CCF中学生计算机程序设计入门篇

本书由CCF组织富有程序设计教学经验的中学老师编写。通过详实的例题，循序渐进地介绍中学生计算机程序设计的各种知识，内容包括数据的存储和读入、程序的选择执行、程序段的反复执行、数据的批量存储等，旨在普及计算机科学教育，培养中学生的计算思维能力。

本书可作为中学生计算机程序设计教材，也可供广大计算机编程爱好者参考。

CCF中学生计算机程序设计 基础篇

本丛书是基于《CCF青少年计算机程序设计评级标准》开发的一个系列培训教材。该标准围绕计算机程序设计的知识要求和能力要求，共分十级，其中1-3级为基础级，4-5级为提高级，6-7级为高手级，8-10级为大师级。本丛书将评级内容进行归纳，计划1-3级出1本、4-5级出1本，6-7级出1本，8-10级出1本，共4本教材。

　　陈 颖：全国模范教师、福州一中特级教师、国际金牌指导教练、NOI十大杰出指导教师

　　邱桂香：沈阳东北育才学校特级教师、国际金牌教练、NOI十大杰出指导教师

　　朱全民：全国师德先进个人、雅礼中学特级教师、国际金牌指导教师、NOI十大杰出指导教师

第1章 编程如此简单

1.1 程序设计概念.......................................................... 1

1.2 整数算术运算.......................................................... 4

1.3 实数算术运算.......................................................... 8

附录A Dev-C++集成开发环境........................................ 11

第2章 数据的存储和读入

2.1 变量和变量的类型.................................................. 17

2.2 赋值语句和数学表达式........................................... 21

*2.3 数据类型转换........................................................ 32

2.4 变量的读入........................................................... 38

*2.5 C语言中的scanf语句和printf语句............................. 43

2.6 顺序结构程序设计实例........................................... 51

附录B 基本数据类型.................................................... 56

附录C 常用数学函数.................................................... 57

第3章 程序的选择执行

3.1 if语句和关系表达式................................................ 59

3.2 逻辑表达式和条件表达式........................................ 68

3.3 嵌套if语句............................................................ 75

3.4 switch语句............................................................ 83

*3.5 分支结构程序设计实例........................................... 92

第4章 程序段的反复执行

4.1 for语句............................................................... 105

4.2 while语句............................................................ 119

4.3 do-while语句....................................................... 131

4.4 多重循环............................................................. 142

*4.5 在循环结构中应用位运算...................................... 156

*4.6 循环结构程序设计实例.......................................... 167

附录D break语句和continue语句.................................. 178

第5章 数据的批量存储

5.1 一维数组............................................................. 183

5.2 活用数组下标...................................................... 192

5.3 数值排序和查找................................................... 204

5.4 字符数组............................................................. 220

5.5 二维数组............................................................. 233

*5.6 数组的综合应用实例............................................. 245

参考文献 261

索引 263

序

由中国计算机学会（CCF）组编的“CCF中学生计算机程序设计教材”面世了。

早在1984年，邓小平就提出“计算机的普及要从娃娃抓起”。这很有先见之明，但这里的“计算机普及”是泛指，并未明确普及哪些内容。在过去的三十多年中，中小学广泛开展了计算机普及活动，2000年教育部也曾发文，要在全国中小学开展信息技术教育。但事实上，现有的所谓“普及”大多成了对计算机工具的认识，而不是对中小学生智力的开发和思维的训练，因而效果不佳。CCF早在1984年就创办了“青少年信息学奥林匹克竞赛NOI”，这是面向那些学有余力的中学生的一项计算机科学（CS）教育活动，但具备开展这项活动的学校并不很多，每年参加NOI联赛的学生不过七八万，比例很小，因而普及的面并不大。

计算机科学教育的核心是算法设计和编程，这要求学生面对一个给定的现实问题要能够找到一个正确和高效的办法（算法）并将其变成计算机能理解的语言（程序设计语言），进而让计算机计算出人们需要的结果来。像快递员最佳路径算法就是一个典型的现实问题。这个过程并不容易，因为将一个问题抽象并构造一个模型，需要一定的数学基础，还得理解计算机的特点，“指挥”计算机干活。这还涉及欲求解问题的“可计算性”，因为并不是任何问题都可以由计算机求解的。计算机也并不知道什么是“问题”，是人告诉计算机，如何按照一步一步的程序求解。这个过程，就会训练一个人求解问题的能力，相应地，其具备的让计算机做事的思维能力称之为“计算思维”（Computational Thinking）。我们平常操作计算机（包括手机这些终端设备）仅仅像开关电灯那样简单，并不会使我们具备计算思维能力，而只有通过上述步骤才能训练这样的能力。随着计算机和网络的发展，未来越来越多的工作将和计算（机）有关（据美国政府的统计是51%以上）。我们必须知道如何让计算机做事，起码知道计算机是如何做事的，这就要求普及计算机科学教育（注意：不是计算机教育，也不是信息技术教育）。

美国政府已经把在中小学普及计算机科学当成一种国策（CS for All，每一个人学习计算机科学），并投入40亿美元落实这一项目。奥巴马总统说“在新经济形态中，计算机科学已不再是可选技能，而是同阅读、写作和算术一样的基础技能……因此，我制定了一项计划，以确保所有孩子都有机会学习计算机科学。”美国政府已明确把计算机教育列入（从幼儿园到12年级）教育体系K12中。英国从2014年起，对中小学的计算机课程进行重大改革，5岁的儿童就开始学写程序。英国教育部启动了“计算机在学校”（Computing at School，CAS）项目。新西兰等国也把计算机编程课当作中学的必修课，并为此投入资金培训教师。未来的竞争不是资源的竞争，而是人才的竞争，如果不具有计算素养和技能，则在未来的社会中处于被动地位。

CCF作为一个负责任的学术社会组织，应该勇于承担起CS普及的任务，这比NOI更加艰巨，更难。不过有NOI三十多年发展的基础，会对未来CS的普及提供有益的经验。

普及计算机科学教育的难点在于师资，而培训师资需要合适的教材。CCF组织富有程序设计教学经验的中学老师编写了“CCF中学生计算机程序设计教材”，分为入门篇、基础篇、提高篇和专业篇，只要有一定数学基础的老师，均可从入门篇修起。学习编程并不像人们想象的那么困难，只要从现实中遇到的（简单）问题出发，循序渐进，通过和计算机的互动，一旦入门就好办了，以后就可以逐步深入下去。

感谢朱全民、陈颖、徐先友、江涛、邱桂香、宋新波、汪星明、屈运华、廖晓刚等老师的贡献，他们花了两年时间写成了这套教材。感谢吴文虎教授、王宏博士审阅本书，在此向他们表示感谢。

杜子德

中国计算机学会秘书长

2016 年8 月29 日