C语言程序设计习题与实验指导如何高效学习？-C语言-盈思创科技

C语言程序设计习题与实验指导

本指导分为四个主要部分：

（图片来源网络，侵删）

学习路线图：为你规划一个清晰的学习路径。
核心实验与习题：按照学习阶段，提供具体的实验任务和配套练习题。
常见问题与调试技巧：解决初学者常遇到的困惑。
学习资源推荐：提供优质的书籍和在线资源。

第一部分：C语言学习路线图

遵循以下步骤,可以让你系统地掌握C语言。

阶段		学习目标	关键实验/习题
第一阶段：入门基础	C语言简介与环境搭建基本数据类型 (`int`, `float`, `char`) 变量与常量运算符 (, , , , , , ) 基本输入输出 (`printf`, `scanf`)	- 成功搭建并使用VSCode/Dev-C++/Clang等开发环境。 - 理解程序的基本结构。 - 能编写简单的计算器程序。	实验1：第一个C程序 - "Hello, World!" - 计算两个数的和、差、积、商。 - 计算一个数的平方和立方。
第二阶段：流程控制	`if-else` 条件语句 `switch` 开关语句 `for` 循环 `while` 循环 `do-while` 循环 `break` 与 `continue`	- 掌握分支结构，能解决逻辑判断问题。 - 掌握循环结构，能处理重复性任务。 - 能综合运用分支和循环解决复杂问题。	实验2：分支结构 - 判断一个数是奇数还是偶数。 - 根据成绩输出等级（A/B/C/D/E）。实验3：循环结构 - 打印九九乘法表。 - 计算1到100的和。 - 判断一个数是否为素数。
第三阶段：数组与字符串	一维数组的定义、初始化和使用二维数组的定义、初始化和使用字符串与字符数组常用字符串处理函数 (`strlen`, `strcpy`, `strcmp`, `strcat`)	- 理解数组在内存中的连续存储。 - 能用数组批量处理数据。 - 掌握字符串的基本操作。	实验4：一维数组 - 找出数组中的最大值和最小值。 - 对数组进行升序/降序排序（冒泡法）。实验5：二维数组 - 打印杨辉三角。 - 矩阵转置。实验6：字符串 - 字符串反转。 - 统计字符串中某个字符出现的次数。
第四阶段：函数	函数的定义、声明与调用函数参数（值传递）函数返回值递归函数变量的作用域与生命周期	- 学会将复杂问题分解为多个小函数（模块化编程）。 - 理解函数调用的底层机制（栈）。 - 掌握递归思想，能解决如阶乘、斐波那契数列等问题。	实验7：基础函数 - 编写一个函数判断素数，在`main`函数中调用。 - 编写一个函数实现数组排序。实验8：递归 - 用递归实现汉诺塔问题。 - 用递归计算斐波那契数列。
第五阶段：指针	指针变量的定义与使用 (, `&`) 指针与数组指针与函数（指针作为参数） `const` 与指针指针数组与指向指针的指针	- C语言的精髓，理解指针就是内存地址。 - 能用指针高效地操作数组、字符串和函数参数。 - 理解指针是C语言实现动态内存和复杂数据结构的基础。	实验9：指针基础 - 通过指针交换两个变量的值。 - 使用指针遍历数组并求和。实验10：指针与函数 - 使用指针作为参数，在函数内修改数组的值。 - 实现一个`strlen`函数。
第六阶段：结构体与文件	结构体的定义与使用 (`struct`) 结构体数组结构体指针文件读写 (`fopen`, `fclose`, `fscanf`, `fprintf`, `fgets`, `fputs`)	- 能将不同类型的数据组合成一个自定义的数据类型。 - 掌握文件I/O操作，实现程序数据的持久化存储。	实验11：结构体 - 定义一个学生结构体，包含姓名、学号、成绩，并实现一个简单的学生信息管理系统（增、删、改、查）。实验12：文件操作 - 将学生信息写入一个文本文件。 - 从文件中读取学生信息并显示在屏幕上。

第二部分：核心实验与习题详解

实验1：入门基础

任务：简易计算器 编写一个程序，提示用户输入两个整数和一个运算符（, , , ），然后输出计算结果。

参考代码：

#include <stdio.h>
int main() {
    int num1, num2;
    char op;
    printf("请输入两个整数和一个运算符 ( 10 + 5): ");
    scanf("%d %c %d", &num1, &op, &num2);
    switch(op) {
        case '+':
            printf("结果是: %d\n", num1 + num2);
            break;
        case '-':
            printf("结果是: %d\n", num1 - num2);
            break;
        case '*':
            printf("结果是: %d\n", num1 * num2);
            break;
        case '/':
            if (num2 != 0) {
                printf("结果是: %d\n", num1 / num2);
            } else {
                printf("错误：除数不能为0！\n");
            }
            break;
        default:
            printf("无效的运算符！\n");
    }
    return 0;
}

习题：

（图片来源网络，侵删）

输入一个华氏温度,将其转换为摄氏温度，公式：C = (F - 32) * 5 / 9。
输入一个圆的半径,计算其周长和面积。

实验2 & 3：流程控制

任务：猜数字游戏 程序随机生成一个1到100之间的整数，用户输入猜测的数字，程序提示“猜大了”、“猜小了”或“猜对了”，直到猜中为止。

参考代码思路：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // 用于 rand() 和 srand()
#include <time.h>   // 用于 time()
int main() {
    int secret, guess;
    // 用当前时间作为随机数种子，确保每次运行结果不同
    srand((unsigned)time(NULL)); 
    secret = rand() % 100 + 1; // 生成1-100的随机数
    printf("我已经想好了一个1到100之间的数字，请你来猜猜看！\n");
    do {
        printf("请输入你的猜测: ");
        scanf("%d", &guess);
        if (guess > secret) {
            printf("猜大了！\n");
        } else if (guess < secret) {
            printf("猜小了！\n");
        } else {
            printf("恭喜你，猜对了！\n");
        }
    } while (guess != secret); // 直到猜对才循环
    return 0;
}

习题：

打印100到200之间所有能被3整除但不能被5整除的数。
输入一行字符,分别统计其中英文字母、空格、数字和其他字符的个数。

实验4 & 5：数组与字符串

任务：学生成绩管理 假设有5个学生，每个学生有3门课程的成绩，计算每个学生的平均分，并找出所有学生中的最高分。

（图片来源网络，侵删）

参考代码思路：

#include <stdio.h>
#define STUDENTS 5
#define COURSES 3
int main() {
    int scores[STUDENTS][COURSES];
    float averages[STUDENTS];
    int i, j;
    float max_avg = 0.0;
    // 输入成绩
    for (i = 0; i < STUDENTS; i++) {
        printf("请输入第%d个学生的3门课程成绩: ", i + 1);
        for (j = 0; j < COURSES; j++) {
            scanf("%d", &scores[i][j]);
        }
    }
    // 计算平均分并找出最高平均分
    for (i = 0; i < STUDENTS; i++) {
        int sum = 0;
        for (j = 0; j < COURSES; j++) {
            sum += scores[i][j];
        }
        averages[i] = (float)sum / COURSES;
        printf("第%d个学生的平均分是: %.2f\n", i + 1, averages[i]);
        if (averages[i] > max_avg) {
            max_avg = averages[i];
        }
    }
    printf("所有学生中的最高平均分是: %.2f\n", max_avg);
    return 0;
}

习题：

将一个字符串中的所有小写字母转换为大写字母。
实现一个简单的字符串匹配功能,查找子字符串在主字符串中首次出现的位置。

实验6 & 7：函数

任务：排序函数封装 将冒泡排序算法封装成一个函数void bubble_sort(int arr[], int len)，然后在main函数中调用它来对一个数组进行排序。

参考代码：

#include <stdio.h>
// 函数声明
void bubble_sort(int arr[], int len);
int main() {
    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
    int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    printf("排序前的数组: ");
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    bubble_sort(arr, len);
    printf("排序后的数组: ");
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
// 函数定义：冒泡排序
void bubble_sort(int arr[], int len) {
    for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                // 交换
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

习题：

编写一个递归函数计算阶乘 n!。
编写一个函数,实现两个字符串的连接（不使用strcat）。

实验8 & 9：指针

任务：使用指针交换数组元素 编写一个函数void reverse_array(int *arr, int len)，使用指针操作将数组元素逆序存放。

参考代码：

#include <stdio.h>
void reverse_array(int *arr, int len);
int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    printf("逆序前的数组: ");
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    reverse_array(arr, len);
    printf("逆序后的数组: ");
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
void reverse_array(int *arr, int len) {
    int *start = arr;             // 指向数组首元素
    int *end = arr + len - 1;     // 指向数组末元素
    while (start < end) {
        // 交换 start 和 end 指向的值
        int temp = *start;
        *start = *end;
        *end = temp;
        // 移动指针
        start++;
        end--;
    }
}

习题：

编写一个函数int my_strlen(const char *str)，使用指针计算字符串的长度。
理解并解释值传递和指针传递的区别,并用代码示例说明。

实验10 & 11：结构体与文件

任务：简单的通讯录 定义一个联系人结构体，包含姓名、电话，实现一个功能，可以将一个联系人信息写入到文件contacts.txt中。

参考代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 定义联系人结构体
struct Contact {
    char name[50];
    char phone[20];
};
int main() {
    struct Contact c;
    printf("请输入联系人姓名: ");
    scanf("%s", c.name);
    printf("请输入联系人电话: ");
    scanf("%s", c.phone);
    // 以写入模式打开文件
    FILE *fp = fopen("contacts.txt", "w");
    if (fp == NULL) {
        printf("无法打开文件！\n");
        return 1;
    }
    // 将结构体数据写入文件
    fprintf(fp, "姓名: %s\n电话: %s\n", c.name, c.phone);
    // 关闭文件
    fclose(fp);
    printf("联系人信息已成功保存到 contacts.txt 文件中，\n");
    return 0;
}

习题：

修改上述程序,实现从contacts.txt文件中读取联系人信息并打印到屏幕上。
扩展通讯录功能,使其能够添加多个联系人，并将所有联系人信息存储在文件中。

第三部分：常见问题与调试技巧

常见问题

scanf的坑：
- 问题：scanf("%d", &num);后，如果输入了非数字（如字母），程序会进入死循环。
- 原因：scanf读取失败时，错误的输入会留在输入缓冲区中，导致下一次scanf再次读取失败，无限循环。
- 解决：在读取前清空输入缓冲区，或者使用更健壮的输入方式（如fgets + sscanf）。
数组越界：
- 问题：定义int a[5];，却访问a[5]或a[-1]。
- 原因：C语言不检查数组边界，越界访问会覆盖内存中的其他数据，导致程序崩溃或产生不可预测的结果。
- 解决：始终确保数组索引在0到size-1的范围内。
忘记return 0;：
- 问题：在main函数末尾忘记写return 0;。
- 原因：在C99标准之前，main函数不写return语句是未定义行为，现代编译器通常能处理，但养成好习惯总是好的。
- 解决：在main函数的最后总是加上return 0;表示程序正常退出。
指针未初始化：
- 问题：int *p; *p = 10; 导致程序崩溃。
- 原因：指针p只是一个野指针，它指向一个随机的内存地址，向该地址写入数据会破坏内存，引发段错误。
- 解决：指针在使用前必须初始化（如int a = 10; int *p = &a;）或置为NULL。

调试技巧

printf大法：这是最简单、最直接的调试方法，在怀疑出错的地方前后加上printf语句，打印变量的值，观察程序流程和数据变化。
使用调试器：强烈推荐学习使用GDB (Linux/macOS) 或 Visual Studio Debugger (Windows)。
- 设置断点：在代码的某一行设置断点，程序运行到此处会暂停。
- 单步执行：逐行或逐函数地执行代码，观察每一步的变化。
- 查看变量：在断点处可以查看所有局部变量和全局变量的当前值。
代码审查：逐行阅读自己的代码，像计算机一样去“执行”它，检查逻辑是否正确。

第四部分：学习资源推荐

经典书籍：
- 《C Primer Plus》：最适合初学者的C语言圣经，内容详尽，例子丰富。
- 《C程序设计语言（The C Programming Language, K&R）》：C语言之父写的书，非常经典，但可能对新手稍显简略。
- 《C陷阱与缺陷》：帮你避开C语言中常见的坑，适合有一定基础后阅读。
在线教程与网站：
- 菜鸟教程：入门快，有在线环境可以直接练习。
- Runoob (W3Schools)：和菜鸟教程类似，也是很好的入门选择。
- CS50 (哈佛大学公开课)：计算机科学导论，其中C语言部分讲解得非常生动有趣，强烈推荐。
- GitHub：阅读优秀的开源C语言项目，是提升水平的最佳途径之一。

也是最重要的建议： 多写，多练，多思考。 编程是一门实践性极强的学科，只有亲手敲代码、解决问题，才能真正掌握它，祝你学习顺利！

C语言程序设计习题与实验指导如何高效学习？