C语言基础与控制结构

目录

C语言基础

C语言的起源和特点：

举例

 变量和常量的定义和使用

举例 

 运算符和表达式

 输入输出函数

示例

控制结构

条件语句

 循环语句

常见的循环语句包括for循环、while循环和do-while循环：

跳转语句

总结

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C语言基础

C语言的起源和特点：

C语言起源于20世纪70年代初，由贝尔实验室的丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）和肯·汤普逊（Ken Thompson）共同开发。最初，C语言是为了在Unix操作系统上编写系统软件而设计的。

C语言的特点包括：

1. 简洁高效：C语言的语法相对简单，能够以较少的代码完成复杂的任务。它提供了一些基本的数据类型和控制结构，使程序员能够更直观地表达算法和逻辑。

2. 可移植性强：C语言的代码可以在不同的操作系统和硬件平台上进行移植。这是因为C语言的设计目标之一是提供一个中间层，能够与底层硬件和操作系统进行有效的交互。

3. 高性能：C语言的代码经过优化后，可以获得很高的执行效率。C语言支持低级别的操作，例如位运算和指针操作，使程序员能够更好地控制内存和计算资源。

4. 直接访问内存：C语言提供了指针的概念，允许程序直接访问内存地址。这使得C语言在处理底层系统和资源时非常灵活，例如动态内存分配和数据结构的实现。

5. 丰富的库函数：C语言提供了丰富的标准库函数，涵盖了各种常见的操作，例如输入输出、字符串处理、数学运算等。这些库函数使得开发人员能够快速地实现各种功能。

6. 应用广泛：由于C语言的高性能和可移植性，它被广泛应用于系统软件、嵌入式系统、游戏开发、科学计算、网络编程等领域。

C语言的数据类型（int, float, double, char等） 

1. 基本整数类型：

   • int：用于表示整数，通常占用4个字节。
   • short：用于表示短整数，通常占用2个字节。
   • long：用于表示长整数，通常占用4或8个字节，取决于系统位数。
   • char：用于表示字符，通常占用1个字节。

2. 浮点数类型：

   • float：用于表示单精度浮点数，通常占用4个字节。
   • double：用于表示双精度浮点数，通常占用8个字节。

3. 枚举类型（Enum）：用于定义一组具名的常量值，例如定义颜色、状态等。

4. void类型：表示“无类型”，常用于函数返回类型、指针类型等。

5. 指针类型（Pointer）：用于存储内存地址，可以用来间接访问数据。

6. 数组类型：用于存储一组具有相同数据类型的元素。

此外，C语言还提供了一些复合数据类型，包括结构体（struct）和联合体（union），用于存储不同类型的数据成员。

C语言还支持通过类型修饰符来扩展数据类型的含义：

• signed 和 unsigned：用于修饰整数类型，指定是否允许负数。
• const：用于修饰变量，表示其值不可修改。
• volatile：用于修饰变量，表示其值可能被程序以外的因素修改。

举例

1. 整数类型：

int num = 10;
short count = 5;
long largeNum = 1000000L;

1. 浮点数类型：

float average = 85.5f;
double pi = 3.1415926;

1. 字符类型：

char ch = 'A';

1. 枚举类型：

enum Color { RED, GREEN, BLUE };
enum Color chosenColor = GREEN;

1. 指针类型：

int* ptr;  // 声明一个指向整数的指针变量
int num = 20;
ptr = #  // 将指针变量指向num的地址
printf("num的值为：%d\n", *ptr);  // 输出：num的值为：20

1. 数组类型：

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};  // 声明一个包含5个整数的数组
printf("arr[2]的值为：%d\n", arr[2]);  // 输出：arr[2]的值为：3

1. 结构体类型：

struct Person {
    char name[20];
    int age;
    float height;
};

struct Person p1;  // 声明一个Person类型的结构体变量
strcpy(p1.name, "John");  // 对结构体成员进行赋值
p1.age = 25;
p1.height = 175.5;

 变量和常量的定义和使用

1. 变量的定义和使用：

   • 定义变量：在使用变量之前，需要先定义它们的数据类型和名称。定义变量的语法是：数据类型 变量名; 例如：int num;
   • 初始化变量：可以选择在定义变量的同时为其赋初值，也可以稍后在程序中进行赋值操作。例如：int num = 10; 或者 num = 20;
   • 使用变量：在程序中可以通过变量名来访问和修改变量的值。例如：printf("num的值为：%d\n", num); 或者 num = num + 5;

2. 常量的定义和使用：

   • 定义常量：常量是指在程序中不可更改的固定值。在C语言中，可以使用#define预处理指令或const关键字来定义常量。
     • #define预处理指令：#define 常量名 常量值。例如：#define PI 3.1415926
     • const关键字：const 数据类型 常量名 = 常量值;。例如：const int MAX_NUM = 100;
   • 使用常量：在程序中可以直接使用常量名来代表其对应的值。例如：int radius = 5; int area = PI * radius * radius;

举例 

1. 变量的定义和使用：

int num;  // 定义一个整数类型的变量
num = 10; // 对变量进行赋值
printf("num的值为：%d\n", num); // 输出：num的值为：10

float salary = 1000.50f; // 定义并初始化一个浮点数类型的变量
salary = salary + 500.75f; // 修改变量的值
printf("当前的工资为：%.2f\n", salary); // 输出：当前的工资为：1501.25

1. 常量的定义和使用：

   #define PI 3.1415926 // 定义一个宏常量
   const int MAX_NUM = 100; // 定义一个常量
   
   float radius = 5.5;
   float circumference = 2 * PI * radius; // 使用宏常量计算圆的周长
   printf("圆的周长为：%.2f\n", circumference); // 输出：圆的周长为：34.56
   
   int score;
   scanf("%d", &score);
   if (score > MAX_NUM) { // 使用常量进行条件判断
       printf("分数超过了最大值\n");
   }
   

 运算符和表达式

 运算符是用于在表达式中执行各种操作的符号。表达式由运算符和操作数组成，通过运算符对操作数进行计算得到结果。

1. 算术运算符：

   int a = 10, b = 3;
   int sum = a + b; // 加法运算
   int difference = a - b; // 减法运算
   int product = a * b; // 乘法运算
   int quotient = a / b; // 整除运算
   int remainder = a % b; // 取余运算
   float result = (float)a / b; // 强制类型转换后的除法运算
   

2. 关系运算符：

   int x = 5, y = 8;
   if (x == y) { // 相等判断
       printf("x等于y\n");
   }
   if (x != y) { // 不等判断
       printf("x不等于y\n");
   }
   if (x > y) { // 大于判断
       printf("x大于y\n");
   }
   if (x < y) { // 小于判断
       printf("x小于y\n");
   }
   if (x >= y) { // 大于等于判断
       printf("x大于等于y\n");
   }
   if (x <= y) { // 小于等于判断
       printf("x小于等于y\n");
   }
   

3. 逻辑运算符：

   int p = 1, q = 0;
   if (p && q) { // 逻辑与
       printf("p和q都为真\n");
   }
   if (p || q) { // 逻辑或
       printf("p和q至少有一个为真\n");
   }
   if (!p) { // 逻辑非
       printf("p为假\n");
   }
   

4. 赋值运算符：

   int num = 10;
   num += 5; // 等同于 num = num + 5;
   num -= 3; // 等同于 num = num - 3;
   num *= 2; // 等同于 num = num * 2;
   num /= 4; // 等同于 num = num / 4;
   num %= 3; // 等同于 num = num % 3;
   

5. 自增和自减运算符：

   int count = 5;
   count++; // 自增1，等同于 count = count + 1;
   count--; // 自减1，等同于 count = count - 1;
   

6. 算术表达式：

   int a = 5, b = 3, c = 2;
   int result1 = a + b - c * 2; // 算术运算表达式
   float result2 = (float)(a + b) / c; // 强制类型转换和除法运算表达式
   

7. 关系表达式：

   int x = 10, y = 15, z = 10;
   int result1 = x > y; // 大于运算，结果为0（假）
   int result2 = x == z; // 等于运算，结果为1（真）
   int result3 = x >= z && y < z; // 大于等于和小于运算，结果为0（假）
   

8. 逻辑表达式：

   int p = 1, q = 0, r = 1;
   int result1 = p && q; // 逻辑与运算，结果为0（假）
   int result2 = p || q || r; // 逻辑或运算，结果为1（真）
   int result3 = !(p && r); // 逻辑非运算，结果为0（假）
   

9. 条件表达式：

   int score = 85;
   char grade = (score >= 90) ? 'A' : ((score >= 80) ? 'B' : 'C'); // 条件运算符表达式，根据分数确定等级
   

10. 函数调用表达式：

    int x = 5, y = 3;
    int max = (x > y) ? x : y; // 调用条件运算符，返回较大的数
    

 输入输出函数

示例

#include 

int main() {
    int num;
    printf("请输入一个整数：");
    scanf("%d", &num);  // 从用户处获取输入
    printf("您输入的整数是：%d\n", num);  // 将结果输出给用户

    return 0;
}

控制结构

条件语句

1. if语句：

   int num = 10;
   
   if (num > 0) {
       printf("num是正数\n");
   }
   

2. if-else语句：

   int num = -5;
   
   if (num > 0) {
       printf("num是正数\n");
   } else {
       printf("num是负数\n");
   }
   

3. if-else if-else语句：

   int num = 0;
   
   if (num > 0) {
       printf("num是正数\n");
   } else if (num < 0) {
       printf("num是负数\n");
   } else {
       printf("num是零\n");
   }
   

4. switch语句：

   int choice = 2;
   
   switch (choice) {
       case 1:
           printf("选择了1\n");
           break;
       case 2:
           printf("选择了2\n");
           break;
       case 3:
           printf("选择了3\n");
           break;
       default:
           printf("无效的选择\n");
           break;
   }
   

 循环语句

常见的循环语句包括for循环、while循环和do-while循环：

1. for循环：

   for (int i = 0; i < 5; i++) {
       printf("%d ", i);
   }
   

2. while循环：

   int i = 0;
   while (i < 5) {
       printf("%d ", i);
       i++;
   }
   

3. do-while循环：

   int i = 0;
   do {
       printf("%d ", i);
       i++;
   } while (i < 5);
   

跳转语句

在C语言中，跳转语句用于在程序执行过程中改变代码的正常执行顺序，从而实现跳过特定代码块或无条件地转移到程序的其他位置。常见的跳转语句包括break、continue、goto和return语句。以下是这些跳转语句的示例：

1. break语句：用于在循环或switch语句中终止代码块的执行，并跳出循环或switch语句。

   for (int i = 0; i < 5; i++) {
       if (i == 3) {
           break;
       }
       printf("%d ", i);
   }
   

2. continue语句：用于跳过当前迭代中剩余的代码，并开始下一次迭代。

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    if (i == 3) {
        continue;
    }
    printf("%d ", i);
}

1. goto语句：通过指定标签名称，直接跳转到代码中的标签位置。尽量避免使用goto语句，因为它可能导致代码的可读性和维护性降低。

   int num = 5;
   if (num > 0) {
       goto positive;
   } else {
       goto negative;
   }
   
   positive:
       printf("数字是正数\n");
       goto end;
   
   negative:
       printf("数字是负数\n");
   
   end:
       printf("程序结束\n");
   

2. return语句：用于从函数中返回值，并提前终止函数的执行。

   int add(int a, int b) {
       return a + b;
   }
   

总结

1. 变量和数据类型：

   • C语言中的变量用于存储数据，并且每个变量都有一个特定的数据类型，如整数（int）、浮点数（float）、字符（char）等。
   • 变量必须在使用前进行声明，并且可以进行赋值、运算和操作。

2. 输入和输出：

   • printf()函数用于格式化输出到屏幕上。
   • scanf()函数用于从用户输入中读取数据。
   • getchar()函数用于读取单个字符。

3. 运算符：

   • 常见的算术运算符有加法（+）、减法（-）、乘法（*）、除法（/）等。
   • 比较运算符用于比较两个值的关系，如相等（==）、大于（>）、小于（<）等。
   • 逻辑运算符用于组合条件，如与（&&）、或（||）和非（!）等。

4. 控制结构：

   • if语句用于根据条件执行不同的代码块。
   • if-else语句在条件为真时执行一个代码块，在条件为假时执行另一个代码块。
   • switch语句根据表达式的值选择执行不同的代码分支。
   • for循环用于重复执行一段代码，可以在循环中控制计数器和终止条件。
   • while循环用于在满足条件时重复执行代码块。
   • do-while循环先执行一次代码块，然后在满足条件时重复执行。
   • break语句用于终止循环或switch语句的执行。
   • continue语句用于跳过当前迭代，继续下一次迭代。