C语言程序设计知识

基本数据类型和顺序程序设计

1. C语言基本数据类型

C语言中的数据类型可以分为两类：

1. 基本数据类型（Primitive Data Types）：包括整型、字符型、浮点型等。
2. 派生数据类型（Derived Data Types）：例如数组、指针、结构体等。

2. 基本数据类型

2.1 整型（Integer）

整型用于存储整数值。根据存储的大小不同，C语言提供了多个整型数据类型：

• int：标准整型，通常为4字节（32位）。
• short：短整型，通常为2字节。
• long：长整型，通常为4字节。
• long long：更长的整型，通常为8字节。

每种类型有无符号和有符号之分，默认情况下，int 是有符号的。

示例程序：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;          // 定义一个整数变量a
    short b = 32767;     // 定义一个短整型变量b
    long c = 100000L;    // 定义一个长整型变量c
    long long d = 1000000000LL;  // 定义一个长长整型变量d
    
    printf("int: %d\n", a);
    printf("short: %d\n", b);
    printf("long: %ld\n", c);
    printf("long long: %lld\n", d);
    
    return 0;
}

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2.2 字符型（Character）

字符型用于存储单个字符。C语言使用 char 数据类型来表示字符。char 类型通常占用1个字节。

• char：用于表示单个字符，存储ASCII码。
• unsigned char：无符号字符类型，存储0到255之间的值。
• signed char：有符号字符类型，存储-128到127之间的值。

示例程序：

#include <stdio.h>

int main() {
    char ch = 'A';       // 定义字符变量ch，存储字符A
    unsigned char uch = 255; // 无符号字符变量

    printf("char: %c\n", ch);        // 输出字符
    printf("unsigned char: %u\n", uch);  // 输出无符号字符值
    
    return 0;
}

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2.3 浮点型（Floating Point）

浮点型用于存储实数。C语言提供了两种浮点类型：

• float：单精度浮点数，通常占用4字节。
• double：双精度浮点数，通常占用8字节。
• long double：扩展精度浮点数，通常占用12或16字节。

示例程序：

#include <stdio.h>

int main() {
    float a = 3.14f;        // 定义一个浮点型变量a
    double b = 3.1415926535; // 定义一个双精度浮点型变量b
    long double c = 3.141592653589793; // 定义一个扩展精度浮点型变量c
    
    printf("float: %.2f\n", a);        // 输出浮点数，保留两位小数
    printf("double: %.10f\n", b);      // 输出双精度浮点数，保留十位小数
    printf("long double: %.15Lf\n", c); // 输出扩展精度浮点数，保留十五位小数
    
    return 0;
}

2.4 布尔型（Boolean）

C语言本身不直接提供布尔类型，但可以通过 stdbool.h 头文件定义布尔类型。

• bool：布尔类型，值为 true 或 false。
• true 和 false 是在 stdbool.h 中定义的。

示例程序：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h> // 引入stdbool.h头文件

int main() {
    bool isEven = true;  // 定义一个布尔型变量isEven
    bool isOdd = false;  // 定义一个布尔型变量isOdd
    
    if (isEven) {
        printf("The number is even.\n");
    }
    if (!isOdd) {
        printf("The number is not odd.\n");
    }
    
    return 0;
}

2.5 空类型（Void）

void 是一种特殊的数据类型，表示“没有类型”。void 通常用于函数返回类型，表示该函数不返回任何值。

• 用于函数的返回类型，表示该函数没有返回值。
• 用于指针类型，表示指针指向未知类型的数据。

示例程序：

#include <stdio.h>

void printMessage(void) {  // 返回类型为void，表示函数没有返回值
    printf("Hello, this function doesn't return anything!\n");
}

int main() {
    printMessage();
    return 0;
}

3. 总结

1. 整型：用于存储整数，常见的有 int、short、long、long long。
2. 字符型：用于存储单个字符，通常使用 char。
3. 浮点型：用于存储实数，常用的有 float 和 double。
4. 布尔型：用于存储真或假，可以通过 stdbool.h 使用 bool 类型。
5. 空类型：用于表示函数没有返回值或指针类型不确定。

通过理解和掌握这些基本数据类型，你可以为后续的C语言学习打下坚实的基础。

4. 课后练习

1. 编写一个程序，输入一个整数，判断它是正数、负数还是零。
2. 修改一个程序，输入一个浮点数，判断它是整数还是小数。
3. 编写一个程序，使用 unsigned int 数据类型，输出一个无符号整数的值。

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C语言常量与变量

1. 常量与变量的基本概念

1.1 常量（Constant）

常量是指在程序执行过程中其值不发生变化的数据。常量的定义通常在声明时赋值，并且不能在程序的后续部分修改。

常量的种类：

• 字面常量（Literal Constants） ：直接在程序中写出的常量值，例如整数 10、字符 'A' 等。
• 常量变量（Constant Variables） ：使用 const 关键字定义的常量变量，值在初始化后不可修改。

定义常量的方式：

1. 字面常量：

   • 直接使用常量值，例如 10、3.14、'A' 等。

2. 常量变量：

   • 使用 const 关键字，定义不可修改的常量。

   const int MAX_SIZE = 100; // 定义常量MAX_SIZE
   

示例程序：

#include <stdio.h>

int main() {
    const int MAX_SIZE = 100;  // 定义常量MAX_SIZE
    int arr[MAX_SIZE];         // 使用常量MAX_SIZE作为数组的大小

    printf("The maximum size of the array is: %d\n", MAX_SIZE);
    
    // MAX_SIZE = 200; // 错误：尝试修改常量的值

    return 0;
}

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1.2 变量（Variable）

变量是程序中可以存储并改变数据的内存位置。变量有名称、类型、作用域和生命周期。与常量不同，变量的值可以在程序的执行过程中多次修改。

定义变量的格式：

type variable_name; // 声明一个变量，类型为type，名称为variable_name

示例程序：

#include <stdio.h>

int main() {
    int x = 10;  // 定义一个整型变量x，并初始化为10
    float y = 3.14f;  // 定义一个浮点型变量y，并初始化为3.14
    char ch = 'A';  // 定义一个字符型变量ch，并初始化为'A'
    
    printf("x = %d\n", x);
    printf("y = %.2f\n", y);
    printf("ch = %c\n", ch);
    
    x = 20;  // 修改变量x的值
    printf("Updated x = %d\n", x);
    
    return 0;
}

2. 常量与变量的区别

特性	常量（Constant）	变量（Variable）
定义	在程序中一旦赋值后，值不能改变	值在程序执行过程中可以改变
使用	用于存储固定不变的值（如数学常数、数组大小等）	用于存储可能变化的值（如计数器、用户输入等）
定义方式	使用 const 关键字定义	使用普通数据类型定义
修改性	不可修改	可以修改
初始化	必须在定义时初始化	可在定义时或稍后赋值

3. 常量与变量的应用场景

3.1 常量的应用场景

常量通常用于：

1. 数学常数，例如 PI。
2. 程序中的配置值，例如数组大小、最大值、限制条件等。
3. 程序中不希望被修改的值，例如错误代码、日期、常见字符等。

示例：使用常量定义PI值

#include <stdio.h>

#define PI 3.14159  // 使用宏定义常量PI

int main() {
    float radius = 5.0;
    float area = PI * radius * radius; // 使用常量PI来计算圆的面积
    
    printf("The area of the circle is: %.2f\n", area);
    
    return 0;
}

3.2 变量的应用场景

变量通常用于：

1. 存储用户输入的数据。
2. 存储需要在程序中动态改变的值。
3. 用作临时数据存储，例如循环计数器、条件判断等。

示例：计算矩形的面积

#include <stdio.h>

int main() {
    float length, width, area;

    // 用户输入矩形的长度和宽度
    printf("Enter the length of the rectangle: ");
    scanf("%f", &length);
    printf("Enter the width of the rectangle: ");
    scanf("%f", &width);

    area = length * width;  // 计算面积

    printf("The area of the rectangle is: %.2f\n", area);
    
    return 0;
}

4. 常量与变量的总结

1. 常量用于存储不变的数据值，例如物理常数、程序配置等。常量的值在程序执行过程中不可改变，因此适合用于固定值的存储。
2. 变量用于存储可能变化的数据值，程序中的变量值可以随时修改，因此适合用于动态计算和用户交互。

重点回顾：

• 常量使用 const 关键字进行定义，不能被修改。
• 变量可以修改，存储程序执行过程中需要频繁更改的数据。

5. 课后练习

1. 编写程序，定义一个常量 MAX_SIZE 表示数组的最大大小，并使用该常量来创建数组。
2. 编写程序，要求用户输入一个整数，输出该整数的平方。
3. 修改上一个程序，添加常量 PI，然后计算输入半径的圆的面积。

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