d b=%d\n", a, b);
    return 0;
}

二、数据类型

• 接下来我们展开来讲一下变量类型，更加确切的讲，应该叫数据类型，C语言中有如下一些系统内置数据类型。

1、内置数据类型

• 从上面这个表，我们可以看到，有表示字符的，有表示整数的，也有表示浮点数的。

• 先来简单看下每种内置类型是如何进行定义的：

    char a = 'a';
    short b, c, d = 1314, e, f;
    int g = 5201314;
    long long h = 123456789;
    float i = 4.5;
    double j = 4.50000;

2、数据的大小

• 字节是计算机中的一种基本单位，英文名为 Byte，计算机中所有的数据都是由字节组成的。
• 我们通常在计算机中看到的文件单位 B 、K、M 、G、T 和字节的关系如下：

• 一个字节在计算机里面是有 8 个位组成，一个位有 0 和 1 两种状态，所以一个字节能表示的状态数就是 $2^8=256$。如图四-2-1，代表的是一个字节的状态，白色代表0，灰色代表1，它的二进制表示就是 $(00001101{)}_2$。
  图四-2-1

3、整数的表示范围

• 这样一来，上面提到的几种整数类型，能够表示的整数就显而易见了，假设字节数为 $n$，那么能够表示的整数个数就是能够表示的状态个数，即：$2^{8n}$ 。
• 由于我们需要表示负数 和 零，实际的每种整数数据类型能够表示的数字范围如下表所示：

三、变量名

1、标识符

• 定义变量时，我们使用了诸如 love、Iloveyou这样的名字，为了表达变量的作用，这就叫 标识符，即 Identifier。
• 标识符就是程序员自己起的名字，除了变量名，后面还会讲到函数名、常量名、宏名、结构体名等，它们都是标识符。

2、关键字

• 关键字（Keywords）是由C语言规定的具有特定意义的字符串，通常也称为保留字，例如 int、char、long、int、unsigned int等。
• 程序自己定义的标识符不能与关键字相同，否则会出现错误。
• 后续会对各个关键字进行一一讲解。

3、命名规则

• $(1)$ 必须由字母、数字 或者下划线构成，如 _aa，a123，_都是合法的变量，?*、a a、#、都是非法的变量；
• $(2)$ 不能以数字开头，如123abc不是一个合法的变量名；
• $(3)$ 大小写敏感，即大小写看成不同，即o和O不是同一个变量；
• $(4)$ 不能将变量名和C语言的语法保留关键字同名；
• $(5)$ C语言虽然不限制标识符的长度，但是它受到 编译器 和 操作系统 的限制。例如在某个编译器中规定标识符前 256 位有效，当两个标识符前 256 位相同时，则被认为是同一个标识符。
• $(6)$ 标识符命名时还是最好遵循 min-length-max-infomation 的原则，即以最小的长度表达最全的信息，不过这个是规范上的，语言层面是不会做过多的限制的。

【例题2】给出一段程序，请回答这段程序的运行结果。

#include 

int main()
{
     
	int IloveYou = 0;
	ILoveYou = 1314;
	ILoveYou = ILoveYou;
	ILoveYou = 520;
	printf("%d\n", ILoveYou);
    return 0;
}

• 建议先看代码，心里想着一个答案，然后再去 光天化日学C语言（01）- 第一个C语言程序 中提到的在线编译环境中将代码一行一行敲出来，看看和你自己想的结果是否一致。

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• 通过这一章，我们学会了 变量的定义、赋值、初始化，以及变量名命名规则，常用的数据类型，希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第03题】给定 a 和 b ，交换它们的值并输出 | 四种解法

---

（04）- 格式化输出

一、概念简介

1、输出的含义

2、标准输出

在C语言中，有三个函数可以用来在屏幕上输出数据，它们分别是：
  1）puts() ：只能输出字符串，并且输出结束后会自动换行；
  2）putchar() ：只能输出单个字符；
  3）printf()：可以输出各种类型的数据，作为最灵活、最复杂、最常用的输出函数，可以完全替代全面两者，所以是必须掌握的，今天我们就来全面了解一下这个函数。

3、格式化

• 我们在进行输出的时候，对于小数而言，可能需要输出小数点后一位，亦或是两位，这个计算机自己是不知道规则的，需要写代码的人告诉它，这个告诉它如何输出的过程就被称为格式化。

二、格式化输出

• printf前几个章节都有提及，这个函数的命名含义是：Print（打印） 和 Format （格式） ，即 格式化输出。

1、数据类型格式化

1）整数

#include 
int main()
{
     
    int a = 520;
    long long b = 1314;
	printf("a is %d, b is %lld!\n", a, b);
	return 0;
}

• 对于int而言，我们利用%d将要输出的内容进行格式化，然后输出，简单的理解就是把%d替换为对应的变量，%lld用于对long long类型的变量进行格式化，所以这段代码的输出为：

a is 520, b is 1314!

2）浮点数

#include 
int main()
{
     
	float f = 1.2345;
	double df = 123.45;
	printf("f is %.3f, df is %.0lf\n", f, df);
	return 0;
}

• 对于浮点数而言，我们利用%f来对单精度浮点数float进行格式化；用%lf来对双精度浮点数进行格式化，并且用.加 “数字” 来代表要输出的数精确到小数点后几位，这段代码的输出为：

f is 1.235, df is 123

• 另外，单精度 和 双精度 的区别就是双精度的精度更高一点，也就是能够表示的小数的范围更加精准，这个会在介绍浮点数的存储方式时详细介绍。

3）字符

#include 
int main()
{
     
    char ch = 'A';
    printf("%c\n", ch);
	return 0;
}

• 对于字符而言，我们利用%c来进行格式化；C语言中的字符是用单引号引起来的，当然，字符这个概念扯得太远，会单独开一个章节来讲，具体可以参考 ASCII 码。
• 顺便我们来解释一下一直出现但是我闭口不提的换行符\n，这个符号是一个转义符，它代表的不是两个字符（反斜杠\和字母n），而是换行的意思；
• 这段代码的输出就是一个字符 A;

A

• 我们通过一个例题来理解这个换行符的含义；
  

【例题1】第1行输出1个1，第2行输出2个2，第3行输出3个3，第4行输出4个4。

#include 
int main()
{
     
    printf("1\n");
    printf("22\n");
    printf("333\n");
    printf("4444\n");
	return 0;
}

• 我们也可以用一条语句解决，如下：

#include 
int main()
{
     
    printf("1\n22\n333\n4444\n");
	return 0;
}

4）字符串

• 字符串，是由多个字符组合而成，用双引号引起来，这一章我不打算讲得太细，只需要知道用%s进行格式化的即可，代码如下：

#include 
int main()
{
     
    char str[100] = "I love you!";
    printf("%s\n", str);
	return 0;
}

• 这段代码，聪明的你应该很容易看懂啦！输出的就是：

I love you!

• 作者：我了个擦，字体颜色都变了……

2、对齐格式化

• 我们发现，上文中所有的格式化，都有一个%和一个字母，事实上，在百分号和字母之间，还有一些其它的内容。

主要包含如下内容：
  1）负号：如果有，则按照左对齐输出；
  2）数字：指定字段最小宽度，如果不足则用空格填充；
  3）小数点：用与将最小字段宽度和精度分开；
  4）精度：用于指定字符串重要打印的而最大字符数、浮点数小数点后的位数、整型最小输出的数字数目；

【例题2】给定如下一段代码，求它的输出内容。

#include 
int main()
{
     
    double x = 520.1314;
	int y = 520;
	
    printf("[%10.5lf]\n", x);
	printf("[%-10.5lf]\n", x);
	
	
	printf("[%10.8d]\n", y);
	printf("[%-10.8d]\n", y);

    return 0;
}

• 输出答案如下：

[ 520.13140]
[520.13140 ]
[  00000520]
[00000520  ]

• 我们发现，首先需要看小数点后面的部分，将要输出的内容实际要输出多少的长度确定下来，然后再看字段最小宽度，最后再来看左对齐还是右对齐。

• 然后，我们来看看把不同类型的变量组合起来是什么效果；

#include 
int main()
{
     
    char name[100] = "Zhou";
    int old = 18;
    double meters = 1.7;
    char spostfix = 's';
    printf("My name is %s, %d years old, %.2lf meter%c.\n", 
        name, old, meters, spostfix);
    return 0;
}

• 它的输出结果如下：

My name is Zhou, 18 years old, 1.70 meters.

---

• 通过这一章，我们学会了 通过格式化的方式输出 整数、浮点数、字符、字符串，以及对数据进行对齐，希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第01题】A + B | 四种输入方式，开启刷题的序章
• 【第05题】给定 a，求 a 的绝对值

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（05）- 格式化输入

一、概念简介

1、输入的含义

2、标准输入

在C语言中，有三个函数可以用来在键盘上输入数据，它们分别是：
  1）gets() ：用于输入一行字符串；
  2）getchar() ：用于输入单个字符；
  3）scanf()：可以输入各种类型的数据，作为最灵活、最复杂、最常用的输入函数，虽然无法完全替代前面两者，但是却是必须掌握的，今天我们就来全面了解一下这个函数。

3、格式化

• 我们在进行输入的时候，其实都是一个字符串，但是这个字符串被输入后有可能当成整数来用，也有可能还是字符串，这个计算机自己是不知道规则的，需要写代码的人告诉它，这个告诉它如何输入的过程就被称为格式化。

二、整数的格式化输入

• scanf的函数的命名含义是：Scan（扫描） 和 Format （格式） ，即 格式化输入。
• 和输出一样，输入的时候，也根据数据类型的不同，分为 整数、浮点数、字符、字符串等等。
• 但是这里会有很多问题，拿整数的输入为例，我们一个一个来看。

1、单个数据的输入

• 对于单个数据的输入，如下代码所示：

#include 
int main() 
{
     
    int a;
    scanf("%d", &a);
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

• 这段代码的执行结果如下：

1314↙
1314

其中↙代表回车，即我们通过键盘输入1314，按下回车后，在屏幕上输出1314。

类比输出，我们发现，输入和输出的差别在于：
  $(1)$ 函数名不同；
  $(2)$ 输入少了换行符 \n；
  $(3)$ 输入多了取地址符&；

• 我们会在后面指针的章节来围绕对这个符号进行展开的。

2、多个数据的输入

• 类比单个数据的输入，我们来看看两个数据的输入：

#include 
int main() 
{
     
    int a, b;
    scanf("%d", &a);
    scanf("%d", &b);
    printf("%d %d\n", a, b);
    return 0;
}

• 这段代码的执行结果如下：

520↙
1314↙
520 1314

其中↙代表回车，即我们通过键盘输入520，按下回车，再输入1314，按下回车后，在屏幕上输出520 1314。

• 这个很好理解，那么我们同样可以把输入放在一行上进行输入，类比输出的格式，如下：

#include 
int main() 
{
     
    int a, b;
    scanf("%d %d", &a, &b);
    printf("%d %d\n", a, b);
    return 0;
}

• 这段代码的执行结果如下：

520 1314↙
520 1314

其中↙代表回车，即我们通过键盘输入520、空格、1314，按下回车后，在屏幕上输出520 1314。

• 所以，多个数据的输入，我们可以放在一个scanf语句来完成。

3、空格免疫

• 然后我们来看下，对于输入的数据之间有一个空格和多个空格的情况，代码如下：

#include 
int main()
{
     
    int a, b;
    scanf("%d %d", &a, &b);
    printf("%d %d\n", a, b);
    return 0;
}

520    1314↙
520 1314

其中↙代表回车，即我们通过键盘输入520、n个空格、1314，按下回车后，在屏幕上输出520 1314。

• 也就是说，虽然文中要求是1个空格，但是我们输入多个也不影响我们输入，再来看下一种情况：

#include 
int main()
{
     
    int a, b;
    scanf("%d       %d", &a, &b);
    printf("%d %d\n", a, b);
    return 0;
}

520 1314↙
520 1314

其中↙代表回车，即我们通过键盘输入520、1个空格、1314，按下回车后，在屏幕上输出520 1314。

• 也就是说，虽然文中要求多个空格，但是我们输入1个也不影响我们输入。

4、回车结算

• 通过以上的几个例子，我们发现，scanf()是以回车来结算一次输入的。
• 用户每次按下回车键，计算机就会认为完成一次输入操作，scanf()开始读取用户输入的内容，并根据我们定义好的格式化内容从中提取有效数据，只要用户输入的内容和格式化内容匹配，就能够正确提取。

三、输入缓冲区

• 在讲输入缓冲区之前，我们先来看个例子：

#include 
int main()
{
     
    int a, b, c, d;
    scanf("%d %d %d %d", &a, &b, &c, &d);
    printf("%d %d %d %d\n", a, b, c, d);
    return 0;
}

• 接下里我们将围绕这段代码进行展开。

1 2 3 4↙
1 2 3 4

• 以上是我们的期望输入。

1、少输入

• 我们尝试少输入1个数，按下回车后，发现程序并没有任何的输出，当我们再次输入下一个数的时候，产生了正确的输出，如下：

1 2 3↙
4↙
1 2 3 4

2、多输入

• 我们尝试多输入1个数，按下回车后，发现输出了前四个我们输入的数，如下：

1 2 3 4 5↙
1 2 3 4

3、再次尝试

• 我们增加一行代码，就是在输出四个数以后，再调用一次 scanf()，如下：

#include 
int main()
{
     
    int a, b, c, d, e;
    scanf("%d %d %d %d", &a, &b, &c, &d);
    printf("%d %d %d %d\n", a, b, c, d);
    scanf("%d", &e);
    printf("%d\n", e);
    return 0;
}

• 然后我们采用上述的一次性输入5个数的方式，如下：

1 2 3 4 5↙
1 2 3 4
5

• 这时候，我们发现程序正常运行了。
• 这是因为：我们从键盘输入的数据并没有直接交给scanf()，而是放入了输入缓冲区中，当我们按下回车键，scanf()才到输入缓冲区中读取数据。如果缓冲区中的数据符合 scanf()给定的格式要求，那么就读取结束；否则，继续等待用户输入，或者读取失败。
• 关于输入缓冲区的内容，比较复杂，属于进阶内容，就不在这个章节继续展开啦。
  

【例题1】给定一段代码，如下，并且给出一个输入，请问输出是什么。

#include 
int main()
{
     
    int a = 9, b = 8, c = 7, d = 6, e = 5;
    scanf("%d %d %d %d", &a, &b, &c, &d);
    printf("%d %d %d %d\n", a, b, c, d);
    scanf("%d", &e);
    printf("%d\n", e);
    return 0;
}

• 输入如下：

1 2b 3 4 5↙

四、其他数据类型的格式化输入

• 其它数据类型，例如浮点数、字符、字符串的格式化参数类似 printf，如下：

1、字符串的输入

• 关于字符串，后面在讲完数组以后，还会着重讲，也有很多匹配算法是应用于字符串上的，也是一个很重要的内容，所以这里不作太多介绍，只需要记住，字符串输入时&可以不加，如下：

#include 
int main()
{
     
	char str[100]; 
    scanf("%s", str);    // (1)
    printf("%s\n", str);
    
    scanf("%s", &str);   // (2)
    printf("%s\n", str);
    return 0;
}

• $(1)$ 和 $(2)$ 的方式都是可以的，但是我们一般采用 $(1)$ 的方式；

2、做个简单的游戏吧

• 这是一个算命游戏，要求根据输入的姓名，得到这个人的算命信息。
• 我们先来看看效果：

• 好啦，代码实现如下：

#include 
int main()
{
     
	char str[100]; 
	int height;
	
	printf("请大侠输入姓名：");
    scanf("%s", str);
    
    printf("请大侠输入身高(cm)：");
	scanf("%d", &height);
	
	printf("%s大侠，身高%dcm，骨骼惊奇，是百年难得一遇的人才，只要好好学习C语言，日后必成大器!\n", str, height);
    return 0;
}

• 你学废了吗？评论区留下你的算命结果哦 ~~

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• 通过这一章，我们学会了 从键盘输入数据，以及实现简单的人机交互，希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第01题】A + B | 四种输入方式，开启刷题的序章
• 【第05题】给定 a，求 a 的绝对值

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（06）- 进制转换入门

一、何为进制

• 进制也就是 进位计数制 的简称，是人为定义的带进位的计数方法。
• 对于任何一种进制 —— X进制，表示每一个数位上的数运算时都是逢 X 进一位。
• 例如：十进制是逢十进一，十六进制是逢十六进一，二进制就是逢二进一，八进制是逢八进一，以此类推，X进制就是 逢X进一。
• 如图三-1所示，代表的则是十进制的进位演示：

图三-1

二、常用进制

1、二进制

• 我们从定义出发：逢二进一。

两只鞋子 = 1双鞋子；
二个抓手 = 1双手；

2、三进制

• 同样，什么是逢三进一呢？

3个月 = 1个季度；

3、四进制

• 好了接下来，你能举出四进制的例子吗？
  

4个季度 = 1年

5、十进制

• 当然，现实生活中遇到的最多的数字都是十进制表示。例如：0、1、2、3、… 、9、10、…

4、其它进制

七进制：7天 = 1周；
十二进制：12瓶啤酒 = 1打；
二十四进制：24小时 = 1天；
六十进制：60秒 = 1分钟；60分钟 = 1小时；

三、计算机中的进制

• 在计算机中常用的进制有哪些呢？

1、二进制

• C语言中，我们如果想表示一个二进制数，可以用0b作为前缀，然后跟上0和1组成的数字，我们来看一段代码：

#include 
int main() {
     
	int a = 0b101;
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

• 这段代码中，输出的结果如下：

5

• 因为%d代表输出的数是十进制，所以我们需要将二进制转换成十进制以后输出，0b101的数学表示如下：$$(101{)}_2$$
• 它在十进制下的值为 5。
• 因为数字比较小，所以我们可以简单列出二进制和十进制的对应关系如下：

进制	零	一	二	三	四	五
二进制	0	1	10	11	100	101
十进制	0	1	2	3	4	5

• 也就是二进制下101对应于十进制下的 5。

2、八进制

• 讲八进制之前，我们还是先来看一段代码：

#include 
int main() {
     
	int a = 0123;
	printf("%d\n", a);
	return 0;
} 

• 那么，这段代码的输出值为多少呢？

83

• 为什么呢？参考二进制的表示法，八进制的表示法是前缀1个0，然后跟上0-7的数字；
• 换言之，我们需要把 123这个八进制数转换成十进制后再输出。而转换结果就是83，由于这里数字较大，我们已经无法一个一个数出来了，所以需要进行进制转换，关于进制转换，在第四节进制转换初步里再来讲解。

3、十六进制

• 同样的，对于十六进制数，表示方式为：以0x或者0X作为前缀，跟上0-9、a-f、A-F的数字，其中大小写字母的含义相同，分别代表从10到15的数字。如下表所示：

小写字母	大写字母	代表数字
a	A	10
b	B	11
c	C	12
d	D	13
e	E	14
f	F	15

• 我们看看这段代码的输出：

#include 
int main() {
     
	int a = 0X123;
	printf("%d\n", a);
	return 0;
} 

• 对于这段代码，输出的是：

291

四、进制转换初步

1、X进制 转 十进制

对于 X 进制的数来说，我们定义以下几个概念：
  【概念1】对于数字部分从右往左编号为 0 到 $n$，第 $i$ 个数字位表示为 $d_i$，这个数字就是 $d_n...d_1{d}_0$；
  【概念2】每个数字位有一个权值；
  【概念3】第 $i$ 个数字位的权值为 $X^i$；

• 基于以上几个概念， X进制 转 十进制的值为 每一位数字 和 它的权值的乘积的累加和，如下：
• $$\sum _{i=0}^n{X}^i{d}_i$$
• $\sum$ 是个求和符号，不必惊慌！
• 举个例子，对于上文提到的八进制的数0123，转换成十进制，只需要套用公式：
• $$\begin{array}{rl}\sum _{i=0}^n{X}^i{d}_i& =\sum _{i=0}^2{8}^i{d}_i\\ & =8^2\times 1+8^1\times 2+8^0\times 3\\ & =64+16+3\\ & =83\end{array}$$
• 再如，上文提到的十六进制数0X123，转换成十进制，套用同样的公式，如下：
• $$\begin{array}{rl}\sum _{i=0}^n{X}^i{d}_i& =\sum _{i=0}^{2}16^i{d}_i\\ & =16^2\times 1+16^1\times 2+16^0\times 3\\ & =256+32+3\\ & =291\end{array}$$

2、十进制 转 X进制

• 对于 十进制 转 X进制 的问题，我们可以这么来考虑：
• 从 X进制 转 十进制 的原理可知，任何一个十进制数字都是由 X进制 的幂的倍数累加而成。所以，一个数一定有 $X^0$ 这部分，而这部分，可以通过原数除上 $X$ 的余数得到。然后我们把原数除上 $X$ 后得到的数，肯定又有 $X^0$ 的部分，就这样重复的试除，直到得到的商为 零 时结束，过程中的余数，逆序一下就是对应进制的数了。
• 还是一上文的例子来说，对于291我们可以通过如下方式，转换成 十六进制。

291 除 16  ========== 余 3
18 除 16  =========== 余 2
1 除 16  ============ 余 1

• 而对于十进制的83，我们可以通过如下方式，转换成 八进制。

83 除 8 ============ 余 3
10 除 8 ============ 余 2
1 除 8 ============= 余 1

• 那么，等我们后面学习了循环语句以后，就可以教大家如何用计算机来实现进制转换了，目前阶段只需要了解下进制转换的基本原理即可。

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通过这一章，我们学会了：
  1）二进制的表示方式为：0b作为前缀，加上0-1组成的数字；
  2）八进制的表示方式为：0作为前缀，加上0-7组成的数字；
  3）十六进制的表示方式为：0x或者0X作为前缀，加上0-9、a-f，A-F组成的数字；
  4）X进制转换成十进制；
  5）十进制转换成X进制；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第01题】A + B | 四种输入方式，开启刷题的序章

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（07）- ASCII码

一、ASCII 码简介

1、ASCII 码的定义

• ASCII 码(即 American Standard Code for Information Interchange)，翻译过来是美国信息交换标准代码。
• 我们一般念成 ask 2 马。

2、ASCII 码的起源

• 它是一套编码系统。
• 由于计算机用 高电平 和 低电平 分别表示 1 和 0，所以，在计算机中所有的数据在存储和运算时都要使用二进制数表示，例如，像a-z、A-Z这样的52个字母以及0-9的数字还有一些常用的符号（例如?*#@!@#$%^&*()等）在计算机中存储时也要使用二进制数来表示，具体用哪些二进制数字表示哪个符号，每个人都可以约定自己的一套规则，这就叫编码。
• 即 一个数字 和 一个字符 的一一映射。
• 为了通信而不造成混淆，所以需要所有人都使用相同的规则。

3、ASCII 码的表示方式

• 标准ASCII 码，使用 7 位二进制数（剩下的1位二进制为0）来表示所有的大写和小写字母，数字0到9、标点符号，以及在英语中使用的特殊控制字符。
• 简单的就可以认为：一个数字对应一个字符。具体如下表所示：

二、ASCII 码的输出

• ASCII 码对应的字符用单引号括起来，并且是可以按照两种方式来输出的，分别为：字符形式 和 整数形式。

1、字符

• 当成字符用的时候，用格式化输出%c来控制，如下：

#include 
int main() {
     
	printf("%c\n", '0');
	printf("%c\n", 'A');
	printf("%c\n", 'a');
	printf("%c\n", '$');
	return 0;
} 

• 得到的输出结果如下：

0
A
a
$

2、整数

• 当成整数用的时候，用格式化输出%d来控制，如下：

#include 
int main() {
     
	printf("%d\n", '0');
	printf("%d\n", 'A');
	printf("%d\n", 'a');
	printf("%d\n", '$');
	return 0;
} 

• 得到的输出结果如下：

48
65
97
36

• 这是因为一个字符代表的是一个整数到符号的映射，它本质上还是一个整数，所以我们可以用整数的形式来输出。字符'0'的整数编码为48，字符'1'的整数编码为49，以此类推。
  

三、ASCII 码的运算

• 既然当成了整数，那么就可以进行简单的四则运算了。
• 我们简单来看下下面这段代码：

#include 
int main() {
     
	printf("%c\n", '0' + 5);
	printf("%c\n", 'A' + 3);
	printf("%c\n", 'a' + 5);
	printf("%c\n", '$' + 1);
	return 0;
} 

• 它的输出如下：

5
D
f
%

• 字符加上一个数字，我们可以认为是对字符编码进行了一个对应数字的偏移，字符'0'向右偏移 5 个单位，就是字符'5'；同样的，'A'向右偏移3个单位，就是字符'D'。
• 有加法当然也有减法，接下来让我们看个例题。
  

【例题1】给出如下代码，给出它的输出结果。

#include 
int main() {
     
	printf("%c\n", 'A' - 10);
	return 0;
}

• 建议先想想，然后再敲代码看看结果，是否和你想的一致。

四、ASCII 码的比较

• ASCII 码既然可以和整数无缝切换，那么自然也可以进行比较了。
• 通过上一节，我们了解到了 '0'加上1以后等于'1'，那么顺理成章可以得出：'0' < '1'。
• 同样可以知道：'a' < 'b'、'X' < 'Y'。
• 那么，我们再来看个问题。
  

【例题2】请问 'a' < 'A'还是 'a' > 'A'。

• 这个问题的答案，就交给评论区吧，通过以上的教学，相信你一定能回答对。

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通过这一章，我们学会了：
  1）ASCII 码的表示；
  2）ASCII 码的运算；
  3）ASCII 码的比较；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第01题】A + B | 四种输入方式，开启刷题的序章
• 【第08题】给定一个字符 c，要求转换成大写后输出 | ASCII码的应用

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（08）- 常量

一、常量简介

• C语言中的常量，主要分为以下几种类型：
  

二、数值常量

• 数值常量分为整数和浮点数，整数一般称为整型常量，浮点数则称为实型常量。

1、整型常量

• 整型常量分为二进制、八进制、十进制 和 十六进制。
• 每个整型常量分为三部分：前缀部分、数字部分、后缀部分。
• 如下表所示：

进制	前缀部分	数字部分	后缀部分
二进制	0b	0-1	u、l、ll
八进制	0	0-7	u、l、ll
十进制	无	0-9	u、l、ll
十六进制	0x或0X	0-9、a-f、A-F	u、l、ll

• 关于前缀这部分，在 光天化日学C语言（06）- 进制转换入门 已经讲到过，就不再累述了。
• 这里着重提一下后缀，u（unsigned）代表无符号整数，l（long）代表长整型，ll代表long long。

• 换言之，无符号整型就是非负整数。
• 待时机成熟，我会对整数的存储结构进行一个非常详细的介绍。

【例题1】说出以下整型常量中，哪些是非法的，为什么非法。

1314
520u
0xFoooooL
0XFeeeul
018888
0987UU
0520
0x4b
1024llul
30ll
030ul

2、实型常量

• 实型常量又分为 小数形式 和 指数形式。

1）小数形式

• 小数形式由三部分组成：整数部分、小数点、小数部分。例如：

	3.1415927
	4.5f
	.1314

• 其中 f后缀代表 float，用于区分double。
• .1314等价于0.1314。

2）指数形式

• 指数形式的典型格式为xey，如下：

	1e9
	5.2e000000
	5.2e-1
	1.1e2

• 它表示的数值是：
• $$x\times 10^y$$
• 其中 $y$ 代表的是数字10的指数部分，所以是支持负数的。

三、字符常量

• 字符常量可以是一个普通的字符、一个转义序列，或一个通用的字符。
• 每个字符都对应一个 ASCII 码值。

1）普通字符

• 普通字符就是用单引号括引起来的单个字符，如下：

	'a'
	'Q'
	'8'
	'?'
	'+'
	' '

• 包含 26 个小写字母，26 个大写字母，10 个数字，几个标点符号，运算符等等。
• 具体参见：光天化日学C语言（07）- ASCII码。

2）转义字符

• 转义字符是用引号引起来，并且内容为 斜杠 + 字符，例如我们之前遇到的用 '\n'代表换行，\t代表水平制表符（可理解为键盘上的 tab 键），'\\'代表一个反斜杠，等等；
• 当然还可以用 '\ooo'来代替一个字符，其中一个数字o代表一个八进制数；也可以用 '\xhh'来代表一个字符，具体见如下代码：

#include 
int main() {
     
    char a = 65;
    char b = '\101';
    char c = '\x41';
    printf("%c %c %c\n", a, b, c);
    return 0;
} 

• 以上的代码输出结果为：

A A A

• 这是因为八进制下的101和十六进制的41在十进制下都是65，代表的是大写字母'A'的ASCII 码值。
  

【例题1】请问如何输出一个单引号？

四、字符串常量

• 字符串常量，又称为字符串字面值，是括在双引号""中的。一个字符串包含类似于字符常量的字符：普通字符、转义序列。

1、单个字符串常量

#include 
int main() {
     
    printf( "光天化日学\x43语言！\n" );
    return 0;
} 

• 我们可以用转义的'\x43'代表'C'和其它字符组合，变成一个字符串常量。以上代码输出为：

光天化日学C语言！

【例题2】如果我想要如下输出结果，请问，代码要怎么写？

"光天化日学C语言！"

2、字符串常量分行

• 两个用""引起来的字符串，是可以无缝连接的，如下代码：

#include 
int main() {
     
	printf( 
		"光天化日学" 
		"C语言！\n" 
	);
	return 0;
} 

• 这段代码的结果也是：

光天化日学C语言！

五、符号常量

1、#define

• 利用 #define预处理器可以定义一个常量如下：

#include 
#define TIPS "光天化日学\x43语言！\n" 
#define love 1314
int main() {
     
    printf( TIPS );
    printf("%d\n", love);
    return 0;
} 

• 以上这段代码，会将所有TIPS都原文替换为"光天化日学\x43语言！\n"；将所有love替换为1314。

2、const

• const的用法也非常广泛，而且涉及到很多概念，这里只介绍最简单的用法，后面会开辟一个新的章节专门来讲它的用法。

#include  
const int love = 1314;
int main() {
     
	printf( "%d\n", love );
	return 0;
}

• 我们可以在普通变量定义前加上const，这样就代表它是个常量了，在整个运行过程中都不能被修改。

【例题3】下面这段代码会发生什么情况，自己编程试一下吧。

#include  
const int love = 1314;
int main() {
     
    love = 520;
    printf( "%d\n", love );
    return 0;
}

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• 通过这一章，我们学会了 各种类型 的常量，希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第01题】A + B | 四种输入方式，开启刷题的序章
• 【第02题】给定 n，求 1 + 2 + 3 + … + n 的和 | 四种解法

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第二章 运算符和表达式

（09）- 算术运算符

一、算术运算符

• 算术运算符主要包含以下几个：
• 1）四则运算符，也就是数学上所说的加减乘除；
• 2）取余符号；
• 3）自增和自减。
  
• 那么接下来让我们一个一个来看看吧。

1、四则运算符

• 数学上的加减乘除和C语言的加减乘除的含义类似，但是符号表示方法不尽相同，对比如下：

/	加法	减法	乘法	除法
数学	+	-	$\times$	÷
C语言	+	-	*	/

1）加法

• a + b代表两个操作数相加，代码如下：

#include 
int main() {
     
    int a = 1, b = 2;
    double c = 1.005, d = 1.995;
    printf("a + b = %d\n", a + b );
    printf("c + d = %.3lf\n", c + d);
    printf("a + c = %.3lf\n", a + c);
    return 0;
}

• 这段代码的输出为：

a + b = 3
c + d = 3.000
a + c = 2.005

2）减法

• a - b代表从第一个操作数中减去第二个操作数，代码如下：

#include 
int main() {
     
    int a = 1, b = 2;
    double c = 1.005, d = 1.995;
    printf("a - b = %d\n", a - b );
    printf("c - d = %.3lf\n", c - d);
    printf("a - c = %.3lf\n", a - c);
    return 0;
}

• 这段代码的输出为：

a - b = -1
c - d = -0.990
a - c = -0.005

3）乘法

• a * b代表两个操作数相乘，代码如下：

#include 
int main() {
     
    int a = 1, b = 2;
    double c = 1.005, d = 1.995;
    printf("a * b = %d\n",    a * b);
    printf("c * d = %.3lf\n", c * d);
    printf("a * c = %.3lf\n", a * c);
    return 0;
}

• 这段代码的输出为：

a * b = 2
c * d = 2.005
a * c = 1.005

4）除法

不同类型的除数和被除数会导致不同类型的运算结果。
  1）当 除数 和 被除数 都是整数时，运算结果也是整数；
    1.a）如果能整除，结果就是它们相除的商；
    1.b）如果不能整除，那么就直接丢掉小数部分，只保留整数部分，即数学上的 取下整；
  2）除数和被除数中有一个是小数，那么运算结果也是小数，并且是 double 类型的小数。

• 我们来看一段代码：

#include 
int main() {
     
    int a = 6, b = 3, c = 4;
    double d = 4;
    printf("a / b = %d\n", a / b );
    printf("a / c = %d\n", a / c);
    printf("a / d = %.3lf\n", a / d);
    return 0;
}

• 输出结果如下：

a / b = 2
a / c = 1
a / d = 1.500

• a能被整除b，所以第一行输出它们的商，即 2；
• a不能被整除c，所以第二行输出它们相除的下整，即 1；
• a和d中，d为浮点数，所以相除得到的也是浮点数；

#include 
int main() {
     
    int a = 5, b = 0;
    int c = a / b;
    return 0;
}

• 这里会触发一个异常，即 除零错。这种情况在 C语言中是不允许的，但是由于变量的值只有在运行时才会确定，编译器是没办法帮你把这个错误找出来的，平时写代码的时候一定要注意。
  

2、取余符号

• 取余，也就是求余数，使用的运算符是%。C语言中的取余运算只能针对整数，也就是说，%两边都必须是整数，不能出现小数，否则会出现编译错误。
• 例如：5 % 3 = 2、7 % 2 = 1。

当然，余数可以是正数也可以是负数，由%左边的整数决定：
  1）如果%左边是正数，那么余数也是正数；
  2）如果%左边是负数，那么余数也是负数。

• 我们继续来看一段代码：

#include 
int main()
{
     
    printf(
        "9%%4=%d\n"
        "9%%-4=%d\n"
        "-9%%4=%d\n"
        "-9%%-4=%d\n",
        9%4, 
        9%-4, 
        -9%4, 
        -9%-4
    );
    return 0;
}

• 在 光天化日学C语言（08）- 常量 这一章中，我们提到的两个用""引起来的字符串是可以无缝连接的，所以这段代码里面四个字符串相当于一个。而%在printf中是用来做格式化的，所以想要输出到屏幕上，需要用%%。于是，我们得到输出结果如下：

9%4=1
9%-4=1
-9%4=-1
-9%-4=-1

• 印证了最后的符号是跟着左边的数走的。

3、自增和自减

• 自增和自减的情况类似，所以我们只介绍自增即可。

	x = x + 1;

• 我们也可以写成：

	x++;

• 当然，也可以写成：

	++x;

• 这两者的区别是什么呢？我们来看一段代码：

#include 
int main()
{
     
    int x = 1;
    printf( "x = %d\n", x++ );
    printf( "x = %d\n", x );
    return 0;
}

• 输出结果是：

x = 1
x = 2

• 这是因为x在自增前，就已经把值返回了，所以输出的是原值。我们再来看另一种情况：

#include 
int main()
{
     
    int x = 1;
    printf( "x = %d\n", ++x );
    printf( "x = %d\n", x );
    return 0;
}

• 输出结果是：

x = 2
x = 2

• 这是因为x先进行了自增，再把值返回，所以输出的是自增后的值。
• 当然，自减也是同样的道理，大家可以自己写代码实践一下。
  

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通过这一章，我们学会了：
  1）四则运算符；
  2）取余运算符；
  3）自增和自减运算符；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第01题】A + B | 四种输入方式，开启刷题的序章
• 【第02题】给定 n，求 1 + 2 + 3 + … + n 的和 | 四种解法
• 【第07题】给定 n，求 1 × 2 × 3 × … × n 的乘积 | 两种解法

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（10）- 关系运算符

一、关系运算符

1、概览

• 关系运算符是用来判断符号两边的数据的大小关系的。
• C语言中的关系运算符主要有六个，如下：
  

2、表示方式

• C语言中的关系运算符和数学中的含义相同，但是表示方法略有不同，区别如下：

关系运算符释义	C语言表示	数学表示
大于	>	>
大于等于	>=	≥
等于	==	=
不等于	!=	≠
小于	<	<
小于等于	<=	≤

• 关系运算符的两边可以是变量、数值 或 表达式，例如：

1）变量

• a > b
• a != b

2）数值

• 3 > 5
• a == 6

3）表达式

• a + b > 4
• a > a + b

二、关系运算符的应用

1、运算结果

• 关系运算符的运算结果只有 0 或 1。当条件成立时结果为 1，条件不成立结果为 0。
• 我们来看一段代码，如下：

#include 
int main() {
     
    printf("%d\n", 1 > 2);
    printf("%d\n", 1 < 2);
    return 0;
}

• 得到的输出结果为：

0
1

• 原因就是1 > 2在数学上是不成立的，所以结果为0；而1 < 2在数学上是不成立的，所以结果为1；

2、运算符嵌套

• 关系运算符是允许嵌套使用的，即运算的结果可以继续作为关系运算符的运算参数，例如以下代码：

#include 
int main() {
     
    printf("%d\n", 1 > 2 > -1);
    return 0;
}

• 输出结果是多少呢？
  
• 由于1 > 2的结果为0，所以1 > 2 > -1等价于0 > -1，显然是成立的，所以输出的结果为：

1

• 有关于结合性的内容，会在运算符的内容都讲完后，就运算符优先级和运算符结合性进行一个统一讲解，现在这个阶段，你只需要知道，关系运算符都是左结合，即存在多个运算符，有没有括号的情况下，一律从左往右计算。
  

【例题1】给出以下代码，问输出的结果是什么。

#include 
int main() {
     
    printf("%d\n", 1 < 2 > 1);
    printf("%d\n", 3 > 2 > 1);
    return 0;
}

3、运算符优先级

• !=和==的优先级低于>，<，>=，<=。
• 优先级是什么呢？
• 看个例子就能明白。

#include 
int main() {
     
    printf("%d\n", 1 < 2 == 1);
    return 0;
}

• 我们可以做出两种假设：
• 假设1：==优先级低于<；1 < 2优先计算，则表达式等价于1 == 1，成立，输出1。
• 假设2：==优先级高于<；2 == 1优先计算，则表达式等价于1 < 0，不成立，输出0。
• 实际上，这段代码的结果为：

1

• 即 ==的优先级低于<，当然，同学们可以试下 !=和其它符号的关系。
  
• 另外，关系表达式会进场用在条件判断 if语句中，例如：

if(a < b) {
     
    // TODO
}

• 我们会在将if语句的时候继续复习关系运算符相关的知识哦~

4、== 和 =

• 初学者最容易犯的错是把==和=搞混，前者是判断相等与否，而后者是赋值。
• 看一段代码，就能知道：

#include 
int main() {
     
    int a = 0; 
    printf("%d\n", a = 0);
    printf("%d\n", a == 0);
    return 0;
}

• 以上这段代码的输出结果是：

0
1

• 神不神奇，意不意外？！

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通过这一章，我们学会了：
  1）6种关系运算符；
  2）关系运算符的嵌套；
  3）关系运算符的优先级；

• 希望对你有帮助哦 ~ 当然，要多写代码尝试下文中提到的各种情况哦，祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第09题】给定 n 和 n 个正整数，输出其中最大的数

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（11）- 逻辑运算符

一、逻辑运算符

1、概览

• 逻辑运算符是用来做逻辑运算的，也就是我们数学中常说的 “与或非”。
• C语言中的逻辑运算符主要有三个，如下：
  

2、表示方式

• C语言中的逻辑运算符和数学中的含义类似，但是表示方法截然不同，对应关系如下：

逻辑运算符释义	操作数个数	C语言表示	数学表示
与	二元操作符	&&	$\wedge$
或	二元操作符	||	$\vee$
非	一元操作符	!	$\neg$

• 二元操作符的操作数是跟在符号两边的，而一元操作符的操作数则是跟在符号右边的。
• 逻辑运算符的操作数可以是变量、数值 或 表达式。例如：

1）变量

• a && b
• a || b
• !a

2）数值

• a && 520
• 1314 || 520
• !0

3）表达式

• a + b && c + d
• a + b || c + d
• !(a + b)

二、逻辑运算符的应用

1、运算结果

1）与运算(&&)

对于与运算，参与运算的操作数都为 “真” 时，结果才为 “真”，否则为 “假”。

#include 
int main() {
     
    printf("%d\n", 0 && 0);  // 0
    printf("%d\n", 5 && 0);  // 0
    printf("%d\n", 0 && 5);  // 0
    printf("%d\n", 5 && 9);  // 1
    return 0;
}

• 注释中的内容，就是实际输出的内容。
• 我们发现，无论操作数原本是什么，程序只关心它是 “零” 还是 “非零”。然后根据&&运算符自身的运算规则进行运算。

2）或运算(||)

对于或运算，参与运算的操作数都为“假”时，结果才为“假”，否则为“真”。

#include 
int main() {
     
    printf("%d\n", 0 || 0);  // 0
    printf("%d\n", 5 || 0);  // 1
    printf("%d\n", 0 || 5);  // 1
    printf("%d\n", 5 || 9);  // 1
    return 0;
}

• 注释中的内容，就是实际输出的内容。
• 我们同样发现，无论操作数原本是什么，程序只关心它是 “零” 还是 “非零”。然后根据||运算符自身的运算规则进行运算。

3）非运算(!)

对于非运算，操作数为 “真”，运算结果为 “假”；操作数为 “假”，运算结果为 “真”；

#include 
int main() {
     
    printf("%d\n", !0);  // 1
    printf("%d\n", !5);  // 0
    return 0;
}

• 注释中的内容，就是实际输出的内容。
• 八个字概括：非真即假，非假即真。

2、运算符嵌套

• 和 关系运算符 一样，逻辑运算符也是可以支持嵌套的，即运算结果可以继续作为逻辑运算符的操作数，例如如下代码：

#include 
int main() {
     
    int a = !( (5 > 4) && (7 - 8) && (0 - 1) );
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

• (5 > 4)和(7 - 8)这两个表达式进行与运算，等价于：1 && 1，结果为1。
• 1和(0 - 1)继续进行与运算，等价于1 && 1，结果为1。
• 对1进行非运算，得到结果为 0。
• 所以这段代码最后输出的结果为：

0

3、运算符优先级

• 接下来，我们看下三个运算符混合运用的情况，对于如下代码：

#include 
int main() {
     
    int a = !( 1 || 1 && 0 );
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

• 这个问题的答案是：

0

• 我们再来看个例子，区别只是在1 || 1的两边加上一个括号。

#include 
int main() {
     
    int a = !( (1 || 1) && 0 );
    printf("%d\n", a);
    return 0;
}

• 现在输出的答案变成了：

1

• 这是为什么呢？
• 因为&&的优先级是比||要高的，所以在没有任何括号的情况下，&&会优先计算，简而言之，对于刚才的( 1 || 1 && 0 )，我们把它等价成( 1 || (1 && 0) )，这样是不是就好理解了。
• 用类似的方法，我们可以得到 !的优先级是最高的，所以这三个符号的优先级排序如下：
• $$||<\&\&<!$$

• 当然，后面的章节，我们会对 算术运算符、关系运算符、逻辑运算符 等等所有的运算符的优先级 和 结合性 进行一个梳理，尽情期待 ~~

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通过这一章，我们学会了：
  1）与运算：有假必假；
  2）或运算：有真必真；
  3）非运算：非真即假，非假即真；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第01题】A + B | 四种输入方式，开启刷题的序章
• 【第04题】给定 a 和 b，问 a 能否被 b 整除 | && 的应用
• 【第11题】给出四个数，输出四个数的和 | && 的应用

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（12）- 类型转换

一、概念

• 类型转换 就是将数据（即 变量、数值、表达式 等的结果）从一种类型转换成另一种类型。
• 今天的章节主要围绕以下内容展开：
  

二、类型转换

1、自动类型转换

• 这个过程不需要写代码的人干预，会自动发生。
• 自动类型转换主要发生在两个时机：赋值 和 运算。

1）赋值

• 将一种类型的数据赋值给另外一种类型的变量时会发生自动类型转换，如下代码所示：

#include 
int main() {
     
    float love = 520;
    return 0;
}

• 这里的520原本是int类型的数据，为了赋值给love，他需要转换成float类型。
• 再来看另一个例子：

#include 
int main() {
     
    int loveyou = 11 / 9;
    return 0;
}

• love / 9的值明显不是一个整数，但是它需要赋值给int，所以需要先转换为int类型以后，才能赋值给变量loveyou。
• 由于在赋值运算中，赋值号两边的数据类型不同时，需要把右边数据的类型转换为左边变量的类型，这可能会导致数据失真，或者精度降低（例如上面例子中所说的浮点数转整数，就会截掉小数部分）。

2）运算

• 在不同类型的混合运算中，编译器也会自动地转换数据类型，将参与运算的所有数据先转换为同一种类型，然后再进行计算。转换的规则如下：

转换原则如下：
  1）数据长度短的向输出长度长的进行转换；
  2）精度低的向精度高的进行转换；

• 注意，所有的浮点运算都是以双精度进行的，即使运算中只有float类型，也要先转换为double类型，才能进行运算。
• 当char和short参与运算时，必须先转换成int类型。
• 来看一个计算圆周长的例子：

#include 
#include 
const float PI = acos(-1.0);  // 3.1415926535...
int main(){
     
    int c1, r = 10;
    double c2;
    c1 = 2 * PI * r;
    c2 = 2 * PI * r;
    printf("c1=%d, c2=%lf\n", c1, c2);
    return 0;
}

• 输出结果为：

c1=62, c2=62.831855

• 上述例子中，c1是int类型，c2是double类型，赋值号右边的内容是计算圆的周长，完全相同，但是就是由于被赋值的变量类型不同，从而导致运算结果截然不同。
• 虽然表达式的结果都是double类型。但由于c1为int类型，所以赋值运算的结果仍为int类型，舍去了小数部分，导致数据失真。

二、强制类型转换

• 自动类型转换是编译器根据代码的上下文环境自行判断的，有时候并不是那么智能，不能满足所有的需求。所以有时候需要写代码的人，也就是程序员能够自己在代码中明确地提出要进行类型转换，这就是强制类型转换。

1）强制类型转换的格式

(type_name) expression

• 其中 type_name 为新类型名称，expression为需要进行强制类型转换的表达式。

2）64位整数强转

• 让我们来看个非常容易犯错的例子：

#include 
int main(){
     
    long long x = 1 << 32;
    printf("%lld\n", x); 
    return 0;
}

• 我们想要干的事情，就是计算 $2^{32}$ 并且存到变量x中。
  
• 然而，这个程序的输出结果为：

0

• 回想一下，我们 光天化日学C语言（03）- 变量 这一节中学到的，整数的范围最大不会超过 $2^{32}-1$，所以这里显然是超了。
• 更加具体的原因，这里的1是int类型，所以进行左移32位时，产生了溢出，所以变成了0，这里涉及到补码相关的知识，我会在后续章节详细进行讲解。
• 所以，我们需要先把 1 强制转换成long long再进行左移运算，如下：

#include 
int main(){
     
    long long x = (long long)1 << 32;
    printf("%lld\n", x); 
    return 0;
}

• 得到的结果为：

4294967296

• 是我们期望的结果，即 $2^{32}$。

3）浮点数强转

• 另一个比较经典的例子，就是我们计算除法的时候，如下：

#include 
int main(){
     
    int a = 10;
    int b = 3; 
    double c = a / b;
    printf("%lf\n", c); 
    return 0;
}

• 得到的结果为：

3.000000

• 原因是因为a和b都是int类型，如果不进行干预，那么a / b的运算结果也是int类型，小数部分将被丢弃；虽然是c是double类型，可以接收小数部分，但是在赋值之前，小数部分提前就被舍弃了，它只能接收到整数部分，这就导致除法运算的结果失真。
• 修改方案如下：

#include 
int main(){
     
    int a = 10;
    int b = 3; 
    double c = (double) a / b;
    printf("%lf\n", c); 
    return 0;
}

• 我们只需要将a或b其中之一转换成double，然后再参与运算即可。
• 当然，我们还可以这么写：

#include 
int main(){
     
    int a = 10;
    int b = 3; 
    double c = (a + 0.0) / b;
    printf("%lf\n", c); 
    return 0;
}

• 或者这么写：

#include 
int main(){
     
    int a = 10;
    int b = 3; 
    double c = (a * 1.0) / b;
    printf("%lf\n", c); 
    return 0;
}

• 核心就是：不改变原有表达式的值，在其中添加一些double类型的数，使得整个表达式转换成double。
• 使用强制类型转换时，有时候可能不是编译器想要的那样，因为这是写代码的人自己的行为，所以程序员自己要意识到其中潜在的风险。
• 比如将指针转换成整型，或者将double转换成指针，当然，有些强制转换可能直接导致程序崩溃。

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通过这一章，我们学会了：
  1）类型转换；
  2）自动类型转换；
  3）强制类型转换；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第01题】A + B | 四种输入方式，开启刷题的序章
• 【第10题】给定 n 和 n 个正整数，输出它们的平均数
• 【第12题】给定 r，求以 r 为半径的圆的周长和面积

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（13）- 位运算概览

一、再谈二进制

• 我们在学习 光天化日学C语言（06）- 进制转换入门 的时候，曾经提到过二进制。

• 在计算机中，非零即一。

1、二进制数值表示

• 例如，在计算机中，我们可以用单纯的 0 和 1 来表示数字。

1、101、1100011、100101010101 都是二进制数。
123、423424324、101020102101AF 则不是，因为有 0 和 1 以外的数字位。

• 一般为了不产生二义性，我们会在数字的右下角写上它的进制，例如：
• $$1010_{(10)}$$
• 代表的是十进制下的 1010，也就是十进制下的 “一千零一十”。
• $$1010_{(2)}$$
• 代表的是二进制下的 1010，也就是十进制下的 “十”。

2、二进制加法

二进制加法采用从低到高的位依次相加，当相加的和为2时，则向高位进位。

• 例如，在二进制中，加法如下：$$\begin{gathered} 1_{(2)}+1_{(2)}=10_{(2)} \\ {1}_{(2)}+0_{(2)}=1_{(2)} \\ {0}_{(2)}+1_{(2)}=1_{(2)} \\ {0}_{(2)}+0_{(2)}=0_{(2)} \end{gathered}$$

3、二进制减法

二进制减法采用从低到高的位依次相减，当遇到 0 减 1 的情况，则向高位借位。

• 例如，在二进制中：减法如下：$$\begin{gathered} 1_{(2)}-1_{(2)}=0_{(2)} \\ {1}_{(2)}-0_{(2)}=1_{(2)} \\ 10_{(2)}-1_{(2)}=1_{(2)} \\ {0}_{(2)}-0_{(2)}=0_{(2)} \end{gathered}$$
• 而我们今天要讲的位运算正是基于二进制展开的。

二、位运算简介

• 位运算可以理解成对二进制数字上的每一个位进行操作的运算。
• 位运算分为 布尔位运算符 和 移位位运算符。
• 布尔位运算符又分为 位与(&)、位或(|)、异或(^)、按位取反(~)；移位位运算符分为 左移(<<) 和 右移(>>)。
• 如图所示：
  

三、位运算概览

• 今天，我们先来对位运算进行一个初步的介绍。后面会对每个运算符的应用做详细介绍，包括刷题的时候如何运用位运算来加速等等。

1、布尔位运算

• 对于布尔位运算，总共有四个，如下表所示：

C语言运算符表示	含义	示例
&	位与	x & y
|	位或	x | y
^	异或	x ^ y
~	按位取反	x ~ y

1）位与

• 位与就是对操作数的每一位按照如下表格进行运算，对于每一位只有 0 或 1 两种情况，所以组合出来总共 $2^2=4$ 种情况。

左操作数	右操作数	结果
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

#include 
int main() {
     
    int a = 0b1010;           // (1)
    int b = 0b0110;           // (2)
    printf("%d\n", (a & b) ); // (3)
    return 0;
}

• $(1)$ 在C语言中，以0b作为前缀，表示这是一个二进制数。那么a的实际值就是 $(1010{)}_2$。
• $(2)$ 同样的，b的实际值就是$(0110{)}_2$；
• $(3)$ 那么这里a & b就是对$(1010{)}_2$ 和 $(0110{)}_2$ 的每一位做表格中的&运算。
• 所以最后输出结果为：

2

• 因为输出的是十进制数，它的二进制表示为： $(0010{)}_2$。
• 注意：这里的 前导零 可有可无，作者写上前导零只是为了对齐以及让读者更加清楚位与的运算方式。

2）位或

• 位或的运算结果如下：

左操作数	右操作数	结果
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

• 我们来看以下这段程序：

#include 
int main() {
     
    int a = 0b1010;
    int b = 0b0110;         
    printf("%d\n", (a | b) );
    return 0;
}

• 以上程序的输出结果为：

14

• 即二进制下的 $(1110{)}_2$ 。

3）异或

• 异或的运算结果如下：

左操作数	右操作数	结果
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

• 我们来看以下这段程序：

#include 
int main() {
     
    int a = 0b1010;       
    int b = 0b0110;          
    printf("%d\n", (a ^ b) ); 
    return 0;
}

• 以上程序的输出结果为：

12

• 即二进制下的 $(1100{)}_2$ 。

4）按位取反

• 按位取反其实就是 0 变 1， 1 变 0。
• 同样，我们来看一段程序。

#include 
int main() {
     
    int a = 0b1;
    printf("%d\n", ~a );
    return 0;
}

• 这里我想卖个关子，同学们可以自己试一下运行结果。
• 至于为什么会输出这个结果，我会在 光天化日学C语言（17）- 位运算 ~ 的应用 中进行详细讲解，敬请期待。

2、移位位运算

• 对于移位位运算，总共有两个，如下表所示：

C语言运算符表示	含义	示例
<<	左移	x << y
>>	右移	x >> y

1）左移

• 其中x << y代表将二进制的 $x$ 的末尾添加 $y$ 个零，就好比向左移动了 $y$ 位。
• 比如 $(1011{)}_2$ 左移三位的结果为：$(1011000{)}_2$。

2）右移

• 其中x >> y代表将二进制的 $x$ 从右边开始截掉 $y$ 个数，就好比向右移动了 $y$ 位。
• 比如 $(101111{)}_2$ 右移三位的结果为：$(101{)}_2$。

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通过这一章，我们学会了：
  1）位与 & ；
  2）位或 |
  3）异或 ^；
  4）按位取反 ~；
  5）左移 <<；
  6）右移 >>；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第01题】A + B | 四种输入方式，开启刷题的序章
• 【第39题】位与 & 的应用 | 一句话消除末尾连续的 1

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（14）- 位运算 & 的应用

一、位与运算符

• 位与运算符是一个二元的位运算符，也就是有两个操作数，表示为x & y。
• 位与运算会对操作数的每一位按照如下表格进行运算，对于每一位只有 0 或 1 两种情况，所以组合出来总共 $2^2=4$ 种情况。

左操作数	右操作数	结果
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

• 通过这个表，我们得出一些结论：
• 1）无论是 0 或 1，只要位与上 1，还是它本身；
• 2）无论是 0 或 1，只要位与上 0，就变成 0；
  

#include 
int main() {
     
    int a = 0b1010;           // (1)
    int b = 0b0110;           // (2)
    printf("%d\n", (a & b) ); // (3)
    return 0;
}

• $(1)$ 在C语言中，以0b作为前缀，表示这是一个二进制数。那么a的实际值就是 $(1010{)}_2$。
• $(2)$ 同样的，b的实际值就是$(0110{)}_2$；
• $(3)$ 那么这里a & b就是对$(1010{)}_2$ 和 $(0110{)}_2$ 的每一位做表格中的&运算。
• 所以最后输出结果为：

2

• 因为输出的是十进制数，它的二进制表示为： $(0010{)}_2$。
• 注意：这里的 前导零 可有可无，作者写上前导零只是为了对齐以及让读者更加清楚位与的运算方式。

二、位与运算符的应用

1、奇偶性判定

• 我们判断一个数是奇数还是偶数，往往是通过取模%来判断的，如下：

#include 
int main() {
     
    if(5 % 2 == 1) {
     
        printf("5是奇数\n");
    }
    if(6 % 2 == 0) {
     
        printf("6是偶数\n");
    }
    return 0;
} 

• 然而，我们也可以这么写：

#include 
int main() {
     
    if(5 & 1) {
     
        printf("5是奇数\n");
    }
    if( (6 & 1) == 0 ) {
     
        printf("6是偶数\n");
    }
    return 0;
} 

• 哇，好神奇！
• 这是利用了奇数和偶数分别的二进制数的特性，如下表所示：

-	二进制末尾位
奇数	1
偶数	0

• 所以，我们对任何一个数，通过将它和 0b1进行位与，结果为零，则必然这个数的二进制末尾位为0，根据以上表就能得出它是偶数了；否则，就是奇数。
• 注意，由于if语句我们还没有实际提到过，所以这里简单提一下，后面会有系统的讲解：

	if( expr ) {
      body }

• 对于以上语句，expr代表的是一个表达式，表达式的值最后只有 零 或 非零，如果值为非零，才会执行body中的内容。

2、取末五位

【例题1】给定一个数，求它的二进制表示的末五位，以十进制输出即可。

• 这个问题的核心就是：我们只需要末五位，剩下的位我们是不需要的，所以可以将给定的数 位与上0b11111，这样一来就直接得到末五位的值了。
• 代码实现如下：

#include 
int main() {
     
    int x;
    scanf("%d", &x);
    printf("%d\n", (x & 0b11111) );
    return 0;
} 

【例题2】如果是想得到末七位、末九位、末十四位、末 K 位，应该如何实现呢？

3、消除末尾五位

【例题3】给定一个 32 位整数，要求消除它的末五位。

• 还是根据位与的性质，消除末五位的含义，有两层：
• 1）末五位，要全变成零；
• 2）剩下的位不变；
• 那么，根据位运算的性质，我们需要数，它的高27位都为1，低五位都为 0，则这个数就是：
• $$(11111111111111111111111111100000{)}_2$$
• 但是如果要这么写，代码不疯掉，人也会疯掉，所以一般我们把它转成十六进制，每四个二进制位可以转成一个十六进制数，所以得到十六进制数为0xffffffe0。
• 代码实现如下：

#include 
int main() {
     
    int x;
    scanf("%d", &x);
    printf("%d\n", (x & 0xffffffe0) );
    return 0;
} 

4、消除末尾连续1

【例题4】给出一个整数，现在要求将这个整数转换成二进制以后，将末尾连续的1都变成0，输出改变后的数（以十进制输出即可）。

• 我们知道，这个数的二进制表示形式一定是：
• $$...0\underset{\mathrm{k}}{11...11}$$
• 如果，我们把这个二进制数加上1，得到的就是：
• $$...1\underset{\mathrm{k}}{00...00}$$
• 我们把这两个数进行位与运算，得到：
• $$...0\underset{\mathrm{k}}{00...00}$$
• 所以，你学会了吗？

5、2的幂判定

【例题5】请用一句话，判断一个正数是不是2的幂。

• 如果一个数是 2 的幂，它的二进制表示必然为以下形式：
• $$1\underset{\mathrm{k}}{00...00}$$
• 这个数的十进制值为 $2^k$。
• 那么我们将它减一，即 $2^k-1$ 的二进制表示如下（参考二进制减法的借位）：
• $$0\underset{\mathrm{k}}{11...11}$$
• 于是 这两个数位与的结果为零，于是我们就知道了如果一个数 $x$ 是 2 的幂，那么x & (x-1)必然为零。而其他情况则不然。
• 所以本题的答案为：

	(x & (x-1)) == 0

---

通过这一章，我们学会了：
  1）用位运算 & 来做奇偶性判定；
  2）用位运算 & 获取一个数的末五位，末七位，末K位；
  3）用位运算 & 消除某些二进制位；
  4）用位运算 & 消除末尾连续 1；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第39题】位与 & 的应用 | 一句话消除末尾连续的 1

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（15）- 位运算 | 的应用

一、位或运算符

• 位或运算符是一个二元的位运算符，也就是有两个操作数，表示为x | y。
• 位或运算会对操作数的每一位按照如下表格进行运算，对于每一位只有 0 或 1 两种情况，所以组合出来总共 $2^2=4$ 种情况。

左操作数	右操作数	结果
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

• 通过这个表，我们得出一些结论：
• 1）无论是 0 或 1，只要位或上 1，就变成1；
• 2）只有当两个操作数都是0的时候，才变成 0；

#include 
int main() {
     
    int a = 0b1010;           // (1)
    int b = 0b0110;           // (2)
    printf("%d\n", (a | b) ); // (3)
    return 0;
}

• $(1)$ 在C语言中，以0b作为前缀，表示这是一个二进制数。那么a的实际值就是 $(1010{)}_2$。
• $(2)$ 同样的，b的实际值就是$(0110{)}_2$；
• $(3)$ 那么这里a | b就是对$(1010{)}_2$ 和 $(0110{)}_2$ 的每一位做表格中的|运算。
• 所以最后输出结果为：

14

• 因为输出的是十进制数，它的二进制表示为： $(1110{)}_2$。

二、位或运算符的应用

1、设置标记位

【例题1】给定一个数，判断它二进制低位的第 5 位，如果为 0，则将它置为 1。

• 这个问题，我们很容易联想到位或。
• 我们分析一下题目意思，如果第 5 位为 1，不用进行任何操作；如果第 5 位为 0，则置为 1。言下之意，无论第五位是什么，我们都直接置为 1即可，代码如下：

#include 
int main() {
     
    int x;
    scanf("%d", &x);
    printf("%d\n", x | 0b10000); 
    return 0;
}

2、置空标记位

【例题2】给定一个数，判断它二进制低位的第 5 位，如果为 1，则将它置为 0。

• 这个问题，我们在学过 光天化日学C语言（14）- 位运算 & 的应用 以后，很容易得出这样一种做法：

#include 
int main() {
     
    int x;
    scanf("%d", &x);
    printf("%d\n", x & 0b11111111111111111111111111101111); 
    return 0;
}

• 其它位不能变，所以位与上1；第5位要置零，所以位与上0；
• 这样写有个问题，就是这串数字太长了，一点都不美观，而且容易写错，当然我们也可以转换成 十六进制，转换的过程也有可能出错。
• 而我们利用位或，只能将第5位设置成1，怎么把它设置成0呢？
  

我们可以配合减法来用。分成以下两步：
  1）首先，强行将低位的第5位置成1；
  2）然后，强行将低位的第5位去掉；

• 第 $(1)$ 步可以采用位或运算，而第 $(2)$ 步，我们可以直接用减法即可。
• 代码实现如下：

#include 
int main() {
     
    int x;
    int a = 0b10000; 
    scanf("%d", &x);
    printf("%d\n", (x | a) - a ); 
    return 0;
}

• 注意：直接减是不行的，因为我们首先要保证那一位为 1，否则贸然减会产生借位，和题意不符。

3、低位连续零变一

【例题3】给定一个整数 $x$，将它低位连续的 0 都变成 1。

• 假设这个整数低位连续有 $k$ 个零，二进制表示如下：
• $$...1\underset{\mathrm{k}}{00...00}$$
• 那么，如果我们对它进行减一操作，得到的二进制数就是：
• $$...0\underset{\mathrm{k}}{11...11}$$
• 我们发现，只要对这两个数进行位或，就能得到：
• $$...1\underset{\mathrm{k}}{11...11}$$
• 也正是题目所求，所以代码实现如下：

#include 
int main() {
     
    int x;
    scanf("%d", &x);
    printf("%d\n", x | (x-1) );    // (1)
    return 0;
}

• $(1)$ x | (x-1)就是题目所求的 “低位连续零变一” 。
  

4、低位首零变一

【例题4】给定一个整数 $x$，将它低位第一个 0 变成 1。

• 记得在评论区留下你的答案哦 ~

---

通过这一章，我们学会了：
  1）用位运算 | 来做标记位的设置；
  2）用位运算 | 来做标记位的清除；
  3）用位运算 | 将低位连续的零变成一；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第40题】位或 | 的应用 | 低位首零变一

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（16）- 位运算 ^ 的应用

一、异或运算符

• 异或运算符是一个二元的位运算符，也就是有两个操作数，表示为x ^ y。
• 异或运算会对操作数的每一位按照如下表格进行运算，对于每一位只有 0 或 1 两种情况，所以组合出来总共 $2^2=4$ 种情况。

左操作数	右操作数	结果
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

• 通过这个表，我们得出一些结论：
• 1）两个相同的十进制数异或的结果一定为零。
• 2）任何一个数和 0 的异或结果一定是它本身。
• 3）异或运算满足结合律和交换律。

#include 
int main() {
     
    int a = 0b1010;           // (1)
    int b = 0b0110;           // (2)
    printf("%d\n", (a ^ b) ); // (3)
    return 0;
}

• $(1)$ 在C语言中，以0b作为前缀，表示这是一个二进制数。那么a的实际值就是 $(1010{)}_2$。
• $(2)$ 同样的，b的实际值就是$(0110{)}_2$；
• $(3)$ 那么这里a ^ b就是对$(1010{)}_2$ 和 $(0110{)}_2$ 的每一位做表格中的^运算。
• 所以最后输出结果为：

12

• 因为输出的是十进制数，它的二进制表示为： $(1100{)}_2$。

二、异或运算符的应用

1、标记位取反

【例题1】给定一个数，将它的低位数起的第 4 位取反，0 变 1，1 变 0。

• 这个问题，我们很容易联想到异或。
• 我们分析一下题目意思，如果第 4 位为 1，则让它异或上 0b1000就能变成 0；如果第 4 位 为 0，则让它异或上 0b1000就能变成 1，也就是无论如何都是异或上 0b1000，代码如下：

#include 
int main() {
     
    int x;
    scanf("%d", &x);
    printf("%d\n", x ^ 0b1000); 
    return 0;
}

2、变量交换

【例题2】给定两个数 $a$ 和 $b$，用异或运算交换它们的值。

• 这个是比较老的面试题了，直接给出代码：

#include 
int main() {
     
    int a, b;
	while (scanf("%d %d", &a, &b) != EOF) {
     
	    a = a ^ b;   // (1)
	    b = a ^ b;   // (2)
	    a = a ^ b;   // (3)
	    printf("%d %d\n", a, b);
	}
	return 0;
}

• 我们直接来看 $(1)$ 和 $(2)$ 这两句话，相当于b等于a ^ b ^ b，根据异或的几个性质，我们知道，这时候的b的值已经变成原先a的值了。
• 而再来看第 $(3)$ 句话，相当于a等于a ^ b ^ a，还是根据异或的几个性质，这时候，a的值已经变成了原先b的值。
• 从而实现了变量a和b的交换。

3、出现奇数次的数

【例题3】输入 $n$ 个数，其中只有一个数出现了奇数次，其它所有数都出现了偶数次。求这个出现了奇数次的数。

• 根据异或的性质，两个一样的数异或结果为零。也就是所有出现偶数次的数异或都为零，那么把这 $n$ 个数都异或一下，得到的数就一定是一个出现奇数次的数了。

#include 
int main() {
     
    int n, x, i, ans;
    scanf("%d", &n);
    ans = 0;
    for(i = 0; i < n; ++i) {
     
        scanf("%d", &x);
        ans = (ans ^ x);
    } 
    printf("%d\n", ans);
    return 0;
}

4、丢失的数

【例题4】给定一个 $n-1$ 个数，分别代表 1 到 $n$ 的其中 $n-1$ 个，求丢失的那个数。

• 记得在评论区留下你的答案哦 ~

5、简单加密

• 基于 两个数异或为零，任何数和零异或为其本身 这两个特点，异或还可以用来做简单的加密。
• 将明文异或上一个固定的数变成密文以后，可以通过继续异或上这个数，再将密文转变成明文。

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通过这一章，我们学会了：
  1）用位运算 ^ 来做标记位的取反；
  2）用位运算 ^ 来做变量交换；
  3）用位运算 ^ 找出出现奇数次的数；
  4）用位运算 ^ 的加密解密；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第41题】异或 ^ 的应用 | 丢失的那个数

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（17）- 位运算 ~ 的应用

一、取反运算符

• 取反运算符是一个单目位运算符，也就是只有一个操作数，表示为~x。
• 取反运算会对操作数的每一位按照如下表格进行运算，对于每一位只有 0 或 1 两种情况。

操作数	取反结果
0	1
1	0

#include 
int main() {
     
    int a = 0b1;
    printf("%d\n", ~a );
    return 0;
}

• 这里~a代表的是对二进制数 1 进行取反，直观感受应该是 0。
• 但是实际输出的却是：

-2

• 这是为什么呢？
• 那是因为，这是一个 32 位整数，实际的取反操作是这样的：

 ~ 00000000 00000000 00000000 00000001
 --------------------------------------
   11111111 11111111 11111111 11111110

• 32位整数的二进制表示，前导零也要参与取反。
• 而对于一个有符号的 32 位整数，我们需要用最高位来代表符号位，即最高位为 0，则代表正数；最高位为 1，则代表负数；
• 这时候我们就需要引入补码的概念了。

1、补码

• 在计算机中，二进制编码是采用补码的形式表示的，补码定义如下：

正数的补码是它本身，符号位为 0；负数的补码为正数数值二进制位取反后加一，符号位为一；

2、补码举例

• 根据补码的定义，-2的补码计算，需要经过两步：
• 1）对 2 的二进制进行按位取反，如下：

 ~ 00000000 00000000 00000000 00000010
 --------------------------------------
   11111111 11111111 11111111 11111101

• 2）然后加上 1，如下：

   11111111 11111111 11111111 11111101
 + 00000000 00000000 00000000 00000001
 --------------------------------------
   11111111 11111111 11111111 11111110

• 结果正好为我们开始提到的~1的结果。

3、补码的真实含义

• 补码的真实含义，其实体现在 “补” 这个字上，在数学上，两个互为相反数的数字相加等于 0，而在计算机中，两个互为相反数的数字相加等于 $2^n$。
• 换言之，互为相反数的两个数互补，补成 $2^n$。
• 对于 32位整型，$n=32$；对于 64位整型，$n=64$。所以补码也可以表示成如下形式：
• $$[x{]}_{补}=\{\begin{array}{ll}x& (0\le x<2^{n-1})\\ 2^n+x& (-2^{n-1}\le x<0)\end{array}$$
• 于是，对于int类型，就有：
• $$x+(-x)=2^{32}$$
• 因此，$-2=2^{32}-2$。
• 于是，我们开始数数……

2^32        = 1 00000000 00000000 00000000 00000000
2^32 - 1    =   11111111 11111111 11111111 11111111
2^32 - 2    =   11111111 11111111 11111111 11111110
...

• 近一步了解了-2的二进制表示。
• 关于补码的深入内容，详细可以参考这篇文章：《C/C++ 面试 100 例》（九）补码全网最全总结。

二、取反运算符的应用

1、0 的取反

【例题1】0 的取反结果为多少呢？

• 首先对源码进行取反，得到：

 ~ 00000000 00000000 00000000 00000000
 --------------------------------------
   11111111 11111111 11111111 11111111

• 这个问题，我们刚讨论完，这个答案为 $2^{32}-1$。但是实际输出时，你会发现，它的值是-1。
• 这是为什么？
• 搞得我一头雾水。
• 原因是因为在C语言中有两种类型的int，分别为unsigned int和signed int，我们之前讨论的int都是signed int的简称。

1）有符号整型

• 对于有符号整型signed int而言，最高位表示符号位，所以只有31位能表示数值，能够表示的数值范围是：$$-2^{31}\le x\le 2^{31}-1$$
• 所以，对于有符号整型，输出采用%d，如下：

#include 
int main() {
     
    printf("%d\n", ~0 );
    return 0;
}

• 结果为：

-1

2）无符号整型

• 对于无符号整型unsigned int而言，由于不需要符号位，所以总共有32位表示数值，数值范围为：
• $$0\le x\le 2^{32}-1$$
• 对于无符号整型，输出采用%u，如下：

#include 
int main() {
     
    printf("%u\n", ~0 );
    return 0;
}

• 结果为：

4294967295

• 即 $2^{32}-1$。

2、相反数

【例题2】给定一个int类型的正数 $x$，求 $x$ 的相反数（注意：不能用负号）。

• 这里，我们可以直接利用补码的定义，对于正数 $x$，它的相反数的补码就是 $x$ 二进制取反加一。即：~x + 1。

#include 
int main() {
     
    int x = 18;
    printf("%d\n", ~x + 1 );
    return 0;
}

• 运行结果如下：

-18

3、代替减法

【例题3】给定两个int类型的正数 $x$ 和 $y$，实现 $x-y$（注意：不能用减号）。

• 这个问题比较简单，如果上面的相反数已经理解了，那么，x - y其实就可以表示成x + (-y)，而-y又可以表示成~y + 1，所以减法 x - y就可以用x + ~y + 1来代替。
• 代码实现如下：

#include 
int main() {
     
    int a = 8;
    int b = 17; 
    printf("%d\n", a + ~b + 1 );
    return 0;
}

• 运行结果为：

-9

4、代替加法

【例题4】给定两个int类型的正数 $x$ 和 $y$，实现 $x+y$（注意：不能用加号）。

• 我们可以把x + y变成x - (-y)，而-y又可以替换成 ~y + 1；
• 所以x + y就变成了x - ~y - 1，不用加号实现了加法运算。

#include 
int main() {
     
    int x = 18;
    int y = 7; 
    printf("%d\n", x - ~y - 1 );
    return 0;
}

• 运行结果为：

25

---

通过这一章，我们学会了：
  1）按位取反运算符；
  2）补码的运算；
  3）有符号整型和无符号整型；
  4）相反数、加法、减法、等于判定的另类解法；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第42题】按位取反~的应用 | 相反数

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（18）- 位运算 ＜＜ 的应用

一、左移运算符

1、左移的二进制形态

• 左移运算符是一个二元的位运算符，也就是有两个操作数，表示为x << y。其中x和y均为整数。
• x << y念作：“将 $x$ 左移 $y$ 位”，这里的位当然就是二进制位了，那么它表示的意思也就是：先将 $x$ 用二进制表示，然后再左移 $y$ 位，并且在尾部添上 $y$ 个零。
• 举个例子：对于二进制数 $23_{10}=(10111{)}_2$ 左移 $y$ 位的结果就是：
  $$(10111\underset{\mathrm{y}}{0...0}{)}_2$$

2、左移的执行结果

• x << y的执行结果等价于：
• $$x\times 2^y$$
• 如下代码：

#include 
int main() {
     
    int x = 3;
    int y = 5;
    printf("%d\n", x << y);
    return 0;
}

• 输出结果为：

96

• 正好符合这个左移运算符的实际含义：
• $$96=3\times 2^5$$

最常用的就是当 $x=1$ 时，1 << y代表的就是 $2^y$，即 2 的幂。

3、负数左移的执行结果

• 所谓负数左移，就是x << y中，当x为负数的情况，代码如下：

#include 
int main() {
     
    printf("%d\n", -1 << 1);
    return 0;
}

• 它的输出如下：

-2

• 我们发现同样是满足 $x\times 2^y$ 的，这个可以用补码来解释，-1的补码为：
• $$11111111111111111111111111111111$$
• 左移一位后，最高位的 1 就没了，低位补上 0，得到：
• $$11111111111111111111111111111110$$
• 而这，正好是 -2的补码，同样，继续左移 1 位，得到：
• $$11111111111111111111111111111100$$
• 这是-4的补码，以此类推，所以负整数的左移结果同样也是 $x\times 2^y$。

可以理解成 - (x << y)和(-x) << y是等价的。

4、左移负数位是什么情况

• 刚才我们讨论了 $x<0$ 的情况，那么接下来，我们试下 $y<0$ 的情况会是如何？
• 是否同样满足：$x\times 2^y$ 呢？
• 如果还是满足，那么两个整数的左移就有可能产生小数了。
• 看个例子：

#include 
int main() {
     
    printf("%d\n", 32 << -1);   // 16
    printf("%d\n", 32 << -2);   // 8
    printf("%d\n", 32 << -3);   // 4
    printf("%d\n", 32 << -4);   // 2
    printf("%d\n", 32 << -5);   // 1
    printf("%d\n", 32 << -6);   // 0
    printf("%d\n", 32 << -7);   // 0
    return 0;
}

• 虽然能够正常运行，但是结果好像不是我们期望的，而且会报警告如下：

[Warning] left shift count is negative [-Wshift-count-negative]

• 实际上，编辑器告诉我们尽量不用左移的时候用负数，但是它的执行结果不能算错误，起码例子里面对了，结果不会出现小数，而是取整了。
• 左移负数位其实效果和右移对应正数数值位一致，右移相关的内容，我们会在 光天化日学C语言（19）- 位运算 >> 的应用 中讲到。

5、左移时溢出会如何

• 我们知道，int类型的数都是 32 位的，最高位代表符号位，那么假设最高位为 1，次高位为 0，左移以后，符号位会变成 0，会产生什么问题呢？
• 举个例子，对于 $-2^{31}+1$ 的二进制表示为：最高位和最低位为1，其余为零。

#include 
int main() {
     
    int x = 0b10000000000000000000000000000001;
    printf("%d\n", x);                          // -2147483647
    return 0;
}

• 输出结果为：

-2147483647

• 那么，将它进行左移一位以后，得到的结果是什么呢？

#include 
int main() {
     
    int x = 0b10000000000000000000000000000001;
    printf("%d\n", x << 1);
    return 0;
}

• 我们盲猜一下，最高位的 1 被移出去，最低位补上 0，结果应该是0b10。
• 实际输出的结果，的确是：

2

• 但是如果按照 $x\times 2^y$ 答案应该是 $$(-2^{31}+1)\times 2=-2^{32}+2$$
• 这里又回到了补码的问题上，事实上，在计算机中，int整型其实是一个环，溢出以后又会回来，而环的长度正好是 $2^{32}$，所以$-2^{32}+2=2$，这个就有点像同余的概念，这两个数是模 $2^{32}$ 同余的。更多关于同余的知识，可以参考我的算法系列文章：夜深人静写算法（三）- 初等数论入门（学生党记得找我开试读）。

二、左移运算符的应用

1、取模转化成位运算

• 对于 $x$ 模上一个 2 的次幂的数 $y$，我们可以转换成位与上 $2^y-1$。
• 即在数学上的：
• $$xmod{2}^y$$
• 在计算机中就可以用一行代码表示：x & ((1 << y) - 1)。

2、生成标记码

  我们可以用左移运算符来实现标记码，即1 << k作为第 $k$ 个标记位的标记码，这样就可以通过一句话，实现对标记位置 0、置 1、取反等操作。

1）标记位置1

【例题1】对于 $x$ 这个数，我们希望对它二进制位的第 $k$ 位（从0开始，从低到高数）置为 1。

• 置 1 操作，让我们联想到了 位或 运算。
• 它的特点是：位或上 1，结果为 1；位或上0，结果不变。
• 所以我们对标记码的要求是：第 $k$ 位为 1，其它位为 0，正好是(1 << k)，那么将 第 $k$ 位 置为 1 的语句可以写成：x | (1 << k)。
• 有关位或运算的更多内容，可以参考：光天化日学C语言（15）- 位运算 | 的应用。

2）标记位置0

【例题2】对于 $x$ 这个数，我们希望对它二进制位的第 $k$ 位（从0开始，从低到高数）置为 0。

• 置 0 操作，让我们联想到了 位与 运算。
• 它的特点是：位与上 0，结果为 0；位与上 1，结果不变。
• 所以在我们对标记码的要求是：第 $k$ 位为 0，其它位为 1，我们需要的是(~(1 << k))，那么将 第 $k$ 位 置为 0 的语句可以写成：x & (~(1 << k))。
• 有关位与运算的更多内容，可以参考：光天化日学C语言（14）- 位运算 & 的应用。
• 有关 按位取反 运算的更多内容，可以参考：光天化日学C语言（17）- 位运算 ~ 的应用。

3）标记位取反

【例题3】对于 $x$ 这个数，我们希望对它二进制位的第 $k$ 位（从0开始，从低到高数）取反。

• 取反操作，联想到的是 异或 运算。
• 它的特点是：异或上 1，结果取反；异或上 0，结果不变。
• 所以我们对标记码的要求是：第 $k$ 位为1，其余位为 0，其值为(1 << k)。那么将 第 $k$ 位 取反的语句可以写成：x ^ (1 << k)。
• 有关 异或 运算的更多内容，可以参考：光天化日学C语言（16）- 位运算 ^ 的应用。

3、生成掩码

• 同样，我们可以用左移来生成一个掩码，完成对某个数的二进制末 $k$ 位执行一些操作。
• 对于(1 << k)的二进制表示为：1 加上 k 个 0，那么 (1 << k) - 1的二进制则代表 $k$ 个 1。
• 把末尾的 $k$ 位都变成 1，可以写成：x | ((1 << k) - 1)。
• 把末尾的 $k$ 为都变成 0，可以写成：x & ~((1 << k) - 1)。
• 把末尾的 $k$ 位都取反，可以写成：x ^ ((1 << k) - 1)。

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通过这一章，我们学会了：
  1）位运算 << 的用法；
  2）用 << 来生成标记位；
  3）用 << 来生成掩码；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第43题】左移的应用 | 一句话判断一个数是否是 2 的幂

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（19）- 位运算 >> 的应用

一、右移运算符

1、右移的二进制形态

• 右移运算符是一个二元的位运算符，也就是有两个操作数，表示为x >> y。其中x和y均为整数。
• x >> y念作：“将 $x$ 右移 $y$ 位”，这里的位当然就是二进制位了，那么它表示的意思也就是：先将 $x$ 用二进制表示，对于正数，右移 $y$ 位；对于负数，右移 $y$ 位后高位都补上 1。
• 举个例子：对于二进制数 $87_{10}=(1010111{)}_2$ 左移 $y$ 位的结果就是：
  $$(1010{)}_2$$

2、右移的执行结果

• x >> y的执行结果等价于：
• $$\lfloor \frac{x}{2^y}\rfloor$$
• 其中 $\lfloor a\rfloor$ 代表对 $a$ 取下整。
• 如下代码：

#include 
int main() {
     
    int x = 0b1010111;
    int y = 3;
    printf("%d\n", x >> y);
    return 0;
}

• 输出结果为：

10

• 正好符合这个右移运算符的实际含义：
• $$10=\lfloor \frac{87}{2^3}\rfloor$$

由于除法可能造成不能整除，所以才会有 取下整 这一步运算。

3、负数右移的执行结果

• 所谓负数右移，就是x >> y中，当x为负数的情况，代码如下：

#include 
int main() {
     
    printf("%d\n", -1 >> 1);
    return 0;
}

• 它的输出如下：

-1

• 我们发现同样是满足 $\lfloor \frac{x}{2^y}\rfloor$ 的（注意，负数的 取下整 和 正数 是正好相反的），这个可以用补码来解释，-1的补码为：
• $$11111111111111111111111111111111$$
• 右移一位后，由于是负数，高位补上 1，得到：
• $$11111111111111111111111111111111$$
• 而这，正好是 -1的补码，同样，继续右移 1 位，得到：

可以理解成 - (x >> y)和(-x) >> y是等价的。

【例题1】要求不运行代码，肉眼看出这段代码输出多少。

#include 
int main() {
     
    int x = (1 << 31) | (1 << 30) | 1;
    int y = (1 << 31) | (1 << 30) | (1 << 29);
    printf("%d\n", (x >> 1) / y);
    return 0;
}

4、右移负数位是什么情况

• 刚才我们讨论了 $x<0$ 的情况，那么接下来，我们试下 $y<0$ 的情况会是如何？
• 是否同样满足：$\lfloor \frac{x}{2^y}\rfloor$ 呢？
• 如果还是满足，那么两个整数的左移就有可能产生小数了。
• 看个例子：

#include 
int main() {
     
    printf("%d\n", 1 >> -1);   // 2
    printf("%d\n", 1 >> -2);   // 4
    printf("%d\n", 1 >> -3);   // 8
    printf("%d\n", 1 >> -4);   // 16
    printf("%d\n", 1 >> -5);   // 32
    printf("%d\n", 1 >> -6);   // 64
    printf("%d\n", 1 >> -7);   // 128
    return 0;
}

• 虽然能够正常运行，但是结果好像不是我们期望的，而且会报警告如下：

[Warning] right shift count is negative [-Wshift-count-negative]

• 实际上，编辑器告诉我们尽量不用右移的时候用负数，但是它的执行结果不能算错误，起码例子里面对了。
• 右移负数位其实效果和左移对应正数数值位一致。

二、右移运算符的应用

1、去掉低 k 位

【例题2】给定一个数 $x$，去掉它的低 $k$ 位以后进行输出。

• 这个问题，可以直接通过右移来完成，如下：x >> k。

2、取低位连续 1

【例题3】获取一个数 $x$ 低位连续的 1 并且输出。

• 对于一个数 $x$，假设低位有连续 $k$ 个 1。如下：
• $$(...0\underset{\mathrm{k}}{1...1}{)}_2$$
• 然后我们将它加上 1 以后，得到的就是：
• $$(...1\underset{\mathrm{k}}{0...0}{)}_2$$
• 这时候将这两个数异或结果为：
• $$(\underset{\mathrm{k}+1}{1...1}{)}_2$$
• 这时候，再进行右移一位，就得到了 连续 $k$ 个 1 的值，也正是我们所求。
• 所以可以用以下语句来求：(x ^ (x + 1)) >> 1。

3、取第k位的值

【例题4】获取一个数 $x$ 的第 $k(0\le k\le 30)$ 位的值并且输出。

• 对于二进制数来说，第 $k$ 位的值一定是 0 或者 1。
• 而 对于 1 到 $k-1$ 位的数字，对于我们来说是没有意义的，我们可以用右移来去掉，再用位与运算符来获取二进制的最后一位是 0 还是 1，如下：(x >> k) & 1。

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通过这一章，我们学会了：
  1）位运算 >> 的用法；
  2）用 >> 来取低位连续 1；
  3）用 >> 取第 $k$ 位的值；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第44题】右移的应用 | (更新中)

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（20）- 赋值运算符

一、赋值运算符概览

1、赋值运算符

• 今天我们来讲一下赋值运算符。
• 对于赋值运算符，主要分为两类：简单赋值运算符 和 复合赋值运算符。如下图所示：
  
• 简单赋值运算符，我们之前在讲 光天化日学C语言（03）- 变量 的时候就已经遇到了，它的表示形式如下：$$\begin{array}{rl}变量& =常量\\ 变量& =表达式\end{array}$$
• 即将赋值符号=右边的操作数的值赋值给左边的操作数。

2、赋值表达式

• 类似这样的表达式，我们称之为 赋值表达式。
• 例如：

a = 10189;
a = a + 5;

• 任何表达式都是有值的，赋值表达式也不例外，它的值就是=右边的值。
• 试想一下这段代码的输出是多少？

#include 
int main() {
     
    int a = 5;
    int b = (a = 5); 
    printf("%d\n", b);
    return 0;
} 

• 运行结果为：

5

• 原因就是因为表达式a = 5的值为5，从而等价于b = 5。

3、赋值运算的自动类型转换

• 赋值运算符会进行自动类型转换，转换类型就是左边操作数的类型。

#include 
int main() {
     
    int a = 0;
    a = a + 1.5;
    printf("%d\n", a);
    return 0;
} 

• 输出的结果为：

1

• 有关类型转换的内容，可以参考 光天化日学C语言（12）- 类型转换。

4、连续赋值

• 我们来看一个例子，如下：

#include 
int main() {
     
    int a, b, c, d = 0;
    a = b = c = d = d == 0;
    printf("%d\n", a);
    return 0;
} 

• 这段代码的运行结果为：

1

• 为什么呢？
• 它其实等价于：

#include 
int main() {
     
    int a, b, c, d = 0;
    a = ( b = (c = ( d = (d == 0) ) ) );
    printf("%d\n", a);
    return 0;
} 

• 这里涉及到两个概念：运算符优先级、运算符结合性。
• 具体的内容，我们会在后续内容中详细讲解。现在你只需要知道 赋值运算符=的优先级低于关系运算符==，所以d = d == 0等价于d = (d == 0)；而赋值运算符=的结合性是从右到左，所以a = b = c等价于a = (b = c)。

二、复合赋值运算符

• 首先来看一个赋值语句，如下：

    int love;
    love = love + 1314;

• 像这种表达式左边的变量重复出现在表达式的右边，则可以缩写成：

    int love;
    love += 1314;

• 而这里的+=就是复合赋值运算符，类似的复合赋值运算符还有很多，总共分为两大类：算术赋值运算符、位赋值运算符。

1、算术赋值运算符

• 算术运算符我们之前已经了解过了，具体可以参考这篇文章：光天化日学C语言（09）- 算术运算符。
• 而算术赋值运算符就是先进行算术运算，再进行赋值。算术赋值运算符的表格如下：

运算符	简称	描述	举例
+=	加且赋值运算符	将 右边操作数 加上 左边操作数 的结果赋值给 左边操作数	a += b等价于a = a + b
-=	减且赋值运算符	将 左边操作数 减去 右边操作数 的结果赋值给 左边操作数	a -= b等价于a = a - b
*=	乘且赋值运算符	将 右边操作数 乘以 左边操作数 的结果赋值给 左边操作数	a *= b等价于a = a * b
/=	除且赋值运算符	将 左边操作数 除以 右边操作数 的结果赋值给 左边操作数	a /= b等价于a = a / b
%=	求模且赋值运算符	求 两个操作数的模，并将结果赋值给 左边操作数	a %= b等价于a = a % b

2、位赋值运算符

• 位运算符我们之前已经了解过了，具体可以参考这篇文章：光天化日学C语言（13）- 位运算概览。
• 而位赋值运算符就是先进行位运算，再进行赋值。位赋值运算符的表格如下：

运算符	简称	描述	举例
&=	按位与且赋值运算符	将 左边操作数 按位与上 右边操作数 的结果赋值给 左边操作数	a &= b等同于a = a & b
|=	按位或且赋值运算符	将 左边操作数 按位或上 右边操作数 的结果赋值给 左边操作数	a |= b等同于a = a | b
^=	按位异或且赋值运算符	将 左边操作数 按位异或上 右边操作数 的结果赋值给 左边操作数	a ^= b等同于a = a ^ b
<<=	左移且赋值运算符	将 左边操作数 左移 右边操作数 的位数后的结果赋值给 左边操作数	a <<= b等同于a = a << b
>>=	右移且赋值运算符	将 左边操作数 右移 右边操作数 的位数后的结果赋值给 左边操作数	a >>= b等同于a = a >> b

三、复合赋值表达式

• 对于两个表达式 $e_1$ 和 $e_2$，有复合赋值表达式：
• $$e_1{}_{op=}{e}_2$$
• 等价于：
• $$e_1=(e_1){}_{op}(e_2)$$
• 其中 $op$ 就是上文提到的那 10 个 复合赋值运算符。

这样写的好处有三个：
  1）前一种形式，$e_1$ 只计算一次；第二种形式要计算两次。
  2）前一种形式，不需要加上圆括号；第二种形式的圆括号不可少。
  3）看起来简洁清晰；

• 举个极端的例子：
• a.b.c.d.e.f[ 1024 + g.h.i.j.k.l ] = a.b.c.d.e.f[ 1024 + g.h.i.j.k.l ] + 5 炸裂的！！！
• 利用复合赋值表达式，我们就可以写成：a.b.c.d.e.f[ 1024 + g.h.i.j.k.l ] += 5（当然，这个例子比较极端，实际编码中千万不要写出这样的代码哦）。

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通过这一章，我们学会了：
  1）赋值运算符；
  2）赋值表达式；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第15题】给定一个整数，对它进行逆序输出 | 完美的栈思想

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（21）- 逗号运算符

一、逗号运算符

• 今天，我们就来看下逗号运算符和逗号表达式吧。
• 在 C语言 中，可以把多个表达式用逗号连接起来，构成一个更大的表达式。其中的逗号称为 逗号运算符，所构成的表达式称为 逗号表达式。逗号表达式中用逗号分开的表达式分别求值，以最后一个表达式的值作为整个表达式的值。

简单来说，逗号表达式遵循两点原则：
  1）以逗号分隔的表达式单独计算；
  2）逗号表达式的值为最后一个表达式的值；

二、逗号运算符的应用

1、连续变量定义

• 逗号运算通常用于变量的连续定义，如下：

#include 
int main() {
     
    int a = 1, b = 2, c = 3, d = 1 << 6, e;
    printf("%d\n", a + b + c + d);
    return 0;
}

• 这里的int a = 1, b = 2, c = 3, d = 1 << 6, e就是逗号表达式。

2、循环语句赋初值

• 逗号运算通常用于for结构的括号内的第一个表达式，用于给多个局部变量赋值。
• 一段对 1到 10的数求立方和的代码，如下：

#include 
int main() {
     
    int i, s;
    for(i = 1, s = 0; i <= 10; ++i) {
     
        s += i*i*i;
    }
    printf("%d\n", s);
    return 0;
}

• 这里的i = 1, s = 0就是逗号表达式。
• 有关于for的内容，会在后面的章节来介绍，暂时只需要知道可以使用逗号表达式来对一些变量赋予初值。

3、交换变量

• 我们在实现交换变量的时候，往往需要三句话：

int tmp;
tmp = a;
a = b;
b = tmp;

• 有了逗号表达式，我们就可以这么写：

int tmp;
tmp = a, a = b, b = tmp;

三、逗号运算符注意事项

• 需要注意的是，逗号运算符的优先级非常低，甚至比赋值运算符还要低，所以当它和赋值运算符相遇时，是优先计算赋值运算的，如下代码所示：

#include 
int main() {
     
    int x, y, a, b;
    a = (1, x = 2, y = 3);
    b = 1, x = 9, y = 3; 
    printf("%d %d\n", a, b);
    return 0;
}

• 这段代码中a和b的的赋值，只差了一个括号，但是结果截然不同。
• 输出的结果为：

3 1

• 原因是因为(1, x = 2, y = 3)表达式的值为以逗号分隔的最后一个表达式的值，即3；而在b = 1, x = 9, y = 3中，由于逗号运算符的优先级很低，导致表达式分成了三部分：b = 1、x = 9、y = 3，所以才有 $a=3$，$b=1$。

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通过这一章，我们学会了：
  1）逗号运算符；
  2）逗号表达式；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第32题】给定一个字符串，原地对它进行翻转并输出

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（22）- 运算符优先级和结合性

一、运算符简介

• 运算符用于执行程序代码运算，会针对一个、两个或多个操作数来进行运算。例如：1 + 2，其操作数是 1 和 2，而运算符则是 “+”（加号）。
• C语言把除了 控制语句 和 输入输出 以外的几乎所有的基本操作都作为运算符处理，可见一斑。

二、运算符分类

• 将按功能分类，可以分为：后缀运算符、单目运算符、算术运算符、关系运算符、位运算符、逻辑运算符、条件运算符、赋值运算符、逗号运算符。
  
• 在之前的章节也有介绍了很多运算符，这里简单做个总结：

运算符类型	运算符举例	参考文章
后缀运算符	[]下标运算	会在数组章节讲解，待更新
单目运算符	(type)强制转换	光天化日学C语言（12）- 类型转换
算术运算符	+加号	光天化日学C语言（09）- 算术运算符
移位运算符	<<左移	光天化日学C语言（18）- 位运算 ＜＜ 的应用
关系运算符	<小于	光天化日学C语言（10）- 关系运算符
双目位运算符	&位与	光天化日学C语言（14）- 位运算 & 的应用
双目逻辑运算符	&&	光天化日学C语言（11）- 逻辑运算符
条件运算符	? :	会在if语句章节讲解，待更新
赋值运算符	<<=左移后赋值	光天化日学C语言（20）- 赋值运算符与赋值表达式
逗号运算符	,逗号	光天化日学C语言（21）- 逗号运算符

三、运算符的优先级和结合性

1、运算符优先级表

优先级	运算符	名称	形式	举例
1	[]	数组下标	数组名[常量表达式]	a[2]
1	()	圆括号	(表达式) 或 函数名(形参表)	(a+1)
1	.	对象的成员选择	对象.成员名	a.b
1	->	指针的成员选择	指针.成员名	a->b
2	+	正号	+表达式	+5
2	-	负号	-表达式	-5
2	(type)	强制类型转换	(数据类型)表达式	(int)a
2	++	自增运算符	++变量名 / 变量名++	++i
2	--	自增运算符	–变量名 / 变量名–	--i
2	!	逻辑非	!表达式	!a[0]
2	~	按位取反	~表达式	~a
2	&	取地址	&变量名	&a
2	*	解引用	*指针变量名	*a
2	sizeof	取长度	sizeof(表达式)	sizeof(a)
3	*	乘	表达式 * 表达式	3 * 5
3	/	除	表达式 / 表达式	3 / 5
3	%	模	整型表达式 % 整型非零表达式	3 % 5
4	+	加	表达式 + 表达式	a + b
4	-	减	表达式 - 表达式	a - b
5	<<	左移	变量<<表达式	1<<5
5	>>	右移	变量>>表达式	x>>1
6	<	小于	表达式<表达式	1 < 2
6	<=	小于等于	表达式<=表达式	1 <= 2
6	>	大于	表达式>表达式	1 > 2
6	>=	大于等于	表达式>=表达式	1 >= 2
7	==	等于	表达式==表达式	1 == 2
7	!=	不等于	表达式!=表达式	1 != 2
8	&	等于	表达式&表达式	1 & 2
9	^	等于	表达式^表达式	1 ^ 2
10	|	等于	表达式\表达式	1 | 2
11	&&	逻辑与	表达式&&表达式	a && b
12	||	逻辑与	表达式||表达式	a || b
13	?:	条件运算符	表达式1? 表达式2: 表达式3	a>b?a:b
14	=	赋值	变量=表达式	a = b
14	+=	加后赋值	变量+=表达式	a += b
14	-=	减后赋值	变量-=表达式	a -= b
14	*=	乘后赋值	变量*=表达式	a *= b
14	/=	除后赋值	变量/=表达式	a /= b
14	%=	模后赋值	变量%=表达式	a %= b
14	>>=	右移后赋值	变量>>=表达式	a >>= b
14	<<=	左移后赋值	变量<<=表达式	a <<= b
14	&=	位与后赋值	变量&=表达式	a &= b
14	^=	异或后赋值	变量^=表达式	a ^= b
14	|=	位或后赋值	变量|=表达式	a |= b
15	,	逗号运算符	表达式1,表达式2,…	a+b,a-b

2、结合性

结合方向只有 3 个是 从右往左，其余都是 从左往右（比较符合人的直观感受）。
  （1）一个是单目运算符；
  （2）一个是双目运算符中的 赋值运算符；
  （3）一个条件运算符，也就是C语言中唯一的三目运算符。

3、优先级

后缀运算符和单目运算符优先级一般最高，逗号运算符的优先级最低。快速记忆如下：

单目逻辑运算符 > 算术运算符 > 关系运算符 > 双目逻辑运算符 > 赋值运算符

四、运算符的优先级和结合性举例

---

例题1

#include 
int main() {
     
    int a = 1, b = 2, c = 3;
    a <<= b <<= c;
    printf("%d\n", a ); 
    return 0;
}

【运行结果】65536
【结果答疑】a <<= b <<= c的计算方式等价于a = (a << (b << c))，结果为1 << 16。

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例题2

#include 
int main() {
     
    int a = 1, b = 2;
    printf("%d\n", a > b ? a + b : a - b ); 
    return 0;
}

【运行结果】-1
【结果答疑】条件运算符的优先级较低，低于关系运算符和算术运算符，所以a > b ? a + b : a - b等价于1 > 2 ? 3 : -1。

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例题3

#include 
int main() {
     
    int a = 1;
    --a && --a;
    printf("%d\n", a); 
    return 0;
}

【运行结果】0
【结果答疑】这个例子是展示逻辑与运算符&&从左往右计算过程中，一旦遇到 0 就不再进行运算了，所以--a实际上只执行了一次。

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例题4

#include 
int main() {
      
    int x = 0b010000; 
    printf("%d\n", x | x - 1 ); 
    return 0;
}

【运行结果】31
【结果答疑】这个例子是是将低位连续的零变成一，但是一般这样的写法会报警告，因为编译程序并不知道你的诉求，到底是想先计算 | 还是先计算 -，由于这个问题我们实际要计算的是x | (x - 1)，并且减法运算符-优先级高于位或运算符 | ，所以括号是可以省略的。

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例题5

#include 
int main() {
     
    int a = 0b1010;
    int b = 0b0101;
    int c = 0b1001;
    printf("%d\n", a | b ^ c );
    return 0;
}

【运行结果】14
【结果答疑】这个例子表明了异或运算符^高于位或运算符 | 。

---

例题6

#include 
int main() {
     
    int a = 0b1010;
    int b = 0b0110;
    printf("%d\n", a & b == 2);
    return 0;
}

【运行结果】0
【结果答疑】延续【例题59】继续看，之前a & b输出的是2，那为什么加上等于==判定后，输出结果反而变成0了呢？原因是因为==的优先级高于位与&，所以相当于进行了a & 0的操作，结果自然就是0了。

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通过这一章，我们学会了：
  1）运算符的优先级；
  2）运算符的结合性；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第13题】给定三个数 a，b，c，从小到大输出这三个数

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第三章 数据类型的存储方式

（23）- 整数的存储

一、整数简介

1、符号位 和 数值位

• 我们知道 整数 分为 有符号整型 和 无符号整型。
• 有符号整型，程序需要区分 符号位 和 数值位。
• 对我们人类来说，很容易分辨；而对计算机而言，就要设计专门的电路，这就增加了硬件的复杂性，从而增加了计算的时间。

  所以，如果能够将 符号位 和 数值位 联合起来，让它们共同参与运算，不再加以区分，这样硬件电路就会变得更加简单。

2、整型的加减运算

• 其次，加法 和 减法 的引入，也将问题变得复杂。而由于减去一个数相当于加上这个数的相反数，例如：1 - 2等价于 1 + (-2)，1 - (-2)等价于1 + 2。

  所以，它们可以合并为一种运算，即只保留加法运算。

• 相反数是指 数值位 相同，符号位 不同的两个数，例如，1 和 -1 就是一对相反数。

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• 所以，我们需要做的就是设计一种简单的、不用区分符号位和数值位的加法电路，就能同时实现加法和减法运算。首先让我们看几个计算机中的概念。
  

二、机器数和真值

1、机器数

• 我们知道计算机是内部由 0 和 1 组成的编码，无论是整数还是浮点数，都会涉及到负数，对于机器来说是不知道正负的，而 “正” 和 “负” 正好是两种对立的状态，所以规定用 “0” 表示 “正”，“1” 表示 “负”，这样符号就被数字化了，并且将它放在有效数字的前面，就成了有符号数；
• 把符号 “数字化” 的数称为 机器数；

2、真值

• 而带有 “+” 或者 “-” 的数称为 真值；
• 然而，当符号位和数值部分放在一起后，如何让它一起参与运算呢？那就要涉及到接下来要讲的计算机的各种编码了。

三、计算机编码

1、原码

1）定义

• 这里的原码并不是源码（源代码）的意思，而是机器数中最简单的一种表示形式；为了快速理解，这里只介绍 32位整数；

【定义】 符号位 为 0 代表 正数，符号位 为 1 代表 负数，数值位 为 真值的绝对值。

2）举例

• 1）对于十进制数 37，它的 真值 和 原码 关系如下：

真值：+ 00000000 00000000 00000000 00100101
原码：  00000000 00000000 00000000 00100101

• 2）对于十进制数 -37，它的 真值 和 原码 的关系如下：

真值：- 00000000 00000000 00000000 00100101
原码：  10000000 00000000 00000000 00100101

• 我们发现，对于负数的情况，原码 加上 真值（注意，这里真值为负数）后，二进制数正好等于 $1(\underset{31}{0...0}{)}_2$， 即 $2^{31}$，表示成公式如下：$$[x{]}_{原}+x=2^{31}$$

3）公式

• 因此，我们可以通过移项，得出原码的十进制计算公式如下：

$$[x{]}_{原}=\{\begin{array}{ll}x& (0\le x<2^{n-1})\\ 2^{n-1}-x& (-2^{n-1}<x\le 0)\end{array}$$   这里 $x$ 代表真值，而 $n$ 的取值是 $8、16、32、64$，我们通常说的整型int都是 32位 的，本文就以 $n=32$ 的情况进行阐述；

• 原码是最贴近人类的编码方式，并且很容易和真值进行转换，但是让计算机用原码进行加减运算过于繁琐，如果两个数符号位不同，需要先判断绝对值大小，然后用绝对值大的减去绝对值小的，并且符号以绝对值大的数为准，本来是加法却需要用减法来实现。

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2、反码

1）定义

【定义】 正数 的 反码 就是它的 原码；负数 的 反码 为 原码 的每一位的 0变1、1变0（即位运算中的按位取反）；

2）举例

• 1）对于十进制数 37，它的 真值 和 反码 关系如下：

真值：+ 00000000 00000000 00000000 00100101
反码：  00000000 00000000 00000000 00100101

• 2）对于十进制数 -37，它的 真值 和 反码 的关系如下：

真值：- 00000000 00000000 00000000 00100101
反码：  11111111 11111111 11111111 11011010

• 我们发现，对于负数的情况，反码 减去 真值（注意，这里真值为负数）后，负负得正，转换成二进制位相加正好等于 $(\underset{32}{1...1}{)}_2$， 即 $2^{32}-1$，表示成公式如下：$$[x{]}_{反}-x=2^{32}-1$$

3）公式

• 因此，通过移项，我们可以得出反码的十进制计算公式如下：

$$[x{]}_{反}=\{\begin{array}{ll}x& (0\le x<2^{n-1})\\ 2^n-1+x& (-2^{n-1}<x\le 0)\end{array}$$   这里 $x$ 代表真值，而 $n$ 的取值是 $8、16、32、64$，我们通常说的整型int都是 32位 的，本文就以 $n=32$ 的情况进行阐述；

• 反码有个很难受的点，就是 $(0\underset{31}{0...0}{)}_2$ 和 $(1\underset{31}{0...0}{)}_2$ 都代表零，就是我们常说的 正零 和 负零。正如公式中看到的，当真值为 0 的时候，有两种情况，这就产生了二义性，而且浪费了一个整数表示形式。

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3、补码

1）定义

【定义】 正数 的 补码 就是它的 原码；负数 的 补码 为 它的反码加一；

2）举例

• 1）对于十进制数 37，它的 真值 和 补码 关系如下：

真值：+ 00000000 00000000 00000000 00100101
补码：  00000000 00000000 00000000 00100101

• 2）对于十进制数 -37，它的 真值 和 反码 的关系如下：

真值：- 00000000 00000000 00000000 00100101
补码：  11111111 11111111 11111111 11011011

• 我们发现，对于负数的情况，反码 减去 真值（注意，这里真值为负数）后，负负得正，转换成二进制位相加正好等于 $1(\underset{32}{0...0}{)}_2$， 即 $2^{32}$，表示成公式如下：$$[x{]}_{补}-x=2^{32}$$

3）公式

• 因此，通过移项，我们可以得出补码的十进制计算公式如下：

$$[x{]}_{补}=\{\begin{array}{ll}x& (0\le x<2^{n-1})\\ 2^n+x& (-2^{n-1}\le x<0)\end{array}$$   这里 $x$ 代表真值，而 $n$ 的取值是 $8、16、32、64$，我们通常说的整型int都是 32位 的，本文就以 $n=32$ 的情况进行阐述；

4、编码总结

对于三种编码方式，总结如下：
  1）这三种机器数的最高位均为符号位；
  2）当真值为正数时，原码、反码、补码的表示形式相同，符号位用 “0” 表示，数值部分真值相同；
  3）当真值为负数时，原码、反码、补码的表示形式不同，但是符号位都用 “1” 表示，数值部分：反码是原码的 “按位取反”，补码是反码加一；

正数

真值：+ 00000000 00000000 00000000 00100101
原码：  00000000 00000000 00000000 00100101
反码：  00000000 00000000 00000000 00100101
补码：  00000000 00000000 00000000 00100101

负数

真值：- 00000000 00000000 00000000 00100101
原码：  10000000 00000000 00000000 00100101
反码：  11111111 11111111 11111111 11011010
补码：  11111111 11111111 11111111 11011011

四、为什么要引入补码

• 最后，我们来讲一下引入补码的真实意图是什么。

1、主要目的

• 计算机的四则运算希望设计的尽量简单。但是引入 符号位 的概念，对于计算机来说还要考虑正负数相加，等于引入了减法，所以希望是计算机底层 只设计一个加法器，就能把加法和减法都做了。

2、原码运算

• 对于原码的加法，两个正数相加的情况如下：

+1 的原码：00000000 00000000 00000000 00000001
+1 的原码：00000000 00000000 00000000 00000001
----------------------------------------------
+2 的原码：00000000 00000000 00000000 00000010

• 好像没有什么问题？于是人们开始探索减法，但是起初设计的人的初衷是希望不用减法，只用加法运算就能够将加法和减法都包含进来，于是，我们尝试用原码的负数表示来做运算；
• 将 1 - 2表示成1 + (-2)，然后用原码相加得到：

+1 的原码：00000000 00000000 00000000 00000001
-2 的原码：10000000 00000000 00000000 00000010
----------------------------------------------
-3 的原码：10000000 00000000 00000000 00000011

• 我们发现1 + (-2) = -3，计算结果明显是错的，所以为了解决减法问题，引入了反码；

3、反码运算

• 对于正数的加法，两个正数反码相加的情况和原码相加一致，不会有问题。
• 对于正数的减法，转换成一正一负两数相加。
• 将 1 - 2表示成1 + (-2)，情况如下：

+1 的反码：00000000 00000000 00000000 00000001
-2 的反码：11111111 11111111 11111111 11111101
---------------------------------------------- 
-1 的反码：11111111 11111111 11111111 11111110

• 没有什么问题？但是某种情况下，反码会有歧义，当两个相同的数相减时，即1 - 1表示成1 + (-1)，情况 如下：

+1 的反码：00000000 00000000 00000000 00000001
-1 的反码：11111111 11111111 11111111 11111110
---------------------------------------------
-0 的反码：11111111 11111111 11111111 11111111

• 这里出现了一个奇怪的概念，就是 “负零”，反码运算过程中会出现有两个编码表示零这个数值。
• 为了解决正负零的问题引入了补码的概念。

4、补码运算

1）两个正数的补码相加。

• 其和等于 它们的原码相加，已经验证过，不会有问题；

2）一正一负两个数相加，且 答案非零 。

+1 的补码：00000000 00000000 00000000 00000001
-2 的补码：11111111 11111111 11111111 11111110
---------------------------------------------- 
-1 的补码：11111111 11111111 11111111 11111111

• 结果正确；

3）一正一负两个数相加，且 答案为零。

+1 的补码   00000000 00000000 00000000 00000001
-1 的补码： 11111111 11111111 11111111 11111111
---------------------------------------------- 
0 的补码：1 00000000 00000000 00000000 00000000

• 两个互为相反数的数相加后，得到的数的补码为 $2^n$（可以认为是是溢出了），所以那个 1 根本不会被存进计算机中，也就是表现出来的结果就是 零！
• 而且，补码的这个运算，和我们之前提到的定义吻合。
• 综上所述，补码解决了整数加法带来的所有问题。

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通过这一章，我们学会了：
  1）原码的表示形式；
  2）反码的表示形式；
  3）补码的表示形式；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第11题】给出四个数，输出四个数的和 | 溢出了怎么办？

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（24）- 浮点数的存储

一、浮点数简介

1、数学中的小数

• 数学中的小数分为整数部分和小数部分，它们由点号.分隔，我们将它称为 十进制表示。例如 $0.0$、$1314.520$、$-1.234$、$0.0001$ 等都是合法的小数，这是最常见的小数形式。
• 小数也可以采用 指数表示，例如 $1.23.\times 10^2$、$0.0123\times 10^5$、$1.314\times 10^{-2}$ 等。

2、C语言中的小数

• 在 C语言 中的小数，我们称为浮点数。
• 其中，十进制表示相同，而指数表示，则略有不同。
• 对于数学中的 $a\times 10^n$。在C语言中的指数表示如下：

aEn 或者 aen

• 其中 $a$ 为尾数部分，是一个十进制数；$n$ 为指数部分，是一个十进制整数；$E$、$e$ 是固定的字符，用于分割 尾数部分 和 指数部分。

数学	C语言
$1.5$	$1.5E1$
$1990$	$1.99e3$
$-0.054$	$-0.54e-1$

3、浮点数类型

• 常用浮点数有两种类型，分别是float和double；
• float称为单精度浮点型，占 4 个字节；double称为双精度浮点型，占 8 个字节。

4、浮点数的输出

• 我们可以用printf对浮点数进行格式化输出，如下表格所示：

控制符	浮点类型	表示形式
%f	float	十进制表示
%e	float	指数表示,输出结果中的 e小写
%E	float	指数表示,输出结果中的 E大写
%lf	double	十进制表示
%le	double	指数表示,输出结果中的e小写
%lE	double	指数表示,输出结果中的E大写

• 来看一段代码加深理解：

#include 

int main() {
     
    float f = 520.1314f;
    double d = 520.1314;
    
    printf("%f\n", f);
    printf("%e\n", f);
    printf("%E\n", f);
    
    printf("%lf\n", d);
    printf("%le\n", d);
    printf("%lE\n", d);
    return 0;
}

• 这段代码的输出如下：

520.131409
5.201314e+02
5.201314E+02
520.131400
5.201314e+02
5.201314E+02

• 1）%f和 %lf默认保留六位小数，不足六位以 0 补齐，超过六位按四舍五入截断。
• 2）以指数形式输出浮点数时，输出结果为科学计数法。也就是说，尾数部分的取值为：
• $$0\le 尾数<10$$
• 3）以上六个输出，对应的是表格中的六种输出方式，但是我们发现第一种输出方式中，并不是我们期望的结果，这是由于这个数超出了float能够表示的范围，从而产生了精度误差，而double的范围更大一些，所以就能正确表示，所以平时编码过程中，如果对效率要求较高，对精度要求较低，可以采用float；反之，对效率要求一般，但是对精度要求较高，则需要采用double。

二、浮点数的存储

1、科学计数法

• C语言中，浮点数在内存中是以科学计数法进行存储的，科学计数法是一种指数表示，数学中常见的科学计数法是基于十进制的，例如 $5.2\times 10^{11}$；计算机中的科学计数法可以基于其它进制，例如 $1.11\times 2^7$ 就是基于二进制的，它等价于 $(11100000{)}_2$。
• 科学计数法的一般形式如下：
• $$value=(-1{)}^{sign}\times fraction\times bas{e}^{exponent}$$

  $value$：代表要表示的浮点数；
  $sign$：代表 $value$ 的正负号，它的取值只能是 0 或 1：取值为 0 是正数，取值为 1 是负数；
  $base$：代表基数，或者说进制，它的取值大于等于 2；
  $fraction$：代表尾数，或者说精度，是 $base$ 进制的小数，并且 $1\le fraction<base$，这意味着，小数点前面只能有一位数字；
  $exponent$：代表指数，是一个整数，可正可负，并且为了直观一般采用 十进制 表示。

1）十进制的科学计数法

• 以 $14.375$ 这个小数为例，根据初中学过的知识，想要把它转换成科学计数法，只要移动小数点的位置。如果小数点左移一位，则指数 $exponent$ 加一；如果小数点右移一位，则指数 $exponent$ 减一；
• 所以它在十进制下的科学计数法，根据上述公式，计算结果为：
• $$(14.375{)}_{10}=1.4375\times 10^1$$
• 其中 $value=14.375$、$sign=0$、$base=10$、$fraction=1.4375$、$exponent=1$；
• 这是我们数学中最常见的科学计数法。

2）二进制的科学计数法

• 同样以 $14.375$ 这个小数为例，我们将它转换成二进制，按照两部分进行转换：整数部分和小数部分。
• 整数部分：整数部分等于 14，不断除 2 取余数，转换成 2 的幂的求和如下：
• $$(14{)}_{10}=1\times 2^3+1\times 2^2+1\times 2^1+0\times 2^0$$
• 所以 14 的二进制表示为 $(1110{)}_2$。
• 小数部分：小数部分等于 0.375，不断乘 2 取整数部分的值，转换成 2 的幂的求和如下：
• $$(0.375{)}_{10}=0\times 2^{-1}+1\times 2^{-2}+1\times 2^{-3}$$
• 所以 0.375 的二进制表示为 $(0.011{)}_2$
• 将 整数部分 和 小数部分 相加，得到的就是它的二进制表示：
• $$(1110.011{)}_2$$
• 同样，我们参考十进制科学计数法的表示方式，通过移动小数点的位置，将它表示成二进制的科学计数法，对于这个数，我们需要将它的小数点左移三位。得到：
• $$(1110.011{)}_2=(1.110011{)}_2\times 2^3$$
• 其中 $value=14.375$、$sign=0$、$base=2$、$fraction=(1.110011{)}_2$、$exponent=3$；
• 我们发现，为了表示成科学计数法，小数点的位置发生了浮动，这就是浮点数的由来。

2、浮点数存储概述

• 计算机中的浮点数表示都是采用二进制的。上面的科学计数法公式中，除了 $base$ 确定是 2 以外，符号位 $sign$、尾数位 $fraction$、指数位 $exponent$ 都是未知数，都需要在内存中体现出来。还是以 $14.375$ 为例，我们来看下它的几个关键数值的存储。

1）符号的存储

• 符号位的存储类似存储整型一样，单独分配出一个比特位来，用 0 表示正数，1 表示负数。对于 $14.375$，符号位的值是 0。

2）尾数的存储

• 根据科学计数法的定义，尾数部分的取值范围为 $$1\le fraction<2$$
• 这代表尾数的整数部分一定为 1，是一个恒定的值，这样就无需在内存中提现出来，可以将其直接截掉，只要把小数点后面的二进制数字放入内存中即可，这个设计可真是省（扣）啊。
• 对于 $(1.110011{)}_2$，就是把110011放入内存。我们将内存中存储的尾数命名为 $f$，真正的尾数命名为 $fraction$，则么它们之间的关系为： $$fraction=1.f$$
• 这时候，我们就可以发现，如果 $base$ 采用其它进制，那么尾数的整数部分就不是固定的，它有多种取值的可能，以十进制为例，尾数的整数部分可能是 $1\to 9$ 之间的任何一个值，如此一来，尾数的整数部分就无法省略，必须在内存中表示出来。但是将 $base$ 设置为 2，就可以节省掉一个比特位的内存，这也是采用二进制的优势。

3）指数的存储

• 指数是一个整数，并且有正负之分，不但需要存储它的值，还得能区分出正负号来。所以存储时需要考虑到这些。
• 那么它是参照补码的形式来存储的吗？
• 答案是否。
• 指数的存储方式遵循如下步骤：
• 1）由于float和double分配给指数位的比特位不同，所以需要分情况讨论；
• 2）假设分配给指数的位数为 $n$ 个比特位，那么它能够表示的指数的个数就是 $2^n$；
• 3）考虑到指数有正负之分，并且我们希望正负指数的个数尽量平均，所以取一半，$2^{n-1}$ 表示负数，$2^{n-1}$ 表示正数。
• 4）但是，我们发现还有一个 0，需要表示，所以负数的表示范围将就一点，就少了一个数；
• 5）于是，如果原本的指数位 $x$，实际存储到内存的值就是：$$x+2^{n-1}-1$$
• 接下来，我们拿具体float和double的实际位数来举例说明实际内存中的存储方式。

3、浮点数存储内存结构

• 浮点数的内存分布主要分成了三部分：符号位、指数位、尾数位。浮点数的类型确定后，每一部分的位数就是固定的。浮点数的类型，是指它是float还是double。
• 对于float类型，内存分布如下：

• 对于double类型，内存分布如下：

---

• 1）符号位：只有两种取值：0 或 1，直接放入内存中；
• 2）指数位：将指数本身的值加上 $2^{n-1}-1$ 转换成 二进制，放入内存中；
• 3）尾数位：将小数部分放入内存中；

浮点数类型	指数位数	指数范围	尾数位数	尾数范围
float	$8$	$[-2^7+1,2^7]$	$23$	$[(0{)}_2,(\underset{23}{1...1}{)}_2]$
double	$11$	$[-2^{10}+1,2^{10}]$	$52$	$[(0{)}_2,(\underset{52}{1...1}{)}_2]$

4、内存结构验证举例

• 以上文求得的 $14.375$ 为例，我们将它转换成二进制，表示成科学计数法，如下：
• $$(1110.011{)}_2=(1.110011{)}_2\times 2^3$$
• 其中 值 $value=14.375$、符号位 $sign=0$、基数 $base=2$、尾数 $fraction=(1.110011{)}_2$、指数 $exponent=3$；

1）float 的内存验证

• 为了方便阅读，我采用了颜色来表示数字，橙色代表符号位，蓝色代表指数位，红色代表尾数，绿色代表尾数补齐位；并且 八位一分隔，增强可视化。
• 符号位的内存：0
• 指数的内存（加上127后等于130，再转二进制）：10000010
• 尾数的内存（不足23位补零）：1100110 00000000 00000000
• 按顺序组织到一起后得到：01000001 01100110 00000000 00000000

#include 
int main() {
     
    int value = 0b01000001011001100000000000000000;  // (1)
    printf("%f\n",  *(float *)(&value) );            // (2)
    return 0;
}

运算结果如下：
  $(1)$ 第一步，就是把上面那串二进制的 01串 直接拷贝下来，然后在前面加上0b前缀，代表了 $value$ 这个四字节的内存结构就是这样的；
  $(2)$ 第二步，分三个小步骤：
   $(2.a)$ &value代表取value这个值的地址；
   $(2.b)$ (float *)&value代表将这个地址转换成float类型；
   $(2.c)$ *(float *)&value代表将这个地址里的值按照float类型解析得到一个float数；

• 运行结果为：

14.375000

• （有关取地址和指针相关的内容，由于前面章节还没有涉及，如果读者看不懂，也没有关系，后面在讲解指针时会详细讲解这块内容，敬请期待）。

2）double 的内存验证

• 为了方便阅读，我采用了颜色来表示数字，橙色代表符号位，蓝色代表指数位，红色代表尾数，绿色代表尾数补齐位；并且 八位一分隔，增强可视化。
• 符号位的内存：0
• 指数的内存（加上1023后等于1026，再转二进制）：100 00000010
• 尾数的内存（不足52位补零）：1100 11000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
• 按顺序组织到一起后得到：01000000 00101100 11000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000

#include 
int main() {
     
    long long value = 0b0100000000101100110000000000000000000000000000000000000000000000;  // (1)
    printf("%lf\n",  *(double *)(&value) );                            // (2)
    return 0;
}

运算结果如下：
  $(1)$ 第一步，就是把上面那串二进制的 01串 直接拷贝下来，然后在前面加上0b前缀，代表了 $value$ 这个八字节的内存结构就是这样的；
  $(2)$ 第二步，分三个小步骤：
   $(2.a)$ &value代表取value这个值的地址；
   $(2.b)$ (double *)&value代表将这个地址转换成double类型；
   $(2.c)$ *(double *)&value代表将这个地址里的值按照double类型解析得到一个double数；

• 没错，运行结果也是：

14.375000

• 这块内容，如果你看的有点懵，没有关系，等我们学了指针的内容以后，再来回顾这块内容，你就会如茅塞一样顿开了！
• 你学废了吗？

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通过这一章，我们学会了：
  浮点数的科学计数法和内存存储方式；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第06题】给定两个点的坐标 (x1, y1) 和 (x2, y2)，求两点间的距离

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（25）- 浮点数的精度问题

一、精度问题的原因

• 对于十进制的数转换成二进制时，整数部分和小数部分转换方式是不同的。

1、整数转二进制

• 对于整数而言，采用的是 “展除法”，即不断的除以 2，取余数。
• 举例，$(11{)}_{10}$ 通过不断除2，取余数，得到的余数序列为 $1101$，然后逆序一下，$(1011{)}_2$ 就是它的二进制表示了。
• 所以对于一个有限位数的整数，一定能够转换成有限位数的二进制。

2、小数转二进制

• 而对于小数而言，采用的是 “乘二取整法”，即 不断乘以 2，取整数。一个有限位数的小数不一定能够转换成有限位数的二进制。只有末尾是 5 的小数才有可能转换成有限位数的二进制。
• 在之前的章节中，我们知道float和double的尾数部分是有限的，可定无法容纳无限的二进制数，即使能够转换成有限的位数，也可能会超出给定的尾数部分的长度，这时候就必须进行舍弃。这时候，由于和原数并不是完全相等，就出现了精度问题。

3、四舍五入

• 对与float类型，是一个四字节的浮点数，也就是32个比特位，具体内存存储方式如下图所示：

• 而对于double类型，是一个八字节的浮点数，也就是64个比特位，具体内存存储方式如下图所示：

• 所以对于float的二进制表示，尾数23位，加上一位隐藏的1，总共24位，最后一位可能是精确数字，也可能是近似数字；而其余的 23 位都是精确数字。从二进制的角度看，这种浮点格式的小数，最多有 24 位有效数字，但是能保证的是 23 位；也就是说，整体的精度为 23 ~ 24 位。如果转换成十进制，$2^{24}=16777216$，一共 8 位；也就是说，最多有 8 位有效数字（十进制），但是能保证的是 7 位，从而得出整体精度为 7 ~ 8 位。对于 double，同理可得，二进制形式的精度为 52 ~ 53 位，十进制形式的精度为 15 ~ 16 位。

浮点数类型	尾数个数(二进制)	十进制位数
float	23 ~ 24	7 ~ 8
double	52 ~ 53	15 ~ 16

二、IEEE 754 标准

• 浮点数除了 光天化日学C语言（24）- 浮点数的存储 讲到的存储方式以外，还遵循 IEEE 754 标准。
• IEEE 754 标准规定，当指数 $exponent$ 的所有位都为 1 时，不再作为 “正常” 的浮点数对待，而是作为特殊值处理。

1、负无穷大

• 如果此时尾数 $fraction$ 的二进制位都为 0，且符号 sign 为 1，则表示负无穷大；

#include 

int main() {
     
    int ninf = 0b11111111100000000000000000000000;
    printf("%f\n", *(float *)&ninf );
    return 0;
}

• 运行结果为：

-inf

2、正无穷大

• 如果此时尾数 $fraction$ 的二进制位都为 0，且符号 sign 为 0，则表示正无穷大。

#include 

int main() {
     
    int pinf = 0b01111111100000000000000000000000;
    printf("%f\n", *(float *)&pinf );
    return 0;
}

• 运行结果为：

inf

3、Not a Number

• 如果此时尾数 $fraction$ 的二进制位不全为 0，则表示 NaN (Not a Number)，也即这是一个无效的数字，或者该数字未经初始化。

#include 

int main() {
     
    int nan  = 0b11111111100000000000000000001010;
    printf("%f\n", *(float *)&nan );
    return 0;
}

• 运行结果如下，符合我们的预期：

nan

4、浮点数的规格化

• 当指数 $exponent$ 的所有二进制位都为 0 时，情况也比较特殊。对于 “正常” 的浮点数，尾数 $fraction$ 隐含的整数部分为 1，并且在读取浮点数时，内存中的指数 $exp$ 要减去中间值 $2^{n-1}-1$ 才能还原真实的指数 $exponent$。
• 然而，当指数 $exp$ 的所有二进制位都为 0 时，尾数隐含的整数部分变成了 0，并且用 1 减去中间值 $2^{n-1}-1$ 才能还原真实的指数 $exponent$。
• 为什么会有非规格化浮点数的出现呢？
• 来看这样一个例子！
• 在规格化浮点数中，浮点数的尾数不应当包含前导 0。如果全部用十进制表示，对于类似0.012的浮点数，规格化的表示应为1.2e-2。但对于某些过小的数，如1.2e-130，允许的指数位数不能满足指数的需要，可能就会在尾数前添加前导0，如将其表示为0.00012e-126。

总结如下：
  1）当指数 $exp$ 的所有二进制位都是 0 时，我们将这样的浮点数称为“非规格化浮点数”；
  2）当指数 $exp$ 的所有二进制位既不全为 0 也不全为 1 时，我们称之为“规格化浮点数”；
  3）当指数 exp 的所有二进制位都是 1 时，作为特殊值对待。
换言之，究竟是规格化浮点数，还是非规格化浮点数，还是特殊值，完全看指数 $exp$。

三、浮点数判定

1、精度定义

• 在 C++ 中，$1e-6$ 代表 $10^{-6}$，即 $0.000001$，是一个比较合适的精度值；

#define eps 1e-6

2、相等判定

• 介于浮点数的表示方式，不能用 ‘==’ 进行相等判定，必须将两数相减，取绝对值以后，根据结果是否小于某个精度来判定两者是否相等；

bool EQ(double a, double b) {
        // EQual
	return fabs(a - b) < eps;
}

3、不相等判定

• ‘不相等’ 就是 ‘相等’ 的 ‘非’（取反）；

bool NEQ(double a, double b) {
       // NotEQual
	return !EQ(a, b);
}

4、大于等于判定

• ‘大于等于’ 就是 ‘大于 或 等于’ 的意思，需要拆分成如下形式：

bool GET(double a, double b) {
         // GreaterEqualThan
	return a > b || EQ(a, b);
}

5、小于等于判定

• ‘小于等于’ 就是 ‘小于 或 等于’ 的意思，需要拆分成如下形式：

bool SET(double a, double b) {
        // SmallerEqualThan
	return a < b || EQ(a, b);
}

6、小于判定

• ‘小于’ 就是 ‘大于等于’ 的 ‘非’，需要拆分成如下形式：
• 注意：千万不能直接用 $a<b$；

bool ST(double a, double b) {
        // SmallerThan
	return a < b && NEQ(a, b);
}

7、大于判定

• ‘大于’ 就是 ‘小于等于’ 的 ‘非’，需要拆分成如下形式：
• 注意：千万不能直接用 $a>b$；

bool GT(double a, double b) {
        // GreaterThan
	return a > b && NEQ(a, b);
}

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通过这一章，我们学会了：
  浮点数的精度及其判定；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第06题】给定两个点的坐标 (x1, y1) 和 (x2, y2)，求两点间的距离 | 探秘浮点数精度问题

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第四章 控制流

（26）- if else 语句

一、语句

1、简单语句

• 例如：a = 6是一个赋值表达式，而a = 6;则代表一个赋值语句。
• 如下代码所示：

#include 
int main() {
     
    int a = 1;                // (1)
    int b = ++a;              // (2)
    int c = a + b;            // (3)
    printf("%d\n", a, b, c);  // (4)
    return 0;                 // (5)
}

• 以上就是五条简单语句。

2、复合语句

• 将一些简单语句用一对{ 和}括起来，就构成了一个复合语句。复合语句的作用和单个简单语句分开写是一致的，有时候也叫程序块。并且，花括号的后面不需要跟分号。
• 如下代码所示：

#include 
int main() {
     
    {
     
        int a = 1;                // (1)
        int b = ++a;              // (2)
        int c = a + b;            // (3)
        printf("%d\n", a, b, c);  // (4)
    }
    return 0;                     // (5)
}

• 这段代码和上面那段代码的执行结果是一致的。
• 并且是按照顺序一条一条执行下来的。但是有些时候，我们期望达到的结果，并不是顺序结构就能满足的，我们需要引入一些更加多样化的结构，比如 分支结构（或者可以叫 选择结构）。
• 这一章，我们就来学习一下 C语言 中实现分支结构的判断语句 if - else。
  

二、if - else 语句

1、if - else 常规语法

• if - else 语句用于条件判定，它的语法如下：

    if (表达式)
        语句1
    else
        语句2

这个语句在执行时，先计算 表达式 的值：
  1）如果 表达式 的值 非零，则执行 语句1；
  2）如果 表达式 的值 为零，则执行 语句2；

• 例如，下面的代码：

#include 
int main() {
     
    int n;
    scanf("%d", &n);
    if(n % 2 == 1)
        printf("%d 是奇数！", n);
    else 
        printf("%d 是偶数！", n);
    return 0;
} 

• n % 2 == 1是由算术运算符%和关系运算符==组成的表达式，它的含义是 $n$ 模 2 的值是否为 1。如果为 1 即表达式成立，则输出 $n$ 是奇数，否则输出 $n$ 是偶数。
• 这就是最简单的 if - else 语句了。

2、加上花括号

• 这时候，如果我们想要在判断奇偶性之后，做一些更加复杂的事情，比如：当 $n$ 为奇数的时候，将 $n$ 乘上 3，再减去 4；当 $n$ 为偶数的时候，将 $n$ 减去 5，再乘上 6；我们就可以用到上文中所说的复合语句了。代码实现如下：

#include 
int main() {
     
    int n;
    scanf("%d", &n);
    if(n % 2 == 1) 
    {
     
        n *= 3;
        n -= 4;
    }
    else 
    {
     
        n -= 5;
        n *= 6;
    }
    return 0;
} 

• 这一下就多出了好多行，对于屏幕不够大的小伙伴，这样的写法就很别扭。所以，我们可以将左花括号{ 放在条件判断的后面，并且将 else放在右花括号}的后面。因为 C语言 对空格和换行不是很敏感，得到代码如下：

#include 
int main() {
     
    int n;
    scanf("%d", &n);
    if(n % 2 == 1) {
     
        n *= 3;
        n -= 4;
    } else {
     
        n -= 5;
        n *= 6;
    }
    return 0;
} 

3、表达式的省略语法

• 对表达式，我们可以对写法进行简化，例如下面两种写法是等价的：

    if (表达式)
        语句1
    else
        语句2

    if (表达式 != 0)
        语句1
    else
        语句2

• 所以，上面的代码，可以改成：

#include 
int main() {
     
    int n;
    scanf("%d", &n);
    if(n % 2) {
                 // (1)
        n *= 3;
        n -= 4;
    } else {
     
        n -= 5;
        n *= 6;
    }
    return 0;
} 

• $(1)$ 这是唯一的一行区别，因为n % 2 == 1等价于n % 2 != 0，等价于n % 2。

4、else 可选

• 所以也可以表示成：

    if (表达式)
        语句

• 例如，当 $n$ 为奇数的时候需要打印出 $n$ 的值，为偶数时什么都不用干，就可以这么写：

#include 
int main() {
     
    int n;
    scanf("%d", &n);
    if(n % 2) {
     
        printf("%d\n", n);
    }
    return 0;
} 

三、else - if 语句

1、else - if 常规语法

• 在 C语言中，我们经常会遇到多路判断结构，语法如下：

    if (表达式1)
        语句1
    else if(表达式2)
        语句2
    else if(表达式3)
        语句3
    else if(...)
        ...
    else
        语句n

• 这种语句是编写多路判断的常用方法，其中每个表达式会按照顺序进行依次求值，一旦某个表达式的结果为真，就会进入它对应的语句进行执行，并且对于后面所有的else if后的表达式 和 语句 都不会进行计算了。
• 而最后一个else表示的则是 “上述条件均不成立” 的情况，当然，如果不需要处理这种情况，也是可以省略的。
  

【例题1】通过输入字符，判断它的类型：
  1）如果是数字，输出串 “number”；
  2）如果是大写字母，输出串 “upper letter”；
  3）如果是小写字母，输出串 “lowwer letter”；

• 我们可以用 if - else 和 else - if 语句将这个问题组合出来。代码实现如下：

#include 
int main(){
     
    char c;
    c = getchar();
    if(c >= '0' && c <= '9')
        printf("number\n");
    else if(c >= 'A' && c <= 'Z')
        printf("upper letter\n");
    else if(c >= 'a' && c <= 'z')
        printf("lowwer letter\n");
    else
        printf("other\n");
    return 0;
}

• 需要用到一些 ASCII 相关的知识，如果存疑，可以参见这篇文章：光天化日学C语言（07）- ASCII码 。

四、嵌套 if 语句

1、嵌套 if 语句常规语法

• 这个概念比较简单，就是把之前的 if - else 语句的 语句1 替换成一个新的 if 语句，就形成了嵌套，如下：

    if (表达式1) {
     
        if(表达式2)
            语句1
    } else
        语句n

2、else 的匹配问题

• 对于一个语句里面有多个if，但是只有一个else时，这个else到底是和哪个if匹配的，我们通过一个例子来说明。代码如下：

#include 
int main() {
     
    int a = 1, b = 2;
    if(a)                   // (1)   
        if(a > b)           // (2)
           printf("a > b\n");
    else                    // (3)
        printf("a == 0\n");
    return 0;
}

• 想想看，这段代码输出的是什么？

• 是的，运行结果应该为：

a == 0

• 为什么不是什么都不输出呢？
• 主要原因还是因为我们被缩进给骗了。C语言中的缩进是不能改变语义的，所以这段代码实际应该是这样的：

#include 
int main() {
     
    int a = 1, b = 2;
    if(a)                   // (1)   
        if(a > b)           // (2)
            printf("a > b\n");
        else                // (3)
            printf("a == 0\n");
    return 0;
}

• 也就是$(3)$的else，是匹配的$(2)$的if，不是匹配$(1)$的if；
• 结论：else与最近的前一个没有与else匹配的if匹配。所以怕产生歧义的最好办法，就是多加{}。

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通过这一章，我们学会了：
  1）if else 语句的用法；
  2）else if 语句的用法；

• 希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

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课后习题

• 【第04题】给定 a 和 b，问 a 能否被 b 整除 | if 语句的运用

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（27）- 条件运算符

一、条件运算符

• 在学习 ☀️光天化日学C语言☀️（26）- if else 语句 时，我们了解到了条件判断，分支类型的程序结构，例如：

if (a > b) {
     
    x = a;
}else {
     
    x = b;
}

• 在 C语言中，提供了一种更加简单的语法，被称为 条件运算符，语法如下：

    表达式1 ? 表达式2 : 表达式3

• 以上由 条件运算符 组成的式子被称为 条件表达式。
• 条件运算符是 C语言 中唯一的一个三目运算符，其求值规则为：如果 表达式1 的值为 真，则以 表达式2 的值作为整个 条件表达式 的值，否则以 表达式3 的值作为整个 条件表达式 的值。
• 条件表达式通常用于赋值语句之中。
• 所以上面的if else语句，完全可以用 条件运算符 来实现，如下：

    x = (a > b) ? a : b;

• 注意：这里的?和:是一个整体，是不能分隔的，不可单独使用。

二、条件运算符的嵌套

• 由于条件表达式中的每个表达式可以又是一个条件表达式，所以是会产生嵌套的。
• 例如，我们用((a > c) ? a : c)来对 表达式2 进行替换，得到：

    x = (a > b) ? ((a > c) ? a : c) : b;

• 也可以再用(b < c) ? b : c来替换 表达式3，得到：

    x = (a > b) ? ((a > c) ? a : c) : ((b < c) ? b : c);

• 那么让我们来看看以下这段代码的输出吧：

#include 
int main() {
     
    int a = 3, b = 4, c = 5;
    int x =  (a > b) ? ((a > c) ? a : c) : ((b < c) ? b : c);
    printf("%d\n", x);
    return 0;
}

• 首先计算的是 (a > b)是否为真，(3 > 5)结果自然不为真，所以我们走的是后面的分支，即((b < c) ? b : c)，得到的结果为求b和c的最小值，所以为 4，而这也就是整个条件表达式的值。
• 所以这段代码的运行结果为：

4

• 当然，这样的代码可读性就很差，实际编码中，我们也不推荐这样的写法。
• 后面我们学了函数以后，实现这段逻辑时，代码就能清晰很多。

三、条件运算符的值类型

• 条件运算符对应的值类型如何确定呢？

#include 

int main() {
     
    double a = 0 ? 1 : 1.5;
    printf("%lf\n", a);
    return 0;
}

• 这段代码的运行结果为：

1.500000

• 这样，起码我们可以确定的是 0 ? 1 : 1.5的类型是double，因为如果是整数的话，最后不可能返回一个浮点数。事实上，它的类型是由 表达式2 和 表达式3 决定的，类型转换遵循以下规则：
  
• 也就是说 表达式2 是int，表达式3 是unsigned，则条件表达式的值返回的就是unsigned类型的。

四、条件运算符的优先级和结合性

1、优先级

条件运算符的优先级比较低，仅高于 赋值运算符 和 逗号运算符，所以使用的时候不用担心优先级问题。

#include 

int main()