智能程序设计（C语言）

变量与基本数据类型

计算机学院    杨已彪

yangyibiao@nju.edu.cn

提纲

  • 变量与基本数据类型: 声明、初始化、赋值、打印

  • 读取输入: scanf

  • 代码展示: 编程能做什么

  • 开发环境与 AI 工具

变量与赋值

大多数程序在产生输出之前往往需要执行一系列计算, 因此需要在程序执行过程中有一种 临时存储数据 的方法

变量: (Variable)程序执行过程中临时存储数据的单元

类型: (type)每一个变量都有一个类型, 类型用来说明变量所存储的数据的种类, int, float, double, char

类型: int

int变量: (整数integer的缩写)存储整数, 如0, 1, 392或-2553

  • 取值范围是受限的, 最大的整数通常是2 147 483 647(\(2^{31}-1\))

  • INT_MAX, INT_MIN (limits.h头文件中定义的常量)

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int main(void) {
  printf("Max: %d, Min: %d", INT_MAX, INT_MIN);
  return 0;
}
类型: float/double

float/double 变量: 存储浮点数/双精度浮点数, 即可以带小数位, 如379.125

  • float/double 型变量算术运算通常比int型变量慢

  • float/double 在计算机中是近似存储的

需要注意:

  • float/double 型变量所存储的数值往往只是实际数值的一个近似值

  • float/double 型变量中存储0.1, 可能发现变量值为0.099 999 999 999 999 87

类型: char

char 变量: 存储字符, 如'A'

  • 用单引号括起来

  • 存储的是字符对应的编码(0 ~ 127的整数)

  • 字符'a'的值是97, 'A'的值是65, '0'的值是48, ' '的值是32

  • 使用 %c 打印

char gender = 'M';
printf("%c\n", gender);
标识符与关键字

标识符: 变量、函数等对象的名字

  • 由字母、数字、下划线组成; 不能以数字开头 (10times 非法)

  • C 是大小写敏感的: job、Job、jOb …… 8 种排列是不同的名字

  • 不能用关键字; 建议避免以下划线开头

标识符与关键字

关键字: C 语言保留的词, 全部小写 (C89 有 32 个; 下表含 C99 新增的 inline、restrict, 共 34 个):

关键字 关键字 关键字 关键字 关键字 关键字 关键字 关键字
auto break case char const continue default do
double else enum extern float for goto if
inline int long register restrict return short signed
sizeof static struct switch typedef union unsigned void
volatile while

命名风格: student_name 或 studentName, 选一种保持统一; 名字要有含义

变量与赋值 - 声明

声明: 变量使用前必须对其进行 声明(为编译器所做的描述)

  • 指定变量的类型

  • 说明变量的名字

int main(void)
{
  声明
  语句
}

C99 起, 变量可以随用随声明, 不必把声明都堆在函数开头 (老教材里的 C89 风格要求声明在前)

变量与赋值 - 声明

  • 可以一次声明一个变量:

int height;
float profit;
char gender;
char name[20];

  • 可以同时声明多个变量:

int height, length, width, volume;
float profit, loss;
char gender;
char name[30], nation[20], address[60];
变量与赋值 - 初始化

当程序开始执行时, 某些变量会自动设零, 而大多数则不会

  • 没有默认值并且尚未在程序中赋值的变量是 未初始化的(uninitialized)

  • 若试图访问未初始化的变量, 可能会得到不可预知的结果

int height = 8;

这里, 数值8是一个初始化式

变量与赋值 - 初始化

同一个声明中可以对任意数量的变量进行初始化, 如:

int height = 8, length = 12, width = 10;

或

int height, length, width = 10;   /* 只有 width 被初始化! */
变量与赋值 - 赋值

赋值: 用 = 把值存进已经声明的变量

int height;        /* 先声明 */
height = 8;        /* 再赋值: 把 8 存进 height */
height = 10;       /* 可以再改: height 现在是 10 */

  • = 是赋值(把右边的值存到左边), 不是数学的"相等"

  • 变量可以被反复赋值, 新值会覆盖旧值

  • 先声明后赋值: height = 8; 写在 int height; 前面是错误的

  • 对比: int height = 8; 是初始化(声明的同时给值)

变量与赋值 - 打印变量的值 
#include <stdio.h>
int main()
{
  int height = 2;
  char ch = 'a';
  float profit = 1500f;
  double pi = 3.14159;

  printf("Height: %d\n", height);
  printf("Character: %c\n", ch);
  printf("Profit: %f\n", profit);
  printf("Pi: %f\n", pi);
}

printf 可用于打印变量的当前值——每个变量对应一个占位符:

  • %d: int (height)

  • %c: char (ch)

  • %f: float (profit)

  • %f: double (pi)——printf 里 double 也用 %f (%lf 只有 scanf 需要)

占位符要跟变量的类型对上

变量与赋值 - 打印变量的值

浮点数

  • 要显示float型变量, 需使用 %f 代替 %d, %f 默认会显示出小数点后6位

  • 如果要强制 %f 显示小数点后 p 位数字, 可以把 .p 放置在 % 和 f 之间, 如:

printf("profit: %.2f", profit);

  • printf 打印的变量数量没有限制

printf("Height: %d Length: %d", height, length);
读取输入

scanf 函数: 与 printf 对应, 两者的字母 f 含义相同, 都表示格式化

int i;
scanf("%d", &i); /* reads an integer; stores into i */

& 符号通常(但不总是)在使用 scanf 时是必需的

读取浮点值的scanf调用:

float  f;  double d;
scanf("%f",  &f);    /* float*  → %f  */
scanf("%lf", &d);    /* double*  → %lf */

  • 读 float 用 %f, 读 double 用 %lf (scanf 传指针, 不像 printf 自动提升)

代码演示1: 年龄

现场演示

输入出生年份, 输出今年的年龄 (纯变量 + 表达式)

  • 三个"变量": birth_year (输入)、age (计算)、2026 (常量)

  • 表达式 2026 - birth_year 的结果直接赋给 age——赋值 = 把右边算出来存进左边

  • 加一点判断就能算"生日过了没"——那是第 4 周的内容

打开 CLion, 一起写 age.c——下一页是参考代码

代码演示1: 年龄 (参考代码) 
/* age.c: 计算年龄 */
#include <stdio.h>

int main(void) {
  int birth_year;

  printf("请输入出生年份: ");
  scanf("%d", &birth_year);

  int age = 2026 - birth_year;

  printf("今年 %d 岁\n", age);
  return 0;
}
代码演示2: 温度转换

现场演示

输入摄氏温度, 输出对应的华氏温度: \(F = \frac{9}{5} C + 32\)

  • 变量: double c, f (浮点数)

  • 输入: scanf("%lf", &c) 读取 double

  • 9.0 / 5 而不是 9 / 5 (整数除法的坑, 第 3 周细讲)

打开 CLion, 一起写 temp.c——下一页是参考代码

代码演示2: 温度转换 (参考代码) 
/* temp.c: 摄氏转华氏 */
#include <stdio.h>

int main(void) {
    double c, f;
    printf("Enter Celsius temperature: ");
    scanf("%lf", &c);

    f = 9.0 / 5 * c + 32;

    printf("%.1f C = %.1f F\n", c, f);
    return 0;
}
代码演示3: 找零计算

现场演示

输入金额 (整数元), 输出需要各种面额多少张: / 与 % 的第一次实战

  • / 求"有几个", % 求"剩多少"——两个运算符配合, 把一个数一层层拆开

  • 课后 OJ 有 change.c 同款题目, 自己动手写一遍

打开 CLion, 一起写 change.c——下一页是参考代码

代码演示3: 找零计算 (参考代码) 
/* change.c: 找零计算 */
#include <stdio.h>
int main(void) {
  int amount;
  printf("请输入金额 (元): ");
  scanf("%d", &amount);
  printf("100元: %d 张\n", amount / 100);     /* 整除: 有几个 100 */
  amount = amount % 100;                       /* 取余: 剩下多少 */
  printf(" 50元: %d 张\n", amount / 50);
  amount = amount % 50;
  printf(" 20元: %d 张\n", amount / 20);
  amount = amount % 20;
  printf(" 10元: %d 张\n", amount / 10);
  amount = amount % 10;
  printf("  5元: %d 张\n", amount / 5);
  amount = amount % 5;
  printf("  1元: %d 张\n", amount);
  return 0;
}
集成开发环境

集编辑、编译、运行、调试的开发环境

  • CLion: 推荐

    • 学生邮箱可注册免费 License

    • 或使用校内激活服务器: http://210.28.133.13:22737 (仅校内网络可用)

  • Visual Studio IDE: 免费社区版(Community Edition)、需配置安全检查

AI 辅助编程工具

  • 工具: GitHub Copilot、Cursor; DeepSeek、ChatGPT、Claude、Gemini

  • 用法:

    • 概念理解: 让 AI 解释代码

    • 代码练习: 让 AI 出题、改题

    • 项目指导与代码审查

  • 规则:

    • 先自己写，再让 AI 改：依赖 AI 的学生学不会编程

    • AI 是副驾驶，方向盘在自己手里

    • 要求独立完成的作业，不用 AI 代写

课堂编码

轮到你了: 把课程演示变成自己的程序——打开 CLion / VSCode, 现场完成 (10 分钟):

  1. 温度转换: 输入摄氏温度, 输出华氏温度 (\(F = \frac{9}{5}C + 32\))
  2. 交换两个数: 输入两个整数 a、b, 交换后输出 (需要第三个变量临时保存)

提示:

  • 变量: 需要什么类型? (double? int?)

  • 输入: scanf("%lf", &c); —— 别忘了 &

  • 输出: printf("%.1f\n", f);

卡住了? 先看课件对应的演示页, 再问助教——今天每个人的程序都要能跑起来

课堂小测
  1. 存储"成绩 98.5"用什么类型？"学号 20260001"呢？"性别 M"呢？
  2. 声明一个整数变量 height 并初始化为 175，怎么写？
  3. 用 printf 打印 double 型变量用哪个转换说明？用 scanf 读取整数到变量 i，调用怎么写？
  4. TensorFlow / PyTorch 的性能核心由什么语言实现？