编程菜鸟到大佬之路：C++程序设计（二）

第一章 绪论

程序的开发过程

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程序

• 源程序：

  • 用源语言写的，有待翻译的程序。

• 目标程序：

  • 源程序通过翻译程序加工以后生成的机器语言程序。

• 可执行程序：

  • 连接目标程序以及库中的某些文件，生成的一个可执行文件；
  • 例如：Windows 系统平台上的.EXE 文件。

三种不同类型的翻译程序

• 汇编程序：

  • 将汇编语言源程序翻译成目标程序。

• 编译程序：

  • 将高级语言源程序翻译成目标程序。

• 解释程序：

  • 将高级语言源程序翻译成机器指令，边翻译边执行。

• C++程序的开发过程

  • 算法与数据结构设计；
  • 源程序编辑；
  • 编译；
  • 连接；
  • 测试；
  • 调试。

计算机中的信息与存储单位

• 计算机的基本功能

  • 算术运算；
  • 逻辑运算。

• 计算机中信息：

  • 控制信息：指挥计算机操作；
  • 数据信息：计算机程序加工的对象。
    • 数值信息：浮点数和定点数；
    • 非数值信息：字符数据和逻辑数据。

• 信息的存储单位

  • 位(bit，b)：数据的最小单位，表示一位二进制信息；
  • 字节(byte，B)：八位二进制数字组成(1 byte = 8 bit)；
  • 千字节 1 KB = 1024 B；
  • 兆字节 1 MB = 1024 K；
  • 吉字节 1 GB = 1024 M。

计算机的数字系统

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程序中常用的数制

• 计算机的数字系统

  • 二进制系统；
  • 基本符号：0、1。

• 四种进制：
  

• R 进制转换为十进制：

  • 各位数字与它的权相乘，其积相加；
  • 例如： $(11111111.11)_2=1×2^7+1×2^6+1×2^5+1×2^4+1×2^3+1×2^2+1×2^1+1×2^0+1×2^{-1}+1 ×2^{-2} =(255.75)_{10}$。

• 十进制整数转换为 R 进制整数：

  • 除 R 取余法：
    

• 十进制小数转换为 R 进制小数：

  • 乘 R 取整法：
    

• 二、八、十六进制的相互转换

  • 1位八进制数相当于3位二进制数；
  • 1位十六进制数相当于4位二进制数；
  • 例如： $(1011010.10)_2=(001011010.100)_2=(132.4)_8=(01011010.1000)_2=(5A.8)_{16}$。

数据在计算机中的编码表示

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二进制数的编码表示

• 原码

  • 符号──绝对值表示的编码；
  • 符号位为0表示“+”号，为1表示“-”号。
  • 原码的缺点：
    • 零的表示不惟一；
    • 进行四则运算时，符号位须单独处理，运算规则复杂。

• 补码

  • 符号位可作为数值参加运算；
  • 减法运算可转换为加法运算；
  • 0的表示唯一；
  • 补码的原理：
    • 模数：
      • n 位二进制整数的模数为 $2^n$；
      • n 位二进制小数的模数为2。
    • 补数：
      • 一个数减去另一个数（加一个负数），等于第一个数加第二个数的补数：例（时钟指针）：8+(-2)=8+10 (mod 12)=6；
      • 一个二进制负数可用其模数与真值做加法 (模减去该数的绝对值) 求得其补码，例（时钟指针）：-2+12=10。
    • 补码的计算：
      • 借助于“反码”作为中间码；
      • 负数的反码与原码有如下关系：
        • 符号位不变(仍用1表示)；
        • 其余各位取反(0变1，1变0)。
      • 正数的反码与原码表示相同，正数的补码与原码相同；
        • 反码只是求补码时的中间码；
        • 负数的补码由该数反码的末位加1求得。
        • 对补码再求补即得到原码。
    • 补码的优点：
      • 0的表示唯一；
      • 符号位可作为数值参加运算；
      • 补码运算的结果仍为补码。

• 实数的浮点表示

  • 计算机中通常采用浮点方式表示小数；
  • 实数 N 用浮点形式可表示为： $N=M×2^E$；
    • E：2的幂；
    • N：阶码；
    • M：N 的尾数。

• 字符在计算机中的表示

  • 字符在计算机中是通过编码表示的；
  • ASCII 码是一种常用的西文字符编码，用7位二进制数表示一个字符，最多可以表示 $2^7=128$个字符；