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用C语言编写程序--chap02


Chap 2 用C语言编写程序
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 在屏幕上显示 Hello World! 求华氏温度 100°F 对应的摄氏温度 计算分段函数 输出华氏—摄氏温度转换表 生成乘方表与阶乘表

本章要点
怎样编写程序,在屏幕上显示一些信息? ? 怎样编写程序,实现简单的数据处理,例如 将华氏温度转换为摄氏温度? ? 怎

样使用 if 语句计算分段函数? ? 怎样用 for 语句求 1+2+……+100? ? 如何定义和调用函数生成一张乘方表?
?

2.1 在屏幕上显示Hello World!
例2-1 在屏幕上显示一个短句:

Hello World!

2.1 在屏幕上显示Hello World!
/* 显示“Hello World!‖ */ 注释文本 # include <stdio.h> int main(void) 主函数 { printf(―Hello World! \n‖); 语句结束 return 0; } 输出函数 换行符 1.任何程序都有主函数
2.程序由若干语句组成 3.语句由;结束

2.1 在屏幕上显示一些信息
例2-2 在屏幕上显示: Programming is fun! And Programming in C is even more fun! # include <stdio.h> 编译预处理命令 int main(void) { printf("Programming is fun! \n"); printf("And Programming in C is even more fun! \n"); return 0; }

2.2 求华氏温度 100°F 对应的 摄氏温度
摄氏温度 C=(5/9)(F-32) 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 程序解析 常量、变量和数据类型 算术运算和赋值运算 格式化输出函数printf

2.2.1 程序解析
例2-3 求华氏温度 100°F 对应的摄氏温度。
摄氏温度 C=(5/9)(F-32)

#include <stdio.h> int main(void) { int celsius, fahr;

输出:fahr =100, celsius = 37
变量定义

fahr = 100; 变量使用 celsius = 5 * (fahr - 32) / 9; printf("fahr = %d, celsius = %d\n", fahr, celsius);输出结果 return 0;

}

2.2.2 常量、变量和数据类型
int celsius, fahr; celsius = 5 * (fahr - 32) / 9;
?

数据
? 常量:在程序运行过程中,其值不能被改变 ? 变量:在程序运行过程中,其值可以被改变

?

数据类型
? 常量:5 和 9是整型常量(整数) ? 变量:在定义时指定

变量的定义
类型名

变量名:小写字母;见名知义

变量定义的一般形式:
变量名表; 定义整型变量 定义单精度浮点型变量 定义双精度浮点型变量

例如:
int celsius, fahr; float x; double area, length;

double型数据比float精度高,取值范围大

变量的定义
?

定义变量时要指定变量名和数据类型
类型名 变量名表; int celsius, fahr; float x; double area, length;

? ?

变量名代表内存中的一个存储单元
存放该变量的值

该存储单元的大小由变量的数据类型决定

?
?

C语言中的变量代表保存数据的存储单元 数学中的变量代表未知数
x = x+1

变量的定义与使用
变量必须先定义,后使用。 应该先赋值,后引用 #include <stdio.h> int main(void) 一个变量名只能定义一次 { 变量一般都定义在程序的头上 int celsius, fahr;
不能定义在程序的中间或后面

fahr = 100; celsius = 5 * (fahr - 32) / 9; printf("fahr = %d, celsius = %d\n", fahr, celsius); return 0; }

2.2.3 算术运算和赋值运算
fahr = 100; celsius = 5 * (fahr - 32) / 9;

1、算术运算
? 双目算术运算符:+

- * / % ? 算术表达式:用算术运算符将运算对象连接起 来的符合C语言语法规则的式子 数学式:(5/9)(F-32) C表达式:5 * (fahr - 32) / 9 或者: 数学式:s(s-a)(s-b)(s-c) C表达式:

算术运算
? 双目算术运算符:+

- * / % ? 算术表达式:用算术运算符将运算对象连接起 来的符合C语言语法规则的式子

注意 ? / 整数除整数,得整数
如:1/2 = 0,9/4 = 2 ?5 * (fahr - 32) / 9 和 5 / 9 * (fahr - 32) 等价吗
? ?

% 针对整型数据
如: 5%6=5,9%4=1,100%4=0

双目运算符两侧操作数的类型要相同

赋值运算 赋值运算符 = ? 赋值表达式:用 = 将一个变量和一个表达 式连接起来的式子
?

变量 = 表达式

=的左边必须是一个变量

例如:
fahr = 100; celsius = 5 * (fahr - 32) / 9; ? 计算赋值运算符右侧表达式的值 ? 将赋值运算符右侧表达式的值赋给左侧的变量

2.2.4 格式化输出函数printf
数据输出:格式化输出函数 printf #include <stdio.h>
printf("Hello World! \n"); printf("fahr = %d, celsius = %d\n", fahr, celsius);

printf(格式控制字符串, 输出参数1, … , 输出参数n);

要输出的数据

用双引号括起来,表示输出的格式

printf-格式控制字符串
printf("Hello World! \n"); printf("fahr = %d, celsius = %d\n", fahr, celsius); printf("Hi\n", fahr);

格式控制字符串:
? 普通字符:原样输出
? 格式控制说明:按指定的格式输出数据,%…

与数据类型有关 ? int型 :%d ? float double型:%f

printf("fahr = %d, celsius = %d\n", fahr, celsius); 输出:fahr =100, celsius = 37

2.3 计算分段函数
2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 程序解析 关系运算 if-else语句 格式化输入函数scanf 常用数学库函数

2.3.1 程序解析
例2-4 分段计算水费
4x ? ? y ? f (x) ? ? 3 ? 2 .5 x ? 1 0 .5 ? x ? 15 x ? 15

要解决的问题:
? 输入 ? 计算分段函数 ? 输出,并保留2位小数 ? 求ex

2.3.1 程序解析-求分段函数
#include <stdio.h> Enter x (x>=0): int main(void) 9.5 { f(9.500000)=12.67 double x, y; Enter x (x>=0):

15
f(15.000000)=20.00 数据必须输入吗?

printf("Enter x (x>=0):\n"); /* 输入提示 */ scanf("%lf", &x); /* 调用scanf函数输入数据 */ if(x <= 15) /* if – else语句 */ y = 4 * x / 3; else Enter x (x>=0): y = 2.5 * x - 10.5; 21.3 printf("y = f(%f) = %.2f\n", x, y); f(21.300000)=42.75 return 0;
}

2.3.2 关系运算
x <= 15

比较 x 和 15 的大小 比较的结果:真 假
当 x 取值9.5时, x <= 15的结果是:? 当 x 取值21.3时, x <= 15的结果是:?

关系运算 — 比较运算,比较两个操作数 ? 关系运算符 x < y x <= y x == y 区分= 和==
x>y x >= y

x != y ? 关系表达式:用关系运算符将2个表达式连接起来的

式子。

如:x <= 1

运用关系表达式
表示比较的数学式
x≤10 x≥10 x≠10 x = 10

C关系表达式
x <= 10 x >= 10 x != 10 x == 10

用关系表达式描述条件
? 判断

x 是否为负数

x<0 ? 判断 x 是否不为零 x != 0

2.3.3 if - else语句
if (表达式) 语句1 else 语句2
真 表达式 语句1 语句2

if(x <= 15) y = 4 * x / 3; else y = 2.5 * x - 10.5;


计算二分段函数
?1 ? f (x) ? ? x ?0 ? x ? 0 x ? 0

if (表达式) 语句1 else 语句2

if(x != 0) y = 1/x; else y = 0;

源程序
#include <stdio.h> int main(void) { double x, y; #include <stdio.h> /*例2-4 */ int main(void) { double x, y;

printf("Enter x:\n"); scanf("%lf", &x); if(x != 0) y = 1/x; else y = 0; printf("f(%.2f) = %.1f\n", x, y); return 0; } }

printf("Enter x (x>=0):\n"); scanf("%lf", &x); if(x <= 15) y = 4 * x / 3; else y = 2.5 * x - 10.5; printf("f(%f) = %.2f\n", x, y); return 0;

运行结果
#include <stdio.h> int main(void) { double x, y; printf("Enter x:\n"); scanf("%lf", &x); if(x != 0) y = 1/x; else y = 0; printf("f(%.2f) = %.1f\n", x, y); return 0; } input x: 2.5 f(2.50)=0.4 input x: 0 f(0.00)=0.0

软件测试的基本思想
if(x != 0) y = 1/x; else y = 0; input x: 2.5 input x: 0

f(2.50)=0.4

f(0.00)=0.0

软件测试
精心设计一批测试用例 [输入数据,预期输出结果] , 然后分别用这些测试用例运行程序,看程序的实际运行结 果与预期输出结果是否一致。
Enter x (x>=0): Enter x (x>=0):

if(x <= 15) 9.5 15 y = 4 * x / 3; f(9.500000)=12.67 f(15.000000)=20.00 else Enter x (x>=0): y = 2.5 * x - 10.5; 21.3
f(21.300000)=42.75

2.3.4 格式化输入函数scanf
数据输入:格式化输入函数 scanf #include <stdio.h>
scanf("%lf", &x);

scanf(格式控制字符串, 输入参数1, … , 输入参数n);

变量地址

用双引号括起来,表示输入的格式

scanf-格式控制字符串
格式控制字符串:
? 格式控制说明:

按指定的格式输入数据, %…

与数据类型有关 ? int型 :%d ? float型:%f ? double型:%lf
? 普通字符:原样输入

尽量不要出现普通字符 scanf("x=%lf", &x); 输入: x=9.5

例如: scanf("%lf", &x);
输入: 9.5

改进例2-3的程序
例2-3 求华氏温度 100°F 对应的摄氏温度。
摄氏温度 C=(5/9)(F-32) Enter fahr: #include <stdio.h> 100 int main(void) fahr =100, celsius = 37 { int celsius, fahr; printf(―Enter fahr: \n");

scanf("%d", &fahr); fahr = 100; celsius = 5 * (fahr - 32) / 9; printf("fahr = %d, celsius = %d\n", fahr, celsius); return 0;
}

?

2.3.5 常用数学库函数
库函数
? C语言处理系统提供事先编好的函数,供用户在

编程时调用。scanf(), printf(), exp() ? 在相应的系统文件(头文件)中定义一些必需的 信息。
?

#include命令
? 用户调用库函数时,将相应的头文件包含到源程

序中。

例如
? 调用scanf,

printf,需要 #include <stdio.h> ? 调用sqrt,需要 #include <math.h>

常用数学库函数
? ?

平方根函数 sqrt(x) 绝对值函数 fabs(x)
fabs(-3.56) 的值为3.56

?
? ? ?

幂函数 pow(x, n) :xn
pow(1.1, 2) 的值为1.21(即1.12)

指数函数 exp(x):ex
exp(2.3) 的值为e2.3

以e为底的对数函数 log(x):ln x
log(123.45) 的值为4.815836

以10为底的对数函数 log10(x):log10x
log10(123.45) 的值为2.091491。

例2-5 计算存款的本息
输入存款金额 money、存期 year 和年利率 rate,根据公式计算存款到期时的本息合计 sum(税前),输出时保留2位小数。 sum = money ( 1 + rate)year

sum = money * pow((1 + rate), year)

# include <stdio.h> # include <math.h> int main(void) { int money, year; double rate, sum;

例2-5 程序
Enter money: 1000 Enter year: 3

Enter rate: 0.025 printf(―Enter money:"); sum = 1076.89 scanf("%d", &money); printf(―Enter year: "); scanf("%d", &year); printf(―Enter rate:"); scanf("%lf", &rate); sum = money * pow((1 + rate), year); printf("sum = %.2f", sum); return 0; } scanf("%d%d%lf", &money, &year, &rate);

调用scanf函数输入多个数据
scanf("%d%d%lf", &money, &year, &rate); 输入:1000 3 0.025 输入参数、格式控制说明、输入数据
?

scanf需要多个输入参数和多个格式控制说明
输入参数的类型、个数和位置要与格式控制说明一一 对应 ? scanf("%d%lf%d ", &money, &year, &rate);

?

程序运行时,输入的多个数据之间必须有间隔。
scanf("%d%lf%d ", &money, &rate , &year);

如何输入?

2.4 输出华氏-摄氏温度转换表
2.4.1 程序解析

2.4.2 for语句
2.4.3 指定次数的循环程序设计

2.4.1 程序解析
例2-6输入2个整数lower和 upper,输出一张 华氏-摄氏温度转换表,华氏温度的取值范 围是[lower, upper],每次增加1°F。
fahr celsius 30 -1.1 31 -0.6 32 0.0 33 0.6 34 1.1 35 1.7

2.4.1 程序解析-温度转换表
#include <stdio.h> int main(void) { int fahr, lower, upper; double celsius; printf("Enter lower:"); scanf("%d", &lower); printf("Enter upper:"); scanf("%d", &upper); printf("fahr celsius\n"); for (fahr = lower; fahr <= upper; fahr ++) { celsius = (5.0 / 9.0) * (fahr - 32); printf("%d %6.1f\n", fahr, celsius); } return 0; Enter lower: 30

Enter upper: 35 fahr celsius 30 -1.1 31 -0.6 32 0.0 33 0.6 34 1.1 35 1.7

// 温度重复转换:华氏温度从lower开始,到upper结束,每次增加1°F

}

fahr = fahr+1

例2-8中for语句的流程
for (fahr = lower; fahr <= upper; fahr ++) { celsius = (5.0 / 9.0) * (fahr - 32); printf("%d %6.1f\n", fahr, celsius); } fahr = fahr+2 输出?
Enter lower: 30
Enter upper: 35 fahr celsius 30 -1.1 31 -0.6 32 0.0 33 0.6 34 1.1 35 1.7

2.4.2 for语句-循环语句
for(表达式1;表达式2;表达式3) 循环体语句 实现C语句的重复执行
3个表达式、循环体语句 !书写顺序和执行顺序不同 !表达式1只执行一次

for语句中的循环变量
循环(控制)变量:for语句中,通过改变或判断某个 变量的值来控制循环的执行 for (fahr = lower; fahr <= upper; fahr ++) {
celsius = (5.0 / 9.0) * (fahr - 32.0); printf("%d %6.1f\n", fahr, celsius);

} 赋初值 判断其值 改变其值

for语句的说明
for (fahr = lower; fahr <= upper; fahr ++) {
celsius = (5.0 / 9.0) * (fahr - 32.0); printf("%d %6.1f\n", fahr, celsius);

}
表达式1:给循环变量赋初值,指定循环的起点。
fahr = lower

表达式2:给出循环的条件,决定循环的继续或结束。
fahr <= upper

表达式3:设置循环的步长,改变循环变量的值,从而可改 变表达式2的真假性。
fahr++

语句:被反复执行的语句,一条语句。

复合语句{ }和空语句 ;
for (fahr = lower; fahr <= upper; fahr ++) {
celsius = (5.0 / 9.0) * (fahr - 32.0); printf("%d %6.1f\n", fahr, celsius);

}

for (fahr = lower ; fahr <= upper; fahr = fahr + 1)

celsius = (5.0 / 9.0) * (fahr - 32.0); printf("%d %6.1f\n", fahr, celsius);
for (fahr = lower ; fahr <= upper; fahr = fahr + 1);

celsius = (5.0 / 9.0) * (fahr - 32.0); printf("%d %6.1f\n", fahr, celsius);

!不要在for语句中随意加分号

2.4.3 指定次数的循环程序设计
求 1+2+……+100 抽取具有共性的算式:sum = sum + i
sum初值为0,该算式重复100次,i从1变到100 设i为循环变量,则: 指定循环起点的表达式1:i = 1 给出循环条件的表达式2:i <= 100 设置循环步长的表达式3:i++ 循环体语句:sum = sum + i; for(i=1; i<=100; i++)
sum =sum+i;

源程序-求 1+2+……+100

sum=5050

/* 计算1 + 2 + 3 + …… + 100 */ #include <stdio.h> for(i=1; i<=100; i++){ int main(void) sum=0; { sum=sum+i; int i, sum; } sum = 0; /* 置累加和sum的初值为0 */ for ( i = 1; i <= 100; i++ ) /* 循环重复100次 */ sum = sum + i; /* 反复累加 */ printf( ―sum = %d\n‖, sum); /* 输出累加和 */ return 0; }

求 1+1/2+1/3+……+ 1/100
#include <stdio.h> int main(void) { int i, sum; sum = 0; for ( i = 1; i <= 100; i++ ) sum = sum + i;

int i; double sum; for(i=1; i<=100; i++) sum=sum+1.0/i;

printf( ―sum = %d\n‖, sum);
return 0; } printf( ―sum = %f\n‖, sum);

指定次数的循环程序设计
一般包含四个部分:
?

初始化:指定循环起点
给循环变量赋初值,如i = 1; ? 进入循环之前,设置相关变量的初值,如sum = 0。
?

?
? ?

条件控制:
?

只要i <= 100,循环就继续

工作:指重复执行的语句(循环体)。
?

一条语句,可以是复合语句或空语句。如sum = sum + i。
如 i++,以改变循环条件的真假。一旦i > 100,循环结束。

改变循环变量:在每次循环中改变循环变量的值
?

例2-7 求 1+2+3+……+n
输入一个正整数n,求前n项和,即循环n次
#include <stdio.h> int main(void) { int i, sum;
sum = 0; for ( i = 1; i <= 100; i++ ) sum = sum + i; printf( ―sum = %d\n‖, sum); return 0; } Enter n: 100 Sum = 5050

printf(―Enter n:"); scanf("%d", &n); for(i=1; i<=n; i++) sum=sum+i;

求1+1/2+1/3+……+ 1/n
#include <stdio.h> int main(void) { int i, sum; #include <stdio.h> int main(void) { int i; double sum; printf(―Enter n: "); scanf("%d", &n); sum = 0; for ( i = 1; i <= n; i++ ) sum = sum + 1.0/i; printf( ―sum = %f\n‖, sum); return 0;

printf(―Enter n: "); scanf("%d", &n); sum = 0; for ( i = 1; i <= n; i++ ) sum = sum + i; printf( ―sum = %d\n‖, sum); return 0; } }

求 1+1/3+1/5+… 的前n项和
求前n项和,即循环n次,每次累加1项。
for (i = 1; i <= n ; i++) sum = sum + item (第i项) item = 1.0 / (2 * i - 1)

源程序-求 1+1/3+1/5+…
#include <stdio.h> int main(void) { int i, n; double item, sum; printf(―Enter n: "); scanf ("%d", &n); sum = 0 ; for ( i = 1; i <= n; i++ ) { item = 1.0 / (2 * i - 1); /* 计算第i项的值 */ sum = sum + item ; /* 累加第i项的值 */ } printf ( "sum = %f\n", sum); return 0;

}

例2-8 求 1-1/3+1/5-… 的前n项和
求前n项和,即循环n次,每次累加1项。
for (i = 1; i <= n ; i++) sum = sum + item (第i项)
item = flag*1.0/(2 * i - 1)

item = flag * 1.0 / denominator denominator = denominator + 2 flag = -flag

#include <stdio.h> int main(void) { int denominator, flag, i, n; double item, sum;

例2-8 源程序

printf(―Enter n: "); scanf ("%d", &n); flag=1; denominator =1; sum = 0 ; for ( i = 1; i <= n; i++ ) { item = flag * 1.0/ denominator; /* 计算第i项的值 */ sum = sum + item ; /* 累加第i项的值 */ flag = -flag; /* 准备下一次循环 */ denominator = denominator +2; } printf ( "sum = %f\n", sum); return 0; }

例2-9 求n!
n! = 1*2*…*n
product = ? for (i = 1; i <= n ; i++) product = product * item (第i项) item=i

例2-9 源程序
#include <stdio.h> int main(void) { int i, n; double product; printf("input n: \n"); scanf ("%d", &n) ; product=1; /* 置阶乘product的初值为1 */ for ( i = 1; i <= n; i++ ) /* 循环重复n次,计算n! */ product = product * i ; printf ( "product = %.0f\n", product ); return 0; }

求 xn
输入实数x和正整数n, 计算xn = x * x * … * x
for (i = 1; i <= n ; i++) power = power * item (第i项)

item=?

源程序-求 xn
#include <stdio.h> int main(void) { int i, n; double x, power ; printf(―Enter x, n: \n"); scanf ("%lf%d", &x, &n) ; power = 1; /* 置power的初值为1 */ for ( i = 1; i <= n; i++ ) /* 循环重复n次,计算x的n次幂 */ power = power * x; printf( "%0.f\n", power);

}

2.5 生成乘方表和阶乘表
2.5.1 程序解析

2.5.2 结构化程序设计思想

2.5.1 程序解析
例2-10(1) 输入一个正整数n,生成一张2的乘方表,输出 20到2n的值,可以调用幂函数计算2的乘方。
for (i = 0; i <= n ; i++){ power = pow(2, i); /*调用幂函数pow(2,i)计算2的i次 方*/ 输出power的值; }

源程序-生成乘方表
Enter n: 4 #include <stdio.h> pow(2,0)= 1 #include <math.h> pow(2,1)= 2 int main(void) pow(2,2)= 4 { pow(2,3)= 8 int i, n; pow(2,4)= 16 double power; printf("Enter n:"); scanf("%d", &n); for (i = 0; i <= n ; i++){ power = pow(2, i); /* 调用幂函数pow(2,i)计算2的i次方 */ printf("pow(2,%d)= %.0f\n", i, power); } return 0; }

例2-10(2)生成阶乘表
输入一个正整数n,生成一张阶乘表,输出0! 到n!的值。要求定义和调用函数fact(n)计 算n!,函数类型是double。
for (i = 0; i <= n ; i++){ product = fact(i); /* 调用自定义函数fact(i)计算i! */ 输出product的值; } for (i = 0; i <= n ; i++){ power = pow(2, i); /*调用幂函数pow(2,i)计算2的i次 方*/ 输出power的值;

源程序-生成阶乘表

#include <stdio.h> double fact(int n); /* 自定义函数的声明 */ int main(void) double fact(int n) /* 函数首部 */ { int i; double product; { int i, n; product = 1; double result;
for (i = 1; i <= n; i++) product = product * i; return product; /* 将结果回送主函

Enter n: 3 0!=1 1!=1 2!=2 3!=6

printf("Enter n:"); 数 */ scanf("%d", &n); } for (i = 0; i <= n ; i++){ result = fact(i); /* 调用自定义函数fact(i)计算i! */ printf("%d!=%.0f\n", i, result); } return 0;

}

2.5.2 结构化程序设计思想
?

结构化程序设计(Structured Programming)
? ?

程序设计技术
C语言是结构化程序设计语言

?

强调程序设计的风格和程序结构的规范化,提倡清晰的结构, 其基本思路是将一个复杂问题的求解过程划分为若干阶段,每 个阶段要处理的问题都容易被理解和处理。 按自顶向下的方法对问题进行分析、模块化设计和结构化编码 等3个步骤。

?

自顶向下的分析方法
? ?

把大的复杂的问题分解成小问题后再解决

面对一个复杂的问题,首先进行上层(整体)的分析,按组织
或功能将问题分解成子问题,如果子问题仍然十分复杂,再做 进一步分解,直到处理对象相对简单,容易处理为止。

?
?

当所有的子问题都得到了解决,整个问题也就解决了。
每一次分解都是对上一层的问题进行细化和逐步求精,最终形 成一种类似树形的层次结构,来描述分析的结果。

学生成绩统计程序的层次结构图
学生成绩统计程序

成绩输入

数据计算

数据查找

输出成绩

计算学生平均分

计算课程平均分

模块化设计
?

将模块组织成良好的层次系统,顶层模块调用其下层模块以实

现程序的完整功能,每个下层模块再调用更下层的模块,从而
完成程序的一个子功能,最下层的模块完成最具体的功能。
?

遵循模块独立性的原则,即模块之间的联系应尽量简单。
?
? ? ?

一个模块只完成一个指定的功能。
模块之间只通过参数进行调用。 一个模块只有一个入口和一个出口。 模块内慎用全局变量。

结构化编码
?

选用顺序、选择和循环三种控制结构,使程序具有良好的风

格。
?

对变量、函数、常量等命名时,要见名知意,有助于对变 量含义或函数功能的理解。

?
?

在程序中增加必要的注释,增加程序的可读性。
程序要清晰易懂,语句构造要简单直接,一行写一条语句, 采用缩进格式。 程序有良好的交互性,输入有提示,输出有说明,并尽量 采用统一整齐的格式。

?


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