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本書是一本密切結(jié)合計算機語言最新發(fā)展的程序設計入門教材，專為初學者量身打造。全書系統(tǒng)闡述了C＆C 語言程序設計的基本內(nèi)容、常用算法設計及應用。
全書共12章，內(nèi)容涵蓋了C&C 語言的3種控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)、數(shù)組、字符串、自定義數(shù)據(jù)類型、文件操作和基本的面向?qū)ο蟪绦蛟O計。同時，本書還介紹了常用的順序與鏈表結(jié)構(gòu)、通用算法和C STL。本書案例習題豐富，并配有在線課程與實驗。
本書符合C99標準和C 11標準，同時適當拓展了更高版本知識點，以培養(yǎng)讀者的計算思維為目標，注重編程能力的訓練。通過數(shù)據(jù)處理和工程應用中的實際案例，引出相關(guān)知識點，有助于讀者理解程序設計的思想和方法，為進一步學習C語言底層嵌入式應用程序編程以及C 語言進行大型應用軟件系統(tǒng)的開發(fā)奠定基礎。
本書是對新工科教學實踐的探索，是國家級一流本科課程的配套教材。面向零編程基礎的讀者，適合作為高校各專業(yè)低年級學生學習程序設計的入門教材。

自2020年《程序設計基礎及應用（C&C 語言）》首版問世以來，已在全國多所高校中歷經(jīng)萬余名師生的教學實踐，收獲了眾多寶貴反饋。其配套數(shù)字資源更是榮獲2021年中國計算機教育大會計算機類教學資源建設優(yōu)秀課程配套資源一等獎。2024年，本書榮獲北京高校優(yōu)質(zhì)本科教材獎。作為國家級線上線下混合式一流本科課程《計算機語言程序設計》的配套教材，本書亦是首批新工科項目的重要建設成果，深度展現(xiàn)了C＆C 語言技術(shù)的最新進展，尤其是在數(shù)據(jù)處理應用領(lǐng)域的教學研究與改革成果。
本次改版立足于教學發(fā)展前沿趨勢，以學生為中心，旨在培養(yǎng)新工科背景下所需的人才。通過教學研用四位一體的創(chuàng)新教學模式，全面融合工程教育認證標準、課程思政理念、學科競賽經(jīng)驗以及一流本科課程建設成果，實現(xiàn)了課程建設與數(shù)字教材的完美統(tǒng)一。我們的核心目標是激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，提升他們解決復雜問題的能力，特別是在數(shù)據(jù)處理與大數(shù)據(jù)領(lǐng)域。全書在保持C語言面向過程與C 面向?qū)ο蠡A上，從知識體系到教材形式都進行了全面革新，以確保教材內(nèi)容的時效性、準確性和教學的有效性。相較于第一版，本版的主要改動與特色包括：
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3. 實例更新。修訂各章實用知識與案例，強化科學計算、文本數(shù)據(jù)處理、可視化、文件交互、算法與庫等實踐環(huán)節(jié)，助力讀者深入理解C&C 語言在實際問題中的應用，培養(yǎng)編程思維和實踐能力，同時為參加天梯賽、CSP、PAT等競賽及認證的讀者提供堅實基礎。
4. 習題增強。大幅增加頭歌與PTA平臺的在線實訓題目，并通過二維碼與在線課程提供題解資料與視頻，引導讀者通過AI助力編程，提升思考與總結(jié)能力，進而增強解決問題與學習新技術(shù)的能力。
5. 代碼優(yōu)化。部分示例為完整程序，其余為程序段，旨在激發(fā)讀者思考并自行補充完整，通過實踐驗證加深程序性知識理解，促進自我反思。
6. 教學支持強化。課程、教材及實驗深度融合，讀者可通過附錄了解加入方法，教師可聯(lián)系作者獲得更多權(quán)限，以便在公共平臺上開展混合式教學。讀者亦可自主加入在線課程與實驗，充分利用教材資源。
7. 知識圖譜引領(lǐng)。本書采用知識圖譜貫穿內(nèi)容，將豐富資源、經(jīng)典案例和代表性實踐融為一體，實現(xiàn)線上線下資源的無縫對接，有效解決了資源分散與知識碎片化問題，滿足了數(shù)智化時代師生的多元化需求。
書中個別章節(jié)加號，通常表示該章節(jié)為選讀內(nèi)容，建議學生自主學習。
本教材及其豐富的在線資源，共同構(gòu)建了一個全方位、多層次的C&C 教學生態(tài)系統(tǒng)。讀者不僅能夠通過課程平臺的知識圖譜、拓展資料和AI助教功能獲得深度學習支持，還能通過在線實驗編程，將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐技能，享受沉浸式學習體驗。
我們期待《程序設計基礎及應用（C&C 語言）》（第2版）能夠成為廣大教師和學生教學相長的得力助手。我們相信，借助這本教材，學生將能系統(tǒng)掌握C&C 編程的核心知識與技能，為未來的學術(shù)深造與職業(yè)發(fā)展奠定堅實的基石。
本書的修訂工作由陳春麗與王振華兩位老師完成，其中，陳春麗老師精心打造了第1～7、第9～10章的內(nèi)容，王振華老師負責了第8章、第11～12章的編纂。此外，中國地質(zhì)大學（北京）信息工程學院計算機基礎教學團隊的教師們對本書的教學實踐提出了諸多寶貴建議與實踐案例，并積極參與了國家級一流本科課程計算機語言程序設計的建設，共同促使本版教材為一套配套齊全、形態(tài)新穎的教學用書。
本書獲得中國地質(zhì)大學（北京）十四五本科規(guī)劃教材立項支持。此外，還要特別感謝全國高等學校計算機教育研究會和全國高等院校計算機基礎教育研究會對本書修訂工作的立項支持。同時，也向清覽、超星、PTA、頭歌等平臺表達誠摯的謝意，感謝它們?yōu)楸緯诰€資源的發(fā)布提供了有力的技術(shù)支持與廣泛的傳播渠道。
國家級一流本科課程計算機語言程序設計的課程網(wǎng)站為https://www.xueyinonline.com/detail/245126882，所有內(nèi)容免費。歡迎廣大讀者多提寶貴意見和建議，指出書中錯誤，可以直接發(fā)送郵件至ccl@cugb.edu.cn，作者非常感謝并會及時回復。

作者中國地質(zhì)大學（北京）信息工程學院

第1章計算機語言程序設計概述1
1.1程序設計語言發(fā)展1
1.1.1機器語言到高級語言1
1.1.2高級語言翻譯成機器語言2
1.2C&C 語言概述3
1.2.1C&C 語言的發(fā)展3
1.2.2C&C 語言的特點3
1.3算法簡介3
1.3.1算法的特點與描述3
1.3.2算法的評價5
1.3.3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法一題多解6
1.4三大程序設計思想7
1.4.1面向過程程序設計7
1.4.2面向?qū)ο蟪绦蛟O計8
1.4.3函數(shù)式程序設計8
1.5認識C&C 源程序8
1.5.1程序示例8
1.5.2程序代碼說明10
1.6C&C 開發(fā)環(huán)境13
1.6.1常用的編譯器及IDE13
1.6.2AI助力編程14
1.7實用知識：常見的編譯和運行錯誤14
1.7.1常見的編譯錯誤14
1.7.2常見的運行錯誤15
1.8練習與思考16
第2章順序結(jié)構(gòu)與數(shù)學表達式18
2.1順序結(jié)構(gòu)18〖3〗程序設計基礎及應用（C&C 語言）第2版目錄〖3〗2.2基本數(shù)據(jù)類型與變量19
2.2.1基本數(shù)據(jù)類型簡介19
2.2.2變量與內(nèi)存的關(guān)系19
2.2.3變量定義與初始化20
2.2.4賦值運算符與自增/自減運算符20
2.2.5陷阱：變量定義與賦值的常見問題22
2.3常量24
2.3.1字面常量24
2.3.2符號常量25
2.3.3#define宏定義26
2.3.4sizeof運算符28
2.4數(shù)學運算符與表達式28
2.4.1算術(shù)運算符28
2.4.2算術(shù)表達式及優(yōu)先級29
2.4.3復合賦值運算符29
2.4.4逗號運算符29
2.4.5陷阱：算術(shù)運算的常見問題30
2.5位運算符和表達式31
2.5.1位運算符及功能31
2.5.2位運算的應用32
2.6類型轉(zhuǎn)換33
2.6.1隱式類型轉(zhuǎn)換33
2.6.2顯式類型轉(zhuǎn)換33
2.6.3C 的類型推導34
2.7輸入與輸出34
2.7.1C 的cin和cout35
2.7.2庫函數(shù)scanf和printf38
2.7.3C 20的format格式化40
2.7.4一個字符的輸入與輸出41
2.8實用知識：常用的數(shù)學庫函數(shù)42
2.8.1歐氏距離計算兩個坐標點距離42
2.8.2半正矢法計算兩個經(jīng)緯度點的距離43
2.9簡單程序算法及應用44
2.9.1交換兩個整數(shù)的值44
2.9.2字母加密45
2.10練習與思考46
第3章選擇結(jié)構(gòu)及相關(guān)表達式48
3.1選擇結(jié)構(gòu)48
3.2關(guān)系運算符和關(guān)系表達式49
3.2.1關(guān)系運算符49
3.2.2關(guān)系表達式及應用49
3.2.3陷阱：關(guān)系表達式的常見問題50
3.3邏輯運算符和邏輯表達式50
3.3.1邏輯運算符50
3.3.2邏輯表達式及應用51
3.4if語句52
3.4.1標準if…else…語句52
3.4.2簡單的if語句53
3.4.3復雜的if…else if…else語句53
3.4.4if語句的嵌套55
3.4.5條件運算符及條件表達式55
3.5switch語句56
3.5.1switch語句實現(xiàn)多分支結(jié)構(gòu)56
3.5.2break語句的合理使用57
3.5.3if與switch的混用57
3.6實用知識：通用工具函數(shù)58
3.6.1生成隨機數(shù)函數(shù)58
3.6.2進程控制函數(shù)59
3.7選擇結(jié)構(gòu)算法及應用60
3.7.1判斷整數(shù)m是否能被n整除60
3.7.2大寫字母轉(zhuǎn)換成小寫字母60
3.7.3簡單的四則運算器61
3.8練習與思考62
第4章自定義函數(shù)與封裝66
4.1函數(shù)與結(jié)構(gòu)化程序設計66
4.2自定義函數(shù)的聲明與定義68
4.2.1函數(shù)的聲明68
4.2.2函數(shù)的定義69
4.2.3函數(shù)返回值70
4.2.4陷阱：函數(shù)定義的常見問題71
4.3函數(shù)的調(diào)用72
4.3.1函數(shù)調(diào)用的格式72
4.3.2陷阱：函數(shù)調(diào)用的常見問題73
4.3.3函數(shù)的嵌套調(diào)用74
4.3.4調(diào)用內(nèi)聯(lián)函數(shù)76
4.4函數(shù)的參數(shù)傳遞76
4.4.1參數(shù)的值傳遞76
4.4.2C 的引用傳遞77
4.4.3const修飾引用形參79
4.5變量的作用域與生存期79
4.5.1局部變量的作用域與生存期79
4.5.2全局變量的作用域與生存期80
4.5.3靜態(tài)變量的作用域與生存期81
4.6C 的函數(shù)重載與默認參數(shù)82
4.6.1C 的函數(shù)重載82
4.6.2C 的默認參數(shù)83
4.6.3陷阱：函數(shù)重載的二義性84
4.7遞歸思想遞歸函數(shù)85
4.7.1遞歸函數(shù)的定義85
4.7.2遞歸函數(shù)的調(diào)用過程86
4.7.3遞歸調(diào)用中的棧88
4.8實用知識： C 函數(shù)高級特性88
4.8.1返回類型推導89
4.8.2返回類型后置89
4.8.3匿名函數(shù)（Lambda）89
4.9自定義函數(shù)的應用90
4.9.1獲得用戶選擇的購物菜單90
4.9.2遞歸求快速冪問題91
4.10練習與思考92
第5章迭代與循環(huán)結(jié)構(gòu)95
5.1循環(huán)結(jié)構(gòu)95
5.2循環(huán)控制語句96
5.2.1while語句96
5.2.2for語句98
5.2.3do…while語句100
5.2.4陷阱：循環(huán)的常見問題101
5.3循環(huán)和迭代的提前結(jié)束102
5.3.1break語句102
5.3.2continue語句退出迭代104
5.4循環(huán)結(jié)構(gòu)的嵌套105
5.4.1循環(huán)嵌套的語句105
5.4.2多種循環(huán)的優(yōu)化107
5.5循環(huán)與遞歸108
5.6實用知識：循環(huán)讀入與出錯處理110
5.6.1循環(huán)讀入直到滿足特定條件110
5.6.2控制多行輸入直到EOF結(jié)束110
5.6.3忽略輸入錯誤的輸入控制111
5.7循環(huán)結(jié)構(gòu)的算法及應用113
5.7.1數(shù)學表達式的求解113
5.7.2多種方法求一組數(shù)的平均值114
5.7.3循環(huán)執(zhí)行用戶選擇菜單功能115
5.8練習與思考116
第6章數(shù)值型數(shù)組與數(shù)據(jù)處理119
6.1一維數(shù)組119
6.1.1一維數(shù)組的定義與存儲119
6.1.2數(shù)組元素的使用121
6.1.3基于范圍的for循環(huán)123
6.2一維數(shù)組與指針124
6.2.1指針與指針變量124
6.2.2函數(shù)參數(shù)的址傳遞126
6.2.3使用指針變量訪問數(shù)組128
6.2.4陷阱：數(shù)組越界問題129
6.3一維數(shù)組與函數(shù)129
6.3.1一維數(shù)組作為函數(shù)的形參129
6.3.2返回指針的函數(shù)133
6.4實用知識：數(shù)據(jù)處理的實用算法133
6.4.1中值與方差（標準差）計算134
6.4.2返回數(shù)組的最大值/最小值及下標134
6.4.3順序查找與折半查找136
6.4.4冒泡排序與選擇排序137
6.4.5插入與刪除139
6.5二維數(shù)組與多維數(shù)組141
6.5.1二維數(shù)組的定義與存儲141
6.5.2二維數(shù)組元素的使用142
6.5.3二維數(shù)組與指針143
6.5.4二維數(shù)組與函數(shù)144
6.5.5多維數(shù)組145
6.6指針數(shù)組與二級指針145
6.6.1指針數(shù)組146
6.6.2二級指針147
6.7數(shù)據(jù)處理與工程應用147
6.7.1實現(xiàn)購物菜單的結(jié)賬子功能147
6.7.2接收不定個數(shù)的整數(shù)148
6.7.3計算日平均溫度與最大溫差150
6.7.4動態(tài)規(guī)劃算法應用實例151
6.8練習與思考152
第7章字符型數(shù)組與字符串處理155
7.1字符數(shù)組的定義與初始化155
7.1.1字符數(shù)組的定義155
7.1.2字符數(shù)組的初始化156
7.1.3字符數(shù)組元素的使用156
7.1.4陷阱：字符串使用=和==的問題157
7.2字符數(shù)組的輸入與輸出157
7.2.1接收一個單詞給字符數(shù)組157
7.2.2接收一行句子給字符數(shù)組158
7.2.3輸出字符串159
7.2.4陷阱：混合輸入字符串和數(shù)字的問題160
7.3字符數(shù)組與函數(shù)160
7.3.1字符數(shù)組作為函數(shù)的形參160
7.3.2數(shù)組作為函數(shù)的返回值163
7.3.3字符串數(shù)組164
7.4字符串與數(shù)值型的轉(zhuǎn)換函數(shù)165
7.4.1利用sprintf函數(shù)將數(shù)值轉(zhuǎn)換為字符串165
7.4.2利用sscanf 函數(shù)將字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)值165
7.5實用知識：字符串處理函數(shù)165
7.5.1常用函數(shù)166
7.5.2字符或子串查找與替換167
7.5.3字符串分割168
7.5.4內(nèi)存處理函數(shù)168
7.6字符串處理綜合應用169
7.6.1所有單詞首字母大寫169
7.6.2合并兩個有序字符串170
7.6.3身份證號碼是否合法170
7.7練習與思考171
第8章文件與數(shù)據(jù)處理173
8.1文件概述173
8.1.1文件存儲類型173
8.1.2文件對象173
8.2C 文件打開與關(guān)閉174
8.2.1文件的打開174
8.2.2文件的關(guān)閉176
8.3C 的文件讀寫176
8.3.1fstream類的常用檢查方法176
8.3.2文本文件的讀寫177
8.3.3二進制文件的讀寫180
8.3.4隨機讀寫181
8.4C語言的文件操作183
8.4.1C語言的文件打開與關(guān)閉183
8.4.2C語言的文件讀寫184
8.5實用知識：帶參數(shù)的main函數(shù)186
8.6文件應用示例187
8.6.1密碼文件的讀寫187
8.6.2學生成績分段統(tǒng)計效果圖188
8.6.3溫度周報文件的讀寫190
8.7練習與思考190
第9章自定義數(shù)據(jù)類型192
9.1C 的類與對象192
9.1.1類的定義192
9.1.2創(chuàng)建和使用對象195
9.1.3構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)197
9.1.4對象數(shù)組199
9.1.5運算符重載200
9.2C 類的進一步定義202
9.2.1C 類的繼承性202
9.2.2C 類的多態(tài)性206
9.2.3命名空間210
9.3typedef類型與using210
9.3.1typedef211
9.3.2using211
9.4結(jié)構(gòu)體211
9.4.1結(jié)構(gòu)體類型的定義211
9.4.2結(jié)構(gòu)體類型變量212
9.4.3結(jié)構(gòu)體類型的數(shù)組215
9.5聯(lián)合體216
9.5.1聯(lián)合體的定義與應用216
9.5.2位段的定義與應用217
9.6枚舉類型218
9.6.1枚舉類型的定義與使用218
9.6.2C 的枚舉類220
9.7實用知識： C 的string類220
9.7.1string類對象的定義220
9.7.2string 類成員函數(shù)221
9.7.3string 類的運算符222
9.7.4string類對象的輸入與輸出222
9.7.5string與其他類型轉(zhuǎn)換223
9.7.6C 正則表達式224
9.8自定義類型的綜合應用226
9.8.1自定義日期類226
9.8.2自定義類型數(shù)據(jù)的文件讀寫 228
9.9練習與思考229
第10章指針進階應用232
10.1void指針232
10.2函數(shù)指針與函數(shù)對象233
10.2.1函數(shù)指針233
10.2.2函數(shù)對象234
10.3動態(tài)內(nèi)存分配與回收235
10.3.1棧內(nèi)存與堆內(nèi)存235
10.3.2在C 中動態(tài)分配內(nèi)存236
10.3.3含有動態(tài)內(nèi)存分配成員的類238
10.3.4malloc與free函數(shù)239
10.4C 的智能指針240
10.4.1unique_ptr240
10.4.2shared_ptr240
10.4.3weak_ptr241
10.5鏈式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)241
10.5.1單鏈表242
10.5.2單鏈表的訪問243
10.5.3單鏈表結(jié)點的插入243
10.5.4單鏈表結(jié)點的刪除245
10.6實用知識：通用算法函數(shù)246
10.6.1改變序列的算法247
10.6.2不修改序列的算法247
10.6.3有序范圍的操作249
10.6.4for_each函數(shù)249
10.7鏈表與算法的應用250
10.7.1鏈表的應用250
10.7.2算法的應用251
10.8練習與思考252
第11章泛型編程與C 標準模板庫254
11.1模板與泛型編程機制254
11.1.1C 的函數(shù)模板254
11.1.2C 中的類模板255
11.1.3C 的可變參數(shù)模板256
11.1.4C11的泛型宏257
11.2C 模板類pair與tuple257
11.2.1pair257
11.2.2tuple258
11.2.3比較pair與tuple259
11.3C STL組件259
11.3.1容器類型259
11.3.2迭代器260
11.4C 順序容器261
11.4.1array與vector261
11.4.2list與forward_list263
11.5C 關(guān)聯(lián)容器264
11.5.1set與multiset集合265
11.5.2map與multimap映射265
11.6C 容器適配器266
11.6.1stack266
11.6.2queue與priority_queue266
11.7實用知識： C 數(shù)值計算268
11.7.1數(shù)值界限268
11.7.2泛型數(shù)值計算算法268
11.7.3線性代數(shù)運算269
11.8數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析270
11.8.1數(shù)據(jù)分類匯總及Top n排名270
11.8.2統(tǒng)計頻次最高的前n個單詞271
11.9練習與思考272
第12章軟件工程項目開發(fā)應用技術(shù)274
12.1程序設計的多文件結(jié)構(gòu)274
12.1.1多文件工程274
12.1.2條件編譯指令276
12.2靜態(tài)鏈接庫276
12.2.1創(chuàng)建靜態(tài)鏈接庫277
12.2.2部署靜態(tài)鏈接庫278
12.3異常處理278
12.4GUI與可視化設計279
12.4.1GUI框架和工具279
12.4.2C 語言的GUI程序279
12.4.3EasyX繪圖實例280
12.5練習與思考282

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