实验数据采用随机数发生器产生，折半查找时调用排序算法建立有序序列再进行折半查找。

时间: 2023-12-06 09:41:46 浏览: 92

Linux_C编程.doc

### Linux C编程知识点详述 #### 一、C语言入门 **1.1 程序的基本概念** - **程序和编程语言**：程序是由一系列指令组成的，这些指令告诉计算机执行特定任务。编程语言是编写这些指令的方式。 - **自然语言和形式语言**：自然语言如英语等用于人际交流，而形式语言（如C语言）则用于人机交互。 - **程序的调试**：调试是找出并修正程序错误的过程。通过使用调试工具如gdb可以有效地进行调试。 - **第一个程序**：通常第一个程序都是“Hello World”，它帮助初学者熟悉基本的程序结构。 **1.2 常量、变量和表达式** - **常量**：在程序执行期间其值不会改变的数据。 - **变量**：在程序运行过程中其值可能会发生变化的数据。 - **赋值**：将一个值赋给一个变量的过程。 - **表达式**：由变量、常量和运算符按照一定语法规则组合而成的计算公式。 - **字符类型与字符编码**：C语言中的字符类型（如`char`），以及字符编码方式（如ASCII、UTF-8）。 **1.3 简单函数** - **数学函数**：标准库提供的数学运算函数，如`sqrt()`、`pow()`等。 - **自定义函数**：根据需求自己编写的函数。 - **形参和实参**：形参是在函数定义时声明的参数，实参是在调用函数时传递给函数的实际值。 - **全局变量、局部变量和作用域**：全局变量在整个程序中都可访问，局部变量仅在其定义的作用域内有效；作用域定义了变量的可见范围。 **1.4 分支语句** - **if语句**：根据条件选择性地执行代码块。 - **if/else语句**：根据条件执行一个代码块或另一个代码块。 - **布尔代数**：涉及逻辑操作（如与、或、非）的基础数学领域。 - **switch语句**：基于不同的条件执行不同的代码块。 **1.5 深入理解函数** - **return语句**：函数执行完毕后返回到调用者，并可返回一个值。 - **增量式开发**：逐步完善程序的过程，每一步都确保代码正确无误。 - **递归**：函数调用自身来解决问题的方法。 **1.6 循环语句** - **while语句**：当条件为真时重复执行一段代码。 - **do/while语句**：先执行一次代码，然后判断条件是否为真以决定是否继续执行。 - **for语句**：提供初始化、条件检查和迭代操作的循环控制结构。 - **break和continue语句**：用于提前退出循环或跳过当前循环的剩余部分。 - **嵌套循环**：一个循环内部包含另一个循环。 - **goto语句和标号**：非结构化的跳转语句，通常不推荐使用。 **1.7 结构体** - **复合类型与结构体**：结构体是一种用户自定义的复合数据类型。 - **数据抽象**：隐藏实现细节，只暴露必要的接口。 - **数据类型标志**：用于标识不同类型数据的特殊值。 - **嵌套结构体**：一个结构体成员包含另一个结构体。 **1.8 数组** - **数组的基本概念**：一组相同类型的元素的集合。 - **数组应用实例**：包括统计随机数、绘制直方图等示例。 - **字符串**：特殊的字符数组，最后一个元素为`\0`。 - **多维数组**：具有两个或更多维度的数组。 **1.9 编码风格** - **缩进和空白**：良好的格式化可以使代码更易于阅读。 - **注释**：用于解释代码意图的文本。 - **标识符命名**：遵循一定的规则来命名变量、函数等。 - **函数**：函数的设计应该遵循单一职责原则。 - **indent工具**：自动格式化代码的工具。 **1.10 gdb** - **单步执行和跟踪函数调用**：逐行执行程序以观察程序状态。 - **断点**：在特定位置暂停程序执行。 - **观察点**：监控特定变量或内存地址的变化。 - **段错误**：程序试图访问未被分配的内存空间时触发的错误。 **1.11 排序与查找** - **算法的概念**：解决特定问题的一系列步骤。 - **插入排序**：一种简单的排序算法，适合小规模数据集。 - **算法的时间复杂度分析**：评估算法效率的方法。 - **归并排序**：一种高效的排序算法，采用分治策略。 - **线性查找**：顺序遍历列表直到找到目标值。 - **折半查找**：对有序数组进行高效查找的方法。 **1.12 栈与队列** - **数据结构的概念**：组织和存储数据的方式。 - **堆栈**：先进后出（FILO）的数据结构。 - **深度优先搜索**：一种图的遍历算法，沿着图的边尽可能深地搜索节点。 - **队列与广度优先搜索**：先进先出（FIFO）的数据结构；广度优先搜索是从根节点开始，然后探索所有相邻节点。 - **环形队列**：队列的一种变体，使用固定大小的数组实现。 **1.13 本阶段总结** - 通过这一阶段的学习，初学者能够掌握C语言的基础知识和常用数据结构。 #### 二、C语言本质 **14. 计算机中数的表示** - **为什么计算机用二进制计数**：二进制系统易于实现，且能有效地减少硬件成本。 - **不同进制之间的换算**：十进制与二进制、八进制、十六进制之间的相互转换。 - **整数的加减运算** - **Sign and Magnitude表示法**：符号加数值表示法。 - **1's Complement表示法**：补码表示法之一。 - **2's Complement表示法**：负数的常见表示方法。 - **有符号数和无符号数**：有符号数可以表示正负数，无符号数只能表示非负数。 - **浮点数**：用于表示小数的数制。 **15. 数据类型详解** - **整型**：不同大小的整数类型（如`int`、`short`、`long`等）。 - **浮点型**：用于表示实数的数据类型（如`float`、`double`）。 - **类型转换** - **Integer Promotion**：在某些运算中自动提升较小的整数类型。 - **Usual Arithmetic Conversion**：进行算术运算时自动进行的类型转换。 - **由赋值产生的类型转换**：赋值时的类型转换规则。 - **强制类型转换**：显式地将一个类型的值转换为另一种类型。 - **编译器如何处理类型转换**：编译器在编译过程中如何处理类型转换。 **16. 运算符详解** - **位运算** - **按位与、或、异或、取反运算**：二进制位级别的逻辑运算。 - **移位运算**：将二进制位向左或向右移动。 - **掩码**：用于选择或修改二进制位的模式。 - **异或运算的一些特性**：异或运算的独特属性，如幂等性和交换律。 - **其它运算符** - **复合赋值运算符**：结合了赋值和其它运算符的简写形式。 - **条件运算符**：基于条件返回两个值中的一个。 - **逗号运算符**：用于将多个表达式组合在一起。 - **sizeof运算符与typedef类型声明**：获取数据类型的大小和定义新的类型别名。 - **Side Effect与Sequence Point**：副作用是指除了计算结果之外的影响；序列点是程序中所有副作用都会完成的点。 - **运算符总结**：对所有运算符进行分类和总结。 **17. 计算机体系结构基础** - **内存与地址**：计算机内存的不同区域及其用途。 - **CPU**：中央处理器的功能和架构。 - **设备**：外部硬件设备的管理和通信。 - **MMU**：内存管理单元的作用。 - **Memory Hierarchy**：内存层次结构，包括高速缓存、主存等。 **18. x86汇编程序基础** - **最简单的汇编程序**：汇编语言程序的基本结构。 - **x86的寄存器**：x86架构下的寄存器及其功能。 - **第二个汇编程序**：稍微复杂的汇编程序示例。 - **寻址方式**：汇编语言中访问内存的不同方式。 - **ELF文件** - **目标文件**：编译器生成的目标文件格式。 - **可执行文件**：可以直接在操作系统上运行的文件格式。 **19. 汇编与C之间的关系** - **函数调用**：在C语言和汇编语言之间如何调用函数。 - **main函数和启动例程**：程序入口点及其在汇编中的实现。 - **变量的存储布局**：变量在内存中的布局方式。 - **结构体和联合体**：结构体和联合体在汇编中的表示。 - **C内联汇编**：在C代码中直接插入汇编指令。 - **volatile限定符**：用于指示编译器不要优化掉该变量。 **20. 链接详解** - **多目标文件的链接**：多个目标文件合并成一个可执行文件的过程。 - **定义和声明** - **extern和static关键字**：用于控制变量或函数的可见性。 - **头文件**：包含声明和宏定义的文件。 - **定义和声明的详细规则**：C语言中定义和声明的具体规则。 - **静态库**：包含多个目标文件的归档文件。 - **共享库** - **编译、链接、运行**：使用共享库的整个过程。 - **动态链接的过程**：加载共享库到内存中的机制。 - **共享库的命名惯例**：共享库文件名的一般格式。 - **虚拟内存管理**：操作系统如何管理进程的虚拟内存。 **21. 预处理** - **预处理的步骤**：预处理器的工作流程。 - **宏定义** - **函数式宏定义**：带有参数的宏定义。 - **内联**：预处理器如何展开宏定义。以上是关于《Linux C编程》文档中的主要内容点，涵盖了C语言的基础知识、高级特性以及与计算机体系结构相关的深入内容。这些知识点对于初学者来说至关重要，也是进一步深入学习C语言和其他编程技术的基础。

这是一个常见的实验数据生成和算法实现方式，对于某些算法的性能测试来说是比较合理的。使用随机数发生器可以产生具有随机性质的数据，从而更好地评估算法的一般性能。而折半查找通常需要进行有序序列上的查找，因此需要先建立有序序列，排序算法可以满足这一需求。不过需要注意的是，这种方式只适用于一些情况，对于某些算法的测试可能需要更加贴近实际应用的数据集。

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实验数据采用随机数发生器产生，折半查找时调用排序算法建立有序序列再进行折半查找。

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