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第0章　计算机科学的职业之路 1

引言 1

0.1　为什么选择计算机科学领域 1

0.1.1 将计算机科学作为专业的理由 1

0.1.2　计算机科学家的特质 2

0.2　大学经历：可选的计算机学科和专业 3

0.2.1　计算机科学 3

0.2.2 计算机工程 4

0.2.3　信息系统 4

0.2.4　信息技术 4

0.2.5　软件工程 5

0.2.6　交叉学科 5

0.3　就业机会 6

0.3.1 美国和全世界的需求 6

0.3.2　非代表性群体的需求 6

0.3.3　新职业持续出现 7

第1章　计算机与程序设计概述 8

1.1 电子计算机的过去和现在 8

1.2　计算机硬件 10

1.2.1　存储器 10

1.2.2 中央处理器 13

1.2.3　输入／输出设备 13

1.2.4 计算机网络 14

1.3　计算机软件 16

1.3.1　操作系统 16

1.3.2　应用软件 17

1.3.3 计算机语言 17

1.3.4　执行程序 20

1.4　软件开发方法 21

1.4.1　软件开发方法 21

1.4.2　注意：失败是编程过程的一部分 23

1.5　应用软件开发方法 23

实例研究　英里到公里的转换 23

复习 25

快速测试 25

快速测试答案 26

复习题 26

第2章　C概述 27

2.1　C语言要素 27

2.1.1　预处理指令 27

2.1.2　预处理指令的语法展示 28

2.1.3　main函数 29

2.1.4　保留字 29

2.1.5　标准标识符 30

2.1.6　用户定义的标识符 30

2.1.7　大写字母和小写字母 31

2.1.8　程序风格之选择标识符名称 31

2.2　变量声明和数据类型 31

2.2.1 变量声明 31

2.2.2　数据类型 32

2.3　可执行语句 33

2.3.1　内存中的程序 34

2.3.2　赋值语句 34

2.3.3　输入／输出操作和函数 35

2.3.4　printf函数 36

2.3.5　scanf函数 38

2.3.6　return语句 39

2.4　C程序的一般形式 40

2.4.1　程序风格之程序中的空格 40

2.4.2　程序的注释 40

2.4.3　程序风格之使用注释 41

2.5　算术表达式 42

2.5.1　运算符／和％ 42

2.5.2　表达式的数据类型 43

2.5.3　混合类型赋值语句 44

2.5.4　强制类型转换 44

2.5.5　具有多个运算符的表达式 45

2.5.6　用C语言编写数学公式 47

实例研究　超市硬币处理机 48

2.6　在程序输出中格式化数值 51

2.6.1　格式化int型值 51

2.6.2　格式化double型值 52

2.6.3　程序风格之消除前导空白 52

2.7　交互模式、批处理模式和数据文件 53

2.7.1　输入重定向 53

2.7.2　程序风格之回显与提示符 54

2.7.3　输出重定向 54

2.7.4　程序控制的输入和输出文件 54

2.8　常见编程错误 56

2.8.1　语法错误 56

2.8.2　运行时错误 58

2.8.3　未检测到的错误 58

2.8.4 逻辑错误 60

复习 60

快速测试 61

快速测试答案 62

复习题 62

程序设计项目 63

第3章　函数的自顶向下设计 66

3.1 利用已有信息编程 66

实例研究 求圆的面积和周长 67

实例研究　计算一批垫圈的重量 69

3.2　库函数 72

3.2.1　预定义函数和代码复用 72

3.2.2　使用灰色区分新结构 73

3.2.3　C库函数 73

3.2.4　本节目标 75

3.3 自顶向下设计和结构图 76

实例研究 画简单的图形 76

3.4　无参函数 77

3.4.1 函数原型 78

3.4.2 函数定义 78

3.4.3　程序中函数的位置 80

3.4.4　程序风格之在含有函数的程序中使用注释 81

3.4.5 函数子程序和主函数的执行顺序 81

3.4.6　使用函数子程序的优点 82

3.4.7　显示用户指令 82

3.5　带输入参数的函数 83

3.5.1 带输入参数的void函数 84

3.5.2　带输入参数和单一结果的函数 85

3.5.3　程序风格之函数接口注释 87

3.5.4　带多个参数的函数 87

3.5.5　参数表一致性 88

3.5.6 函数数据区 89

3.5.7　使用驱动测试函数 89

3.6　常见编程错误 90

复习 90

快速测试 91

快速测试答案 92

复习题 92

程序设计项目 92

第4章　选择结构：if语句和switch语句 95

4.1　控制结构 95

4.2　条件 95

4.2.1 关系运算符和判等运算符 96

4.2.2　逻辑运算符 96

4.2.3 运算符优先级 97

4.2.4　短路求值 99

4.2.5　用C语言表示条件 99

4.2.6　比较字符 100

4.2.7　逻辑赋值 100

4.2.8　条件取反 101

4.3　if语句 103

4.3.1　有两个选项的if语句 103

4.3.2　只有一个选项的if语句 103

4.3.3 比较一个选项的if语句和两个选项的if语句 104

4.3.4　程序风格之if语句的格式 105

4.4　具有复合语句的if语句 105

4.4.1　程序风格之编写具有复合语句的if语句 106

4.4.2 跟踪if语句 106

4.5　算法中的决策步骤 108

实例研究　水费问题 108

4.5.1　程序风格之在函数中使用一致的名称 113

4.5.2　程序风格之内聚函数 113

4.5.3　程序风格之使用常量宏来增强可读性和易维护性 114

4.6　解决更多问题 114

4.6.1　结构图中的数据流信息 114

4.6.2　使用函数子程序修改程序 115

实例研究　具有节约需求的水费问题 115

4.7　嵌套if语句和多选项决策 116

4.7.1　比较嵌套if和if序列 117

4.7.2　嵌套if的多选项决策形式 117

4.7.3　多选项决策中条件的顺序 118

4.7.4　程序风格之确认变量的值 120

4.7.5　具有多个变量的嵌套if语句 120

4.8　switch语句 123

4.9　常见编程错误 126

复习 127

快速测试 128

快速测试答案 130

复习题 130

程序设计项目 131

第5章　重复和循环语句 134

5.1　程序中的重复 134

5.2　计数循环和while语句 135

5.3　在循环中计算和或者乘积 137

5.3.1　程序风格之编写通用循环 139

5.3.2　计算一列数的乘积 139

5.3.3　复合赋值运算符 140

5.4　for语句 141

5.4.1　程序风格之格式化for语句 141

5.4.2　自增和自减运算符 142

5.4.3　步长非1的自增和自减 143

5.4.4　显示值构成的表格 145

5.5　条件循环 146

5.6　循环设计 150

5.6.1　标记控制循环 150

5.6.2　使用for语句实现标记循环 152

5.6.3　文件结束控制循环 152

5.6.4　错误数据上的无限循环 154

5.7　嵌套循环 154

5.8　do-while语句和标志控制循环 157

5.9　问题求解示例 160

实例研究　太阳能加热房的采暖面积 160

5.10　如何调试和测试程序 164

5.10.1　使用调试器程序 165

5.10.2　不使用调试器进行调试 165

5.10.3　循环次数差1的错误 165

5.10.4　测试 166

5.11　常见编程错误 166

复习 168

快速测试 170

快速测试答案 170

复习题 171

程序设计项目 172

第6章　模块化编程 176

6.1　带简单输出参数的函数 176

6.2　带输入输出参数函数的多次调用 181

6.3　名字的作用域 185

6.4　输出形参作为实参变量 186

6.5　由多个函数构成的程序 189

实例研究 简分数的算术运算 189

6.6　程序系统的调试与测试 195

6.7　常见编程错误 197

复习 197

快速测试 198

快速测试答案 198

复习题 199

程序设计项目 200

第7章　简单数据类型 205

7.1　数值类型的表示与转换 205

7.1.1　数值类型的差异 205

7.1.2　数值的不精确性 207

7.1.3　数据类型的自动转换 207

7.1.4　数据类型的显式转换 208

7.2　字符类型的表示与转换 209

7.3　枚举类型 210

7.4　迭代近似 215

实例研究　求根的二分方法 216

7.5　常见编程错误 221

复习 221

快速测试 222

快速测试答案 223

复习题 223

程序设计项目 224

第8章　数组 229

8.1　声明和引用数组 229

8.2　数组下标 232

8.3　使用循环顺序存取 233

8.3.1　使用数组进行统计计算 234

8.3.2　程序风格之使用循环控制变量作为数组下标 236

8.4　将数组元素作为函数参数使用 236

8.5　数组参数 238

8.5.1　形参数组 238

8.5.2　和形参数组对应的实参 239

8.5.3　数组作为输入参数 240

8.5.4　返回数组结果 241

8.5.5　部分填充数组 243

8.5.6　栈 244

8.6　数组搜索和排序 247

8.6.1　数组搜索 247

8.6.2　数组排序 248

8.7　多维数组 250

8.7.1　多维数组的初始化 252

8.7.2　多维数组 252

8.8　数组处理示例 253

实例研究 医院收入汇总 253

8.9　常见编程错误 259

复习 260

快速测试 261

快速测试答案 262

复习题 262

程序设计项目 263

第9章　字符串 268

9.1　字符串基础 268

9.1.1　声明并初始化字符串变量 268

9.1.2　字符串数组 269

9.1.3　使用printf和scanf进行输入／输出 269

9.2　字符串库函数：赋值和子串 272

9.2.1　字符串赋值 272

9.2.2　子串 274

9.3　较长的字符串：拼接和整行输入 278

9.3.1　拼接 278

9.3.2　字符和字符串的区别 279

9.3.3 扫描一个完整的行 279

9.4　字符串比较 281

9.5　指针数组 283

9.6　字符操作 287

9.6.1　字符输入／输出 287

9.6.2　字符分析和转换 288

9.7　字符串到数值和数值到字符串的转换 290

9.8　字符串处理示例 294

实例研究　文本编辑器 295

9.9　常见编程错误 301

复习 302

快速测试 304

快速测试答案 304

复习题 305

程序设计项目 306

第10章　递归 309

10.1　递归的本质 309

10.2　跟踪递归函数 312

10.2.1 带返回值的递归函数的跟踪 312

10.2.2　void类型递归函数的跟踪 313

10.2.3　参数与局部变量栈 315

10.2.4　C中参数栈的实现 316

10.2.5　何时、如何跟踪递归函数 317

10.3　递归数学函数 318

10.4　带数组和字符串参数的递归函数 322

实例研究　找出字符串中的大写字母 322

实例研究　递归选择排序 324

10.5　用递归解决问题 326

实例研究　集合运算 326

10.6　递归的经典实例研究：汉诺塔 331

10.7　常见编程错误 335

复习 336

快速测试 336

快速测试答案 337

复习题 337

程序设计项目 338

第11章　结构与联合类型 341

11.1 用户自定义结构类型 341

11.1.1　结构类型定义 341

11.1.2　操作结构化数据对象的单个成员 343

11.1.3　运算符优先级回顾 343

11.1.4　操作结构整体 344

11.1.5　程序风格之类型命名约定 344

11.2　结构类型数据作为输入／输出参数 345

11.3　返回值为结构类型的函数 349

11.4　用结构类型解决问题 351

实例研究　用于复数的用户自定义类型 351

11.5　并行数组和结构的数组 356

11.5.1 并行数组 356

11.5.2　结构数组的声明 356

实例研究　通用计量转换 357

11.6　联合类型（可选） 363

11.7　常见编程错误 367

复习 368

快速测试 369

快速测试答案 369

复习题 370

程序设计项目 371

第12章　文本文件和二进制文件的处理 375

12.1　输入／输出文件：回顾与进一步研究 375

12.1.1　键盘和屏幕作为文本流 375

12.1.2　换行与EOF 376

12.1.3　转义序列 376

12.1.4　用printf实现格式化输出 376

12.1.5　文件指针变量 377

12.1.6　获取文件指针参数的函数 378

12.1.7　关闭文件 379

12.2　二进制文件 381

12.3　数据库查询 385

实例研究　数据库查询 386

12.4　常见编程错误 393

复习 393

快速测试 394

快速测试答案 395

复习题 395

程序设计项目 395

第13章　大型程序设计 398

13.1　使用抽象处理复杂问题 398

13.1.1　过程抽象 398

13.1.2　数据抽象 399

13.1.3　信息隐藏 399

13.1.4　可复用代码 399

13.2　个人库：头文件 400

13.2.1 头文件 401

13.2.2　头文件设计的忠告 402

13.3　个人库：实现文件 403

13.4　存储类型 405

13.4.1　全局变量 406

13.4.2　static和register存储类型 407

13.5　库中包含函数的修改 408

13.6　条件编译 410

13.7　函数main的参数 413

13.8　定义带参数的宏 415

13.8.1　在宏体中使用括号 416

13.8.2　在两行以上扩展宏 417

13.9　常见编程错误 418

复习 418

快速测试 420

快速测试答案 420

复习题 421

程序设计项目 421

第14章　动态数据结构 424

14.1 指针 424

14.1.1　作为函数参数的指针 425

14.1.2　表示数组和字符串的指针 425

14.1.3　指向结构的指针 426

14.1.4　指针使用的小结 426

14.2　动态内存分配 427

14.2.1　访问动态分配的结构成员 428

14.2.2　使用calloc动态分配数组 428

14.2.3　返回堆单元 429

14.3　链表 430

14.3.1　带指针成员的结构 431

14.3.2　连接结点 431

14.3.3　链表的优点 433

14.4　链表运算符 434

14.4.1　遍历链表 434

14.4.2　获得输入表 436

14.4.3　在表中查询目标 437

14.4.4　避免跟踪NULL指针 438

14.5　用链表表示栈 438

14.6　用链表表示队列 441

14.7　有序表 445

实例研究　维护一个整数有序表 445

14.8　二叉树 453

14.8.1 二叉查找树 454

14.8.2　搜索二叉查找树 454

14.8.3　建立二叉查找树 455

14.8.4　显示二叉查找树 458

14.9　常见编程错误 460

复习 461

快速测试 462

快速测试答案 462

复习题 463

程序设计项目 464

第15章　使用进程和线程的多进程 466

15.1 多任务 466

15.1.1　线性程序设计和并行程序设计 466

15.1.2　分时多任务 467

15.1.3　抢占式多任务 467

15.1.4　时间片和并行 468

15.1.5　并发程序设计 469

15.2　进程 469

15.2.1　进程创建 469

15.2.2　进程等待 471

15.2.3　从进程中执行另一个程序 472

15.3　进程间通信和管道 473

15.3.1 管道 473

15.3.2　管道的用法 474

15.3.3　使用标准输入的进程间通信 475

15.3.4　父进程和子进程间通信举例 476

15.4.　线程 478

15.4.1　线程的创建 479

15.4.2　线程的同步 480

15.4.3　互斥锁 482

15.4.4　死锁 483

15.5　线程举例 486

实例研究 生产者／消费者模型 486

15.6　常见编程错误 495

复习 495

C语言结构的复习 496

快速测试 497

快速测试答案 497

复习题 497

程序设计项目 498

第16章　关于C++ 499

16.1 C++控制结构、输入／输出以及函数 499

16.1.1　使用名字空间std 499

16.1.2　C++标准输入／输出 502

16.1.3　引用参数 502

16.1.4　输出格式化 504

16.2　C++对面向对象编程的支持 505

16.2.1 头文件complex.h 506

16.2.2　类名和构造函数 507

16.2.3　成员函数和运算符 507

16.2.4　实现文件complex.cpp 508

16.2.5　数据成员 511

16.2.6　输入／输出运算符重载 511

复习 513

快速测试 515

快速测试答案 515

复习题 515

程序设计项目 516

附录A　关于指针的更多信息 517

附录B ANSI C标准库 521

附录C　C运算符 533

附录D　字符集 537

附录E ANSI C保留字 539

附录F　ANSI C结构参照表 540

词汇表 542

索引 548