Introduction to Programming and Applications in BASIC pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Addison-Wesley Educational Publishers Inc

作者:Thomas Edward Hull

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:1980-8

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780201030297

丛书系列:

图书标签:

• BASIC
• 编程入门
• 程序设计
• 应用开发
• 计算机科学
• 教学教材
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• 经典教材

经典编程入门：《计算机科学基础与C语言实践教程》 第一部分：计算机科学的基石 第一章：计算思维的启蒙 本章旨在为读者搭建起理解现代计算机系统的宏观框架。我们首先深入探讨了“计算”这一概念的本质，它不仅仅是数字的运算，更是一种抽象的逻辑推理过程。从图灵机这一理论模型出发，我们详细解析了算法的构成要素——明确性、有限性、输入、输出和有效性。理解这些基础定义，是后续学习任何编程语言的理论前提。 我们随后进入了信息的数字化表示。详细阐述了二进制系统的原理，包括位（bit）和字节（byte）的定义。在此基础上，我们全面讲解了数据类型在计算机内存中的存储方式：无符号整数、带符号整数（使用补码表示法，重点分析溢出问题）、浮点数的IEEE 754标准（精确到单精度和双精度），以及字符的编码系统，特别是ASCII和Unicode（UTF-8）的演变和相互关系。本章强调的重点在于，理解数据在底层是如何被精确量化和操作的，这直接关系到程序性能和正确性。 第二章：硬件架构与操作系统概览 要高效地编写程序，必须了解程序运行的物理环境。本章系统介绍了冯·诺依曼架构的核心组件：中央处理器（CPU）、内存（RAM/ROM）、输入/输出设备和总线系统。我们细致分析了CPU的工作周期——取指、译码、执行和写回——以及指令集架构（ISA）的作用。 内存层次结构是本章的关键内容之一。我们从寄存器开始，依次介绍高速缓存（L1/L2/L3 Cache）的工作原理，阐述了局部性原理（时间局部性和空间局部性）如何被硬件利用以加速数据访问。随后，我们过渡到操作系统（OS）的角色，将其定义为硬件与应用程序之间的桥梁。我们重点剖析了进程管理（创建、调度、上下文切换）和内存管理（分页、分段、虚拟内存），并解释了操作系统如何通过系统调用为程序提供受控的资源访问权限。 第二部分：C语言核心语法与结构 第三章：C语言环境搭建与程序结构 本章引导读者建立第一个C语言开发环境。内容涵盖了不同操作系统（Windows, macOS, Linux）下GCC或Clang编译器的安装与配置。我们详细解释了源代码到可执行文件的完整编译链接过程：预处理（宏展开、头文件包含）、编译（生成汇编代码）、汇编（生成目标文件）和链接（解决外部引用）。 C程序的基本结构被系统性地分解，包括`main`函数的意义、函数声明与定义、头文件的使用规范。我们严格区分了声明（Declaration）和定义（Definition），并探讨了`include`的两种使用方式及其背后的搜索路径机制。 第四章：数据类型、变量与运算符 C语言提供了丰富的基本数据类型，本章对此进行了深入解析。除了标准的`int`, `char`, `float`, `double`之外，我们还重点讲解了修饰符（`short`, `long`, `signed`, `unsigned`）的组合效应，以及它们对存储空间和数值范围的影响。 变量的声明、初始化和作用域规则是本章的实践核心。我们详细区分了自动变量（Auto）、静态变量（Static）和全局变量，并解释了它们在内存中（栈、数据段、BSS段）的存储位置及其生命周期。 运算符部分，我们不仅涵盖了基本的算术和逻辑运算符，更着重分析了C语言中运算符的优先级、结合性，以及类型转换（显式和隐性）。特别是指针算术和自增/自减运算符的组合使用，被赋予了大量的代码示例，以确保读者掌握其复杂性。 第五章：流程控制的精细化管理 程序的逻辑流程控制是实现复杂功能的基础。本章系统梳理了C语言的三大流程控制结构：顺序、选择和循环。 选择结构方面，我们不仅讲解了`if-else if-else`的嵌套使用，还对`switch`语句进行了深入探讨，特别是它对整型表达式的依赖性以及`break`语句在穿透（fall-through）场景下的关键作用。 循环结构是本章的重点。我们详细对比了`for`, `while`, 和`do-while`循环的使用场景，强调了循环条件的设置和终止条件的确保，以防止无限循环。此外，本章还引入了`continue`和`break`在循环体内的精确控制应用，以及标签（labeled）`break`在多层循环控制中的应用实例。 第六章：函数——模块化编程的基石 函数是C语言实现模块化和抽象化的核心工具。本章从函数定义、调用约定（调用者/被调用者负责制）、返回值的机制开始。 我们花费大量篇幅解释了“值传递”（Pass by Value）的机制，并以此为基础，过渡到指针和引用（通过指针模拟的间接寻址）的引入。递归函数的设计与实现被作为一个重要专题进行讨论，我们分析了递归的基线条件（Base Case）和递推关系，并辅以阶乘和斐波那契数列的实现示例，探讨了递归在效率上的潜在代价。 最后，本章讲解了函数原型（Function Prototypes）在编译过程中的重要性，以及函数链接属性（`extern`和`static`）如何影响函数在不同编译单元间的可见性。 第三部分：数据结构与内存交互 第七章：数组与字符串的深度解析 数组是C语言中用于存储同类型元素的连续内存块。本章从一维数组开始，深入探讨了数组名在表达式中自动“退化”为指向首元素的指针的机制。随后，我们扩展到多维数组，并重点分析了多维数组的内存布局（行主序或列主序，C语言为行主序）和下标访问的底层实现。 字符串处理是本章的实践重点。我们将C语言中的字符串定义为以空字符（``）结尾的字符数组。本章系统性地介绍了标准C库中 `` 提供的核心函数，如 `strcpy`, `strcat`, `strcmp`, `strlen` 的内部工作原理，并强调了缓冲区溢出（Buffer Overflow）这一安全隐患，鼓励读者手动实现更安全的字符串操作函数。 第八章：指针：C语言的灵魂与挑战 指针是C语言功能强大的核心，也是最容易引起混淆的部分。本章从内存地址的概念出发，详细阐述了指针变量的声明、初始化（使用地址运算符`&`）和解引用（使用间接运算符``）。 我们系统梳理了指针的四大应用场景： 1. 作为函数参数实现“引用传递”（Pass by Reference）。 2. 数组与指针的相互转换和指针算术。 3. 指向指针的指针（二级指针）。 4. 函数指针，用于实现回调机制。 本章特别聚焦于动态内存分配。我们详细讲解了使用 `malloc`, `calloc`, `realloc` 在堆（Heap）上分配内存的机制，并强调了使用 `free` 释放内存的必要性，深入分析了内存泄漏（Memory Leak）和悬空指针（Dangling Pointer）的成因及规避方法。 第九章：结构体、联合体与枚举 结构体（Struct）允许程序员创建自定义的复杂数据类型。本章解释了结构体成员的内存布局，并重点分析了内存对齐（Memory Alignment）和填充（Padding）的概念，说明了编译器如何为了硬件效率在结构体成员间插入字节。我们演示了结构体数组的使用，以及结构体指针的访问方式。 联合体（Union）则作为内存共享的机制被介绍，对比了其与结构体在内存占用上的根本区别。枚举（Enum）作为一组命名整数常量的集合，被用作提高代码可读性的手段。 第十章：文件输入/输出操作 本章涵盖了标准C库提供的文件I/O功能，主要基于 `` 中的流（Stream）概念。我们讲解了文件指针（`FILE`）的用途，以及文件的打开（`fopen`，不同模式如"r", "w", "a", "rb"）和关闭（`fclose`）流程。 I/O操作分为格式化I/O（`fprintf`, `fscanf`）、字符I/O（`fgetc`, `fputc`）和块I/O（`fread`, `fwrite`）。我们强调了块I/O在处理二进制文件时的优越性，并详细分析了文件读写过程中指针的移动和文件结束符（EOF）的判断逻辑。 --- 本教程旨在为读者构建一个坚实、深入且实践导向的C语言编程基础，重点关注数据表示、底层内存交互以及结构化编程的艺术。通过对编译过程和内存模型的透彻理解，读者将能够编写出高效、健壮且可维护的应用程序。

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