上篇 C语言 1
第1章 概论 1
1.1 程序设计语言与程序设计 1
1.2 学习C语言程序设计的第一个例子 1
1.2.1 创建并运行第一个C程序 2
1.2.2 解释分析第一个C程序 3
1.3 C语言的产生、发展与语言特征 4
1.3.1 C语言的产生与发展 4
1.3.2 C语言的标准化 5
1.3.3 C语言的特征 6
1.4 计算机系统及内存编址 7
1.5 数和字符的编码表示 8
1.5.1 进位计数制 9
1.5.2 进位制数之间的转换 11
1.5.3 数的机器码表示 13
1.5.4 字符的编码表示 14
1.6 算法及其表示 15
1.6.1 算法的定义 15
1.6.2 算法的表示 16
1.6.3 算法的实现 18
1.7 学习C语言与程序设计的方法 18
本章小结 20
习题1 20
第2章 基本词法语法规则与程序元素 21
2.1 字符及词法元素 21
2.1.1 字符集 21
2.1.2 词法元素 21
2.2 语法规则 22
2.2.1 BNF范式 22
2.2.2 EBNF范式 23
2.2.3 语法图 23
2.3 标识符、关键字及分隔符 24
2.3.1 标识符 24
2.3.2 关键字 24
2.3.3 分隔符 25
2.4 基本数据类型 25
2.4.1 数据类型的分类 25
2.4.2 基本类型的名字 25
2.4.3 字符类型 26
2.4.4 整型类型 26
2.4.5 浮点类型 27
2.5 常量与变量 28
2.5.1 文字常量 28
2.5.2 符号常量 31
2.5.3 变量定义 33
2.6 运算符和表达式 33
2.6.1 C语言运算符简介 33
2.6.2 运算符的优先级和结合性 34
2.6.3 算术运算 35
2.6.4 关系运算 35
2.6.5 逻辑运算 36
2.6.6 自增和自减运算 37
2.6.7 赋值运算 39
2.6.8 条件运算 40
2.6.9 逗号运算 40
2.6.10 sizeof运算 41
2.7 位运算符和位表达式 42
2.7.1 按位求反（～） 42
2.7.2 按位与、或、加运算（＆，｜，＾） 42
2.7.3 左移和右移运算（＜＜，＞＞） 42
2.7.4 位运算符应用举例 43
2.7.5 打印整数各位 44
2.8 类型转换 45
2.8.1 整数提升 45
2.8.2 算术转换 45
2.8.3 赋值转换 46
2.8.4 强制类型转换 46
2.9 枚举类型 47
2.9.1 枚举类型的定义 47
2.9.2 用枚举类型定义符号常量 48
2.9.3 枚举变量的声明 48
2.10 新增数据类型 49
2.10.1 long long类型 49
2.10.2 布尔类型 49
2.10.3 复数类型 50
本章小结 51
习题2 52
第3章 基本的标准输入与输出 54
3.1 字符输入与输出 54
3.1.1 字符输出函数putchar 54
3.1.2 字符输入函数getchar 55
3.2 字符串输入与输出 57
3.2.1 字符串输出函数puts 57
3.2.2 字符串输入函数gets 57
3.3 格式化输入与输出 58
3.3.1 格式化输出函数printf 58
3.3.2 格式化输入函数scanf 62
本章小结 70
习题3 70
第4章 流程控制 72
4.1 C语句分类 72
4.2 表达式语句 72
4.3 复合语句 73
4.4 if语句 74
4.5 switch语句 77
4.6 while语句 80
4.7 for语句 84
4.8 do-while语句 87
4.9 goto语句和标号语句 92
4.10 break语句、continue语句和return语句 94
4.11 嵌套循环程序设计 97
4.11.1 嵌套循环 97
4.11.2 枚举 100
4.11.3 筛法 101
4.11.4 递推 101
本章小结 102
习题4 102
第5章 函数与程序结构 104
5.1 C程序的一般结构 104
5.1.1 结构化程序设计 104
5.1.2 蒙特卡罗模拟：猜数游戏 104
5.1.3 C程序的结构 108
5.2 函数的定义与函数原型 108
5.2.1 函数的定义 108
5.2.2 函数的返回值 109
5.2.3 函数的声明 110
5.2.4 新增关键字inline和_Noretrn 111
5.3 函数调用与参数传递 112
5.3.1 函数调用 112
5.3.2 参数的值传递 114
5.4 作用域与可见性 115
5.4.1 局部变量和全局变量 115
5.4.2 作用域规则 117
5.4.3 可见性 118
5.5 存储类型 118
5.5.1 存储类型auto 118
5.5.2 存储类型extem 119
5.5.3 存储类型static 120
5.5.4 存储类型register 123
5.5.5 新增存储类型_Thread_local 123
本章小结 124
习题5 124
第6章 编译预处理 126
6.1 文件包含＃include 126
6.2 宏定义＃define 126
6.2.1 无参宏定义 127
6.2.2 带参宏定义 127
6.2.3 空宏参数 128
6.2.4 可变参数宏定义 128
6.2.5 通用类型宏 129
6.3 取消宏定义＃undef 130
6.4 条件编译 130
6.4.1 #if、#ifdef和＃ifndef指令 130
6.4.2 defined运算符 131
6.4.3 条件编译的应用 132
6.5 assert断言和静态断言 133
6.5.1 assert断言 133
6.5.2 静态断言 133
6.6 _func_预定义标识符 134
6.7 _Pragma预处理操作符 134
本章小结 134
习题6 135
第7章 数组 136
7.1 数组概述 136
7.2 一维数组 136
7.2.1 一维数组的声明 137
7.2.2 一维数组的使用 138
7.2.3 一维数组的初始化 138
7.2.4 一维数组的存储结构 139
7.2.5 一维数组的运算 139
7.2.6 一维数组作为函数参数 140
7.3 字符数组 141
7.3.1 字符数组的声明和使用 141
7.3.2 字符数组的初始化 142
7.4 字符串处理函数 142
7.4.1 串操作函数的设计及使用 143
7.4.2 数字串与数值之间转换的函数 146
7.4.3 C11标准中新增的Unicode字符集和Unicode字符串 148
7.5 多维数组 149
7.5.1 多维数组的声明与使用 150
7.5.2 多维数组的存储结构 151
7.5.3 多维数组的初始化 152
7.5.4 二维字符数组 153
7.6 数组的应用 154
7.6.1 矩阵乘法运算 154
7.6.2 基于分治策略的二分查找函数 155
7.6.3 逆波兰表达式的生成 156
7.6.4 利用值栈对逆波兰表达式进行求值 158
本章小结 160
习题7 160
第8章 指针 162
8.1 指针的概念与使用 162
8.1.1 指针的概念 162
8.1.2 指针的声明 163
8.1.3 指针的使用 164
8.2 指针运算 167
8.2.1 指针的算术运算 167
8.2.2 指针的赋值运算和关系运算 168
8.3 指针作为函数的参数 169
8.3.1 形参指针对实参变量的影响 169
8.3.2 指针作为函数形参的应用 171
8.4 数组的指针表示 171
8.4.1 一维数组的指针表示 172
8.4.2 一维数组参数的指针表示 174
8.4.3 用指向数组基本元素的指针表示多维数组 175
8.4.4 高精度计算——超长整数加法运算 176
8.5 指针数组 177
8.5.1 指针数组的声明及使用 177
8.5.2 多重指针 182
8.6 带参数的main函数 182
8.6.1 命令行参数 182
8.6.2 带参main函数的声明及使用 183
8.7 指针函数 184
8.7.1 指针函数的声明与定义 184
8.7.2 指针函数的使用 185
8.8 函数的指针 185
8.8.1 函数指针的声明 185
8.8.2 函数指针的应用 186
8.9 restrict和_Atomic类型修饰符 188
8.9.1 restrict类型修饰符 188
8.9.2 _Atomic类型修饰符 189
本章小结 190
习题8 190
第9章 结构与联合 192
9.1 结构概述 192
9.2 结构类型声明和结构变量的声明及初始化 192
9.2.1 结构类型的声明 192
9.2.2 结构变量的声明 194
9.2.3 结构变量的初始化 196
9.3 结构类型的引用与嵌套结构 196
9.3.1 结构变量的引用 197
9.3.2 通过成员选择运算符“．”访问成员 197
9.3.3 嵌套结构的声明 198
9.3.4 嵌套结构中结构成员的成员访问 199
9.4 结构类型的指针 200
9.4.1 结构指针的声明和赋值 200
9.4.2 通过“＊”用结构指针访问结构变量的成员 201
9.4.3 通过成员选择运算符“？＞”访问结构变量的成员 202
9.5 结构类型作为函数的参数和返回值 204
9.5.1 结构成员或结构变量作为函数的参数 204
9.5.2 结构成员或结构变量作为函数的返回值 205
9.5.3 结构类型的指针作为函数的参数或函数的返回值 207
9.6 结构数组 208
9.6.1 结构数组的声明及初始化 208
9.6.2 结构数组的使用 209
9.6.3 用结构的指针引用结构数组元素的成员 210
9.6.4 结构数组作为函数的参数 211
9.7 联合 213
9.7.1 联合类型的定义 213
9.7.2 联合变量的声明、初始化及联合成员的引用 213
9.8 字段结构 215
9.8.1 字段结构类型的定义 215
9.8.2 字段结构类型变量的声明及成员的引用 216
9.8.3 字段结构与联合的应用 217
本章小结 218
习题9 218
第10章 文件的输入与输出 220
10.1 文件概述 220
10.1.1 文件的概念 220
10.1.2 文本文件 220
10.1.3 二进制文件 221
10.1.4 文件的读写方式 221
10.1.5 C程序输入与输出的实现方法 222
10.2 FILE指针和标准流式文件 223
10.2.1 FILE结构类型 223
10.2.2 FILE指针 223
10.2.3 标准流式文件 224
10.3 流式文件的顺序输入与输出 224
10.3.1 文件的打开与关闭 224
10.3.2 文件的重定向 226
10.3.3 基于字符的文件读写 227
10.3.4 基于字符串的文件读写 229
10.3.5 文件的格式读写 230
10.3.6 文件的直接输入输出 233
10.3.7 命令执行函数 235
10.3.8 C11标准中新增关于文件操作的语言成分 235
10.4 流式文件的随机输入输出 237
10.4.1 文件定位函数 237
10.4.2 文件的随机读写 238
10.5 其他文件操作函数 241
10.5.1 文件访问函数 241
10.5.2 文件操作函数 242
10.5.3 出错检测处理函数 243
10.6 输入输出的底层接口 243
10.6.1 文件的顺序输入输出 243
10.6.2 文件的随机输入输出 245
本章小结 248
习题10 248
下篇 程序设计 250
第11章 复杂类型的指针 250
11.1 指向数组的指针 250
11.1.1 指向数组的指针的声明与定义 250
11.1.2 用数组名间访多维数组的元素 251
11.1.3 用指向数组的指针表示多维数组 253
11.1.4 多维数组参数的指针表示 255
11.2 用typedef定义类型表达式 257
11.2.1 类型表达式 258
11.2.2 用typedef定义类型表达式 258
11.3 复杂说明的解释 259
11.4 复杂说明的应用 260
本章小结 263
习题11 264
第12章 递归 265
12.1 递归概述 265
12.2 递归函数设计 266
12.2.1 字符串的递归处理 266
12.2.2 汉诺塔问题 267
12.2.3 排列问题 268
12.3 分治法与快速排序 269
12.4 回溯法 271
12.4.1 解空间与算法步骤 271
12.4.2 0-1背包问题 272
12.4.3 装载问题 274
12.5 动态规划 276
12.5.1 动态规划算法的基本步骤 276
12.5.2 0-1背包问题的动态规划算法 277
12.5.3 挖地雷问题 279
12.6 经典问题的递归程序设计 281
12.6.1 填字游戏 281
12.6.2 深度优先搜索：骑士游历问题 283
本章小结 285
习题12 285
第13章 排序 287
13.1 直接插入排序 287
13.2 Shell排序 289
13.3 归并排序 291
13.4 时间复杂度 293
13.5 排序程序设计 296
13.5.1 多关键字的排序 296
13.5.2 贪心法 298
13.5.3 海量数据的排序 299
本章小结 303
习题13 304
第14章 线性数据结构 305
14.1 动态存储分配 305
14.1.1 静态数据结构和动态数据结构 305
14.1.2 C语言的动态存储分配函数 305
14.1.3 对象对齐（Alignment of Objects） 307
14.2 动态数组设计 308
14.3 链表 310
14.3.1 自引用结构 310
14.3.2 动态创建结点 311
14.3.3 单向链表 312
14.3.4 链表的相关操作 314
14.3.5 双向链表 320
14.3.6 十字交叉链表 323
14.4 堆栈 329
14.4.1 线性表与堆栈 329
14.4.2 用链表实现堆栈 329
14.5 队列与广度优先搜索 332
14.5.1 队列的概念 332
14.5.2 基于结构数组的循环队列 332
14.5.3 用基于链表的队列实现广度优先搜索 333
本章小结 336
习题14 336
第15章 非线性数据结构 338
15.1 树与二叉树 338
15.1.1 树与二叉树的概念 338
15.1.2 二叉树的创建与操作 339
15.1.3 二叉搜索树 342
15.1.4 二叉树的应用 345
15.2 查找表与哈希（散列）函数 347
15.2.1 符号表的概念与哈希函数 347
15.2.2 实现简单宏替换的查找表 348
15.3 图 351
15.3.1 图的概念 351
15.3.2 图的存储结构与邻接表 352
15.3.3 图的深度优先遍历与广度优先遍历 354
15.3.4 图的路径搜索 359
15.4 图的应用 361
15.4.1 生成树与最小生成树 361
15.4.2 基于Kruskal算法求解最小生成树 362
15.4.3 基于Prim算法求解最小生成树 366
15.4.4 最短路问题 368
15.4.5 基于Dijkstr算法求解单源最短路径 369
本章小结 374
习题15 374
第16章 参数数目可变的函数与库函数 376
16.1 参数数目可变的函数设计 376
16.1.1 参数数目可变函数的定义 376
16.1.2 myprintf函数的实现 377
16.2 Linux下用户自定义库的设计及使用 380
16.2.1 allocation库的设计 380
16.2.2 allocation库的接口定义 381
16.2.3 allocation库函数的实现 382
16.2.4 生成allocation库文件 385
16.2.5 allocation库的使用 385
本章小结 386
习题16 386
第17章 图形图像处理程序设计 388
17.1 位图文件格式 388
17.1.1 位图图像与调色板 388
17.1.2 bmp文件格式 389
17.2 位图文件的操作 391
17.2.1 读写操作 391
17.2.2 位图像素数据的访问 392
17.2.3 图像处理 393
17.3 OpenCV计算机视觉库 397
17.3.1 VC6下安装与配置OpenCV 397
17.3.2 CodeBlocks下安装与配置OpenCV 398
17.3.3 OpenCV的基本数据结构 398
17.3.4 常用函数 398
17.4 OpenCV库函数的使用 400
17.4.1 图像的读入显示 400
17.4.2 鼠标和滑动条事件的处理 400
17.4.3 设计电子钟 403
本章小结 407
习题17 407
第18章 程序设计开发实例 408
18.1 问题描述 408
18.2 问题分析 409
18.2.1 问题的数学模型 409
18.2.2 最短路径算法 411
18.3 设计思路 412
18.3.1 用动态数组代替链表 413
18.3.2 线路序号和线路编号 413
18.3.3 线路名和站名的存储 413
18.3.4 查找表设计 414
18.3.5 邻接矩阵的生成 414
18.3.6 队列的入队和出队操作 414
18.3.7 最短路径的标记和输出 415
18.4 数据结构设计 415
18.4.1 地铁线路信息的存储结构 415
18.4.2 地铁站信息的存储结构 416
18.4.3 邻接矩阵的存储结构 416
18.4.4 辅助存储单元 416
18.5 算法设计 416
18.5.1 程序处理主流程 416
18.5.2 数据文件的输入处理 417
18.5.3 快速最短路径算法SPFA 418
18.6 程序实现 418
18.7 软件测试 424
本章小结 427
习题18 427
附录1 ASCII字符编码表 428
附录2 键盘编码表 429
附录3 C语言库函数 432
参考文献 436