第 2 讲：让计算机学会运算

一、变量与常量

（一）变量

1. 定义：存储数值可改变的量，需指定数据类型，占用固定内存空间（如int型占4字节）。
   • 一般形式：数据类型 变量名称1, 变量名称2, ..., 变量名称n;
   • 示例：int count;（定义存储常服数量的整型变量count）
2. 初始化：定义时为变量赋予初始值，避免使用未初始化变量（会导致运行错误）。
   • 一般形式：数据类型 变量名称 = 初始值;
   • 示例：
     • float cj = 90;（定义浮点型变量cj，初始值90.0）
     • int x = 1, y, z;（x初始值1，y、z未初始化，值为随机数）

（二）常量

1. 分类及定义

   类型	说明	示例	注意事项
   整型常量	整数，默认int型存储	sum = sum + 357	可指定类型/进制：<br>- 92LL（long long型）、92U（无符号整型）<br>- 07（八进制）、0X1F（十六进制）
   浮点型常量	小数或指数形式，默认double型	十进制小数：0.123、123.0<br>指数形式：1.2e-2、7E0	可指定类型：<br>- 3.14F（float型）、3.14L（long double型）<br>- 十进制小数必须含小数点，指数形式e前后需有数
   字符常量	单撇号括起的1个字符，值为ASCII码	普通字符：'a'（97）、'0'（48）<br>转义字符：'\n'（换行，10）、'\x62'（‘b’）	不可用'ab'表示2个字符，需分开写'a'、'b'
   字符串常量	双撇号括起的字符序列，末尾自动加'\0'作为结束标志	"China"（内存存储：C h i n a \0）、"中国"	与字符常量区别：'a'占1字节，"a"占2字节（含'\0'）
   符号常量	用标识符表示常量，需用#define定义	#define PI 3.14（PI代表3.14）	定义后不可修改，通常大写，增强代码可读性

二、指针变量

（一）核心概念

指针变量存储的是其他变量的内存地址，通过地址可间接访问目标变量，类比“通过房间号找房间内物品”。

（二）定义与初始化

1. 定义：需指定基类型（与目标变量类型一致），*表示指针类型。
   • 一般形式：数据类型 *变量名称;
   • 示例：
     • float *p3;（定义指向float型变量的指针p3）
     • double *p4, *p5;（定义2个指向double型变量的指针）
     • 注意：double *p1, p2;中p2是普通double变量，非指针
2. 初始化：初始值为已定义变量的地址（&取地址运算符）或空指针（0）。
   • 一般形式：数据类型 *变量名称 = 初始值;
   • 示例：
     • char a, *p1 = &a;（p1存储变量a的地址，指向a）
     • int *p2 = 0;（p2为空指针，不指向任何变量）

（三）变量访问方式

访问方式	说明	示例
直接访问	通过变量名访问	short cj = 92;（直接给cj赋值92）
间接访问	通过指针变量访问（*指针运算符，表“指向的变量”）	*p1 = 90;（通过p1修改其指向的变量a的值为90）

三、运算符和表达式

（一）运算符分类及规则

1. 核心运算符汇总

   类别	运算符	含义	优先级	结合性	示例	结果
   算术运算符	+（单目）	正号	高	右结合	+5	5
   	-（单目）	负号	高	右结合	-5	-5
   	++	自增	高	右结合	i=5; ++i	6
   	--	自减	高	右结合	i=5; --i	4
   	*	乘法	中	左结合	5*3	15
   	/	除法	中	左结合	5/3（整型）、5/3.0（浮点型）	1、1.666…
   	%	取余	中	左结合	5%3	2
   	+（双目）	加法	中低	左结合	5+3	8
   	-（双目）	减法	中低	左结合	5-3	2
   关系运算符	<、<=、>、>=	比较大小	中	左结合	5>2	1（真）
   	==	等于	中	左结合	5==2	0（假）
   	!=	不等于	中	左结合	5!=2	1（真）
   逻辑运算符	!	逻辑非	高	右结合	!0	1（真）
   	&&	逻辑与	低	左结合	1&&0	0（假）
   	`		`	逻辑或	低	左结合
   赋值运算符	=	赋值	最低	右结合	a = 5	将5赋给a

2. 表达式计算规则

   • 先按优先级执行（如先乘除后加减，先逻辑非后逻辑与/或）；
   • 优先级相同时，按结合性执行（如算术运算符左结合，单目运算符右结合）；
   • 不可省略乘号（如a*b不可写ab），可加小括号强制改变顺序（如(a+b)*c）。

（二）特殊情形

1. 短路运算：逻辑表达式确定最终值后，后续分量不再计算。
   • 示例：a=0, b=10时，c=(a>=1 && (b=5))中，a>=1为假，直接确定结果为假，b=5不执行，最终b=10。
2. 数据类型转换
   • 自动转换：赋值时低精度→高精度（如char→short→int→long long），可能丢失数据（如char a=127; a=a+1;后a=-128，溢出）；
   • 强制转换：用(目标类型)强制转换，优先级最高。
   • 示例：(char)12.5（将12.5转为char型12）、(int)x + y（先转x为int型，再与y相加）。

四、处理简单问题（程序编写）

（一）基本步骤

1. 编写main()函数（程序入口）；
2. 定义与初始化变量；
3. 输入数据（如scanf）；
4. 编写算法语句（核心逻辑）；
5. 输出结果（如printf）。

（二）示例

1. 华氏温度转摄氏温度
   • 公式：c = 5.0/9 * (f - 32)（用5.0避免整型除法）；
   • 代码：

   #include <stdio.h>
   int main() {
       float c, f = 64;  // 初始化华氏温度f=64
       c = 5.0/9 * (f - 32);  // 计算摄氏温度
       printf("摄氏温度: %.1f\n", c);  // 输出结果（如17.8）
       return 0;
   }
   

2. 三角形面积计算（海伦公式）
   • 公式：p=(a+b+c)/2，s=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c))（需包含math.h）；
   • 代码：

   #include <stdio.h>
   #include <math.h>  // 调用sqrt函数需包含
   int main() {
       float a=6, b=7, c=8, p, s;  // 初始化三边长
       p = (a + b + c) / 2;  // 计算半周长
       s = sqrt(p * (p - a) * (p - b) * (p - c));  // 计算面积
       printf("三角形面积: %.2f\n", s);  // 输出结果（如20.33）
       return 0;
   }
   

3. 大写字母转小写字母
   • 原理：小写字母ASCII码 = 大写字母ASCII码 + 32；
   • 代码：

   #include <stdio.h>
   int main() {
       char u_l = 'B';  // 定义大写字母变量
       u_l = u_l + 32;  // 转为小写（'B'+32='b'）
       printf("小写字母: %c\n", u_l);  // 输出'b'
       return 0;
   }
   

五、重点与难点

1. 重点
   • 变量的定义、初始化与使用；
   • 常量（尤其是符号常量、转义字符）的定义与使用；
   • 算术、关系、逻辑运算符的优先级与表达式计算。
2. 难点
   • 指针变量的定义、初始化及间接访问；
   • 数据类型自动转换的溢出问题与强制转换的正确使用。

六、思考题

1. 符号常量与其他常量（整型、浮点型等）的区别：符号常量用标识符表示，无类型；其他常量有明确类型。符号常量与变量的区别：符号常量定义后不可修改，变量值可改变。
2. 程序运行结果错误的排查方法：检查变量是否初始化、数据类型是否匹配、运算符优先级是否正确、公式逻辑是否有误、是否存在数据溢出等。