算法
程序 = 数据结构 + 算法
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数据结构：对数据的描述
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算法：对操作步骤的描述
算法的定义
广义的来说，为解决一个问题而采取的方法和有限的步骤，就称为“算法”
例如：
将大象放入冰箱的算法就可以如下描述：
打开冰箱门 → 把大象装进去 → 关闭冰箱门
算法特征
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有穷性：包含有限的操作步骤，不能无限制的执行下去。
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可行性：算法中每一天指令必须是切实可执行的。
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确定性：算法中每一条指令必须有确切的含义，不能产生歧义。
程序的三种基本结构（重点）
程序的三种基本结构包括顺序结构、分支结构（条件结构、选择结构）、循环结构（重复结构）
顺序结构
特点：各操作是按先后顺序执行的，是最简单的一种结构，这个结构是程序默认的。
其中A和B两个框是顺序执行的。也就是在A框所指定的操作后，必然接着执行B框所指定的操作。
分支结构
特点：根据是否满足给定的条件而从一组、两组、或者多组操作中选择一种进行执行。
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如果P条件成立，就执行A操作，否则跳过这个结构。
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无论会不会执行A操作，分支都会结束
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无论P条件是否成立，A操作或者B操作中总有一个会执行。
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无论执行完哪一个分支，分支都会结束
分支结构又分为：
① 单分支
② 双分支
③ 多分支
循环结构
特点：在满足一定条件下，反复执行某一部分操作，有两种类型：
当型循环
执行过程：
当给定条件P成立时，执行S操作，然后再判断P条件是否成立，如果仍然成立，再执行S操作，然后再判断...，如此反复，直到某一次P条件不成立为止，此时不再执行S，结束循环。
特点：
先判断，后执行，循环体（S）有可能一次都不执行。
代表：
while、for
直到型循环
执行过程：
执行S操作，然后判断条件P是否成立，如果成立，再执行S操作，然后再判断，…...，如此反复，直到某一次P条件不成立不再执行S，结束循环。
特点：
先执行，后判断，循环体（S）最少执行一次。
代表：
do..while
C语句
定义
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C程序是以函数为基础单位的。
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一个函数的执行部分是由若干条语句构成的。
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C语句都是用来完成一定的操作任务。
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C语句必须依赖于函数存在。
C语句分类
1. 控制语句
作用：用来完成一定的控制功能
举例：
if..else..、for..、while..、do..while、continue、break、switch、return、goto
2. 函数调用语句
由一个函数调用+分号组成，例如：
printf("这是一个函数调用语句");
test();
3. 表达式语句
由一个表达式+分号组成，最典型的表达式语句就是赋值语句，例如：
a = 3 // 表达式 score >= 90 // 表达式 score = 90; // 表达式语句
4. 空语句
只有一个分号，什么都不做，例如：
; for(;;)
5. 复合语句
用{...}括起来的若干个语句，例如：
{
z = z +y;
t = z / 100;
printf("%f\n",t);
// 超过1条语句就是复合语句
}
数据的输入与输出
数据的输入与输出是相对而言，其中：
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从计算机向外部设备输送数据称为输出（output）。通常的输出设备包括：显示器、打印机等。
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从外部设备项计算机输送数据称为输入（input）。通常的输入设备包括：键盘、鼠标、扫描仪等。
在C语言中，输入与输出需要使用标准的输入输出库（stdio.h）中的输入函数（scanf()）、输出函数（printf()）实现，houq可以扩展其他输入输出函数。我们将这种跟硬件打交道的输入输出操作称作外设IO。
库函数已经被编译成了目标文件内置于编译系统，在链接时与编译源程序得到的目标文件相链接，生成可执行程序。
注意：在使用系统库函数的时候，需要用预处理指令#include将有关的头文件包含到用户资源文件中（一般放在程序的开头位置）头文件中包含了调用函数时需要的有关信息，具体的函数实现在编译的时候再去链接对应的系统库。
输入输出缓冲机制
缓冲区的概念
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缓冲区（缓存）是内存空间的一部分，用于暂存输入或输出的数据。
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在进行输入操作时，系统从外部设备（如键盘）读取数据，先放入缓冲区，程序再从缓冲区中读取数据。
输入时数据流向：外部设备 → 输入缓冲区 → 程序
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在进行输出操作时，系统先将数据放入缓冲区，然后在特定条件下（如缓冲区满、遇到特定字符、手动刷新等）再将缓冲区中的数据输出到外部设备（如屏幕）
输出时数据流向：程序 → 输出缓冲区 → 外部设备
缓冲区的类型
C语言的缓冲区有三种类型：
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全缓冲：当缓冲区填满后，才进行实际的输入输出操作。例如：对磁盘文件的读写。--- window全缓冲区大小是4096字节， Linux全缓冲区大小是1024字节。
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行缓冲：当在输入和输出中遇到换行符（\n或者回车）时，执行实际的输入输出操作。例如：标准输入（stdin）和标准输出（stdout）。
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无缓冲：不进行缓冲，直接进行输入输出操作。例如：标准错误流（stderr）
缓冲区的刷新条件
缓冲区的刷新（如将缓冲区中的数据实际输出到外部设备）通常发生在以下情况：
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缓冲区满：当缓冲区写满时，会自动刷新。
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遇到特定字符：如换行符（\n）等。
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手动刷新：使用fflush(stdout)函数手动刷新输出缓冲区。
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程序关闭时：当程序结束时，缓冲区中的数据会被刷新。
缓冲区的实际应用
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提高效率：通过缓冲区，可以减少与外部设备的交互次数，提高数据传输的效率
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处理输入输出：例如：使用scanf和printf函数时，数据先被放入缓冲区，然后按照特定的规则从缓冲区读取或输出。
简单的输入与输出
用printf函数输出数据
基础用法
语法：
printf("格式控制",输出列表);
引入文件：
#include <stdio.h>
举例：
printf("i=%d,x=%d,y=%d\n",i,34,i+1);
注意：格式控制中的格式化符号（%d）要和输出的数据一一对应。
参数：
-
格式控制：用一对英文双引号括起来，包括两种信息：
-
格式说明：由
%和特定字符组成，如：%d,%f,%c等，这是格式说明符，用于说明输出项目所采用的格式。 -
普通字符：作为说明性文字、符号等，按照输入原样输出。
-
-
输出列表：输出列表中的各项目指出了所要输出的内容。可以是常量（字面量、符号常量、const修饰的变量）、变量、表达式。输出列表的个数，由格式控制中的格式化符号来决定。
基本的格式化符
%d 按有符号十进制整型（int）数据的实际长度输出。（十进制（0）、八进制（00）、十六进制（0x00））
%u 按无符号十进制整型（int）数据的实际长度输出。
%c 仅输出一个字符（char）
%s 输出结果是字符串，举例：printf("%s\n","CHINA");,输出结果：CHINA
%f 以小数形式输出float类型实数；
%lf 以小数形式输出double类型（双精度）实数
%e 也可以写作%E，以指数形式输出一个实数（涵单双精度）。小数点前1位非0数字，并输出6位小数。
%hd 短整型(short int/short)
%hhd 字符型的ASCII码，char数据对应的ASCII码的值，举例：char a = 'A';printf("%hhd\n",a);，输出结果：65
%ld 长整型（long int/long）
%lld 长长整型（long long int/long long）
%x 十六进制，但是十六进制的前缀0x不会打印出来，举例：printf("%x\n",198);，输出结果：c6
%#x 十六进制，并且十六进制的前缀0x也会打印出来，举例：printf("%#x\n",198);，输出结果：0xc6
%o 八进制，前缀0不会打印出来，举例：5
%#o 八进制，并且八进制的前缀0也会打印出来，举例：05
%p 打印内存的地址
%% 输出%本身
案例：
/*************************************************************************
> File Name: demo01.c
> Author: 三道渊
> Description:
> Created Time: 2025年07月11日 星期五 15时28分32秒
************************************************************************/
#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
printf("%x,%#x\n",255,255);// 输出16进制整数
printf("%o,%#o\n",255,255);// 输出8进制
printf("%d,%u,%c\n",5,5,'%');// 正常输出
printf("%%\n");// 输出 %
printf("%f,%lf,%e\n",99.12345,99.12345,99.12345);// 输出小数
return 0;
}
用scanf函数输入数据
基础用法
语法：
scanf("格式控制", 地址列表);
注意：地址列表不能传变量、常量、表达式。只能传与之对应的内存地址（首地址），如果是普通的变量，通过&+b变量名获取变量地址。
举例：
int a = 10; // 定义了一个变量a
scanf("%d",&a);// &在这里称作 取地址符，&a的意思是获取变量a对应的内存地址（首地址）
作用：
将从键盘输入的数据存入内存中所占的存储单元里，存储单元有地址标识。
参数：
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格式控制：含义等同于printf函数的格式控制，说明输入的数据应该使用的格式。
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地址列表：是由若干个地址组成，可以是变量的地址或者字符串的地址。&是取地址符号，用于取出变量的地址。与格式化输出一样，在格式控制中，用于说明数据格式的格式说明符以%开头，后面紧跟具体的格式。
案例：
-
需求：从键盘输入整数给变量a,b,c赋值
-
代码：
/************************************************************************* > File Name: demo02.c > Author: 三道渊 > Description: > Created Time: 2025年07月11日 星期五 15时48分53秒 ************************************************************************/ #include <stdio.h> int main(int argc,char *argv[]) { // 定义三个变量a,b,c，用来接收控制台的输入 int a,b,c; // 因为我们需要通过接收控制台输入进行赋值，所以无需初始化 // 每次在使用键盘录入前加上提示信息 printf("请输入3个整数：\n"); scanf("%d%d%d",&a, &b, &c); // 测试输出 printf("a=%d,b=%d,c=%d\n", a, b, c); return 0; } -
总结：输入多个数据的时候可以用空格、Tab键、回车键中的任意一种。
说明：
-
scanf函数中的“格式控制”后面应当是变量的地址，由取地址符&和变量名共同组成，举例：
scanf("%f%d", &a, &b); -
如果“格式控制”中除了格式说明以外还有其他字符，则在输入数据时必须在对应位置输入与之相同的字符，举例：
scanf("%d,%d",&a, &b);从键盘录入数据的时候，使用格式控制中的逗号分隔：
3,4scanf("%d-%d-%d",&year, &month, &day);从键盘录入数据的时候，使用格式控制中的短横线分隔：
2025-7-11scanf("%d年%d月%d日",&year, &month, &day);从键盘录入数据的时候，使用格式控制中的年月日分隔：
2025年7月11日 -
用
%c格式输入字符时，转义符（如：\n,\t等）都作为有效字符输入，应注意：scanf("%c%c%c", &a, &b, &c);注意：其实Tab键、空格键、回车键的响应都是当做字符处理。
-
在输入数值型数据（整型+浮点型）时，遇到空格、回车、Tab键或遇到非法输入（A,?..），则认为该输入结束；
scanf("%d%d%d",&a, &b, &c); -
对于
unsigned型变量所需的数据，建议用%u格式输入；若用%d（signed int），需确保输入值在int范围内（否则可能溢出）
复杂的输入与输出
按指定格式输出数据的宽度、小数位数、上下行数据按小数点对齐、用八进制、十六进制输出等。
输出数据格式控制
整型格式说明符
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十进制形式（0~9）
说明符 说明 数据类型 %d和%md 用于基本整型 int %ld和%mld 用于长整型 long %u和%mu 用于无符号基本整型 unsigned int %lu和%mlu 用于无符号长整型 unsigned long -
八进制形式（0~7）
说明符 说明 数据类型 %o和%mo 用于基本整型 int %lo和%mlo 用于长整型 long -
十六进制形式（0~F）
说明符 说明 数据类型 %x和%mx 用于基本整型 int %lx和%mlx 用于长整型 long
说明：
m表示输出整型数据所占的总宽度（列数，1个字符占1列），其中：
① 当实际数据的位数不到m位时，数据前面将用空格填满， 举例：原数据（"12"），列宽为m(4)的数据（" 12"）
② 若实际数据的位数大于等于m位时，则以数据的实际位数为标准进行输出，列宽无效，举例：
原数据（"12345"），列宽m(4)的数据（"12345"）
总结：
如果实际 数据列宽 < m，使用空格补齐m。
如果实际 数据列宽 >=m，输出实际数据，m失效。
一个int型整数也可以用%u输出，反之一个unsigned型整数也可以用%d、%o、%x格式输出。按相互赋值的规则处理。
举例：
/*************************************************************************
> File Name: demo03.c
> Author: 三道渊
> Description:
> Created Time: 2025年07月11日 星期五 16时47分14秒
************************************************************************/
#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
printf("%d\n",12); // "12" 输出后，实际列宽是2
printf("%6d\n",12); // " 12" 输出后，实际列宽是6，右对齐，左边使用空格填充
printf("%-6d\n",12); // "12 " 输出后，实际列宽是6，左对齐，右边使用空格填充
printf("%6d\n",1234567); // "1234567" 输出后，实际列宽是7，一旦实际列宽超过指定列宽，就按实际列宽输出
printf("%06d\n",12); // "000012" 输出后，实际列宽是6，右对齐，左边使用0填充
printf("%+d,%+d\n",12,-12); // "+12,-12" 输出后，显示正负号
printf("%#06x,%#06o\n",12,12);// "0x000c,000014" 输出后，实际列宽是6
return 0;
}
字符型格式说明符
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字符型
说明符 说明 举例 %c或者%mc 输出的字符占m列 printf("%3c\n",'a');
用法和整型的用法一致。
-
字符串型
在C语言中，支持字符串常量，不支持字符串变量。
说明符 说明 %ms 输出的字符串占m列。若串长>=m，全部输出；反之在串前补空格（m为正往前补空格） 举例： printf("%6s\n","hello");" hello"%-ms 输出的字符串占m列。若串长>=m，全部输出；反之在串后补空格（m为负往后补空格） 举例： printf("%-6s\n","hello");"hello "%m.ns 输出的字符串占m列，取字符串前 n 个字符，再按 m 列补空格。 举例： printf("%6.2s\n","hello");" he"（先截取，在补全）%-m.ns 输出的字符串占m列。只取字符串前n个字符，不足部分串后补空格。 举例： printf("%-6.2s\n","hello");"he "
案例：
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需求：字符串输出
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代码：
/************************************************************************* > File Name: demo04.c > Author: 三道渊 > Description: > Created Time: 2025年07月11日 星期五 17时09分26秒 ************************************************************************/ #include <stdio.h> int main(int argc,char *argv[]) { printf("%3s\n%7.2s\n%-5.3s\n%.4s\n","CHINA","CHINA","CHINA","CHINA"); // %3s: "CHINA" 超出指定列宽，按实际列宽输出 // %7.2s: " CH" 截取CH，实际列宽补足到7，右对齐 // %-5.3s: "CHI " 截取CHI，实际列宽补足到5，左对齐 // %.4s: "CHIN" 截取CHIN，实际列宽就是默认列宽4 return 0; }
浮点型格式说明符
浮点型格式分为三种形式：
| 序号 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | 十进制形式 | %m.nf或者%-m.nf，m是列宽，n是保留的小数位 |
| 2 | 指数形式 | %m.ne或者%-m.ne，m是列宽，n是保留的尾数位 |
| 3 | %g或者%G形式 | 根据数值的大小，自动选择%f或者%e中宽度较短的一种格式，不输出无意义的0 |
解释：
在输出浮点型数据时，格式说明符中的m表示整个数据所占的列宽，n表示小数点后面所占的位数（保留的小数位）
如果在小数点后取n位后，所规定的数据宽度m不够输出数据前面的整数部分（包括小数点），则按实际的位数进行输出。
案例：
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需求：输出浮点型数时，指定小数位。
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案例：
/************************************************************************* > File Name: demo05.c > Author: 三道渊 > Description: > Created Time: 2025年07月11日 星期五 17时23分04秒 ************************************************************************/ #include <stdio.h> int main(int argc,char *argv[]) { float f = 123.456f; // f是标识，不计入列宽的，实际列宽是7 printf("%8.2f\n%-8.2f\n%8.6f\n%9.2e\n%g\n%G\n",f,f,f,f,f,f); // %8.2f: " 123.46" 小数位保存采取“四舍五入” 小数保留2位，实际列宽补足到8，右对齐 // %-8.2f: "123.46 " 左对齐 // %8.6f: "123.456001" 实际列宽超过指定列宽，以实际列宽为准 // %9.2e: " 1.23e+02" 首先，小数转换为指数；接着，处理尾数，这里的.2是尾数位；最后补足列宽。 return 0; }
注意：这里的小数位的保留采用四舍五入
案例：
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要求：求3个圆的周长，输出结果时要求按小数点对齐，取两位小数。
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代码：
/************************************************************************* > File Name: demo06.c > Author: 三道渊 > Description: > Created Time: 2025年05月07日 星期三 16时35分44秒 ************************************************************************/ #include <stdio.h> #define PI 3.14 int main(int argc,char *argv[]) { double r1 = 1.53, r2 = 21.83, r3 = 123.71, s1,s2,s3; s1 = 2.0 * PI * r1; s2 = 2.0 * PI * r2; s3 = 2.0 * PI * r3; printf("%6.2f\n%6.2f\n%6.2f\n",s1, s2, s3); return 0; }
案例：
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要求：设有如下C程序
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代码
#include "stdio.h" main() { double x=34.567; printf("x=％f\n",x);// 34.567000 printf("x=％d\n",x);// 27263，这种写法错误，自动类型转换异常 printf("x=％d\n",(int)x);// 34 } -
这个程序的实际运行结果为
x=34.567000
x=27263
x=34
-
说明
显然，这个程序中的第二个格式输出语句输出的结果是错误的，这是因为在第二个格式输出语句中，格式说明符％d是基本整型格式说明符，而输出项目是双精度型的数据，它们是不匹配的。
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