本书是一种“以计算思维训练为核心，以能力培养为目标”的C语言程序设计教材，基于“程序设计 = 算法思维 + 语言艺术 + 工程规范”的知识和能力框架，以及“前期以培养解题思路为主，语法知识够用就行；后期补充必要的语法细节”的教学策略编写。全书共9单元可分为4个部分。 
    第1部分是针对C程序设计的初级训练：第1单元介绍C语言程序设计首先应当掌握的一些基本概念和方法；第2、3单元在第1单元的基础上介绍判断结构和重复结构；第4单元介绍穷举、迭代、递归和模拟，奠定算法基础。 
    第2部分是在第1部分的基础上进行数据类型的扩展：第5单元介绍数组，第6单元介绍3种可定制数据类型——构造体、共用体和枚举，第7单元介绍指针及其应用。 
    第3部分只有第8单元一个单元，介绍分治、回溯、贪心策略和动态规划，作为算法设计进阶，可以使读者的程序设计能力提升到较高水平。 
     第4部分即第9单元介绍一些可能用得着的有关内容，包括外部变量、内联函数、带参宏定义、契约式编程与防御式编程、文件操作。 
    这样的结构可以满足多种不同层次的教和学的需求，并兼顾自学。 
    作者在编写本书时力求概念准确、难点分散、例题经典、习题丰富、题型全面、注重效果，并以C99作为蓝本。 
    本书可以作为高等学校各专业的新一代程序设计课程教材，也可供从事程序设计相关领域的人员自学或参考。 

以C99标准为蓝本并兼顾C89标准。
? 零起点，实例引导，轻松入门，螺旋式深入、扩展，适合不同层次的教学。
? 彰显“程序设计 = 计算思维 + 语言艺术 + 工程规范”的程序设计教育理念。
? 按照“算法分析 + 代码示例 + 语法说明 + 测试设计”的思路组织各知识单元。
? 概念力求本质性，示例力求典型性、说明力求启迪性，结构力求便于梳理性。
? 习题类型多、题量大，覆盖面宽。

第4版前言 
（一） 
　　当今是一个信息时代。作为时代的宠儿，计算机在各行各业发挥着神奇的威力，而其灵魂来自程序设计。现在，程序设计不仅被视为计算机及相关专业的看家本领，而且也成为这个时代文化的一部分，它所蕴含的逻辑思维给所有想开发脑力的人提供一种贴近时代的训练。为此，程序设计不仅作为计算机及其相关专业的必修课程被开设，而且几乎所有的理工科专业，甚至一些文科和艺术类专业也在开设。 
　　屈指计算，程序设计课程已经开设半个多世纪了，但是教学效果却不尽如人意。因此，程序设计课程的改革成为课程改革的一个难点。笔者从20世纪80年代开始就将其作为自己努力的一个方向，并不断进行探索。 
　　最早进行的改革是将典型算法，如穷举、迭代、递归和一些软件工程的方法融入程序设计教学中。这些成果反映在笔者的第一本著作——《BASIC程序设计》（山西科学教育出版社，1985）中。之后，在这方面继续探索，在程序设计教学中进一步加入算法与数据结构的内容，以使学生得到更加系统的思维训练。这些探索成果总结在由笔者主笔、谭浩强主编的《BASIC程序设计教程》（高等教育出版社，1988）中。但是，这本书引入的算法和数据结构内容过多，尽管到了21世纪最初几年还有学校在使用它，但普遍反映其教学难度太大。 
　　20世纪90年代中期，受国家考试中心邀请，笔者在NIT（国家信息技术考试）主持C模块的考试和教材编写。受CIT（剑桥信息技术测试）教材的启发，将程序测试加入到笔者编写的《程序设计（C语言）》（清华大学出版社，1999年）一书中，并且在这本书中将传统的语法体系改为问题体系。之后，在教学中不断修正，同时把改革扩展到面向对象程序设计（C++、Java）中。在C语言方面，笔者先后出版了《新概念C语言程序设计》（中国铁道出版社，2003）、《C语言程序设计案例教程》（清华大学出版社，2004）、《新概念C程序设计教程》（南京大学出版社，2007）、《新概念C语言教程》（中国电力出版社，2011）、《新概念C程序设计大学教程》（清华大学出版社，2012）、《新概念C程序设计大学教程（C99版）》（清华大学出版社，2015）。 
　　经过几十年的摸索，一套全新的C程序设计教学改革的框架逐渐明朗。 
* 实现从语法体系向问题体系的转变。 
* 建立“程序设计 = 算法思维 + 语言艺术 + 工程规范”的知识和能力框架。 
* 树立“以计算思维训练为核心，以能力培养为目标”的指导思想。 
* 采用“前期以培养解题思路为主，语法知识够用就行；后期补充必要的语法细节”的教学策略。 
* 按照“问题分析—设计代码—语法说明”线索进行局部安排。 
　　令笔者欣慰的是，目前类似的书已经陆续问世，品种不断增加，说明C语言程序设计教学改革的队伍在不断壮大。 
（二） 
　　C语言是一种高效、灵活、可移植、功能强大的程序设计语言。C语言从20世纪70年代初创立，迄今经久不衰，是程序设计语言历史上寿命最长的语言之一。 
　　世界著名的TIOBE编程语言社区排行榜是编程语言流行趋势的一个风向标，每月更新，其数据取样于互联网上有经验的程序员、商业应用、著名搜索引擎（如谷歌、MSN等）的关键字排名、Alexa上的排名等。 
　　表0.1为C语言于2017年5月发布的1987—2017三十年间，排名前十的编程语言位次变化情况。其中每年的位次是该年12个月的平均值。可以看出尽管其他程序设计语言跌宕起伏，但C一直平衡地牢居榜前。 
表0.1 1987—2017年间排名前十的编程语言排名位次变化情况 




　　当然，C语言也在不断发展之中。1978年美国电话电报公司（AT&T）的贝尔实验室正式发表了C语言。开发者Brian W.Kernighan和Dennis M.Ritchie随即编写了著名的The C Programming Language一书，通常简称为K&R C，也有人称之为K&R C标准。但是，K&R C第一版在很多语言细节上不够精确。 
　　1983年美国国家标准化协会（American National Standards Institute）制定了一个C语言标准并于同年发表，通常称之为ANSI C，并在此基础上不断修订，于1989年末提出了一个报告——[ANSI 89]。1990?年，国际标准化组织ISO（International Organization for Standardization）通过了此项标准，将其作为ISO/IEC 9899:1990国际标准，俗称C89或C90。 
　　1995年，ISO修订C90，形成“1995基准增补1（ISO/IEC/9899/AMD1:1995）”，俗称C89修正案1或C95。1999年通过ISO/IEC 9899:1999，ISO对C语言标准进行了更重要的改变，俗称C99。2011年12月8号，ISO 发布了 C 语言的新标准——ISO/IEC 9899:2011，俗称C11。 
　　但是，国内C程序设计教材多数还基于C89甚至更早的标准，这种落后使得教学脱离应用，与世界潮流很不合拍。因此当务之急是过渡到C99，这是编写本书的一个主要动机。在出版本书之前，笔者已经在清华大学出版社出版了《新概念C程序设计大学教程（C99版）》，本书在此基础上进一步完善而成。 
　　目前支持C99并且简单易用的开发平台是DEV C++，它有两款，即Orwell Dev-C++和wxDev-C++。截至本书定稿，Orwell Dev-C++的最新版本是5.7.0，wxDev-C++的稳定版本是7.4.2，它们的下载地址分别如下。 
　　http://bloodshed-dev-c.en.softonic.com/ 
　　http://sourceforge.net/projects/orwelldevcpp/?source=typ_redirect 
　　http://wxdsgn.sourceforge.net/ 










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    张基温 研究和教学领域涉及计算机科学与技术、信息管理、信息经济学、电子政务与电子商务、新媒体、服务科学，发表论文百余篇，出版著作百余种；先后担任名古屋大学访问学者，山西财经大学、江南大学、华东政法大学、福建工程学院、晋城学院、广西职业技术学院等多所大学的专职、客座或兼职教授，北京大学博雅方略城市发展与信息化研究中心研究员，南京大学出版社总编顾问，太原高新技术区IT研究院实验室主任，山西省紧缺人才专家委员会副主任等职，中国信息经济学会常务理事，全国高等院校计算机基础教育研究会常务理事兼课程建设委员会副主任，中国计算机学会教育专业委员会委员，教育部NIT考试委员会委员，江苏省计算机基础教学指导委员会委员，山西省新世纪专家学者协会副会长；为清华大学出版社、电子工业出版社、中国水利水电出版社、南京大学出版社等出版社主编了信息管理与信息系统专业、计算机实验与实践、大学生信息素养等多个系列教材。在面向过程程序设计教学领域，从20世纪80年代初就开始进行有关研究和改革，尝试将软件工程方法和算法思想引入程序设计，倡导“程序设计 = 计算思维 + 语言艺术 + 工程规范”的程序设计教育理念，推行“以思维训练为核心，程序测试与程序设计并行”、“前期重在逻辑思维和方法训练、语法够用就行；后期进行语法细节补充”的程序设计课程教学方法。他主笔并与他人联合署名的《C语言程序设计教程》是*十一五规划教材，并于2007年被评为*精品教材。

目??录
第1单元 C程序起步 1
1.1 一个简单的计算器程序设计 1
1.1.1 用伪代码描述的简单计算器程序算法 1
1.1.2 将伪代码描述的算法逐步细化为C程序 2
1.1.3 C语言程序的编译、链接与执行 4
1.2 数据类型、标识符与声明 6
1.2.1 数据类型 6
1.2.2 C语言标识符规则 6
1.2.3 声明 7
1.3 表达式 8
1.3.1 字面量 8
1.3.2 数据实体 8
1.3.3 含有操作符的表达式及其求值规则 10
1.4 函数 13
1.4.1 用函数组织程序 13
1.4.2 函数定义、函数调用与函数返回 14
1.4.3 函数声明 16
1.4.4 main(?)函数 16
1.4.5 库函数与头文件 17
1.4.6 printf(?)函数的基本用法 17
1.4.7 scanf(?)函数的基本用法 19
1.5 程序错误与异常 21
1.5.1 程序中的语法错误与编译错误信息 21
1.5.2 程序中的逻辑错误及其测试 23
1.5.3 C语言的实现定义行为和未定义行为 24
1.5.4 C程序运行异常与契约失败 25
1.5.5 设计用户友好的程序 26
1.6 知识链接A：整数类型 26
1.6.1 有符号整数类型与无符号整数类型 26
1.6.2 标准整数类型与扩展整数类型 27
1.6.3 宏与整数类型的极值宏 28
1.6.4 整数常量使用的3种进制 30
1.6.5 整数常量的标识 30
1.7 知识链接B：浮点类型 31
1.7.1 浮点类型的值的特性：取值范围与精度 31
1.7.2 浮点数据的舍入模式 32
1.7.3 浮点类型数据的操作限制 33
1.7.4 浮点类型常量的书写格式 33
1.7.5 _Complex类型和_Imaginary类型 34
1.8 知识链接C：字符类型 34
1.8.1 字符编码概述 34
1.8.2 char类型的基本特点 35
1.8.3 转义字符 36
1.8.4 用scanf( )和printf( )输入与输出字符 36
1.8.5 用getchar(?)和putchar(?)输入与输出字符 37
习题1 38
第2单元 选择程序设计 44
2.1 可选择计算类型的计算器程序算法分析 44
2.1.1 粗略算法分析 44
2.1.2 计算函数calculate(?)的算法分析 45
2.1.3 判等操作符与关系操作符 46
2.2 if-else型选择语句 46
2.2.1 用if-else实现的calculate(?)函数 46
2.2.2 if-else语句的特点 47
2.2.3 if-else if语句 48
2.2.4 瘸腿if-else语句嵌套 49
2.2.5 逻辑操作符与逻辑表达式 50
2.2.6 条件表达式 51
2.2.7 良好的程序书写风格 52
2.3 选择结构的测试 53
2.3.1 白箱测试法 53
2.3.2 使用double类型数据的calculate(?)代码 54
2.3.3 等价分类法 55
2.4 switch型选择语句 58
2.4.1 基于整数值匹配的选择语句——switch语句 58
2.4.2 一个字符分类程序 59
2.4.3 用switch语句的calculate(?)函数 61
2.4.4 switch语句与if-else语句的比较 62
2.5 知识链接D：变量的作用域与生存期 63
2.5.1 标识符的作用域 63
2.5.2 变量的生存期与存储分配 66
2.6 知识链接E：const限定符 68
2.6.1 用const限定变量 68
2.6.2 用const限定函数参数 70
2.7 知识链接F：左值表达式与右值表达式 70
2.7.1 左值表达式和右值表达式的概念与鉴定 70
2.7.2 左值表达式的应用 72
习题2 73
第3单元 循环程序设计 81
3.1 可连续计算的计算器算法分析 81
3.1.1 初步算法 81
3.1.2 算法细化 81
3.1.3 循环结构的C语言实现 82
3.2 while语句 82
3.2.1 while语句的格式与特点 82
3.2.2 采用while语句的可连续型计算器主函数 83
3.2.3 逗号操作符 84
3.3 do-while语句 85
3.3.1 do-while语句的格式与特点 85
3.3.2 采用do-while语句的可连续型计算器主函数 85
3.4 for语句 86
3.4.1 for语句的格式与特点 86
3.4.2 采用for语句的可连续型计算器主函数 86
3.4.3 计数型循环语句 88
3.4.4 复合赋值操作符与自增、自减操作符 92
3.5 循环结构的测试 93
3.5.1 基于路径覆盖的循环结构测试 93
3.5.2 边值分析法与循环结构测试 93
3.5.3 基于因果分析的程序测试 95
3.6 break与continue 97
3.6.1 break与continue语法概要 97
3.6.2 实例：求素数 98
3.7 知识链接G：表达式的副作用与序列点 100
3.7.1 表达式的副作用 100
3.7.2 序列点及其对表达式求值顺序的影响 101
3.7.3 副作用编程对策 103
3.8 知识链接H：算术数据类型转换 104
3.8.1 算术表达式中的数据类型转换 104
3.8.2 普通算术转换中的“提升拉齐”规则 104
3.8.3 传送转换中的数据类型转换 106
3.8.4 数据的显式类型转换 107
3.8.5 数据类型转换风险 108
习题3 112
第4单元 算法基础 120
4.1 穷举 120
4.1.1 搬砖问题 121
4.1.2 推断名次 123
习题4.1 127
4.2 迭代与递推 131
4.2.1 用二分迭代法求方程在指定区间的根 132
4.2.2 猴子吃桃子问题 135
4.2.3 用辗转相除法求两个正整数的最大公因子 137
习题4.2 140
4.3 递归 143
4.3.1 阶乘的递归计算 143
4.3.2 汉诺塔 146
4.3.3 台阶问题 149
习题4.3 150
4.4 模拟 151
4.4.1 产品随机抽样 152
4.4.2 用蒙特卡洛法求?的近似值 155
4.4.3 事件步长法——中子扩散问题 156
4.4.4 时间步长法——盐水池问题 158
习题4.4 162
第5单元 数组 165
5.1 一维数组 165
5.1.1 数组类型的特征 165
5.1.2 数组的定义 166
5.1.3 数组的初始化 167
5.1.4 下标变量 168
5.1.5 变长数组与常量数组 169
5.2 排序与查找 170
5.2.1 直接选择排序 170
5.2.2 冒泡排序 172
5.2.3 二分查找 175
5.3 二维数组 176
5.3.1 二维数组的概念 176
5.3.2 二维数组的初始化 177
5.3.3 访问二维数组元素 179
5.4 字符串 180
5.4.1 字符串字面量 180
5.4.2 字符数组与C字符串变量 181
5.4.3 字符串的输入与输出 182
5.4.4 字符串操作的库函数 185
习题5 188
第6单元 可定制数据类型 194
6.1 构造体类型 194
6.1.1 构造体类型的特征与定制 194
6.1.2 用typedef定义类型的别名 195
6.1.3 构造体变量 196
6.1.4 构造体变量的分量及其操作 199
6.1.5 构造体数组 200
6.1.6 复合字面量 203
6.2 共用体类型 204
6.2.1 共用体类型的定制及其变量的定义 204
6.2.2 共用体类型与构造体类型的比较 205
6.2.3 共用体变量的应用举例 207
6.3 枚举类型 209
6.3.1 枚举类型及其定义 209
6.3.2 枚举变量及其声明 210
6.3.3 对枚举变量和枚举元素的操作 210
6.3.4 用枚举为类提供整型符号常量名称 211

第5单元 数??组 
　　数组（array）是一种聚合数据类型，它可以将相关的同类型数据按照某种顺序组织成一个整体。 
5.1 一 维 数 组 
5.1.1 数组类型的特征 
　　例5.1 一个小组有5位同学，为了用计算机处理这5位同学的成绩，在C语言中如何表示？ 
　　对于这样一个问题，已经具有前面介绍的C语言知识的人一定会说：使用下面的声明定义5个变量就可以了。 
　　 
float a,b,c,d,e; 
　　 
　　但这是一种不好的方法。因为这些简单变量无法反映变量之间的关系。假如一个程序中的所有量（例如学生成绩、学生年龄、学生身高、学生体重……）都用简单字母表示，就会造成阅读程序时的混乱。于是，有人想了一个见名知义的命名变量的方法： 
　　 
double stuScore1, stuScore2, stuScore3, stuScore4, stuScore5; 
　　 
　　这个办法比简单地使用一些字母好多了，但是它们在用于某些群体性数据时无法反映出个体与群体之间的联系，例如这个群体有多大，在这个群体中个体与个体之间有什么样的联系性等，都表现不出来。此外，命名的工作量很大，也不能发挥计算机高速处理的优势，不能使用重复结构进行计算处理（如进行求和）。为了对类似的情况进行有效管理和处理，高级计算机程序设计语言都提供了数组。 
　　1. 数组类型的群体特征 
　　数组类型具有以下3个群体性特征。 
　　（1）数组的组成元素是同类型数据，这个类型也称为数组的元素类型或数组的基类型。 
　　（2）数组的组成元素（element）具有逻辑顺序，这种逻辑顺序用下标表示。例如，一组学生成绩可以用数组stuScore存储，并分别用stuScore[0]、stuScore[1]、stuScore[2]、stuScore[3]、stuScore[4]等表示其中每个学生的成绩。通常，被括在一对方括号中的数字称为下标，表示这组数据之间的逻辑顺序关系。 
　　（3）数组中的各元素按照下标的顺序存储在一段连续内存单元中，所以数组也具有物理的顺序性。 
　　2. 数组的个性化参数 
　　数组的个性化参数有以下3点。 
　　（1）具体的数据类型。 
　　（2）具体数组的大小。 
　　（3）具体数组的名字具有唯一性。 
　　其中前两个参数是数组的存储细节，也是判断两个数组异同的依据，只有两个数组的元素类型和大小都相同时才认为它们是同类型的数组，但不是同一数组。 
5.1.2 数组的定义 
　　数组定义就是根据数组公共属性格式给出具体数组的个性化参数并进行命名的过程，其格式如下： 
　　 
数组基类型 数组名 [数组长度表达式 ];