对于这个地球上大多数人来说,真正的数字化革命还没有开始。在接下来的10年里,变化将无处不在,让我们一起来给这个世界编码吧!——Eric Schmidt Google执行主席。
我们会用15周的时间来深入讲解C语言,在授课过程中,我们会注重多解释一些“为什么”以及错误程序的分析,从环环相扣的问题入手,将一些易被忽视且对高水平程序设计很重要的“点”,沿着数据结构从简单到复杂的主线逐一展开,在实例的“不断深化和提升”中引出知识点,通过对问题的举一反三和前后知识点的融会贯通,由浅入深地引导你循序渐进地编写规模逐步增大的程序。
在过去30年90%的时间里,C语言独领风骚,仅偶尔被 Java 超越,可见其魅力。C语言作为一种高级语言,其实并不高级,但正是这种“低级”给我们更多思考的机会。期望通过本课程的学习,你不只是简单地能够掌握一种语言的语法,还能理解隐含在语法背后的思想,并初步具备灵活使用这些思想进行编写程序解决实际问题的能力。如果你掌握了这些,你会发现,迈向成功的最后一步不过是选择一种合适的编程工具而已。
你想从“菜鸟”升级为“程序猿”吗?那就加入“稀饭”的行列,和我们一起踏上爱上C语言之旅吧。
了解软件开发的基本过程和集成开发环境,具备程序测试和调试的能力;掌握多种程序设计技巧和程序调试方法,具备良好的编程素养,针对具体实际问题能够选择恰当的算法和数据结构,并综合运用所学程序设计语言、方法、技巧和常用问题求解策略设计实现程序的能力。
成绩累计方式
(1)自主式作业
由系统随机抽题的自主式作业,占总成绩的20%。
学生登录面向学生自主学习的高级语言能力测试平台(SSE),自主选择知识点和难度系数,平台自动从后台的题库系统中随机抽取相应知识点和难度系数的题目给学生,学生在线上限时完成并提交代码,获得作业分。分数评定和奖惩规则如下:
1)根据学生上机测试成绩柔性定制个人作业满分线,使其个人作业满分线与其上机测试总成绩成反比。个人作业满分线=(实验上机随堂测试满分线-实际上机随堂测试总分)*100。若按此公式计算出来的满分线超过了2000分,则2000分封顶,即2000分为个人刷题满分线的上限。
2)若未达到自己的个人作业满分线,则按下面公式计算:个人实际刷题分数 / 个人满分线 * 作业满分20分。
3)在习题市场中自主设计有创意的题目或找错题,每录用1道题或找到一个错题,可减免作业分20分(相当于降低其个人作业满分线)。
(2) 开放式实验大作业
开放式实验大作业,占总成绩的20%。
实验程序和实验报告的综合成绩由学生在SPOC里互评,教师对学生互评结果进行随机抽查,对于不合理的分数可以由教师重评,取代学生的互评分。
未在规定的截止时间内在SPOC中提交实验程序和报告,按0分计。未在规定的截止时间内在SPOC中完成指定数量的互评,扣除一定的互评分。
不做实验大作业者,即使其他项分数累计可以及格,最终的总成绩也一律按0分计。
(3) 实验上机随堂测试
实验上机随堂测试,占总成绩的50%。
第1次实验课熟悉系统环境,进行模拟演练,仅安排2个实验学时。
第2次~第4次实验课,利用3学时进行实验上机随堂测试和试卷点评。实验上机测试内容分别覆盖基本控制结构和穷举/递推/迭代/递归等问题求解算法、排序和查找算法、字符串/结构体/链表等内容。
每次上机随堂测试必做题满分为50分(另有附加分2分),总计考3次,取3次测试的平均分作为实验上机测试的总分。
因属于随堂测试,故缺考者不给补考机会,当次考试成绩按0分计。因病不能参加考试者,需出具医院开的病假条,按实际参加测试的次数计算平均分。
(4) 实验小班研讨(分两次课进行)
实验小班研讨,占总成绩的10%。
采用“生讲生评、互动研学、同伴助学”的方式,分小班针对不同的实践研学主题进行互动研讨和同伴助学。
注意:本环节可以不参加,不参加本环节的学生的各项累计总分最高为90分。想冲击90分以上的学生必须参加本环节。
(5)附加分
(1)实验上机随堂测试获得附加题的附加分(2分)。
(2)实验上机测试结束后参加生讲生评可以获得1~3分的附加分。例如,某道题未获得满分的同学可邀请该题获得满分的同学一起上台讲题(鼓励每两人组成一个互帮互学小组),采用你问我答的方式分析讲解程序的错误和错误原因,两人可同时各加1分。任课教师也可以调取未获得满分的卷子,现场征集讲题者,此时仅给讲题者一人加1分。三次上机实验测试,每人最多加3分。
课程最终成绩 = (1)+(2)+(3)+(4)+(5)
其中,如果(2)实验大作业为0分的话,那么总成绩也为0分。(4)和(5)两个环节不是必须项。
序号 | 教学内容 | 教学要求 | 学时 | 教学方式 | 对应课程 目标 |
1 | 1. 程序设计的方法学基础—— 基本运算和基本I/O (1) 软件开发的基本过程,现代集成开发环境,程序的编辑、编译、链接和运行; (2) 基本运算; (3) 基本I/O。 | 1.掌握常用的集成开发环境,以及程序在计算机中编辑、编译、链接和运行的过程; 2.掌握基本数据类型的基本运算,以及键盘输入和屏幕输出等简单的I/O操作,能够用基本数据类型、基本运算构造顺序结构的程序。 | 2 | 慕课自学/ 课堂讲授/ 讲练结合/ 边讲边练 | 课程目标1 |
2 | 1. 程序设计的方法学基础—— 基本控制结构与基本程序设计方法 (1) 算法的基本概念,算法的流程图描述; (2) 单分支/双分支/多分支选择结构,条件语句,开关语句; (3) 当型/直到型循环,计数控制/条件控制/标记控制的循环,循环语句。 (4) 三种基本控制结构的嵌套,嵌套循环的执行过程,三种基本控制结构应用于求解累加求和、连乘求积、统计、分类等实际问题; (5) 结构化程序设计的基本思想和方法; (6) 测试用例的基本概念,程序测试的目的,程序测试的基本方法; (7) 常用的程序排错方法,利用现代集成开发环境的可视化调试工具调试程序的基本方法。 (8) 信息隐藏,过程抽象,函数封装,函数复用,模块分解,自顶向下、逐步求精的模块化程序设计方法; (9) 函数定义、调用,参数传递,简单变量做函数参数重构代码; (10) 防御式编程,程序的健壮性、可读性和可维护性; (11) 代码风格。 | 1. 掌握算法的基本概念和流程图描述方法; 2. 掌握选择结构和循环结构的基本控制方法,面向累加求和、连乘求积、统计等应用问题,能够用顺序、选择和循环三种基本控制结构构造结构化的程序。 3. 理解结构化程序设计的基本思想,以及好结构对提高程序可读性的重要性; 4. 掌握程序测试和程序调试的基本方法和技巧。 5. 掌握模块分解的基本原则,以及自顶向下、逐步求精的模块化程序设计方法; 6. 掌握用函数封装和过程抽象重构或复用代码的基本方法 7. 掌握防御式编程的基本方法 8. 理解良好的代码风格对提高程序可读性的重要性 | 8 | 慕课自学/ 课堂讲授/ 讲练结合/ 边讲边练 | 课程目标1 |
3 | 2. 程序设计的问题求解基础—— 枚举与递推,分治与递归 (1) 枚举、递推/迭代等常用问题求解策略,算法效率,程序优化; (2) 递归函数的定义、调用和执行过程,条件递归的基本要素; (3) 分治与递归之间的关系,递归与迭代的优缺点分析。 | 1. 掌握枚举、递推/迭代、递归等常用问题求解方法的基本原理思想及其程序实现方法,针对给定的问题,能够选择恰当的策略来求解问题并对程序进行优化 2. 理解分治、递归等问题求解方法的基本思想,理解分治与递归、递归与迭代之间的关系 | 2 | 慕课自学/ 课堂讲授/ 讲练结合/ 边讲边练 | 课程目标2 |
4 | 3. 程序设计的算法和数据结构基础——一般线性表与排序查找算法 (1) 一般线性表的顺序存储结构,数组下标越界的错误案例分析; (2) 一般线性表的遍历和求最值等基本算法及其函数程序实现,传值调用与模拟传引用调用; (3) 顺序查找、二分查找的基本思想,一般线性表上的查找算法的函数程序实现; (4) 选择排序、冒泡排序、插入排序的基本思想,一般线性表上的排序算法的函数程序实现; (5) 算法的时间复杂度。 | 1. 掌握一般线性表的遍历、求最值和排序和查找算法,针对给定的问题,能够选择恰当的算法构造程序 3. 掌握传值调用与模拟传引用调用的区别,理解数组下标越界产生的危害和后果 4. 初步了解算法时间复杂度的概念 | 4 | 慕课自学/ 课堂讲授/ 讲练结合/ 边讲边练 | 课程目标3 |
5 | 3. 程序设计的算法和数据结构基础——指针与数据的间接寻址 (1) 直接寻址与间接寻址,指针的基本概念,指针变量作函数参数; (2) 字符指针和字符数组,字符串的表示和存储、输入和输出; (3) 字符指针或字符数组做函数参数,实现字符串的复制、连接、比较、检索、匹配等基本文本处理操作,缓冲区溢出,缓冲区溢出攻击。 (4) 函数指针及其应用; (5) 指针和数组间的关系; (6) 指针数组与索引存储结构,字符串的物理排序与索引排序。 | 1. 掌握指针与间接寻址的概念,理解用指针变量作函数参数的特殊性,掌握指针做函数参数的参数传递方式,掌握指针做函数参数的程序设计和实现方法 2. 掌握字符串的表示与存储方式,以及输入输出方法,掌握向函数传递字符串实现字符串复制、连接、比较、检索、匹配等基本操作,了解缓冲区溢出与缓冲区溢出攻击 3. 了解函数指针及其在编写通用函数中的应用 4. 理解数组与指针之间的关系 5. 掌握指针数组的概念及其在字符串表示和处理中的应用,了解索引结构与索引排序 | 6 | 慕课自学/ 课堂讲授/ 讲练结合/ 边讲边练 | 课程目标3 |
7 | 3. 程序设计的算法和数据结构基础——结构体与构造数据类型的应用 (1) 从定长数组到动态数组,内存映像,动态内存分配函数,动态数组的程序实现; (2) 结构体类型,共用体类型,枚举类型; (3) 用结构体封装函数参数,向函数传递批量数据,结构体和共用体的应用实例; (4) 结构体用于对复杂静态数据结构按关键字查找和排序的函数程序实现; (5) 抽象数据类型,从结构体到类,从面向过程到面向对象。 | 1. 理解定长数组和动态数组的区别,掌握动态内存分配函数以及动态数组的程序实现 2. 掌握用结构体封装函数参数向函数传递结构体数据的程序实现 3. 理解抽象数据类型,了解结构体和共用体类型的不同特点和应用场景(如稀疏矩阵的压缩存储与转置计算等) 4. 针对复数、有理数运算等应用问题,能够恰当地定义结构体类型并进行程序实现,掌握用结构体对复杂静态数据结构按关键字进行查找和排序的程序实现 | 4 | 慕课自学/ 课堂讲授/ 讲练结合/ 边讲边练 | 课程目标3 |
8 | 3. 程序设计的算法和数据结构基础——动态数据结构 (1) 数据的逻辑结构和存储结构,从静态数据结构到动态数据结构,从线性表的顺序存储到链式存储结构; (2) 单向链表的创建、节点的遍历、插入、删除等基本操作及其函数程序实现,单向链表的冒泡排序算法及其函数程序实现; (3) 双向链表、循环链表与单向链表的不同特点,单循环链表应用实例; (4) 限定性线性表,栈和队列的数据访问方式,栈和队列的顺序存储与链式存储方式,栈和队列的应用实例; (5) 树和图等其他数据结构简介,二叉树的顺序存储与链式存储,二叉树的遍历、查找等基本操作; (6) 内存管理与文件I/O。 | 1. 掌握静态数据结构和动态数据结构,以及线性表的顺序存储到链式存储的优缺点,针对给定的问题,能够选择恰当的数据结构构造程序 2. 掌握单向链表的基本操作及其程序设计和实现方法 3. 了解双向链表、循环链表的基本特点 4. 掌握栈和队列的数据访问方式、存储方式及其应用 5. 初步了解树和图等其他数据结构 6. 掌握二叉树的顺序存储与链式存储,二叉树的遍历算法及其程序实现 7. 了解内存泄漏、非法内存访问等常见内存错误及其解决对策 8. 了解文件I/O的基本操作 | 6 | 慕课自学/ 课堂讲授/ 讲练结合/ 边讲边练 | 课程目标3 |
实验1 | 实验上机随堂测试+实验课堂小翻转。 测试内容:穷举/递推/迭代/递归 | 掌握结构化程序的设计方法,能够选择恰当的控制结构和问题求解策略求解实际问题 | 3 | 过程评价/ 以考促练/ 生讲生评 | 课程目标1~2 |
实验2 | 实验上机随堂测试+实验课堂小翻转。 测试内容:一般线性表的排序查找算法 | 掌握一般线性表的遍历、排序和查找等算法,能够选择和应用恰当的算法求解实际问题 | 3 | 过程评价/ 以考促练/ 生讲生评 | 课程目标3 |
实验3 | 实验上机随堂测试+实验课堂小翻转。 测试内容:字符串/指针/结构体/链表 | 掌握字符串的复制、连接、比较、检索、匹配等基本操作,能够选择和应用恰当的数据结构求解实际问题 | 3 | 过程评价/ 以考促练/ 生讲生评 | 课程目标3 |
实验4 | 开方式综合设计型实验大作业 | 掌握模块化程序设计方法,并进行综合应用型程序设计 | 3 | 实践研学 | 课程目标3 |
实验5 | 实验主题研讨。采用“生讲生评、互动研学的方式”分小班对算法/数据结构等相关的不同实验主题进行研讨。 | 培养查阅资料的能力、自学能力、团队合作能力与语言表达能力 | 2 | 实践研学/ 互动展学/ 生讲生评 | 课程目标1~3 |
实验6 | 实验课堂大翻转。采用“生讲生评、互动展学的方式”进行“实验课堂大翻转、创意程序大比拼”。 | 培养查阅资料的能力、自学能力、团队合作能力、语言表达能力与创新能力 | 2 | 实践研学/ 互动展学/ 生讲生评 | 课程目标1~3 |
本门课程的基本内容是面向零基础的学生。
进阶内容是面向有一定编程基础或学过本平台的“程序设计基础”MOOC课程(https://www.icourse163.org/course/HIT-56001)的学生,但是进阶内容不做为课程的考试内容。
1. 面向读者的教材网站(https://book.sunner.cn)
该网站的服务对象是我们自编教材的读者,提供教材课件、例题源代码、教材勘误表等资源,便于学生浏览和下载后自学,读者也可利用该网站反馈教材使用意见和建议。
2. 作业在线测试系统(https://sse.hit.edu.cn/t)
该网站的服务对象是使用我们自编教材的读者,在我们编写的由高等教育出版社出版的《C语言程序设计(第3版)》的封底有一个刮刮卡,刮开可以获得一个免费的注册账号,登陆我们开发的C语言作业在线测试系统,在该系统中可以自主选择教材对应章编号中的习题进行自测,提交习题答案后,系统会实时显示评分,另外在习题市场中读者还可以发布题目给其他读者练习。
3. 参考教材
1)苏小红,王宇颖,孙志岗,《C语言程序设计(第4版)》,高等教育出版社,2019年8月,购书网址:京东
2)苏小红,车万翔,王甜甜,《C语言程序设计学习指导(第4版)》,高等教育出版社,2019年9月,购书网址:京东
5.相关链接
爱课程国家精品资源共享课:https://www.icourses.cn/coursestatic/course_3153.html
相关MOOC课程:程序设计基础:https://www.icourse163.org/course/hit-56001#/info
带gcc编译器和gdb调试器的code::blocks集成开发环境的官网下载地址:https://www.codeblocks.org/downloads/26
(例如codeblocks-16.01mingw-setup.exe,务必选择带mingw的安装包)
Q:如何提问,能得到快速的解答?
A:
1)标题:撰写标题时,要注意把要问的问题的出处和核心词写出来,最好用【】标出来,比如【第1周编程题在线测试的第1题】求解。
2)内容:内容上要把你不懂的地方说出来,最好详细点,把自己尝试修改的过程也说一下。
3)附源代码:把源码贴到讨论区(不要使用图片,因为图片看不清,也不能拷贝),这样大家可以通过你贴出的源码帮你分析错在哪里。
4)附错误提示:把编译出错的提示也贴出来(一般是英文形式),这样大家不用拷贝粘贴和调试程序也能帮你分析出错原因了。
Q:常见的运行结果错误的原因有哪些?
A:程序提交后通常显示三类错误:格式错误、结果错误、运行超时。
对于格式错误,请检查你的程序的输入输出信息是否和题目要求的完全一致。
对于结果错误,请检查你的程序使用的算法和计算公式是否正确,如果涉及浮点运算,可以尝试将float换成double或者反之。
对于运行超时错误,请检查你的程序是否存在死循环,死循环通常由永真的循环控制条件或者while后面添加了不必要的分号引起。注意在本网站提交程序进行测试时,不要使用flush()函数清除缓冲区,输入字符串也不要使用fgets(),原因详见视频讲解 。
注意事项如下:
1)数据输入输出的格式没有严格按照题目的要求写,直接拷贝粘贴题目中给的格式字符串和提示信息,是最简单和不易出现格式错误的方法。
2)输入输出字符串中的字符大小写有错误,或者空格数量和位置与题目中的要求不一致,或者缺少换行等。
3)仔细审题,例如题目要求计算半圆的周长,就不要加上直径,更不要计算整个圆的周长。
4)如果只有几个测试用例通过,还有没有通过的测试用例,那么说明你没有考虑所有的可能性,甚至是非法输入的情况。
5)检查是否为英文输入,切记切换成英文状态再输入。一些同学误用了中文作为输入法,就会出现不能编译的问题,例如中文状态下输入的分号和英文状态下输入的分号是完全不同的,语句的末尾使用的分号一定要在英文状态下输入。
Q:如果无法正常观看视频,我该怎么办?
A:如果无法正常观看视频,请尝试进行如下操作:
1.确认你使用了支持视频播放的浏览器。切换到flash播放器无法调整播放速度,切换到HTML5播放器可以调整播放速度。建议都切换到HTML5播放器。
2.清除浏览器的浏览数据及缓存。
3.关闭硬件加速。请在浏览器的 设置 - 显示高级设置 中,将“使用硬件加速模式”(如果可用)一项取消勾选,并重新启动浏览器。
4.检查你的网速。你可以尝试在其他视频网站播放视频(如优酷、土豆等),如果你在其他网站仍无法观看视频,那么你的网络连接很可能有问题。你需要重新连接你的网络或者切换至网速更快的网络以实现流畅的视频播放。
Q:我想考二级,学完这个课程可以考吗?
A:二级考试题考查语言的语法细节较多,所以能否通过二级考试,要看你的应试水平如何。本课侧重于讲解程序设计的方法以及错误程序的排错方法,更关注实战能力,因此应该说本课程对学生的要求是高于二级考试的要求的。
Q:上机编写C语言程序使用什么软件好?
A:课程演示会使用Code::Blocks+gcc+gdb集成开发环境,但是你使用任何其他C语言开发工具也都可以。不过,我们推荐使用Code::Blocks,在教材网站(https://book.sunner.cn)上有软件下载的网址链接,《C语言程序设计学习指导(第3版)》上有关于如何使用这个软件的详细介绍,它是一个开源的跨平台的C/C++集成开发环境,它安装简单,比Visual C 6.0等其他集成开发环境更简单易学。
Q:使用codeblocks在sources中新建一个file,也就是不在原来默认的main.c里面写代码,那么应该如何调试才能使运行的时候直接运行新建的里面的程序呢?
A:给工程添加完新的文件后,移出旧的文件main.c再重新编译即可,移出文件的方法和添加的方法类似。
Q:为什么安装好软件后创建新项目的时候软件总是说:could not save project<invalid path> maybe the file is write-protected 呢?
A:codeblocks要求软件安装的目录最好不要带空格或汉字,不要按默认设置安装到program file目录下,卸载后再选择安装到根目录下试试。更多注意事项,参见高等教育出版社的《C语言程序设计学习指导(第3版)》
Q:请问为什么我在Code::Blocks里面点开Debug中的watch里面是空白的?
A:按照视频1.2讲的方法新建一个控制台应用程序,不要直接新建一个C文件,直接新建或者打开一个 C文件是无法使用调试功能的。
检查一下是不是将CB安装到默认的program files目录下了,CB不能安装到中文或者有空格的目录下,请卸载软件,重新安装到根目录下,再试试。
此外,全速运行程序时,是看不到watch窗口内的内容的,必须在单步运行的时候才能看到watch窗口内的内容。
Q:为什么我的程序编译不了?
A:一种可能是你安装了不带编译器和调试器的版本,重新安装带编译器和调试器的版本。免费开源的C 语言集成开发环境Code::Blocks+gcc+gdb的官方下载网址:https://www.codeblocks.org/downloads/26(目前最新版本是codeblocks-17.12mingw-setup.exe)。请下载带gcc编译器和gdb调试器的code::blocks(下载软件名中务必包含mingw),否则程序无法编译。无法从官方下载软件的,也可以从百度云盘上下载:链接: https://pan.baidu.com/s/1bqzj4yN 密码: sucp
C 语言集成开发环境code::blocks的安装和使用方法见教材《C语言程序设计学习指导(第3版)》
如果不想重装系统,可参考
安装软件的完整步骤可参考:https://jingyan.baidu.com/article/b24f6c822756b886bfe5da90.html
另一种可能是你用的系统自带了迈克菲杀毒软件,请卸载迈克菲上毒软件即可。
Q:为什么我的程序无法运行,显示cannot open output file bin\Debug\election.exe Permission denied.
A:可能是你的文件正在别的程序中使用,或者还有程序的副本正在执行(或者你上次运行没有关闭),因此不能写入election.exe,把副本关闭或者结束election.exe任务应该就能够纠正这个问题。另外,请检查一下你的IDE是不是是不是安装到C盘的默认目录下了,请将IDE安装到D盘,并将你的程序也保存到D盘,不要保存到C盘。
Q:为什么我的程序与网站上的程序运行结果中的小数点最后一位存在差异?
A: 这是因为网站的OJ使用的操作系统和编译器与我们自己使用的操作系统和编译器不一样,从而导致浮点运算的精度不一致。
此外,使用float和double定义变量得到的计算结果也可能在结果的最后一位小数上有所不同。