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第1章 计算机及程序设计概述1

1.1 概述1

1.2 计算与机器2

1.2.1 计算器2

1.2.2 机械式计算机2

1.2.3 图灵机模型3

1.2.4 电子数字计算机4

1.3 指令与程序5

1.4 计算机的典型应用6

1.5 程序设计语言7

1.5.1 机器语言8

1.5.2 汇编语言8

1.5.3 高级语言9

1.6 问题求解与算法11

1.6.1 算法定义12

1.6.2 算法复杂性12

1.7 算法描述13

1.7.1 伪代码13

1.7.2 流程图14

1.7.3 N-S图15

1.8 程序设计15

1.8.1 基本步骤15

1.8.2 结构化程序设计16

1.8.3 面向对象程序设计17

1.8.4 并行程序设计17

1.8.5 程序设计思想前沿18

1.9 C语言简介18

1.9.1 C语言的特点18

1.9.2 简单的C程序设计19

1.9.3 C语言程序结构21

1.9.4 C程序设计过程23

1.10 案例24

练习题25

第2章 信息编码与数据类型27

2.1 概述27

2.2 二进制与信息编码27

2.2.1 整数编码27

2.2.2 实数编码28

2.2.3 字符编码29

2.3 标识符和关键字30

2.3.1 标识符构成30

2.3.2 关键字30

2.3.3 自定义标识符31

2.4 基本数据类型31

2.4.1 整数类型33

2.4.2 实数类型34

2.4.3 字符类型34

2.4.4 逻辑类型36

2.4.5 复数类型36

2.5 常量37

2.5.1 整型常量37

2.5.2 实型常量38

2.5.3 字符常量38

2.5.4 字符串常量39

2.5.5 逻辑常量40

2.5.6 复数常量40

2.5.7 符号常量41

2.6 变量41

2.6.1 变量声明42

2.6.2 变量初始化43

2.6.3 变量赋值44

2.6.4 变量读写45

2.7 案例45

练习题46

第3章 基本运算与顺序结构48

3.1 概述48

3.2 运算符与表达式48

3.3 赋值运算50

3.4 算术运算51

3.4.1 基本算术运算51

3.4.2 自增或自减运算52

3.4.3 整数运算53

3.4.4 实数运算55

3.4.5 复合赋值运算56

3.5 字符运算56

3.5.1 算术运算56

3.5.2 字符分类57

3.5.3 字符转换58

3.6 位运算58

3.6.1 位逻辑运算58

3.6.2 位移运算60

3.6.3 复合位运算及补位原则61

3.7 逗号运算61

3.8 强制类型转换62

3.8.1 算术运算中的隐式转换62

3.8.2 赋值运算中的隐式转换62

3.8.3 显式转换63

3.9 sizeof运算64

3.10 标准设备输入输出库64

3.10.1 字符输入输出函数65

3.10.2 格式化输出函数66

3.10.3 格式化输入函数72

3.11 数学库76

3.11.1 实数计算函数76

3.11.2 复数运算函数77

3.12 基本语句78

3.12.1 标签语句78

3.12.2 空语句78

3.12.3 声明语句79

3.12.4 表达式语句79

3.12.5 复合语句79

3.13 顺序结构80

3.14 案例82

练习题83

第4章 逻辑判断与选择结构85

4.1 概述85

4.2 关系运算85

4.3 逻辑运算86

4.4 条件运算88

4.5 if语句89

4.5.1 单分支选择结构89

4.5.2 双分支选择结构91

4.5.3 多分支选择结构93

4.6 switch语句96

4.7 选择结构嵌套101

4.8 案例106

练习题108

第5章 迭代计算与循环结构109

5.1 概述109

5.2 while语句110

5.3 do…while语句112

5.4 for语句115

5.5 循环语句对比118

5.6 循环嵌套119

5.7 跳转控制语句124

5.7.1 break语句124

5.7.2 continue语句126

5.7.3 goto语句126

5.7.4 continue、break、goto语句的区别128

5.8 案例129

练习题131

第6章 集合数据与数组133

6.1 概述133

6.2 一维数组134

6.2.1 一维数组定义134

6.2.2 一维数组初始化135

6.2.3 一维数组引用136

6.2.4 一维数组应用137

6.3 二维数组140

6.3.1 二维数组定义141

6.3.2 二维数组初始化142

6.3.3 二维数组引用143

6.3.4 二维数组应用143

6.4 高维数组147

6.5 字符数组与字符串149

6.5.1 字符数组149

6.5.2 字符串151

6.6 字符串处理函数155

6.6.1 字符串标准输入输出函数155

6.6.2 字符串输入输出函数157

6.6.3 字符串复制函数158

6.6.4 字符串连接函数159

6.6.5 字符串比较函数159

6.6.6 字符串检索函数160

6.6.7 字符串转换函数162

6.6.8 其他字符串常用函数162

6.6.9 宽字节型字符串函数163

6.7 数组新特性164

6.8 案例165

练习题166

第7章 模块化与函数168

7.1 概述168

7.2 函数定义170

7.2.1 函数定义形式170

7.2.2 函数返回值与函数类型173

7.3 函数声明、头文件的使用和库函数声明176

7.3.1 函数声明176

7.3.2 头文件的使用177

7.3.3 库函数声明178

7.4 参数传递180

7.4.1 形式参数180

7.4.2 实际参数182

7.4.3 值复制传递机制183

7.4.4 地址复制传递机制185

7.4.5 数组参数新特性189

7.5 函数调用190

7.5.1 函数调用形式190

7.5.2 嵌套调用191

7.5.3 递归调用192

7.6 源程序文件与函数分类194

7.6.1 外部函数194

7.6.2 内部函数195

7.6.3 内联函数196

7.7 变量存储类型197

7.7.1 普通变量197

7.7.2 寄存器变量197

7.8 变量作用域198

7.8.1 局部变量199

7.8.2 全局变量200

7.8.3 静态变量203

7.8.4 变量访问控制204

7.9 源程序结构205

7.9.1 单文件单函数结构205

7.9.2 单文件多函数结构206

7.9.3 多文件多函数结构206

7.10 案例208

练习题210

第8章 地址操作与指针212

8.1 概述212

8.2 指针和指针变量213

8.2.1 指针变量声明213

8.2.2 指针变量的赋值及初始化214

8.2.3 指针变量的引用214

8.3 指针运算215

8.3.1 取地址与取值运算216

8.3.2 算术运算216

8.3.3 关系运算218

8.3.4 指针类型转换218

8.4 数组和指针220

8.4.1 用指针访问数组元素220

8.4.2 指向多维数组的指针221

8.5 字符串和指针224

8.5.1 指针处理字符串224

8.5.2 使用字符指针变量与字符数组的区别225

8.6 函数和指针227

8.6.1 指针作为函数参数227

8.6.2 指针作为函数的返回值232

8.6.3 指向函数的指针233

8.7 指针数组236

8.7.1 指针数组定义236

8.7.2 带参数的main函数239

8.8 数组指针241

8.9 指向指针的指针242

8.10 内存访问控制244

8.11 案例245

练习题249

第9章 复杂数据类型与结树体251

9.1 概述251

9.2 结构体类型252

9.2.1 结构体类型定义253

9.2.2 结构体类型变量声明与初始化254

9.2.3 结构体变量的引用257

9.2.4 结构体数组259

9.2.5 结构体与函数262

9.2.6 结构体类型指针264

9.3 共用体267

9.4 枚举类型269

9.5 类型重定义271

9.6 日期和时间273

9.7 链表274

9.7.1 链表定义274

9.7.2 动态内存管理函数275

9.7.3 链表的基本操作279

9.8 结构体新特性283

9.9 案例285

练习题290

第10章 泛化编程与预编译292

10.1 概述292

10.2 ＃define指令292

10.2.1 不带参数的宏定义292

10.2.2 带参数的宏定义294

10.3 ＃include指令297

10.4 条件编译299

10.4.1 ＃ifdef…＃else…＃endif299

10.4.2 ＃ifndef…＃else…＃endif299

10.4.3 ＃if…＃else…＃endif300

10.5 其他指令302

10.6 预定义宏305

10.7 异常处理305

10.8 程序移植307

10.9 案例308

练习题310

第11章 数据存储与文件312

11.1 概述312

11.2 文本文件与二进制文件313

11.2.1 文本文件313

11.2.2 二进制文件313

11.3 文件类型314

11.4 文件打开与关闭315

11.4.1 文件打开315

11.4.2 文件关闭318

11.5 文件读写319

11.5.1 单字符读写319

11.5.2 字符串读写322

11.5.3 格式化读写323

11.5.4 数据块读写325

11.6 文件定位函数328

11.7 文件状态跟踪330

11.8 其他文件操作函数332

11.9 案例334

练习题338

第12章 程序设计思想及范例340

12.1 概述340

12.2 求和／求积问题340

12.2.1 多项式求和341

12.2.2 数列求和342

12.3 遍历问题344

12.4 迭代问题350

12.4.1 二分迭代法350

12.4.2 牛顿迭代法352

12.5 排序问题354

12.5.1 直接插入排序355

12.5.2 起泡排序357

12.5.3 选择排序359

12.6 查找问题361

12.6.1 顺序查找361

12.6.2 折半查找362

12.7 递归问题364

12.8 矩阵运算367

12.8.1 矩阵加／减运算367

12.8.2 矩阵乘法368

12.8.3 矩阵转置370

练习题371

第13章 面向对象与C＋＋基础373

13.1 概述373

13.1.1 结构化程序设计373

13.1.2 模块封装与访问控制374

13.2 面向对象程序设计376

13.3 类与对象376

13.3.1 类376

13.3.2 对象378

13.3.3 类在C＋＋中的实现378

13.3.4 成员变量384

13.3.5 成员函数386

13.3.6 构造函数和析构函数390

13.3.7 函数重载392

13.3.8 运算符重载394

13.3.9 静态成员变量396

13.3.10 静态成员函数398

13.4 继承与多态400

13.4.1 类继承400

13.4.2 多态性与虚函数403

13.5 案例407

练习题408

第14章 高性能计算与并行程序设计409

14.1 概述409

14.2 并行算法409

14.2.1 并行问题409

14.2.2 并行算法设计410

14.3 并行程序设计实现411

14.3.1 并行程序设计模型411

14.3.2 进程412

14.3.3 创建进程412

14.3.4 消息传递413

14.4 MPI程序设计基础416

14.4.1 MPI简介416

14.4.2 简单MPI程序设计417

14.4.3 MPI初始化与关闭417

14.4.4 MPI函数库419

14.4.5 MPI消息传递420

14.5 多核CPU与多线程428

14.5.1 多核CPU428

14.5.2 线程430

14.6 OpenMP与多核程序设计431

14.6.1 OpenMP简介431

14.6.2 OpenMP并行程序结构431

14.6.3 parallel节433

14.6.4 for节434

14.6.5 其他节435

14.6.6 共享变量与信息传递436

14.7 多线程技术437

14.7.1 线程函数库简介437

14.7.2 Win32线程函数库437

14.7.3 C11标准线程函数库444

练习题451

第15章 个体软件过程管理453

15.1 概述453

15.2 编码规范定义454

15.3 MPI编码规范454

15.3.1 标识符命名规范455

15.3.2 函数或过程规范455

15.4 ANSI C程序编码规范456

15.4.1 代码结构与组织456

15.4.2 注释458

15.4.3 标识符命名规范460

15.4.4 代码风格与排版461

15.5 代码重用技术462

15.5.1 源程序文件463

15.5.2 静态库463

15.5.3 动态链接库465

15.5.4 组件技术467

15.6 软件生命周期模型简介468

15.7 CMM简介470

15.8 PSP简介470

15.9 PSP0级471

15.9.1 计划过程管理472

15.9.2 开发过程管理472

15.9.3 总结过程管理473

15.9.4 PSP0过程管理文档474

15.9.5 PSP0.1级475

15.10 软件开发计划477

15.10.1 软件开发计划基本内容477

15.10.2 制定个体软件开发计划478

15.10.3 PSP软件开发计划过程管理479

15.11 PSP1级479

15.11.1 规模计算480

15.11.2 任务计划480

15.11.3 进度计划481

15.12 PSP2级481

15.12.1 代码评审482

15.12.2 设计评审483

15.12.3 缺陷预防483

15.12.4 PSP2级的改进483

练习题483

附录A ASCII码表485

附录B 运算符和结合方向486

参考文献488