字符型数据 位运算
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第五章 字符型数据 位运算
主要内容
第一节 字符编码
第二节 字符型数据
第三节 字符型数据的输入输出
第四节 位运算
第一节 字符编码
计算机中的数据分为数值型和非数值型两大类。
无论是数值型数据和非数值型的数据，在计算机中都是以二进制的形式存放的。
国际上通用的字符包括：大小写英文字母、运算符、标点符号、数字和不可打印的控制符号，合计不超过128个。
国际上通用的是美国标准信息交换码，ASCII码。见书p140
第二节 字符型数据
一、字符型常量
字符常量是用一对单引号括起来的一个字符。如‘a’、‘B’、‘＞’、‘？’等都是字符常量。作为字符常量的小写字母a，在程序中写成‘a’，以便和标识符a区别开来。
关于字符常量，以下有几点说明：
（1）其中单引号只是作为定界符使用，并不是字符常量的组成部分，也就是说在输出字符常量时，一对单引号并不被输出。
（2）单引号中的大写字母和小写字母代表不同的字符常量，如‘A’和‘a’是不同的字符常量。
（3）被一对单引号括起来的字符不允许是单引号或反斜杠，即‘’’或‘\’。
（4）字符常量只能包含一个字符，故‘abc’是不合法的。
（5）在C语言中，字符常量具有数值，这个值就是该字符在规定的字符集中的ASCII代码值。在ASCII字符集中的256个字符的值为0~255。如‘a’的值为97，‘A’的值为65。
（6）字符常量在机器内以整型常量的形式存放，占一个字节。因此，字符常量与整型常量等价。也就是说，字符常量可以像整数一样，在程序中参与各种运算。
※重点提示：字符常量只是单个的字符，而且与标识符之间是有区别的，标识符不带有单引号，而字符常量必须使用单引号。
转义字符常量
除了以上形式的字符常量外，C语言还允许用一种特殊形式的字符常量，即以一个“\”开头的字符序列。
例如，在printf函数中的‘\n’，这里的“n”不代表字母n而作为“换行”符。这类字符称为转义字符，又称为反斜线字符，意思是将反斜杠（\）后面的字符转换成另外的意义。其特点是都以“\”开头。
字符形式 功能
\n 回车换行，将光标从当前位置移到下一行开头
\t 横行跳格，相当于TAB键，光标从当前位置跳到下一个TAB位置
\b 退格，光标从当前位置向左退一格
\r 回车不换行，光标从当前位置移到本行开头
\f 换页，将光标从当前位置移到下一页开头
\\ 反斜杠字符“\”
\’ 单引号字符（撇号）
\’’ 双引号字符
\ddd 1~3位八进制数代码对应的字符
\xhh 1~2位十六进制数代码对应的字符
以下是关于转义字符的几点说明：
1．转义字符常量只代表一个字符。
2．反斜杠后的八进制数可以不用0开头，如‘\141’代表的就是字符常量‘a’。
3．反斜杠后的十六进制数只能以小写字母x开头，不允许用大写X，也不能用0x开头，如‘\x41’是代表字符常量‘A’。
※重点提示：转义字符常量，均以一个“\”开头。若要输出一个\字符，则输出格式应为’\\’。
二、字符变量
字符变量就是值为单个字符的变量。
字符型变量的说明格式为：
char 变量名表；
1．字符变量在内存中占一个字节，只能存放一个字符，可以是ASCII字符集中的任何字符。当把字符放入字符变量中时，字符变量中的值就是该字符的ASCII值。
2．在合法的取值范围内，字符型变量与整型变量可以通用。
3．字符型数据输入、输出形式灵活多样。一字符数据既可以以字符形式输出，也可以以整数形式输出。
※重点提示：字符变量可以作为整型变量来处理，可以参与对整型变量所允许的任何运算。
三、可对字符量进行的运算
由于字符量具有数值，在机器内也是以整型常量的形式存放，因此字符可参与任何整数运算。
1．利用算术运算实现大写字母与小写字母的互换。
例如： ‘A’+32≡65+32≡’a’
‘b’-32≡98-32≡’B’
2．利用算术运算实现字符与整数值之间的互换。
例如： ‘9’﹣’0’≡57﹣48≡9
表达式中，57、48分别是用十进制表示的字符‘9’、’0’的ASCII代码值。注意，编程时要分清整数9和字符9的区别。
3．字符常量也可以进行关系运算。
例如： ‘a’<’b’
在ASCII代码表中，’a’的值是97，小于’b’的值98，所以关系运算的结果为“真”。
4．字符常量还可以进行逻辑运算。
例如： ‘a’&&’b’的逻辑值为1。
※重点提示：字符常量在机器内以整型常量的形式存放，占一个字节。因此，字符常量与整型常量等价。也就是说，字符常量可以像整数一样，在程序中参与各种运算。
第三节 字符的输入和输出
6.3.1 调用printf和scanf函数输出和输入字符
用printf函数输出字符时须使用格式说明%c，但可以在格式字符前加一整数m，用来指定输出字符的宽度。
调用scanf函数可以输入字符。也须使用格式说明符号%,且输入的字符变量前必须加&.以下是几点关于scanf输入字符的几点说明:
（1）当使用的格式说明符%c一个紧接着一个，在输入的时候字符之间没有间隔符时，空格、回车和横向跳格符都将按字符读入。
（2）在格式控制串中可以加入空格。
（3）格式控制符前也可以加一整数m，用来指定输入数据所占宽度。这时在输入字符数据时，应严格按指定的宽度输入数据，且取指定宽度中的第一个字符作为输入的数据。
（4）当从键盘输入字符，并且在格式说明中并未指定宽度时，输入的字符将按顺序赋予各输入项。
printf和scanf函数的输入格式符可以参考第三章中的详细说明。
以下是scanf函数应用举例。
例如：求方程ax2+bx+c=0的根。其中a,b,c由键盘输入，设b2-4ac>0。
#include
main()
{ float a,b,c,disc,x1,x2,p,q;
printf("Please enter float a,b,c:\n");
scanf("a=%f,b=%f,c=%f",&a,&b,&c);
disc=b*b-4*a*c;
p=-b/(2*a);
q=sqrt(disc)/(2*a);
x1=p+q; x2=p-q;
printf("\n\nx1=%5.2f\nx2=%5.2f\n",x1,x2);}
程序运行结果为：
x1=-0.37
x2= 5.37
说明：
（1）该程序是利用如下一元二次方程的求根公式来求解的：
再将此公式分为两项：
则方程两根可表示为：
，
，
（2）程序第9行中sqrt()是求平方根函数。由于要调用数学函数库中的函数，因此必须在程序的开头用预处理命令#include，把头文件“math.h”包含到程序中来。请注意，以后凡是在程序中要用到数学函数库中的函数，都应当这样处理。
※重点提示：用printf函数输出以及用scanf函数输入字符都必须使用格式说明%c。
6.3.2 调用putchar和getchar函数输出和输入字符
1．putchar（）函数
putchar的作用是向终端设备输出一个字符。
其一般形式为：putchar(参数)
（1）在一个函数中要调用putchar函数，应在该函数的前面（或本文件开头）加上编译预处理语句：
#include
（2）putchar函数的参数可以是字符变量或字符常量或整型变量，也可以是某个字符对应的ASCII码值，还可以是表达式。并且还可以是控制字符，如‘\n’，它的作用是回车换行，即使输出的当前位置移到下一行的开头。
（3）putchar函数使用举例
2．getchar（）函数
getchar函数的作用是向终端设备输入一个字符。
其一般形式为： getchar()
getchar函数不需要参数，函数的值是从输入设备得到的字符。该函数的使用方式有两种：
（1）把函数getchar得到的字符代码赋给一个字符型或整型变量。例如：
int a; a=getchar();
（2）把函数getchar得到的字符代码直接作为表达式的一部分，而不赋给任何变量。例如：printf("%c",getchar());
（3）getchar函数使用举例
①从键盘上输入一个字符，然后显示该字符及其十进制、八进制、十六进制的ASCII码值。
#include
main()
{ int a;
printf("Please enter a character: ");
a=getchar();
printf("%c\t%d\t%o\t%x\n",a,a,a,a);
}
程序运行结果为：
Please enter a character: F<回车>
F 70 106 46
② 试利用getchar函数与putchar函数显示由键盘输入的一个字符
#include
main()
{
char c1;
c1=getchar();
putchar(c1);
}
程序运行结果为：
M<回车>
M
说明：putchar函数的参数可以是表达式，因此上述程序的第3、4、5行可以简化为一条语句：putchar(getchar());
该语句中的putchar参数是函数getchar。
第四节 位运算
C 既具有高级语言的特点，又具有低级语言的功能，位运算能力就是其特色之一。
位运算就是指进行二进制位的运算。C提供的位运算有：
名称 运算符 名称 运算符
按位与 & 按位异或
按位或 左移 <<
取反 ~ 右移 >>
注意：按位求反(~)运算符为单目运算符，优先级最高；其他为双目运算符，结合行自左向右。位运算的运算对象只能是整型或者字符型数据。
一、按位求反(~)
求反运算符～为单目运算符，具有右结合性。
一般形式：~a
运算功能是把a的各二进位按位求反。
例如,～9的运算为：
~(0000000000001001)结果为：
1111111111110110
二、左移（<<）
左移运算符“<<”是双目运算符。
一般形式：a<运算功能：将a的各二进制位向左移动i位。右端补0，左端溢出的部分舍弃。
例如： a<<4;
指把a的各二进位向左移动4位。如a=00001101(十进制13)，左移4位后为11010000(十进制-48)。
三、右移（>>）
右移运算符“>>”是双目运算符。
一般形式：a>>i
运算功能：将a的各二进制位向右移动i位。右端溢出的部分舍弃;若a为无符号整数或正整数，左端补0 ；若a为负整数，左端补1。
例如： a>>2;
指把a的各二进位向右移动2位。如a=00001101(十进制13)，左移2位后为00000011(十进制3)。
四、按位与（&）
按位与“&”是双目运算符。
一般形式：a&b
运算功能：参与运算的两数各对应的二进位相与。只有对应的两个二进位均为1时，结果位才为1，否则为0。
例如，3&9=1： 0011
& 1001
────
(0001)2=(1)10
五、按位异或（^）
按位异或“^”是双目运算符。
一般形式：a^b
运算功能：参与运算的两数各对应的二进位相异或，当两对应的二进位相异时，结果为1，否则为0。
例如，9&5=12： 1001
& 0101
────
(1100)2=(12)10
六、按位或（|）
按位或“|”是双目运算符。
一般形式：a|b
运算功能：参与运算的两数各对应的二进位相或。只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1，否则为0。
例如，9|5=12： 1001
& 0101
────
(1101)2=(13)10
说明：
（1）x、y和“位数”等操作数，都只能是整型或字符型数据。除按位取反为单目运算符外，其余均为双目运算符。
（2）参与运算时，操作数x和y，都必须首先转换成二进制形式，然后再执行相应的按位运算。
实例说明：
从键盘上输入1个正整数给int变量num，按二进制位输出该数。
说明
1.复合赋值运算符
除按位取反运算外，其余5个位运算符均可与赋值运算符一起，构成复合赋值运算符： &=、|+、^=、<<=、>>=
2.不同长度数据间的位运算──低字节对齐，短数的高字节按最高位补位：
对无符号数和有符号中的正数，补0；
有符号数中的负数，补1。
第五章 字符型数据 位运算
主要内容
第一节 字符编码
第二节 字符型数据
第三节 字符型数据的输入输出
第四节 位运算
第一节 字符编码
计算机中的数据分为数值型和非数值型两大类。
无论是数值型数据和非数值型的数据，在计算机中都是以二进制的形式存放的。
国际上通用的字符包括：大小写英文字母、运算符、标点符号、数字和不可打印的控制符号，合计不超过128个。
国际上通用的是美国标准信息交换码，ASCII码。见书p140
第二节 字符型数据
一、字符型常量
字符常量是用一对单引号括起来的一个字符。如‘a’、‘B’、‘＞’、‘？’等都是字符常量。作为字符常量的小写字母a，在程序中写成‘a’，以便和标识符a区别开来。
关于字符常量，以下有几点说明：
（1）其中单引号只是作为定界符使用，并不是字符常量的组成部分，也就是说在输出字符常量时，一对单引号并不被输出。
（2）单引号中的大写字母和小写字母代表不同的字符常量，如‘A’和‘a’是不同的字符常量。
（3）被一对单引号括起来的字符不允许是单引号或反斜杠，即‘’’或‘\’。
（4）字符常量只能包含一个字符，故‘abc’是不合法的。
（5）在C语言中，字符常量具有数值，这个值就是该字符在规定的字符集中的ASCII代码值。在ASCII字符集中的256个字符的值为0~255。如‘a’的值为97，‘A’的值为65。
（6）字符常量在机器内以整型常量的形式存放，占一个字节。因此，字符常量与整型常量等价。也就是说，字符常量可以像整数一样，在程序中参与各种运算。
※重点提示：字符常量只是单个的字符，而且与标识符之间是有区别的，标识符不带有单引号，而字符常量必须使用单引号。
转义字符常量
除了以上形式的字符常量外，C语言还允许用一种特殊形式的字符常量，即以一个“\”开头的字符序列。
例如，在printf函数中的‘\n’，这里的“n”不代表字母n而作为“换行”符。这类字符称为转义字符，又称为反斜线字符，意思是将反斜杠（\）后面的字符转换成另外的意义。其特点是都以“\”开头。
字符形式 功能
\n 回车换行，将光标从当前位置移到下一行开头
\t 横行跳格，相当于TAB键，光标从当前位置跳到下一个TAB位置
\b 退格，光标从当前位置向左退一格
\r 回车不换行，光标从当前位置移到本行开头
\f 换页，将光标从当前位置移到下一页开头
\\ 反斜杠字符“\”
\’ 单引号字符（撇号）
\’’ 双引号字符
\ddd 1~3位八进制数代码对应的字符
\xhh 1~2位十六进制数代码对应的字符
以下是关于转义字符的几点说明：
1．转义字符常量只代表一个字符。
2．反斜杠后的八进制数可以不用0开头，如‘\141’代表的就是字符常量‘a’。
3．反斜杠后的十六进制数只能以小写字母x开头，不允许用大写X，也不能用0x开头，如‘\x41’是代表字符常量‘A’。
※重点提示：转义字符常量，均以一个“\”开头。若要输出一个\字符，则输出格式应为’\\’。
二、字符变量
字符变量就是值为单个字符的变量。
字符型变量的说明格式为：
char 变量名表；
1．字符变量在内存中占一个字节，只能存放一个字符，可以是ASCII字符集中的任何字符。当把字符放入字符变量中时，字符变量中的值就是该字符的ASCII值。
2．在合法的取值范围内，字符型变量与整型变量可以通用。
3．字符型数据输入、输出形式灵活多样。一字符数据既可以以字符形式输出，也可以以整数形式输出。
※重点提示：字符变量可以作为整型变量来处理，可以参与对整型变量所允许的任何运算。
三、可对字符量进行的运算
由于字符量具有数值，在机器内也是以整型常量的形式存放，因此字符可参与任何整数运算。
1．利用算术运算实现大写字母与小写字母的互换。
例如： ‘A’+32≡65+32≡’a’
‘b’-32≡98-32≡’B’
2．利用算术运算实现字符与整数值之间的互换。
例如： ‘9’﹣’0’≡57﹣48≡9
表达式中，57、48分别是用十进制表示的字符‘9’、’0’的ASCII代码值。注意，编程时要分清整数9和字符9的区别。
3．字符常量也可以进行关系运算。
例如： ‘a’<’b’
在ASCII代码表中，’a’的值是97，小于’b’的值98，所以关系运算的结果为“真”。
4．字符常量还可以进行逻辑运算。
例如： ‘a’&&’b’的逻辑值为1。
※重点提示：字符常量在机器内以整型常量的形式存放，占一个字节。因此，字符常量与整型常量等价。也就是说，字符常量可以像整数一样，在程序中参与各种运算。
第三节 字符的输入和输出
6.3.1 调用printf和scanf函数输出和输入字符
用printf函数输出字符时须使用格式说明%c，但可以在格式字符前加一整数m，用来指定输出字符的宽度。
调用scanf函数可以输入字符。也须使用格式说明符号%,且输入的字符变量前必须加&.以下是几点关于scanf输入字符的几点说明:
（1）当使用的格式说明符%c一个紧接着一个，在输入的时候字符之间没有间隔符时，空格、回车和横向跳格符都将按字符读入。
（2）在格式控制串中可以加入空格。
（3）格式控制符前也可以加一整数m，用来指定输入数据所占宽度。这时在输入字符数据时，应严格按指定的宽度输入数据，且取指定宽度中的第一个字符作为输入的数据。
（4）当从键盘输入字符，并且在格式说明中并未指定宽度时，输入的字符将按顺序赋予各输入项。
printf和scanf函数的输入格式符可以参考第三章中的详细说明。
以下是scanf函数应用举例。
例如：求方程ax2+bx+c=0的根。其中a,b,c由键盘输入，设b2-4ac>0。
#include
main()
{ float a,b,c,disc,x1,x2,p,q;
printf("Please enter float a,b,c:\n");
scanf("a=%f,b=%f,c=%f",&a,&b,&c);
disc=b*b-4*a*c;
p=-b/(2*a);
q=sqrt(disc)/(2*a);
x1=p+q; x2=p-q;
printf("\n\nx1=%5.2f\nx2=%5.2f\n",x1,x2);}
程序运行结果为：
x1=-0.37
x2= 5.37
说明：
（1）该程序是利用如下一元二次方程的求根公式来求解的：
再将此公式分为两项：
则方程两根可表示为：
，
，
（2）程序第9行中sqrt()是求平方根函数。由于要调用数学函数库中的函数，因此必须在程序的开头用预处理命令#include
※重点提示：用printf函数输出以及用scanf函数输入字符都必须使用格式说明%c。
6.3.2 调用putchar和getchar函数输出和输入字符
1．putchar（）函数
putchar的作用是向终端设备输出一个字符。
其一般形式为：putchar(参数)
（1）在一个函数中要调用putchar函数，应在该函数的前面（或本文件开头）加上编译预处理语句：
#include
（2）putchar函数的参数可以是字符变量或字符常量或整型变量，也可以是某个字符对应的ASCII码值，还可以是表达式。并且还可以是控制字符，如‘\n’，它的作用是回车换行，即使输出的当前位置移到下一行的开头。
（3）putchar函数使用举例
2．getchar（）函数
getchar函数的作用是向终端设备输入一个字符。
其一般形式为： getchar()
getchar函数不需要参数，函数的值是从输入设备得到的字符。该函数的使用方式有两种：
（1）把函数getchar得到的字符代码赋给一个字符型或整型变量。例如：
int a; a=getchar();
（2）把函数getchar得到的字符代码直接作为表达式的一部分，而不赋给任何变量。例如：printf("%c",getchar());
（3）getchar函数使用举例
①从键盘上输入一个字符，然后显示该字符及其十进制、八进制、十六进制的ASCII码值。
#include
main()
{ int a;
printf("Please enter a character: ");
a=getchar();
printf("%c\t%d\t%o\t%x\n",a,a,a,a);
}
程序运行结果为：
Please enter a character: F<回车>
F 70 106 46
② 试利用getchar函数与putchar函数显示由键盘输入的一个字符
#include
main()
{
char c1;
c1=getchar();
putchar(c1);
}
程序运行结果为：
M<回车>
M
说明：putchar函数的参数可以是表达式，因此上述程序的第3、4、5行可以简化为一条语句：putchar(getchar());
该语句中的putchar参数是函数getchar。
第四节 位运算
C 既具有高级语言的特点，又具有低级语言的功能，位运算能力就是其特色之一。
位运算就是指进行二进制位的运算。C提供的位运算有：
名称 运算符 名称 运算符
按位与 & 按位异或
按位或 左移 <<
取反 ~ 右移 >>
注意：按位求反(~)运算符为单目运算符，优先级最高；其他为双目运算符，结合行自左向右。位运算的运算对象只能是整型或者字符型数据。
一、按位求反(~)
求反运算符～为单目运算符，具有右结合性。
一般形式：~a
运算功能是把a的各二进位按位求反。
例如,～9的运算为：
~(0000000000001001)结果为：
1111111111110110
二、左移（<<）
左移运算符“<<”是双目运算符。
一般形式：a<
例如： a<<4;
指把a的各二进位向左移动4位。如a=00001101(十进制13)，左移4位后为11010000(十进制-48)。
三、右移（>>）
右移运算符“>>”是双目运算符。
一般形式：a>>i
运算功能：将a的各二进制位向右移动i位。右端溢出的部分舍弃;若a为无符号整数或正整数，左端补0 ；若a为负整数，左端补1。
例如： a>>2;
指把a的各二进位向右移动2位。如a=00001101(十进制13)，左移2位后为00000011(十进制3)。
四、按位与（&）
按位与“&”是双目运算符。
一般形式：a&b
运算功能：参与运算的两数各对应的二进位相与。只有对应的两个二进位均为1时，结果位才为1，否则为0。
例如，3&9=1： 0011
& 1001
────
(0001)2=(1)10
五、按位异或（^）
按位异或“^”是双目运算符。
一般形式：a^b
运算功能：参与运算的两数各对应的二进位相异或，当两对应的二进位相异时，结果为1，否则为0。
例如，9&5=12： 1001
& 0101
────
(1100)2=(12)10
六、按位或（|）
按位或“|”是双目运算符。
一般形式：a|b
运算功能：参与运算的两数各对应的二进位相或。只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1，否则为0。
例如，9|5=12： 1001
& 0101
────
(1101)2=(13)10
说明：
（1）x、y和“位数”等操作数，都只能是整型或字符型数据。除按位取反为单目运算符外，其余均为双目运算符。
（2）参与运算时，操作数x和y，都必须首先转换成二进制形式，然后再执行相应的按位运算。
实例说明：
从键盘上输入1个正整数给int变量num，按二进制位输出该数。
说明
1.复合赋值运算符
除按位取反运算外，其余5个位运算符均可与赋值运算符一起，构成复合赋值运算符： &=、|+、^=、<<=、>>=
2.不同长度数据间的位运算──低字节对齐，短数的高字节按最高位补位：
对无符号数和有符号中的正数，补0；
有符号数中的负数，补1。
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