Загрузка...Изучаем программирование на си
Язык программирования Си
практический курс
Что это такое?
В свое время (1991-1992 года), выбрав язык Си в качестве основного языка программирования для математических классов, автор столкнулся с проблемой отсутствия нормальных учебников, которые можно было бы рекомендовать школьникам. Это вынудило его написать свой конспект лекций, который можно было бы назвать «Практический курс программирования на Си» — в него вошли те сведения, которые действительно требовались автору на практике. Многолетний опыт преподавания показал, что конспект действительно востребован и широко используется как школьниками, так и выпускниками.
В качестве среды разработки используется бесплатно распространяемая оболочка Dev-C++ с открытым исходным кодом, включающая компилятор GCC.
Автор будет благодарен за отзывы и конструктивную критику по поводу содержания и оформления этих материалов. Если вы заметили ошибку или у вас есть предложения, замечания, жалобы, просьбы и заявления, пишите.
Лицензионное соглашение
Все опубликованные ниже материалы могут быть свободно использованы в некоммерческих целях при условии сохранения авторства.
Скачивание материалов означает, что вы приняли условия этого лицензионного соглашения.
Скачать
Конспект распространяется свободно в формате PDF. Для просмотра требуется бесплатный просмотрщик Acrobat Reader. Конспект курса условно разбит на 4 части:
- Введение в программирование на языке Си (860 Кб)29.03.2014
Изучение основных конструкций языка и приемов написания программ. - Xранение и обработка данных (792 Кб)21.11.2013
Язык Си: массивы, матрицы, структуры, символьные строки, структуры, рекурсия. - Разработка программ на языке Си (937 Кб)01.03.2014
Приемы проектирования программ, структурное программирование, целочисленные алгоритмы, численные методы, моделирование. - Динамические структуры данных в языке Си (666 Кб)11.06.2009
Списки, стеки, деревья, графы.
Презентации
Для преподавателей и учащихся могут быть полезны презентации, построенные на основе этого конспекта. Их можно скачать на странице Презентации.
Методика
В программе предусмотрено изучение языка Си в 7-11 классах:
Часть I представляет собой расширенный конспект курса 7 класса. Введение в язык Си строится на базе алгоритмической подготовки, которую дети получили в 6 классе, работая с исполнителями.
Основная задача — познакомить учащихся с основными конструкциями языка Си: циклами, условными операторами, процедурами. Весьма успешно проходит изучение разделов, связанных с графикой, анимацией.
Для работы с графикой через браузер можно использовать онлайн-сервис Антона Деникина.
Программа включает следующие разделы (в скобках указана часть конспекта): Массивы (II), Работа с файлами (II), Символьные строки (II), Вращение объектов (III), Моделирование (III). Особое внимание уделяется изучению алгоритмов работы с массивами, в том числе поиска, сортировки и т.п. Дается понятие об эффективности вычислительных методов.
Основное внимание уделяется изучению методов разработки программ на языке Си. Учащиеся выполняют индивидуальное задание, в ходе которого учатся строить графики на экране, знакомятся с преобразованиями систем координат, изучают методы решения уравнений, знакомятся с численными методами, учатся правильно оформлять программы (разделы 1-2 части III). Одно из заданий посвящено использованию метода Монте-Карло для вычисления площади сложной фигуры. Из новых разделов изучаются также Матрицы (II), Массивы символьных строк (II). Вводится понятие указателей и изучаются простейшие операции с ними.
Изучения языка Си выходит на более серьезный уровень. Основные темы — Управление памятью (II), Рекурсия (II), Структуры (II). Предусмотрено изучение языка Паскаль в качестве второго языка программирования. С этого момента алгоритмы на теоретических занятиях записываются поочередно на двух языках.
Изучаются не столько особенности языков, сколько алгоритмы. Основные разделы — Численные методы (III), Моделирование (III), Динамические структуры данных (IV).
Введение в язык программирования C
C — это достаточно «древний» язык программирования, он сформировался в начале 70-х. Не смотря на это, C — живой язык в том смысле, что он активно применяется в настоящее время. Он был придуман, использовался и используется для написания существенных частей программного кода Unix-подобных операционных систем. Также на нем пишут утилиты, компиляторы и реже прикладные программы. Поэтому C называют системным языком программирования.
Его живучесть можно объяснить тем, что принципы работы операционных систем относительно универсальны, они не подвержены тому прогрессу и разнообразию, которые можно наблюдать в среде десктопного и мобильного ПО, Web-приложений. C не является языком достаточно высокого уровня, он ближе к архитектуре компьютера. В результате программы на C получаются компактными и быстрыми.
C не поддерживает объектно-ориентированного программирования. Поддержка ООП реализована в C++. Хотя последний возник на основе языка C, он не является его «продолжением», а представляет собой отдельный язык, который можно изучать, не зная C. Однако изучение C полезно перед знакомством с его «продвинутым младшим братом», т.к. синтаксис языков похож, C не перегружает мозг начинающего программиста сверхвозможностями и приучает к пониманию сути происходящего.
Подходит ли C для первого знакомства с программированием? Если вы не обучаетесь в вузе по специальности, связанной с IT, то нет. C предполагает понимание организации и принципов работы аппаратного обеспечения, в частности – памяти. Здесь многое делается с помощью указателей, они играют ключевую роль; эта тема достаточно сложная для понимания и обычно не изучается в школе.
Конечно, с помощью C можно изучать основы программирования и не изучать при этом указатели. Однако человек будет думать, что знает C, мало зная о нем по существу. Язык C был создан разбирающимися в устройстве «железа» профессиональными программистами для написания операционной системы UNIX. Его не задумывали как язык для обучения начинающих.
Среды и компиляторы для программирования на C
Если вы пользуетесь одним из дистрибутивов GNU/Linux, вам подойдет любой текстовый редактор с подсветкой синтаксиса, также понадобятся GCC и терминал.
Существуют редакторы для программистов, включающие различные дополнения, в том числе терминал, просмотр каталогов и др. Например, Geany или Atom.
C – компилируемый язык программирования. В GNU/Linux для получения исполняемых файлов используется GCC – набор компиляторов, включающий в том числе компилятор для C. Чтобы из исходного файла (обычно таким файлам дают расширение *.с) получить исполняемый, надо выполнить в терминале команду примерно следующего вида:
, где gcc — команда, запускающая программу, выполняющую компиляцию и иные действия; -o – ключ, сообщающий, что мы вручную указываем имя исполняемого файла; hello – имя получаемого исполняемого файла; hello.c – имя файла с исходным кодом. Имя исполняемого файла можно не указывать:
В этом случае исполняемый файл будет иметь имя по умолчанию a.out.
Для Windows существует свой набор компиляторов – MinGW. Его можно использовать самостоятельно, однако он входит в состав простой среды разработки Dev-C++, которая может оказаться хорошим выбором для обучения программированию на языках C и С++.
При сохранении выбирайте тип файла «C source files (*.c)». Компиляция и запуск программы выполняется при нажатии клавиши F9. После исполнения программа сразу закрывается и результат невозможно увидеть. Чтобы этого не происходило, прописывают две дополнительные строки: #include и getch(). (Возможно это не актуально для более новой версии Dev-C++.)
«Hello World» в GNU/Linux:
«Hello World» в Windows:
С другой стороны, существует большое количество кроссплатформенных сред разработки. Например, Eclipse + модуль CDT, KDevelop, CLion. Последняя платна, выпускается компанией JetBrains – лидером в разработке IDE, однако имеет 30-ти дневный триальный период, чего может быть достаточно для обучения. CLion удобнее других IDE.
«Hello World» на C
На примере простейшей программы сразу отметим некоторые особенности языка программирования C.
В языке C роль основной ветки программы берет на себя функция main(). Эта функция всегда должна присутствовать в законченной программе на языке C, и исполнение программы начинается именно с нее. Однако объявленные внутри нее переменные не являются глобальными, их область видимости простирается только на main(). Тем не менее в языке программирования C почти весь программный код заключается в функции, и функция main() является главной и обязательной.
По умолчанию функция main() возвращает тип данных int, поэтому можно не указывать тип возвращаемых данных. Однако компилятор в этом случае выносит предупреждение.
Функция printf() предназначена для вывода данных. Ее назначение аналогично процедуре write() языка Pascal и функции print() в Python. Функция printf() после вывода не выполняет переход на новую строку. Поэтому для перехода используется специальный символ, который обозначается комбинацией n. Законченные выражения на языке C разделяются точкой с запятой.
В языке C функции ввода-вывода не являются частью языка. Например, в Python нам не надо импортировать никакой модуль, чтобы пользоваться функциями print() и input(). В C же мы не можем просто вызвать функцию printf(), т.к. в самом C ее просто нет. Эту функцию, а также ряд других, можно подключить с помощью заголовочного файла stdio.h. Именно для этого в начале программы прописана строка #include . Include с английского переводится как «включить», а stdio есть сокращение от «стандартный ввод-вывод (input-output)».
В заголовочных файлах (они оканчиваются на *.h) обычно содержаться объявления тех или иных функций. Объявление — это просто описание функции: какие параметры она принимает и что возвращает. Сам код функции (определение) находится не в заголовочном файле, а в библиотеках (других файлах), которые могут быть уже скомпилированы и расположены в системных каталогах. Перед компиляцией программы запускается препроцессор языка C. Помимо прочего он включает в начало файла программы содержимое указанных в ней заголовочных файлов.
Практическая работа
Закомментируйте 1 первую строчку кода программы HelloWorld. Попробуйте скомпилировать программу. Удалось ли получить исполняемый файл? Какое предупреждение выдал компилятор?
1 // — однострочный комментарий на языке C; /* … */ — многострочный комментарий на языке C.
C++ с нуля
Этот самоучитель создан для тех, кто хочет освоить основы программирования на C++. Уроки рассчитаны, в первую очередь на новичков, но будут полезны и тем, кто уже имеет небольшой опыт в программировании. Мы начнем с основных принципов и закончим данный курс уже на более сложных примерах.
Первая программа на C++ — урок 1
В качестве среды разработки под Windows автор советует использовать Visual Studio 2008 (800 Мб), если у вас Windows XP, Visual Studio 2013 (6.5 Гб) для Windows 7 и выше, или Dev C++ 5 (41 Мб) для тех, у кого слишком медленный интернет для загрузки Visual Studio. Пользователям Unix-подобных систем, потребуется компилятор GCC и любой текстовый редактор, например Vim.
После того, как вы установили все необходимое, приступим к написанию первой программы.
Переменные и типы данных в C++ — урок 2
Из школьного курса математики мы все знаем, что такое переменные. В программировании принципы довольно схожи. Переменная — это «ячейка» оперативной памяти компьютера, в которой может храниться какая-либо информация.
Конструкция ветвления в C++ — урок 3
Встречаются ситуации, когда программе нужно выбрать, какую операцию ей выполнить, в зависимости от определенного условия.
К примеру, мы вводим с клавиатуры целое число. Если это число больше десяти, то программа должна выполнить одно действие, иначе — другое. Реализуем этот алгоритм на C++ с помощью конструкции ветвления.
Циклы в C++ — урок 4
Иногда необходимо повторять одно и то же действие несколько раз подряд. Для этого используют циклы. В этом уроке мы научимся программировать циклы на C++, после чего посчитаем сумму всех чисел от 1 до 1000.
Массивы в C++ — урок 5
Сегодня мы с поговорим о массивах. Вы уже знаете, что переменная — это ячейка в памяти компьютера, где может храниться одно единственное значение. Массив — это область памяти, где могут последовательно храниться несколько значений.
Возьмем группу студентов из десяти человек. У каждого из них есть фамилия. Создавать отдельную переменную для каждого студента — не рационально. Создадим массив, в котором будут храниться фамилии всех студентов.
Функции в C++ — урок 6
Сегодня мы поговорим о функциях в C++. Очень часто в программировании необходимо выполнять одни и те же действия. Например, мы хотим выводить пользователю сообщения об ошибке в разных местах программы, если он ввел неверное значение. без функций это выглядело бы так:
Указатели в C++ — урок 7
При выполнении любой программы, все необходимые для ее работы данные должныбыть загружены в оперативную память компьютера. Для обращения к переменным, находящимся в памяти, используются специальные адреса, которые записываются в шестнадцатеричном виде, например 0x100 или 0x200 .
Если переменных в памяти потребуется слишком большое количество, которое не сможет вместить в себя сама аппаратная часть, произойдет перегрузка системы или её зависание.
Динамические массивы в C++ — урок 8
В пятом уроке мы разобрали понятие массива. При объявлении, мы задавали массиву определенный постоянный размер.
Параметры командной строки в C++ — урок 9
При запуске программы из командной строки, ей можно передавать дополнительные параметры в текстовом виде.
Классы в C++ — урок 10
Весь реальный мир состоит из объектов. Города состоят из районов, в каждом районе есть свои названия улиц, на каждой улице находятся жилые дома, которые также состоят из объектов.
Практически любой материальный предмет можно представить в виде совокупности объектов, из которых он состоит. Допустим, что нам нужно написать программу для учета успеваемости студентов. Можно представить группу студентов, как класс языка C++. Назовем его Students .
Изучаем программирование на C. Дэвид Гриффитс — отзыв
Изучение программирование на языке Си на реальных примерах, простым языком.
Учусь в учреждении доп. образования на программиста. Изучаем язык Си. Пытался заниматься по многим книгам, включая Кэригана. Но везде информация подается сухо, как бы так сказать. академическим языком. Даже начал подумывать что это не моё. И однажды, при очередном походе в магазин за обучающей книгой, наткнулся на эту книгу. Нашел в оглавлении интересующую тему, начал читать главу. И за эти пять минут ознакомления с книгой в магазине я уже начал понимать некоторые вещи, которые вот совсем не давались раньше. Я сразу купил книгу и сейчас вполне успешно обучаюсь.
В книге сложные для понимания вещи визуализируют в простых картинках для лёгкого понимания.
После каждого нового изученного элемента идет рубрика «не бывает ГЛУПЫХ ВОПРОСОВ», в которой авторы отвечают на те вопросы, которые могут появиться у читателя, и на что не обращают авторы других обучающих книг.
Ещё мне нравится практическая часть книги. При получении новых знаний, авторы книги предлагают сразу применить на практике. Не по подобию «А теперь попробуйте создать массив и заполнить его цифрами от 0 до 9. «, а на реальной задаче.
Ещё в книге есть лабораторные работы. Например в первой лабораторной работе ученику предлагается купить Ардуино и запрограммировать его на слежение за влагой почвы растений и сообщать человека о том, что нужно полить цветок. По моему такая практика это восхитительно!
Всё доступно, интересно и понятно.
Последняя лабораторная же вообще предлагает создать свою первую игру написанную на языке Си.
Очень советую начинающим программистам ознакомиться с этой книгой!
Записная книжка программиста-новичка, C#, SQL, PHP и все-все-все
Я ведь это уже делал, но хрен теперь найдешь тот кусок кода, гуглим снова… Где бы найти простое и понятное руководство для начинающего, а не тонкости для мега-гуру?
Навигация по записям
Самоучитель по C# для начинающих. 01. Основы языка, переменные, логика, циклы.
1.1 Начальные понятия
Данный самоучитель рассчитан на людей, совершенно не знакомых с программированием, но способных скачать, установить и запустить программу — в данном случае Visual Studio 2010 (2008,2012). В первой части я кратко расскажу о основах языка C#. Формат самоучителя подразумевает краткое и упрощенное изложение — за подробностями касательно отдельных функций и классов обращайтесь в гугл и msdn, за продвинутыми методиками программирования в продвинутые книги. В принципе почти всю информацию можно найти в интернете, надо лишь знать что искать, так что в отличие от классических книг на несколько сотен страниц я буду давать ту основу, зная которую вы уже сможете сформулировать поисковый запрос — ни в одном разделе я сознательно не даю полной и исчерпывающей информации, ее место в документации. Крайне желательно знать английский язык хотя бы на уровне чтения со словарем — в англоязычном интернете информации на порядок больше, невероятно полезные сайты вроде StackOverflow не имеют русских аналогов, а русскоязычные форумы и обсуждения чаще всего напоминают знаменитый анекдот (под американским форумом можно смело понимать англоязычный с немцами, индусами и бразильцами):
Чем отличаются русский, американский и еврейский форумы?
— на американском форуме вы задаете вопрос и вам дают ответ
— на еврейском форуме вы задаете вопрос и вам задают встречный вопрос
— на русском форуме вы задаете вопрос и вам долго объясняют почему вы такой мудак.
Современные языки программирования вообще и C# в частности скрывают многие низкоуровневые особенности работы компьютеров, так что детально разбираться в особенностях работы регистров процессора и тому подобной зауми новичку не надо (99% программистов тоже). Но некоторые вещи стоит держать в уме.
Что такое язык программирования? Это язык, который понимает компьютер. (ваш Капитан Очевидность) Но на самом деле компьютер понимает только нули и единицы. Так что любой современный язык программирования на самом деле промежуточен — после того как вы напишете программу, он переводится на настоящий язык компьютера — компилируется. Таким образом сначала мы пишем программу на языке программирования в обычном текстовом файле, потом компиллируем в двоичный язык компьютера.
С# в этом плане еще сложней — сначала ваша программа на C# переводится в специальный промежуточный язык — байт-код, после чего уже этот промежуточный язык переводится в двоичный код. Промежуточный язык рассчитан на специальный набор промежуточных программ, которые надо установить на компьютер перед запуском программы на C# — .Net Framework.
Схема работы .Net и C#
Таким образом мы:
1. Пишем код на языке C# в обычный текстовый файл
2. Компилируем программу в байт-код с помощью компилятора C# (1 и 2 можно делать без Visual Studio, например набрать исходный текст в Блокноте и скомпилировать через командную строку)
3. Запускаем полученную программу на компьютере, где уже установлен .Net Framework соответствующей версии), который переводит программу в двоичный код и собственно запускает, давая доступ к компьютеру. (соответственно на компьютере без Net Framework программа не запустится вообще).
1.2 Привет мир
Перейдем к практике, для создания самой простой программы мы запустим Visual Studio и выполним следующее:
1. Пойдем в меню File-New Project (Файл — Новый проект) или сразу кликнем на Create New Project
2. Выберем шаблон Console Application (Консольное приложение)
3. Выберем каталог на диске, где будет расположен наш проект
4. Добавим две строчки в текст программы, чтобы он выглядел вот так
4. Нажмем F5 (можно выбрать в меню Debug — Start Debugging ) и увидим черное окошко с нашим Привет мир, которое закроется после нажатия Enter.
Что это и зачем оно надо? В теории это программа без кнопок и меню, которой можно управлять через командную строку. В наше время такие программы используются редко, в основном очень продвинутыми сисадминами или в мире Linux (что в принципе одно и то же), но знать об их существовании полезно — программисту может довестись с такой работать или даже писать. Нам она нужна по одной-единственной причине — такая программа меньше всего будет отвлекать от изучения универсальных особенностей языка C#.
В самом простом случае (это про нас) компьютер последовательно выполняет команды программиста — одну за другой:
System.Console.WriteLine(«Привет мир!»); — выводит в консоль (то самое черное окно) строку «Привет мир»»
System.Console.ReadLine(); — читает строку, которую мы вводим (ввод завершается нажатием Enter) и переходит к следующей команде.
Так как следующей команды нет, программа завершает работу и закрывает окно.
1.3 Простые переменные
Обычно программы используются для хранения и обработки какой-то информации. Например списока покупателей магазина, сотрудников фирмы или героев и монстров в компьютерной игре. При работе программы все ее данные хранятся в переменных. Переменные и сама программа хранятся в оперативной памяти.
Переменную можно рассматривать как ящик или сумку для данных. Однажды сделав такой ящик мы можем класть в него разные вещи. Само собой на нижнем уровне абсолютно все данные хранятся в виде нулей и единиц, но языки высокого уровня скрывают от нас ненужные сложности. Под каждый тип данных — строку, число, картинку — нужен ящик соответствующего типа, вы ведь не будете складывать деньги, спички, бензин и котят в одну и ту же коробку. Так что у каждой переменной есть тип, который надо указать при ее создании. Тип одновременно описывает и размер переменной — сколько данных в нее можно сложить.
Есть языки программирования, в которых переменные не делятся на типы. Что происходит с котятами в таком случае вы узнаете чуть позже, в разделе про обработку ошибок.
— int, целое число от -2,147,483,648 до 2,147,483,647
— string, строка
— double, число с дробной частью и переменным количеством знаков после запятой, например 1.38 принимает значения от -1,79769313486232 в 308 степени до 1,79769313486232 в 308 степени. Проще говоря очень большие.
— decimal, число с дробной частью и повышенной точностью рассчетов, специально для финансовых операций — в миллионных и более мелких долях float могут накапливаться мелкие ошибки, банки это не любят
— bool — специальный тип для передачи данных об истинности или ложности, принимает только два значения — true или false. В старых языках вместо него использовали int с значениями 1 и 0, но это было менее наглядно и приводило к ошибкам.
Как уже говорилось выше очень часто программы обрабатывают данные о людях. Попробуем это сделать и мы.
Не забудьте запустить по F5 и посмотреть результаты.
Здесь мы объявляем две переменные-строки, оставляем их пока пустыми, объявляем набор переменных с данными о людях, склеиваем из них одну большую строку и заносим в первую переменную-строку, заносим в тот же самый набор переменных другие данные, склеиваем все вместе и заносим в другую строку и только после этого выводим две финальные строки на экран.
Стоит обратить внимание на склеивание нескольких строк в одну с помощью +. Больше информации можно найти здесь, подробное описание всевозможных издевательств над строками — здесь.
1.4 Арифметические операции
Компьютеры почти всегда что-то считают. Собственно само слово computer означает вычислитель. В этой области даже самый слабенький процессор намного превосходит человеческий мозг.
Почему произошло столь странное недоразумение с дробным числом во второй раз? Все дело в том, что внутри одной строки мы выполнили сразу несколько операций. А в каком порядке они выполняются? В порядке приоритета. И у оператора присваивания =, который записывает данные в переменную, этот приоритет один из самых низких
Сначала выполнилось деление двух целочисленных переменных a и b и только после этого целый результат деления записался в дробную переменную doubleResult.
Небольшое отступление:
В дальнейших примерах кода подразумевается, что вы самостоятельно вставите их внутрь
1.5 Управление и логика
На данный момент наша программа не отличается умом — Скайнет из нее не получится, уничтожение человечеству не грозит. Мы просто выполняем команды по очереди, одну за другой, а хотелось бы принимать решения в зависимости от внешних условий — например «если есть возможность, уничтожить всех людей, иначе работать над созданием такой возможности». Делается это с с помощью специальной конструкции если-иначе, или, на родном для C# английском if-else и специальных операторов сравнения:
- — величина слева больше
- = — меньше либо равно и больше либо равно
- == — просто равно, обратите внимание, что равенство очень похоже на оператор присваивания, который записывает значение в переменную = — не путайте их, равенство — это двойное «равно»
- != — не равно
- и другие
Компьютерная логика проста — высказывание или результат сравнения может быть либо истиной либо ложью, либо true либо flase, либо уничтожать человечество либо нет. Третьего компьютеру не дано. Для хранения таких данных существует специальный тип данных — логический — bool — который может принимать только два значения (догадываетесь какие?). Если вы хотите чего-то посложней и похардкорней — то все вместе это булева алгебра, изучайте и просвещайтесь.
Нам важно понять, что любая операция сравнения, на пример 2
