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編輯推薦
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《C Primer Plus(第6版)中文版》是一本經過仔細測試、精心設計的完整C語言教程,它涵蓋瞭C語言編程中的核心內容。《C Primer Plus(第6版)中文版》作為計算機科學的經典著作,講解瞭包含結構化代碼和自頂嚮下設計在內的程序設計原則。
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內容簡介
《C Primer Plus(第6版)中文版》詳細講解瞭C語言的基本概念和編程技巧。
《C Primer Plus(第6版)中文版》共17章。第1、2章介紹瞭C語言編程的預備知識。第3~15章詳細講解瞭C語言的相關知識,包括數據類型、格式化輸入/輸齣、運算符、錶達式、語句、循環、字符輸入和輸齣、函數、數組和指針、字符和字符串函數、內存管理、文件輸入輸齣、結構、位操作等。第16章、17章介紹C預處理器、C庫和高級數據錶示。本書以完整的程序為例,講解C語言的知識要點和注意事項。每章末設計瞭大量復習題和編程練習,幫助讀者鞏固所學知識和提高實際編程能力。附錄給齣瞭各章復習題的參考答案和豐富的參考資料。
《C Primer Plus(第6版)中文版》可作為C語言的教材,適用於需要係統學習C語言的初學者,也適用於鞏固C語言知識或希望進一步提高編程技術的程序員。
作者簡介
Stephen Prata曾在加利福尼亞的馬林學院(肯特菲爾德)教授天文學、物理學和程序設計課程,現已退休。他在加州理工學院獲得學士學位,在加州大學伯剋利分校獲得博士學位。他接觸程序設計,是為瞭利用計算機給星團建模。Stephen撰寫和與他人閤著瞭十幾本書籍,其中包括C++ Primer Plus和Unix Primer Plus。
目錄
第1章 初識C語言 1
1.1 C語言的起源 1
1.2 選擇C語言的理由 1
1.2.1 設計特性 1
1.2.2 高效性 1
1.2.3 可移植性 2
1.2.4 強大而靈活 3
1.2.5 麵嚮程序員 3
1.2.6 缺點 3
1.3 C語言的應用範圍 3
1.4 計算機能做什麼 4
1.5 高級計算機語言和編譯器 5
1.6 語言標準 6
1.6.1 第1個ANSI/ISO C標準 6
1.6.2 C99標準 6
1.6.3 C11標準 7
1.7 使用C語言的7個步驟 7
1.7.1 第1步:定義程序的目標 8
1.7.2 第2步:設計程序 8
1.7.3 第3步:編寫代碼 8
1.7.4 第4步:編譯 8
1.7.5 第5步:運行程序 9
1.7.6 第6步:測試和調試程序 9
1.7.7 第7步:維護和修改代碼 9
1.7.8 說明 9
1.8 編程機製 10
1.8.1 目標代碼文件、可執行文件和庫 10
1.8.2 UNIX係統 11
1.8.3 GNU編譯器集閤和LLVM項目 13
1.8.4 Linux係統 13
1.8.5 PC的命令行編譯器 14
1.8.6 集成開發環境(Windows) 14
1.8.7 Windows/Linux 15
1.8.8 Macintosh中的C 15
1.9 本書的組織結構 15
1.10 本書的約定 16
1.10.1 字體 16
1.10.2 程序輸齣 16
1.10.3 特殊元素 17
1.11 本章小結 17
1.12 復習題 18
1.13 編程練習 18
第2章 C語言概述 19
2.1 簡單的C程序示例 19
2.2 示例解釋 20
2.2.1 第1遍:快速概要 21
2.2.2 第2遍:程序細節 21
2.3 簡單程序的結構 28
2.4 提高程序可讀性的技巧 28
2.5 進一步使用C 29
2.5.1 程序說明 30
2.5.2 多條聲明 30
2.5.3 乘法 30
2.5.4 打印多個值 30
2.6 多個函數 30
2.7 調試程序 32
2.7.1 語法錯誤 32
2.7.2 語義錯誤 33
2.7.3 程序狀態 34
2.8 關鍵字和保留標識符 34
2.9 關鍵概念 35
2.10 本章小結 35
2.11 復習題 36
2.12 編程練習 37
第3章 數據和C 39
3.1 示例程序 39
3.2 變量與常量數據 42
3.3 數據:數據類型關鍵字 42
3.3.1 整數和浮點數 43
3.3.2 整數 43
3.3.3 浮點數 43
3.4 C語言基本數據類型 44
3.4.1 int類型 44
3.4.2 其他整數類型 47
3.4.3 使用字符:char類型 50
3.4.4 _Bool類型 54
3.4.5 可移植類型:stdint.h和inttypes.h 55
3.4.6 float、double和long double 56
3.4.7 復數和虛數類型 60
3.4.8 其他類型 60
3.4.9 類型大小 62
3.5 使用數據類型 63
3.6 參數和陷阱 63
3.7 轉義序列示例 64
3.7.1 程序運行情況 65
3.7.2 刷新輸齣 65
3.8 關鍵概念 66
3.9 本章小結 66
3.10 復習題 67
3.11 編程練習 68
第4章 字符串和格式化輸入/輸齣 71
4.1 前導程序 71
4.2 字符串簡介 72
4.2.1 char類型數組和null字符 72
4.2.2 使用字符串 73
4.2.3 strlen()函數 74
4.3 常量和C預處理器 76
4.3.1 const限定符 78
4.3.2 明示常量 78
4.4 printf()和scanf() 80
4.4.1 printf()函數 80
4.4.2 使用printf() 81
4.4.3 printf()的轉換說明修飾符 83
4.4.4 轉換說明的意義 87
4.4.5 使用scanf() 92
4.4.6 printf()和scanf()的*修飾符 95
4.4.7 printf()的用法提示 97
4.5 關鍵概念 98
4.6 本章小結 98
4.7 復習題 99
4.8 編程練習 100
第5章 運算符、錶達式和語句 103
5.1 循環簡介 103
5.2 基本運算符 105
5.2.1 賦值運算符:= 105
5.2.2 加法運算符:+ 107
5.2.3 減法運算符:- 107
5.2.4 符號運算符:-和+ 107
5.2.5 乘法運算符:* 108
5.2.6 除法運算符:/ 110
5.2.7 運算符優先級 110
5.2.8 優先級和求值順序 112
5.3 其他運算符 113
5.3.1 sizeof運算符和size_t類型 113
5.3.2 求模運算符:% 114
5.3.3 遞增運算符:++ 115
5.3.4 遞減運算符:-- 118
5.3.5 優先級 118
5.3.6 不要自作聰明 119
5.4 錶達式和語句 120
5.4.1 錶達式 120
5.4.2 語句 120
5.4.3 復閤語句(塊) 123
5.5 類型轉換 124
5.6 帶參數的函數 127
5.7 示例程序 129
5.8 關鍵概念 130
5.9 本章小結 130
5.10 復習題 131
5.11 編程練習 134
第6章 C控製語句:循環 137
6.1 再探while循環 137
6.1.1 程序注釋 138
6.1.2 C風格讀取循環 139
6.2 while語句 140
6.2.1 終止while循環 140
6.2.2 何時終止循環 141
6.2.3 while:入口條件循環 141
6.2.4 語法要點 141
6.3 用關係運算符和錶達式比較大小 143
6.3.1 什麼是真 144
6.3.2 其他真值 145
6.3.3 真值的問題 146
6.3.4 新的_Bool類型 147
6.3.5 優先級和關係運算符 148
6.4 不確定循環和計數循環 150
6.5 for循環 151
6.6 其他賦值運算符:+=、-=、*=、/=、%= 155
6.7 逗號運算符 156
6.8 齣口條件循環:do while 159
6.9 如何選擇循環 161
6.10 嵌套循環 162
6.10.1 程序分析 163
6.10.2 嵌套變式 163
6.11 數組簡介 164
6.12 使用函數返迴值的循環示例 166
6.12.1 程序分析 168
6.12.2 使用帶返迴值的函數 169
6.13 關鍵概念 169
6.14 本章小結 170
6.15 復習題 170
6.16 編程練習 174
第7章 C控製語句:分支和跳轉 177
7.1 if語句 177
7.2 if else語句 179
7.2.1 另一個示例:介紹getchar()和putchar() 180
7.2.2 ctype.h係列的字符函數 182
7.2.3 多重選擇else if 184
7.2.4 else與if配對 186
7.2.5 多層嵌套的if語句 187
7.3 邏輯運算符 190
7.3.1 備選拼寫:iso646.h頭文件 191
7.3.2 優先級 192
7.3.3 求值順序 192
7.3.4 範圍 193
7.4 一個統計單詞的程序 194
7.5 條件運算符:?: 196
7.6 循環輔助:continue和break 198
7.6.1 continue語句 198
7.6.2 break語句 200
7.7 多重選擇:switch和break 202
7.7.1 switch語句 204
7.7.2 隻讀每行的首字符 205
7.7.3 多重標簽 206
7.7.4 switch和if else 208
7.8 goto語句 208
7.9 關鍵概念 211
7.10 本章小結 211
7.11 復習題 212
7.12 編程練習 214
第8章 字符輸入/輸齣和輸入驗證 217
8.1 單字符I/O:getchar()和putchar() 217
8.2 緩衝區 218
8.3 結束鍵盤輸入 219
8.3.1 文件、流和鍵盤輸入 219
8.3.2 文件結尾 220
8.4 重定嚮和文件 222
8.5 創建更友好的用戶界麵 226
8.5.1 使用緩衝輸入 226
8.5.2 混閤數值和字符輸入 228
8.6 輸入驗證 230
8.6.1 分析程序 234
8.6.2 輸入流和數字 234
8.7 菜單瀏覽 235
8.7.1 任務 235
8.7.2 使執行更順利 235
8.7.3 混閤字符和數值輸入 237
8.8 關鍵概念 240
8.9 本章小結 240
8.10 復習題 241
8.11 編程練習 241
第9章 函數 243
9.1 復習函數 243
9.1.1 創建並使用簡單函數 244
9.1.2 分析程序 245
9.1.3 函數參數 247
9.1.4 定義帶形式參數的函數 248
9.1.5 聲明帶形式參數函數的原型 249
9.1.6 調用帶實際參數的函數 249
9.1.7 黑盒視角 250
9.1.8 使用return從函數中返迴值 250
9.1.9 函數類型 252
9.2 ANSI C函數原型 253
9.2.1 問題所在 253
9.2.2 ANSI的解決方案 254
9.2.3 無參數和未指定參數 255
9.2.4 函數原型的優點 256
9.3 遞歸 256
9.3.1 演示遞歸 256
9.3.2 遞歸的基本原理 258
9.3.3 尾遞歸 258
9.3.4 遞歸和倒序計算 260
9.3.5 遞歸的優缺點 262
9.4 編譯多源代碼文件的程序 262
9.4.1 UNIX 263
9.4.2 Linux 263
9.4.3 DOS命令行編譯器 263
9.4.4 Windows和蘋果的IDE編譯器 263
9.4.5 使用頭文件 263
9.5 查找地址:&運算符 267
9.6 更改主調函數中的變量 268
9.7 指針簡介 269
9.7.1 間接運算符:* 270
9.7.2 聲明指針 270
9.7.3 使用指針在函數間通信 271
9.8 關鍵概念 274
9.9 本章小結 275
9.10 復習題 275
9.11 編程練習 276
第10章 數組和指針 277
10.1 數組 277
10.1.1 初始化數組 277
10.1.2 指定初始化器(C99) 281
10.1.3 給數組元素賦值 282
10.1.4 數組邊界 282
10.1.5 指定數組的大小 284
10.2 多維數組 284
10.2.1 初始化二維數組 287
10.2.2 其他多維數組 288
10.3 指針和數組 288
10.4 函數、數組和指針 290
10.4.1 使用指針形參 293
10.4.2 指針錶示法和數組錶示法 294
10.5 指針操作 295
10.6 保護數組中的數據 298
10.6.1 對形式參數使用const 299
10.6.2 const的其他內容 300
10.7 指針和多維數組 302
10.7.1 指嚮多維數組的指針 304
10.7.2 指針的兼容性 305
10.7.3 函數和多維數組 306
10.8 變長數組(VLA) 309
10.9 復閤字麵量 312
10.10 關鍵概念 314
10.11 本章小結 315
10.12 復習題 316
10.13 編程練習 317
第11章 字符串和字符串函數 321
11.1 錶示字符串和字符串I/O 321
11.1.1 在程序中定義字符串 322
11.1.2 指針和字符串 328
11.2 字符串輸入 329
11.2.1 分配空間 329
11.2.2 不幸的gets()函數 330
11.2.3 gets()的替代品 331
11.2.4 scanf()函數 336
11.3 字符串輸齣 337
11.3.1 puts()函數 338
11.3.2 fputs()函數 339
11.3.3 printf()函數 339
11.4 自定義輸入/輸齣函數 340
11.5 字符串函數 342
11.5.1 strlen()函數 342
11.5.2 strcat()函數 343
11.5.3 strncat()函數 345
11.5.4 strcmp()函數 346
11.5.5 strcpy()和strncpy()函數 351
11.5.6 sprintf()函數 356
11.5.7 其他字符串函數 357
11.6 字符串示例:字符串排序 359
11.6.1 排序指針而非字符串 360
11.6.2 選擇排序算法 361
11.7 ctype.h字符函數和字符串 362
11.8 命令行參數 363
11.8.1 集成環境中的命令行參數 365
11.8.2 Macintosh中的命令行參數 365
11.9 把字符串轉換為數字 365
11.10 關鍵概念 368
11.11 本章小結 368
11.12 復習題 369
11.13 編程練習 371
第12章 存儲類彆、鏈接和內存管理 373
12.1 存儲類彆 373
12.1.1 作用域 374
12.1.2 鏈接 376
12.1.3 存儲期 376
12.1.4 自動變量 377
12.1.5 寄存器變量 380
12.1.6 塊作用域的靜態變量 381
12.1.7 外部鏈接的靜態變量 382
12.1.8 內部鏈接的靜態變量 386
12.1.9 多文件 386
12.1.10 存儲類彆說明符 387
12.1.11 存儲類彆和函數 389
12.1.12 存儲類彆的選擇 389
12.2 隨機數函數和靜態變量 390
12.3 擲骰子 393
12.4 分配內存:malloc()和free() 396
12.4.1 free()的重要性 399
12.4.2 calloc()函數 400
12.4.3 動態內存分配和變長數組 400
12.4.4 存儲類彆和動態內存分配 401
12.5 ANSI C類型限定符 402
12.5.1 const類型限定符 403
12.5.2 volatile類型限定符 404
12.5.3 restrict類型限定符 405
12.5.4 _Atomic類型限定符(C11) 406
12.5.5 舊關鍵字的新位置 406
12.6 關鍵概念 407
12.7 本章小結 407
12.8 復習題 408
12.9 編程練習 409
第13章 文件輸入/輸齣 413
13.1 與文件進行通信 413
13.1.1 文件是什麼 413
13.1.2 文本模式和二進製模式 413
13.1.3 I/O的級彆 415
13.1.4 標準文件 415
13.2 標準I/O 415
13.2.1 檢查命令行參數 416
13.2.2 fopen()函數 416
13.2.3 getc()和putc()函數 417
13.2.4 文件結尾 418
13.2.5 fclose()函數 419
13.2.6 指嚮標準文件的指針 419
13.3 一個簡單的文件壓縮程序 419
13.4 文件I/O:fprintf()、fscanf()、fgets()和fputs() 421
13.4.1 fprintf()和fscanf()函數 421
13.4.2 fgets()和fputs()函數 422
13.5 隨機訪問:fseek()和ftell() 423
13.5.1 fseek()和ftell()的工作原理 424
13.5.2 二進製模式和文本模式 425
13.5.3 可移植性 425
13.5.4 fgetpos()和fsetpos()函數 426
13.6 標準I/O的機理 426
13.7 其他標準I/O函數 427
13.7.1 int ungetc(int c, FILE *fp)函數 427
13.7.2 int fflush()函數 428
13.7.3 int setvbuf()函數 428
13.7.4 二進製I/O:fread()和fwrite() 428
13.7.5 size_t fwrite()函數 429
13.7.6 size_t fread()函數 430
13.7.7 int feof(FILE *fp)和int ferror(FILE *fp)函數 430
13.7.8 一個程序示例 430
13.7.9 用二進製I/O進行隨機訪問 433
13.8 關鍵概念 435
13.9 本章小結 435
13.10 復習題 435
13.11 編程練習 437
第14章 結構和其他數據形式 439
14.1 示例問題:創建圖書目錄 439
14.2 建立結構聲明 441
14.3 定義結構變量 441
14.3.1 初始化結構 442
14.3.2 訪問結構成員 443
14.3.3 結構的初始化器 443
14.4 結構數組 444
14.4.1 聲明結構數組 446
14.4.2 標識結構數組的成員 447
14.4.3 程序討論 447
14.5 嵌套結構 448
14.6 指嚮結構的指針 449
14.6.1 聲明和初始化結構指針 450
14.6.2 用指針訪問成員 451
14.7 嚮函數傳遞結構的信息 451
14.7.1 傳遞結構成員 451
14.7.2 傳遞結構的地址 452
14.7.3 傳遞結構 453
14.7.4 其他結構特性 454
14.7.5 結構和結構指針的選擇 458
14.7.6 結構中的字符數組和字符指針 458
14.7.7 結構、指針和malloc() 459
14.7.8 復閤字麵量和結構(C99) 462
14.7.9 伸縮型數組成員(C99) 463
14.7.10 匿名結構(C11) 465
14.7.11 使用結構數組的函數 466
14.8 把結構內容保存到文件中 467
14.8.1 保存結構的程序示例 468
14.8.2 程序要點 470
14.9 鏈式結構 471
14.10 聯閤簡介 472
14.10.1 使用聯閤 472
14.10.2 匿名聯閤(C11) 473
14.11 枚舉類型 474
14.11.1 enum常量 475
14.11.2 默認值 475
14.11.3 賦值 475
14.11.4 enum的用法 476
14.11.5 共享名稱空間 477
14.12 typedef簡介 478
14.13 其他復雜的聲明 479
14.14 函數和指針 481
14.15 關鍵概念 487
14.16 本章小結 487
14.17 復習題 488
14.18 編程練習 490
第15章 位操作 493
15.1 二進製數、位和字節 493
15.1.1 二進製整數 494
15.1.2 有符號整數 494
15.1.3 二進製浮點數 495
15.2 其他進製數 495
15.2.1 八進製 495
15.2.2 十六進製 496
15.3 C按位運算符 496
15.3.1 按位邏輯運算符 497
15.3.2 用法:掩碼 498
15.3.3 用法:打開位(設置位) 498
15.3.4 用法:關閉位(清空位) 499
15.3.5 用法:切換位 499
15.3.6 用法:檢查位的值 500
15.3.7 移位運算符 500
15.3.8 編程示例 501
15.3.9 另一個例子 503
15.4 位字段 505
15.4.1 位字段示例 506
15.4.2 位字段和按位運算符 509
15.5 對齊特性(C11) 515
15.6 關鍵概念 516
15.7 本章小結 516
15.8 復習題 517
15.9 編程練習 518
第16章 C預處理器和C庫 521
16.1 翻譯程序的第一步 521
16.2 明示常量:#define 522
16.2.1 記號 525
16.2.2 重定義常量 525
16.3 在#define中使用參數 525
16.3.1 用宏參數創建字符串:#運算符 527
16.3.2 預處理器黏閤劑:##運算符 528
16.3.3 變參宏:...和_ _VA_ARGS_ _ 529
16.4 宏和函數的選擇 530
16.5 文件包含:#include 531
16.5.1 頭文件示例 531
16.5.2 使用頭文件 533
16.6 其他指令 534
16.6.1 #undef指令 534
16.6.2 從C預處理器角度看已定義 534
16.6.3 條件編譯 535
16.6.4 預定義宏 539
16.6.5 #line和#error 540
16.6.6 #pragma 540
16.6.7 泛型選擇(C11) 541
16.7 內聯函數(C99) 542
16.8 _Noreturn函數(C11) 544
16.9 C庫 544
16.9.1 訪問C庫 544
16.9.2 使用庫描述 545
16.10 數學庫 546
16.10.1 三角問題 547
16.10.2 類型變體 548
16.10.3 tgmath.h庫(C99) 550
16.11 通用工具庫 550
16.11.1 exit()和atexit()函數 550
16.11.2 qsort()函數 552
16.12 斷言庫 556
16.12.1 assert的用法 556
16.12.2 _Static_assert(C11) 557
16.13 string.h庫中的memcpy()和memmove() 558
16.14 可變參數:stdarg.h 560
16.15 關鍵概念 562
16.16 本章小結 562
16.17 復習題 562
16.18 編程練習 563
第17章 高級數據錶示 567
17.1 研究數據錶示 567
17.2 從數組到鏈錶 570
17.2.1 使用鏈錶 572
17.2.2 反思 576
17.3 抽象數據類型(ADT) 576
17.3.1 建立抽象 577
17.3.2 建立接口 578
17.3.3 使用接口 581
17.3.4 實現接口 583
17.4 隊列ADT 589
17.4.1 定義隊列抽象數據類型 590
17.4.2 定義一個接口 590
17.4.3 實現接口數據錶示 591
17.4.4 測試隊列 598
17.5 用隊列進行模擬 600
17.6 鏈錶和數組 605
17.7 二叉查找樹 608
17.7.1 二叉樹ADT 608
17.7.2 二叉查找樹接口 609
17.7.3 二叉樹的實現 611
17.7.4 使用二叉樹 624
17.7.5 樹的思想 628
17.8 其他說明 629
17.9 關鍵概念 630
17.10 本章小結 630
17.11 復習題 630
17.12 編程練習 631
附錄A 復習題答案 633
附錄B 參考資料 665
B.1 參考資料I:補充閱讀 665
B.2 參考資料II:C運算符 667
B.3 參考資料III:基本類型和存儲類彆 671
B.4 參考資料IV:錶達式、語句和程序流 675
B.5 參考資料V:新增C99和C11的ANSI C庫 679
B.6 參考資料VI:擴展的整數類型 714
B.7 參考資料VII:擴展字符支持 716
B.8 參考資料VIII:C99/C11數值計算增強 720
B.9 參考資料IX:C和C++的區彆 726
《編程的藝術:從零開始構建你的數字世界》 第一章:代碼的低語:計算機如何理解指令 在你眼前這個瞬息萬變的數字時代,我們生活在由代碼編織而成的網絡之中。從你手中滑動的智能手機,到驅動我們城市運轉的龐大係統,再到探索宇宙的尖端科技,一切的背後,都離不開“編程”。而“編程”,顧名思義,就是與計算機進行溝通,告訴它如何執行特定任務的藝術。 那麼,計算機究竟是如何理解我們的指令的呢?這就像我們學習一門新的語言一樣,需要掌握它的詞匯、語法和錶達方式。計算機的“語言”比我們日常交流的語言要嚴格得多,也精確得多。它不理解模糊的概念,也不接受模棱兩可的說法。它隻認一種由0和1組成的二進製代碼。然而,直接用0和1來編寫程序,無疑是一項艱巨且容易齣錯的任務。 為瞭簡化這個過程,我們引入瞭“編程語言”。編程語言是人類與計算機之間的橋梁,它使用更接近人類語言的詞匯和結構,通過一種稱為“編譯器”或“解釋器”的工具,將其翻譯成計算機能夠理解的二進製代碼。不同的編程語言各有特點,有的擅長處理數據,有的適閤構建網頁,有的則能驅動復雜的科學計算。 在本章,我們將深入探究計算機理解指令的底層邏輯。你將瞭解到: 二進製的世界: 為什麼計算機隻使用0和1?0和1背後代錶著什麼?我們將揭示二進製的神秘麵紗,並理解它如何構成所有數字信息的基礎。 從機器碼到高級語言: 計算機最初是如何通過機器碼直接執行指令的?隨後,匯編語言是如何齣現的,以及它與機器碼的關係?最後,我們將引齣現代高級編程語言的概念,瞭解它們是如何極大地提升瞭編程的效率和可讀性。 編譯器與解釋器: 這兩個至關重要的工具是如何將我們編寫的代碼轉換成計算機可執行的指令的?它們的工作原理有何不同?你將理解為什麼選擇閤適的翻譯工具能對程序的性能産生巨大影響。 指令集的奧秘: 計算機的中央處理器(CPU)擁有一套預設的指令集,它定義瞭CPU能夠執行的基本操作。我們將簡要介紹指令集的概念,以及它如何決定瞭計算機的能力範圍。 內存與寄存器: 程序執行時,數據和指令是如何在計算機內部進行存儲和傳遞的?內存和寄存器扮演著怎樣的角色?我們將對計算機內存的基本結構有一個初步的認識。 通過本章的學習,你將不再視代碼為高深莫測的符號,而是能理解其背後精妙的邏輯和運作原理。這將為你日後學習具體的編程語言打下堅實的基礎,讓你在麵對復雜的程序時,能夠追根溯源,理解其本質。這不僅是對技術的好奇,更是對我們所處數字世界運作方式的深刻洞察。 第二章:算法的魔法:解決問題的藍圖 在掌握瞭與計算機溝通的基本方式後,我們便可以開始思考如何讓計算機為我們解決實際問題。而解決問題的關鍵,就在於“算法”。算法,顧名思義,就是解決特定問題的一係列精確、有限的步驟。它就像一份詳細的菜譜,告訴你按照怎樣的順序,加入哪些食材,經過怎樣的烹飪過程,最終纔能做齣美味佳肴。 在計算機科學領域,算法是靈魂,是智慧的體現。一個優秀的算法,不僅能高效地解決問題,還能在最短的時間內,占用最少的資源。反之,一個低效的算法,即使能得到正確的結果,也可能讓程序運行緩慢,甚至不堪重負。因此,學習如何設計、分析和優化算法,是成為一名優秀程序員的必經之路。 在本章,我們將帶你走進算法的奇妙世界,你將瞭解到: 算法的本質: 什麼是算法?它有哪些基本特性(例如:輸入、輸齣、確定性、有限性、有效性)?我們將通過生動形象的例子,讓你深刻理解算法的概念。 常見算法類型: 從簡單的排序和搜索,到更復雜的圖算法和動態規劃,我們將為你介紹一些經典的算法類型。例如,如何將一堆亂序的數字按從小到大排列(排序算法),或者如何在龐大的數據庫中快速找到你需要的信息(搜索算法)。 算法的錶示方法: 我們如何將設計的算法清晰地錶達齣來,以便於計算機理解和執行?我們將介紹流程圖、僞代碼等錶示方法,它們是連接我們思維與計算機指令的橋梁。 算法的復雜度分析: 如何衡量一個算法的優劣?時間復雜度和空間復雜度是衡量算法效率的兩個重要指標。我們將教你如何分析算法的時間和空間消耗,從而選擇最優的解決方案。 遞歸的魅力: 遞歸是一種非常強大且富有錶現力的算法設計思想,它將一個大問題分解為多個相似的小問題來解決。我們將通過一些經典的遞歸例子,讓你領略遞歸的精妙之處。 數據結構與算法的協同: 算法的執行離不開數據結構的支持。數據結構是組織和存儲數據的方式,而算法則是在這些數據結構上進行操作。我們將初步瞭解鏈錶、棧、隊列、樹等基本數據結構,並理解它們與特定算法之間的緊密聯係。 通過對算法的深入學習,你將不僅僅是學會編寫代碼,更能學會如何思考,如何將復雜的問題分解成可管理的步驟,並找到最高效的解決路徑。這將極大地提升你的編程能力,讓你能夠應對更具挑戰性的編程任務,並為你構建更強大、更智能的應用程序打下堅實的基礎。算法的智慧,將是你在這個數字時代最寶貴的財富之一。 第三章:邏輯的殿堂:程序控製的藝術 有瞭與計算機溝通的語言和解決問題的藍圖,我們還需要掌握如何控製程序的流程,讓計算機按照我們預設的邏輯一步一步地執行。這就涉及到“程序控製”的概念,它是編程的核心之一,也是構建任何復雜程序的基石。 想象一下,你正在指揮一支軍隊。你需要明確地告訴士兵何時前進,何時後退,何時轉嚮,何時執行特定任務。程序控製就是為計算機提供這樣一套精確的指令,來引導程序的執行路徑。它決定瞭程序在不同條件下做齣何種反應,以及如何重復執行某些操作。 在本章,我們將帶你進入邏輯的殿堂,探索程序控製的奧秘: 順序執行: 最基本的程序流程,指令按照書寫的順序依次執行。就像我們按部就班地完成一項任務,一步接著一步。 分支判斷(條件語句): 當我們需要程序在不同情況下做齣不同選擇時,就需要用到分支判斷。例如,“如果天氣好,就去公園,否則就待在傢裏”。我們將學習如何使用“if-else”等語句來構建條件分支。 循環執行(循環語句): 當我們需要程序重復執行某個操作多次時,循環語句就派上瞭用場。例如,“每天給花澆水,直到花朵盛開”。我們將學習“for”、“while”等循環結構,以及如何控製循環的次數和終止條件。 嵌套的邏輯: 分支判斷和循環可以相互嵌套,形成復雜的邏輯結構。我們將通過實例演示,如何構建多層嵌套的條件和循環,以實現更精細的程序控製。 跳轉與中斷: 在某些特殊情況下,我們可能需要改變程序的正常執行流程,例如“break”用於跳齣循環,“continue”用於跳過當前迭代。我們將瞭解這些控製語句的用法,以及它們在何種場景下適用。 函數的概念與作用: 函數是將一段可重用的代碼塊封裝起來,方便調用。它就像一個獨立的“小程序”,可以接受輸入,執行特定任務,並可能返迴一個結果。我們將初步瞭解函數如何組織程序,提高代碼的可讀性和復用性。 異常處理的初步認識: 在程序運行過程中,難免會遇到一些意外情況,例如用戶輸入瞭非法數據,或者文件不存在。異常處理機製能夠幫助我們優雅地處理這些錯誤,防止程序崩潰。我們將對其進行初步的介紹。 掌握程序控製,意味著你已經能夠駕馭程序的“方嚮盤”。你將能夠根據不同的需求,設計齣靈活、智能、能夠處理各種情況的程序。這將是你從簡單的指令執行者,轉變為能夠構建復雜邏輯的“程序建築師”的關鍵一步。 第四章:數據的語言:變量、類型與存儲 任何程序都離不開“數據”。數據是程序的原材料,也是程序的産齣。在計算機的世界裏,數據以各種形式存在,而“變量”和“數據類型”就是我們用來描述和操作這些數據的基本工具。理解數據的本質、如何存儲以及如何使用它們,是掌握任何編程語言的基礎。 想象一下,你正在整理你的書架。你會給不同的書籍貼上標簽,例如“小說”、“曆史”、“科學”,並且知道每本書裏麵裝的是什麼內容。在編程中,變量就相當於書架上的標簽,它為我們存儲的數據起一個名字,而數據類型則告訴我們這個標簽下的數據是什麼性質的,以及我們可以對它進行哪些操作。 在本章,我們將深入探討數據的語言,你將瞭解到: 變量的誕生: 什麼是變量?它如何為數據命名,並允許我們存儲和訪問數據?我們將學習如何聲明和使用變量。 基本數據類型: 計算機如何錶示和存儲不同類型的數據?我們將介紹整數(整型)、小數(浮點型)、字符(字符型)和布爾值(布爾型)等基本數據類型,並理解它們各自的特點和用途。 數據類型的選擇: 為什麼我們需要選擇不同的數據類型?錯誤的類型選擇可能導緻數據丟失或計算錯誤。我們將探討如何根據數據的性質選擇最閤適的數據類型。 內存中的數據: 變量在計算機的內存中是如何存儲的?我們將簡要介紹內存地址的概念,以及變量如何通過內存地址來訪問其存儲的數據。 數據的轉換: 在某些情況下,我們需要將一種數據類型轉換為另一種數據類型,例如將一個整數轉換為小數。我們將學習顯式類型轉換和隱式類型轉換的概念,以及它們可能帶來的影響。 常量: 在程序執行過程中,有些值是固定不變的,例如圓周率π。我們將介紹常量的概念,以及它們在程序中的作用。 復閤數據類型初探: 除瞭基本數據類型,還有更復雜的數據結構,例如能夠存儲一組相關數據的數組。我們將對其進行初步的介紹,為後續學習更復雜的數據結構打下基礎。 理解數據的語言,就像掌握瞭操作數字和文本的“瑞士軍刀”。你將能夠有效地存儲、檢索和處理程序所需的各種信息,從而構建齣能夠完成各種任務的應用程序。這不僅僅是對技術細節的掌握,更是對信息處理本質的深刻理解,讓你能夠用更高效、更靈活的方式來錶達你的想法。 第五章:函數的力量:代碼的模塊化與復用 在編寫程序的過程中,我們經常會遇到重復性的任務,或者將一個大的問題分解成若乾個小問題分彆解決。這時,“函數”就成為瞭我們強大的武器。函數能夠將一段具有獨立功能的代碼封裝起來,讓我們可以像調用一個工具一樣,隨時隨地地調用它,而無需重復編寫相同的代碼。這不僅大大提高瞭開發效率,還使得代碼更加清晰、易於維護。 想象一下,你正在建造一座復雜的建築。你不會從零開始建造每一個磚塊,而是使用預製好的門、窗、樓梯等模塊。函數在程序中扮演的角色就類似於這些預製模塊。它們將復雜的程序分解為更小、更易於管理的單元,使得整個開發過程更加有序和高效。 在本章,我們將深入探索函數的力量,你將瞭解到: 函數的定義與聲明: 如何創建一個函數?它的基本構成是什麼(例如:函數名、參數、返迴值)?我們將學習如何定義自己的函數。 函數的調用: 如何使用已經定義的函數?我們將學習如何通過函數名來調用它,並傳遞必要的參數。 參數傳遞: 函數如何接收外部傳入的數據?我們將理解按值傳遞和按引用傳遞(如果在語言層麵支持)的區彆,以及它們對函數內部和外部數據的影響。 返迴值: 函數如何將計算的結果返迴給調用者?我們將學習如何使用“return”語句,以及函數返迴值的類型。 函數的重用性: 為什麼函數如此重要?它如何避免代碼的重復編寫,提高開發效率?我們將通過實例來展示函數的重用優勢。 作用域與生命周期: 函數內部定義的變量和函數外部定義的變量有何區彆?我們將瞭解變量的作用域(可以在哪裏被訪問)和生命周期(從創建到銷毀的過程)。 遞歸函數的深入理解: 在上一章我們初步接觸瞭遞歸。本章將更深入地探討遞歸函數的原理、設計以及需要注意的地方,例如如何避免無限遞歸。 庫函數的使用: 許多編程語言都提供瞭豐富的內置函數庫,它們能夠幫助我們完成各種常見的任務,例如數學運算、字符串處理等。我們將學習如何利用這些現成的函數來簡化開發。 函數的封裝與抽象: 函數如何幫助我們隱藏實現的細節,隻暴露必要的功能?我們將理解函數在實現代碼抽象方麵的作用。 掌握函數的運用,意味著你已經能夠有效地組織和管理你的代碼。你將能夠編寫齣結構清晰、模塊化程度高、易於理解和維護的程序。這將極大地提升你的編程能力,讓你能夠獨立完成更復雜的項目,並為成為一名優秀的軟件工程師打下堅實的基礎。函數的力量,將讓你的代碼煥發齣生機。 第六章:數據結構:組織的藝術與效率的源泉 在程序的世界裏,數據是無處不在的。而如何有效地組織和管理這些數據,直接關係到程序的性能和可讀性。“數據結構”就是研究如何組織、存儲和管理數據的一門學問。它就像倉庫的管理員,負責將貨物分門彆類地存放,並提供高效的存取方式,從而保證整個倉庫的運作順暢。 不同的數據結構,適用於不同的場景。選擇閤適的數據結構,能夠讓你的程序在處理海量數據時依然錶現齣色;反之,則可能導緻程序運行緩慢,甚至無法正常工作。因此,理解各種數據結構的特點和應用場景,是成為一名高效程序員的關鍵。 在本章,我們將探索數據結構的奧秘,你將瞭解到: 綫性數據結構: 數組(Arrays): 最基本的數據結構之一,允許存儲相同類型元素的集閤,並通過索引來訪問。我們將深入瞭解數組的優缺點,以及如何使用它。 鏈錶(Linked Lists): 一種動態的數據結構,元素之間通過指針連接。我們將學習單嚮鏈錶、雙嚮鏈錶等,以及它們在插入和刪除操作上的優勢。 棧(Stacks): “後進先齣”(LIFO)的數據結構,常用於函數調用、錶達式求值等。我們將理解棧的Push和Pop操作。 隊列(Queues): “先進先齣”(FIFO)的數據結構,常用於任務調度、廣度優先搜索等。我們將理解隊列的Enqueue和Dequeue操作。 非綫性數據結構: 樹(Trees): 層次化組織的數據結構,例如二叉樹、二叉搜索樹等。它們在數據檢索、排序等方麵有廣泛應用。我們將初步瞭解樹的基本概念。 圖(Graphs): 由節點和邊組成的網絡結構,用於錶示實體之間的關係,例如社交網絡、地圖導航等。我們將對其進行初步的介紹。 哈希錶(Hash Tables): 一種通過哈希函數實現快速查找的數據結構,能夠提供近乎常數時間的平均查找、插入和刪除操作。 數據結構的選擇與應用: 如何根據問題選擇閤適的數據結構? 我們將討論不同的場景下,應該優先考慮哪些數據結構。 數據結構與算法的協同作用: 理解數據結構是如何為算法提供基礎,並反過來影響算法的設計和效率。 對性能的影響: 為什麼選擇正確的數據結構能夠顯著提升程序的運行速度? 通過本章的學習,你將能夠從容地應對各種數據組織和管理的需求。你將不僅僅是編寫代碼,更能理解代碼背後是如何高效地處理信息的。這將為你構建齣更強大、更優化的應用程序打下堅實的基礎,讓你在處理復雜問題時,擁有更強大的工具箱。數據結構,是效率的源泉,也是智慧的體現。