C语言复习(一)之 基础知识汇总

有许多学科，明明是理科，但需要记忆的内容却不少。这样的学科往往令人头疼。
而C语言这类的编程语言正是这样。不过相较于物理学习的物理学史，编程语言的需要记忆的内容多为基础知识。也就是说，这些需要记忆的东西正是为后面的深入学习做准备。因此C语言中的基础知识是非常有必要记忆和理解的。

编程/计算机通识

一般通识就是考教材上的内容

算法的概念

计算机科学家 Wirth 提出著名公式“数据结构＋算法＝程序”
是提前设计好的通过有限步得出结果的一种解决问题的方式（算法是解题方法的精确描述）
## 算法的特点 (1)有穷性：步骤应有限，否则不会输出结果
(2)确定性：算法的每一个步骤应是确定的
(3)有多个或零个输入（重要）
(4)有一个或多个输出（重要）
(5)有效性：每个步骤都能被有效执行 ## 算法的描述

一、自然语言

通俗易懂，适合求解简单的问题

题目：设有两个整数 A 和 B，要求将它们互换
第一步：定义一个新的变量 C，将 A 的值赋给 C;
第二步：把 B 的值赋给 A;
第三步：把 C 的值赋给 B;
以上程序可以简写为
S1: C <-- A;
S2: A <-- B;
S3: B <-- C.

二、流程图

直观、易懂
### 三、计算机语言 机器语言
汇编语言
高级语言（C语言属于这个，其他两类语言做了解即可）

进制转换

日常生活使用 十进制(d/D), 计算机内部使用 二进制(b/B), 人类管理计算机内部的二进制时使用 十六进制(h/H) 。因此这三种进制是所有进制里最重要的，相互转化是一定要掌握的。

注：C语言只有八、十、十六进制，没有二进制，但是所有进制都要转换为二进制处理。 ### 十进制转二进制（转 k 进制） 考试的重难点，属于没学过就非常花时间的那种题。（小学现在都开始学二进制的四则运算了，作为大学牲还不会十转二，这合理吗）
#### 基本方法：倒取余数法（短除法）
这幅图非常直观，效率也非常高，求解过程中没有思维上的障碍，只要想通为什么能够用这样的方法来计算二进制，就不会忘记这种方法了。转 k 进制只需将除数‘2’换成‘k’就可以了。这同时也是编程中常用的方法。
#### 进阶方法：背表（非正式名称）
例如：将十进制 29 转化而二进制
1. 十进制29介于16与32之间，而我们知道16的二进制是10000,32的二进制是100000，所以结果有五位，第一位是 2. 29减去16后，继续求剩下的四位。13介于8和16之间，所以介于1000和10000之间，推断出第二位是1
3. 剩下的5其实是常用的，可以直接看成101了
4. 得出结果 29d = 11101b
这种方法熟练后比倒取余数法快，本质上是一种迭代或递归的处理思想，将大问题转化为小问题。
有些场景下会计算的很快，例如 127d = 1111111b 这是因为 128d = 10000000b，所以给128的二进制数减去1就能快速得到127的二进制数。
同理其实29也可以快速计算：29 = 31 - 2； 29d = 11111b - 10b = 11101b；
合理的综合使用方法能够显著地提升计算的速度。
### 二进制（k 进制）转十进制 相比之下，二进制转十进制就容易很多。
十进制数 123 本质上也和其他进制一样 1×10^2 + 2×10^1 + 3×10^0 = 123d
在进制中 像例子中的1 2 3称为基数， 10^2 10^1 10^0 称为位权
同理，二进制转十进制的计算方法是一样的
例如 11101b = 1×2^4 + 1×2^3 + 1×2^2 + 0×2^1 + 1×2^0 = 29d
k进制同理，不举例。

二进制 与 十六进制相互转化

这是一种特殊的进制转换，因为 16 是 2 的四次方，所以一位十六进制数可以用四位二进制数来完全表示。
#### 二转十六 例如 1110101b
1.补齐位数：将二进制数补成 4 的倍数位 01110101b
2.转化：0111 是 十六进制里的 7， 0101 是十六进制里的 5；
3.拼接：1110101b = 75h
再来一个例子 101110b
1.补齐位数：00101110b
2.转化：0010b = 2h , 1110b = Eh; ( E 是十六进制中的 14 )
3.拼接：101110b = 2Eh
#### 十六转二 例如 46 1. 转化(不足四位补齐)：4h = 0100b; 6h = 0110b;
2. 拼接(开头的 0 去掉)：46h = 1000110b

附上二进制对应十六进制表(不要求背)

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C语言基础

基础认识

程序结构有三种

顺序结构：从上往下执行，以分号为间隔，一句一句执行。
选择结构(分支结构)：主要是以 if { } else { }语句实现，特殊情况可以使用Switch语句来简化代码。
循环结构：以 for 循环和 while 循环来实现。

理论上，学会这三种程序结构，就可以设计一切的程序了。复杂的功能都是由这三种结构设计出来的，程序设计课程也是为了能熟练运用这三种结构来设计算法解决问题。

程序基本结构

下面是最基础的一段代码:

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello, world! \n");	
    return 0;
}

下面我们从这段最基础的代码中分析一下 C 语言程序的基本框架：
#### 一·编译过程 先介绍一下代码所在的文件名，不妨叫做 demo.c 好了，其中 .c 是文件的后缀名，表示是 C 语言的源文件，若要运行 C 语言的程序，需要经过两个步骤：1.编译( .c --> .obj ) 2.链接( .obj --> .exe )这两步都成功后，程序才能正常运行。
同时，也只有 demo.exe 文件才可以运行，demo.c 和 demo.obj 都无法运行。
#### 二·代码解释 #include <stdio.h>
第一行是编译预处理，名词看不懂没关系，可以理解成在编译这一过程中，将 stdio.h 这个文件里面的内容放在了这一行里面。

stdio: standard input output 标准输入输出
.h: header file 头文件的后缀名
在第四行使用的 printf 函数包含在头文件 stdio.h 中，因此要将这个头文件 include 进来。
include 这一行不用加分号！！！

int main() {...}
第三行开始的代码为需要执行的代码，也是运行时开始执行的代码(没错，是从第三行开始运行的，第一行是编译的过程中需要读取的内容)
C 语言的程序是从以函数 main() 为入口，主函数中的 return 0 为出口的(如果有return的话)。
printf("Hello, world! \n");
这一行是 printf 的语法，在此不做解释。

return 0;
这一行可以看成是语法要求的，用于结束主函数的运行，并且返回给编译器一个整数 0 。

标识符

标识符的命名规则

1. 必须由字母、数字、下划线组成，不能有其他的符号。
   
2. 并且第一个必须为字母或下划线，不能以数字开头。
   
3. 且不能使用关键字进行命名。

区分大小写，sum 和 Sum 是两个毫不相关的标识符。
### 标识符的分类 关键字：不可以作为用户标识符。例如 int double auto if while 等等，但是 While 可以作为用户标识符，因为大小写区分。
预定义标识符：C语言中系统预先定义的标识符，比如 printf define include 等等，这些都可以作为用户标识符。
用户标识符：用户根据需要自己定义的标识符称为用户标识符。无论如何自定义标识符，都必须符合标识符的三条命名规则。

基本数据类型

数据类型

整型

这一块将按照数据类型的长度（即所占内存大小）来介绍整型数据类型

char (unsigned char): 字符常量(无符号char)，8位，1字节
short (unsigned short): 短整型，16位，2字节
int (unsigned int): 整型，一般32位，4字节
long (unsigned long): 长整型，32位，4字节 （没错，int和long的存储空间是一样的）
long long (unsigned long long): 长长整型，64位，8字节

表示范围：-2^(位-1) ~ 2^(位-1)-1 （无符号 0 ~ 2^位-1）

浮点型

只有两个数据类型

float: 单精度浮点型，32位，4字节 double: 双精度浮点数，64位，8字节

字符类型

char: 在整型出现过，char储存方式为整型，但是一般字符用char来表示，后期的字符串也是用char来作为基本元素

常量

const: 在定义变量时, 如果决定不改变其值, 可在数据类型前加上const以达到目的。

如： const int x = 4; 这样就保证了 x 的值为 4 且不再改变。

指针类型

以后会涉及，位数与电脑位数相同，用 long long 存储，一般以十六进制表示。

空类型

void: 通常用于函数地返回值类型，写 void 的话就可以不用 return 语句

（2023.11.21 完）