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常宁，隶属湖南省，是由衡阳市代管的县级市。位于湖南省南部、湘江中游南岸，东隔舂陵水与耒阳市为界，南与郴州市桂阳县相连，西与永州市祁阳县接壤，北濒湘江与祁东县、衡南县二县相望。2020年，常宁下辖14个镇、4个乡、5个街道。境内地势南高北低，大致呈两级阶梯形分布，属亚热带季风性湿润气候。地处北纬26°07'至26°36'，东经112°07'至112°41'之间。面积2046.6平方千米 [1]  。

常宁为中国油茶之乡 [2]  、杉木楠竹之乡 [3]  、公交免费城市 [4]  、全国第二批商务综合行政执法试点县级城市 [5]  、全国第三批资源枯竭城市 [6]  。

2018年，常宁市地区生产总值（GDP）331.93亿元，常住人口80.5万人。 [7] 

2018年10月22日，入选2018年全国农村一二三产业融合发展先导区创建名单。 [8]  2019年1月9日，凭借版画入选2018—2020年度“中国民间文化艺术之乡”名单。 [9]  天堂山-西江风景区被评为省级风景名胜区。 [1] 

2019年3月6日，中央宣传部、财政部、文化和旅游部、国家文物局《中央宣传部 财政部，文化和旅游部，国家文物局关于公布《革命文物保护利用片区分县名单（第一批）》的通知》常宁市名列其中。 [10]  2021年1月29日，入选湖南省人民政府公布的2020年度真抓实干成效明显的地区名单。

1.4.2　函数

函数也具有与之关联的类型，即使我们没有像处理程序变量那样，将框或“值”与函数相关联。对任意的一列类型T1、T2、…、Tn，我们可以定义一个函数，具有n 个类型依次为这些类型的参数。这一列类型后面带上函数返回的值（返回值）的类型，就是这个函数的“类型”。如果函数没有返回值，那么该函数就是void类型的。

一般情况下，可以应用类型构成规则任意地构建类型，不过也存在一些限制。比如，不能构建“函数数组”，不过构建由指向函数的指针构成的数组是可以的。在C语言中构建类型的完整规则可以在ANSI标准中找到。

1.4.3　C语言数据模型中的操作

C语言数据模型中的数据操作可分为以下三类。

1. 创建或销毁数据对象的操作。

2. 访问或修改数据对象某些部分的操作。

3. 将若干数据对象的值组合起来，为某个数据对象生成新值的操作。

1.4.4　数据对象的创建和销毁

对于数据的创建，C语言提供了几种简陋的机制。在函数被调用时，会创建对应每个局部参数的框，这些框都用来存放参数的值。

另一种数据创建机制是使用程序库例程malloc(n)，该例程可以返回一个指针，指向n 个未使用的连续字符位置，这些存储空间可被malloc的调用者用来存储数据。然后就可以在这一存储区域中创建数据对象。

C语言有着类似的方法来销毁数据对象。当函数返回时，该函数调用的局部参数将不复存在。例程free会释放malloc创建的存储空间。特别要说的是，调用free(p)的效果是释放p指向的存储区域。若使用free去销毁不是通过调用malloc创建的对象，会造成灾难性后果。

1.4.5　数据的访问和修改

C语言具有访问对象某些部分的机制。可以使用a[i]访问数组a的第i个元素，用x.m访问结构x的成员m，还可以用*p访问指针p指向的对象。

在C语言中，修改（或者说是写）值主要是由赋值运算符完成的，这让我们可以改变对象的值。

示例1.5

如果变量a的类型是示例1.4中所定义的type4，那么

(*a[0].field2)[3] = 99;复制代码

就把值99赋给了数组a第一个元素所代表的结构体中field2指向的数组的第4个元素。

1.4.6　数据的组合

C语言有着丰富的运算符，可用来对值进行操作和组合。主要运算符包括如下这些。

1. 算术运算符。C语言提供了以下几种算术运算符。

(a) 用于整数和浮点数的常规二元算术运算符+、-、*、/。整数除法会取整（4/3得1）。

(b) 一元的+和-运算符。

(c) 取模运算符i%j的结果是i 除以j 的余数。

(d) 递增和递减运算符++和--，适用于单个整数变量反复从自身增加或减去1。这些运算符可以出现在它们的操作数之前，也可以出现在它们的操作数之后，取决于我们是想在改变变量的值之前还是之后计算该表达式的值。

2. 逻辑运算符。C语言中没有布尔类型，它使用“0”来表示逻辑值“假”，使用“非0”表示逻辑值“真”。5C语言使用以下几种逻辑运算符。

5我们将反复使用TRUE和FALSE作为已定义的常量1和0，来表示布尔值，详见1.6节。

(a) &&表示AND运算。例如，表达式x&&y在两个操作数都非0的情况下会返回1，否则返回0。不过，如果x的值为0，就不考虑y的值了。

(b) ||表示OR运算。表达式x||y在x或y非0的情况下会返回1，否则返回0。不过，如果x的值非0，就不考虑y的值了。

(c) 一元的否定运算符!x在x非0时返回0，在x=0时返回1。

(d) 条件运算符是三元（三参数）运算符，用一个问号和一个冒号表示。表达式x?y:z在x为真（即x 为非0）的情况下会返回y的值，在x为假（即x=0）的情况下会返回z的值。

3. 比较运算符。对整数或浮点数使用6种关系比较运算符之一（==、!=、<、>、<=、和>=），如果关系不成立，结果就为0，否则结果为1。

4. 位运算运算符。C语言提供了一些实用的位逻辑运算符，将整数当作与它们的二进制形式相同的位字符串。这些运算符包括，用于按位与的&，用于按位或的|，用于按位异或的^，用于左移位的<<，用于右移位的>>，以及用于左移位的波浪字符（~）。

5. 赋值运算符。C语言使用=作为赋值运算符。除此之外，还允许将x=x+y;这样的表达式写为x += y;这样的简短形式。类似的格式也可以用于其他二元算术运算符。

6. 强制转换运算符。强制转换是指将某个类型的值转换成另一个类型的等价值的过程。例如，如果x是浮点数，而i是整数，那么x = i会导致i的整数值被转换成值相等的浮点数。在这里，强制转换运算符并未显式出现，不过C语言编译器会推断从整数到浮点数的转换是必要的，并自动执行所需的转换步骤。

1.4.7　习题

1. 解释C语言程序的标识符与名字（用于“框”或数据对象）之间的区别。

2. 举例说出有多个名字的C语言数据对象。

3. 如果熟悉C语言之外的编程语言，描述一下它的类型系统和操作。

1.5　算法和程序设计

对数据模型、它们的属性及其适当用途的研究是计算机科学的一大核心，而与其同等重要的一大核心便是对算法以及与其相关的数据结构的研究。我们需要了解执行常见任务的最佳方法，而且需要学习设计优秀算法的主要技术。此外，我们还需要了解如何将数据结构和算法的使用融入创建实用程序的过程中。数据模型、算法、数据结构，以及它们在程序中的实现，这些主题相互依存，而且每个主题都会在本书中出现多次。在本节中，我们将粗略地提到一些与程序的设计和实现有关的知识。

1.5.1　软件的创建

在程序设计课上，当我们拿到编程问题时，可能需要设计解决问题的算法、用某种语言实现该算法、编译程序并用一些示例数据运行它，然后提交该程序给老师打分。

而在商业背景中，编程环境则完全不同。算法通常只不过是完整程序的一小部分，至少对那些简单平常到信手可拾的算法来说是这样。而程序通常是涉及硬件和软件的更大系统的组件。程序及其所嵌入的完整系统，都是由程序员和工程师团队开发的，这样的团队可能有数百人的规模。

软件系统的开发过程通常要跨越多个阶段。虽然这些阶段表面上可能和解决课堂编程任务所涉及的步骤有相似之处，但是构建软件系统来解决特定问题的功夫多数并没有花在编程上。下面要讲的是一种理想化的场景。

问题的定义和需求说明。在创建软件系统的过程中，最难也是最重要的部分是定义真正的问题所在并指明解决问题所需的条件。通常，问题的定义始于对用户需求的分析，不过这些需求通常是不准确的，而且很难写下来。系统架构师可能要咨询系统未来的用户，并对需求说明进行迭代，直到详解者（specifier，拟定需求说明的人）和用户都对定义和解决手头问题的需求说明感到满意为止。在需求说明阶段，为最终系统建立简单的原型或模型是有好处的，因为这样可以深入了解系统的行为和可能的用途。数据建模也是问题定义阶段的一个重要工具。

设计。一旦完成需求说明，系统的上层设计就已成形，而且主要组成部分也确定了。开发人员会拟定一份概述上层设计已完成的文档，文档中还可能包含系统的性能要求。该阶段还可能引入有关某些主要组件的更详细的需求说明。高性价比的设计往往需要重用或修改以前构造的组件，诸如面向对象技术这样的多种软件方法论推动了组件的重用。

实现。一旦敲定设计，就可以开始实现组件了。本书中讨论的很多算法都能在实现新组件的过程中派上用场。一旦完成组件的实现工作，就要对其进行一系列的测试，以确保它能像需求说明所说的那样工作。

集成和系统测试。当组件得到实现而且已经单独测试过，就应该将整个系统组合起来并进行测试。

安装和现场测试。一旦开发人员觉得系统已经能以令客户满意的状态运转，就可以将系统安装到客户的办公地点，并进行最终的现场测试。

维护。至此，我们可能会认为已经完成了大部分的工作。然而，还需要有维护工作。在很多情况下，维护可能要占据超过一半的系统开发成本。维护可能涉及修改组件来消除不可预见的副作用、修正或提高系统性能，或增加新功能等目的。因为维护是软件系统设计中很重要的部分，所以编写的程序务要正确、耐用、高效、可修改，并且能从一台计算机移植到另一台计算机。

尽早地发现错误很重要，最好是在问题定义阶段就能发现错误。越到后面的阶段，修复设计错误或编程错误的成本越高，对需求和设计的独立审查有利于减少后续的错误。

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