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(共25张PPT)
C 语言程序设计
2023
翻转课堂实用教程
第1章
什么是编程语言
1.1
二进制、八进制和十六进制
1.2
数据在内存中怎样存储
1.3
计算机的编码问题
1.4
数据、内存和程序的关系
1.5
1.1 什么是编程语言
人与计算机怎样交流？
人与人之间通过“自然语言”交流
人与计算机之间怎么交流？
编程
语言
常用编程语言及主要用途
编程语言 主要用途
C/C++ C/C++主要用于PC软件开发、Linux开发、游戏开发、单片机和嵌入式系统
Java 用于网站后台开发、Android 开发、PC软件开发，近年来又涉足了大数据领域（归功于 Hadoop 框架的流行）
C# 用于 Windows 平台的软件开发，以及少量的网站后台开发。
Python 用于系统运维、网站后台开发、数据分析、人工智能、云计算等领域
PHP PHP 主要用来开发网站后台程序。
JavaScript 最初只能用于网站前端开发，近年来由于 Node.js 的流行，JavaScript 在网站后台开发中也占有了一席之地
Go语言 主要用于服务器端的编程，对 C/C++、Java 都形成了不小的挑战。
Objective-C和Swift Objective-C 和 Swift 都只能用于苹果产品的开发，包括 Mac、MacBook、iPhone、iPad、iWatch 等
汇编语言 在对效率和实时性要求极高的关键模块才会考虑汇编语言，例如操作系统内核、驱动、仪器仪表、工业控制等
C语言什么样子？
1
C语言的格式和词汇（语法、语义）
养成编程思维
2
例子1-1-1，代码如下：
/*在屏幕上显示“我爱编程”*/
#include
int main()
{ printf(“我爱编程\n”);
return 0;
}
例子1-1-1，运行结果：
我爱编程
1.2 二进制、八进制和十六进制
八进制数
一位八进制数可以表示三位二进制数
23=8
一位十六进制数可以表示四位二进制数
24=16
十六进制
为什么使用八进制和十六进制？
二进制数 1111 1111 1111 1111
十六进制 FFFF
二进制数 001 111 111 111 111 111
八进制 177777
方便、简单
1.2.1 二进制
PK
逢2进1
二进制加法
借1当2
二进制减法
0
1
1
11
0
0

-
=
0
1
1

-
=
1
1
0
11
0
0
1
0
1

-
=
0
1
1

-
=
01
1
0
11
1
1
11
0
0
0-1不够减，向高位借1，当作2使用，2-1为1
被低位借走1后，当前位就不够减了，还得再向高位借1，当作2使用，1+2-1-1为1
被低位借走1后，当前位剩下0，0-0为0
当前位本来就不够减，还被低位借走1，所以得向高位借1，借到之后当作2使用，2-1-1为0
1.2.2 八进制
PK
逢8进1
八进制加法
借1当8
八进制减法
1.2.3 十六进制
PK
逢16进1
十六进制加法
借1当16
十六进制减法
1.3 数据在内存中怎样存储
位和字节
8个元器件看做一个单位，例如 1，用 00000001表示1个元器件称为1比特（Bit）或1位
8个元器件称为1字节（Byte）
单位换算：1Byte = 8 Bit
8×1024个元器件就是1024Byte，简写为1KB
1KB = 1024Byte =210Byte 1MB = 1024KB =220Byte
1GB = 1024MB =230Byte 1TB = 1024GB =240Byte
1PB = 1024TB =250Byte 1EB = 1024PB =260Byte
存储单位
数据的存储
一个元器件有2种状态，0 或者 1
内存条是一个非常精密的部件，包含了上亿个电子元器件
8个元器件有 28=256 种不同的组合
16个元器件有 216=65536 种不同的组合
1.4 数据、内存和程序的关系
数据和内存的关系
从硬盘->内存
由CPU处理
数据调用过程
存在内存，断电消失
存在硬盘，永久保存
数据存储
想一下打开word应用程序之后，数据的调用和存储是怎样的？
C语言什么样子？
1
C语言的格式和词汇（语法、语义）
养成编程思维
2
例子1-1-1，代码如下：
/*在屏幕上显示“我爱编程”*/
#include
int main()
{ printf(“我爱编程\n”);
return 0;
}
例子1-1-1，运行结果：
我爱编程
什么是虚拟内存？
如果内存小，一部分数据就要放回硬盘，用时在调入内存
硬盘的读写速度比内存慢很多，反复交换数据会消耗很多时间
虚拟内存
买大内存，一般4G以上
1.5 计算机的编码问题
1.5.1 ASCII编码-
英文的字符集
怎样将文字与二进制对应起来呢？
字符集（Character Set）或者字符编码（Character Encoding）
字符集为每个字符分配一个唯一的编号，类似于学生的学号，通过编号就能够找到对应的字符。
ASCII 是“American Standard Code for Information Interchange”的缩写，中文是“美国信息交换标准代码”
1.5.2 GB2312编码
和GBK编码
对于中国的字符，使用两个字节存储，并且规定每个字节的最高位都是 1
1、 GB2312 和 GBK 的编码
中文版 Windows 都将 GBK 作为默认的中文编码方案
2、GBK 编码
为了容纳更多的字符，并且要区分两个字节和四个字节
3、 GB18030编码
GB2312 --> GBK --> GB18030 是中文编码的三套方案
例如：字母和汉字在内存中存储的区别
（1）对于字母A，它在内存中存储为 01000001；
（2）对于汉字中，它在内存中存储为 11010110 11010000。
用记事本程序创建一个 txt 文档、在 cmd 或者控制台程序（最常见的C语言程序）中显示汉字、用 Visual Studio 创建的源文件等，使用的都是 GBK 编码。
例如：
对于常用的中文字符，使用两个字节存储，并且规定第一个字节的最高位是 1，第二个字节的高位最多只能有一个连续的 0（第二个字节的最高位可以是 1 也可以是 0，但是当它是 0 时，次高位就不能是 0 了）
对于罕见的字符，使用四个字节存储，并且规定第一个和第三个字节的最高位是 1，第二个和第四个字节的高位必须有两个连续的 0。
3、 GB18030编码
例如字母A的藏文存储
对于藏文，A在内存中的存储为 10000001 00110010 11101111 00110000
怎么判断占用了几个字节呢？
字符处理软件在处理文本时，从左往右依次扫描每个字节：
如果遇到的字节的最高位是 0，那么就会断定该字符只占用了一个字节；
如果遇到的字节的最高位是 1，那么该字符可能占用了两个字节，也可能占用了四个字节，所以还要继续往后扫描才能确定；
如果第二个字节的高位有两个连续的 0，那么就会断定该字符占用了四个字节；
如果第二个字节的高位没有连续的 0，那么就会断定该字符占用了两个字节。
当字符占用两个或者四个字节时，GB18030 编码要检测两次，处理效率比 GB2312 和 GBK 都低
1.5.3 Unicode字符集
一种变长的编码方案，使用 1~6 个字节来存储
1、 UTF-8
一种固定长度的编码方案，不管字符编号大小，始终使用 4 个字节来存储
2、UTF-32
介于 UTF-8 和 UTF-32 之间，使用 2 个或者 4 个字节来存储，长度既固定又可变
3、 UTF-16
Unicode 也称为统一码、万国码，是能统一所有国家的字符编码，定义了全球文字的唯一编号。
需要 UTF-8、UTF-16、UTF-32 这几种编码方案将 Unicode 存储到计算机中
UTF 是 Unicode Transformation Format 的缩写，意思是“Unicode转换格式”
1. UTF-8 的编码规则是：
（1）如果只有一个字节，那么最高的比特位为 0，这样可以兼容 ASCII；
（2）如果有多个字节，那么第一个字节从最高位开始，连续有几个比特位的值为 1，就使用几个字节编码，剩下的字节均以 10 开头。
具体的表现形式为：
（1）0xxxxxxx：单字节编码形式，这和 ASCII 编码完全一样，因此 UTF-8 是兼容 ASCII 的；
（2）110xxxxx 10xxxxxx：双字节编码形式（第一个字节有两个连续的 1）；
（3）1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx：三字节编码形式（第一个字节有三个连续的 1）；
（4）11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx：四字节编码形式（第一个字节有四个连续的 1）。
xxx 就用来存储 Unicode 中的字符编号
1.5.3 Unicode字符集
2． UTF-32
UTF-32 是固定长度的编码，始终占用 4 个字节，足以容纳所有的 Unicode 字符，所以直接存储 Unicode 编号即可，不需要任何编码转换。浪费了空间，提高了效率。
3．UTF-16
UFT-16使用 2 个或者 4 个字节来存储。对于 Unicode 编号范围在 0 ~ FFFF 之间的字符，UTF-16 使用两个字节存储，并且直接存储 Unicode 编号，不用进行编码转换。
对于 Unicode 编号范围在 10000~10FFFF 之间的字符，UTF-16 使用四个字节存储，具体来说就是：将字符编号的所有比特位分成两部分，较高的一些比特位用一个值介于 D800~DBFF 之间的双字节存储，较低的一些比特位（剩下的比特位）用一个值介于 DC00~DFFF 之间的双字节存储。
4. Unicode编码方案的比较
只有 UTF-8 兼容 ASCII，UTF-32 和 UTF-16 都不兼容 ASCII
（1） 优点：UTF-8 使用尽量少的字节来存储字符，节省存储空间，省流量。
缺点：效率低，不但在存储和读取时都要经过转换，而且在处理字符串时也非常麻烦。
字符定位
（2）优点：UTF-32 效率高
缺点：占用存储空间，网络传输时消耗流量多
（3）优点： UTF-16平衡了存储空间和处理效率的矛盾
启示：从Unicode字符集想到的
（1）无论国家还是个人只有遵守统一的规则，才能有序地交流和发展；
（2）做事情都要在遵守基本规则的基础上，进行创新和发展；
（3）字符编码是非常严谨的工作，一点差错会导致严重的后果，因此，我们做事要具有工匠精神，精益求精。
1.5.4 课堂练习题
已知大写字母A的ASCII码是65，小写字母a的ASCII码是97，则用八进制表示的字符常量'\101'是______。
字符A B) 字符a C) 字符e D) 非法的常量
2. 设有说明语句：char a='\72';则变量a
A) 包含1个字符 B) 包含2个字符 C) 包含3个字符 D) 说明不合法
【微视频】进制转换及字符编码
谢谢观看

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