Методическая разработка "Основы программирования на языке Си"

Этот цикл считает значения n от 1 до 10000, ничего больше не делая. Символ ; после заголовка цикла – это пустой оператор.

Любой список заголовка может содержать оператор запятая, т.е. несколько операторов и выражений, разделенных запятыми, которые выполняются слева направо. Таким образом, оператор цикла for может иметь как бы несколько параметров цикла, изменяющихся одновременно. Чаще всего начальное выражение и выражение приращения – операторы присваивания или обращение к функциям (если их нет, то параметр цикла как бы не рассматривается); а условное выражение содержит выражение отношения или логическое выражение (если его нет (остается только ; ), то считается что условие проверки конца цикла истинно, при этом цикл не может быть завершен по условию конца цикла в заголовке цикла, а только по операторам break, goto, return.

ОПЕРАТОР ЦИКЛА С ПРЕДУСЛОВИЕМ

Оператор цикла с предусловием (анализ конца цикла производится до выполнения операторов тела цикла) используется, когда количество повторений операторов тела цикла заранее не известно и определяется в процессе выполнения цикла.

Синтаксис оператора:

while (выражение)

оператор;

где

выражение – выражение любого типа;

оператор - простой или составной оператор тела цикла, он должен включать оператор изменения операндов логического выражения.

Вначале вычисляется выражение (условие), если оно истинно, то выполняется тело цикла, и выражение вычисляется снова; если ложно – тело цикла не выполняется. Цикл продолжается до тех пор, пока значение выражения не станет ложным и управление сразу передаётся следующему оператору. Если выражение ложно изначально, то тело цикла не будет выполнено ни разу.

Например:

i=20;

while (i=1)

{x=i;

i - -;

}

ОПЕРАТОР ЦИКЛА С ПОСТУСЛОВИЕМ

Оператор цикла с постусловием (анализ конца цикла производится после выполнения операторов тела цикла) используется, когда количество повторений операторов тела цикла заранее не известно и определяется в процессе выполнения цикла.

Синтаксис оператора:

do

оператор

while (выражение);

где

выражение – выражение любого типа;

оператор - простой или составной оператор тела цикла.

Тело цикла выполняется хотя бы один раз. После каждого выполнения тела цикла анализируется значение выражения: если оно истинно, то тело цикла выполняется снова, и снова вычисляется значение выражения; если ложно - цикл завершается.

Например:

do

{y=x-5;

x - -}

while (x0);

МАССИВЫ В ЯЗЫКЕ СИ

Массив – это совокупность однотипных элементов, занимающих непрерывную область памяти. Элементы массива образуют последовательность, упорядоченную по номерам их элементов. С массивом связаны следующие его свойства: имя, тип, размерность.

Синтаксис объявления массива:

тип_элементов имя_массива [константное_выражение];

где

константное выражение определяет размер массива, т.е количество элементов массива. Например:

1) int a[10];

объявлен одномерный массив с именем a, содержащий 10 элементов целого типа.

2) float b[3][3]

объявлен двумерный массив b, состоящий из 3 строк и 3 столбцов, т.е.
из 9 элементов вещественного типа.

В отличие от языка Паскаль в языке Си нельзя определять произвольные диапазоны для индексов. Размер массива, указанный в объявлении, всегда на единицу больше максимального значения индекса.

Для обращения к элементам массива используется имя массива, после которого в квадратных скобках стоит индекс в виде выражения определяющего значение индекса - порядкового номера элементов массива. Индексов в квадратных скобках может быть столько, сколько измерений в массиве. Каждый индекс указывается в своих скобках. Значения индекса должны лежать в диапазоне от 0 до величины на единицу меньшей, чем размер массива указанный при его объявлении.

Например: a[0], а[1], а[2], а[3], а[4], а[5], а[6], а[7], а[8], а[9].

b[0][0], b[0][1], …, b[3][3]

В памяти элементы массива располагаются так, что при переходе от элемента к элементу наиболее быстро меняется самый правый индекс массива. Т.е. матрица располагается в памяти по строкам. Между элементами массива в памяти разрывыф отсутствуют. Операций над массивами в Си нет. Пересылка элементов одного массива в другой может быть реализована только поэлементно, с помощью цикла. Над элементами массива допускаются те же операции, что и над скалярными переменными того же типа. Форматный ввод-вывод значений элементов массива можно производить только поэлементно.

Пример 1. Ввод с клавиатуры и вывод на экран одномерного массива.

while(1)//открытие беск.цикла для проверки размерности

{

printf("Ведите размерность вектора:");

scanf("%d",&r);

if((r0)&&(rbreak;

printf("Размерность вне диапазона,повторите ввод\n");

} //закрытие беск.цикла для проверки размерности

printf("\n\t Введите вектор\n");// ввод вектора

for(i=0;i

{

printf("a[%d]=",i);

scanf("%f",&a[i]);

} //конец ввода вектора

printf("\n\t Исходный вектор \n");//вывод вектора

for(i=0;i

printf("%5.2f",a[i]);

printf("\n");//конец вывода вектора

Пример 2. Ввод с клавиатуры и вывод на экран двумерного массива.

while(1)

{

printf("Введите размерность матрицы по строкам:");

scanf("%d",&ri);

if ((ri0)&&(ribreak;

printf("Размерность вне диапазона, повторите ввод\n");

}

while(1)

{

printf("Введите размерность матрицы по столбцам:");

scanf("%d",&rj);

if ((rj0)&&(rjbreak;

printf("Размерность вне диапазона, повторите ввод\n");

}

printf("\n\t Введите матрицу\n");

for(i=0;i

for(j=0;j

{

printf("a[%d][%d]= ",i,j);

scanf("%f",&a[i][j]);

}

printf("\n\t Исходная матрица \n");

for(i=0;i

{

for(j=0;j

printf("%5.2f ",a[i][j]);

printf("\n");

}

При объявлении массива можно указывать инициализацию массива, т.е присвоить значение каждому элементу массива.

Например:

float a[5] = {1, 0.5, 3, 2.1, 6};

int b[2][2] = {1,2,3,4}

int m[6] = {5, 3, 2}; - будет создан массив из шести элементов. Первые три элемента получат инициализированные значения. Значения остальных будут либо неопределенными, либо разны нулю, если массив внешний или статический.

Размер массива может не указываться, если при объявлении производится инициализация значений элементов.

Например: int p[] = {2, 4, 6, 10, 1};

Строки (СИМВОЛЬНЫЕ МАССИВЫ)

В языке Си нет специально определенного строкового типа данных (как в Паскале). Символьные строки организуются, как массивы символов, т.о. на длину строки в Си нет ограничения. В этом состоит их важное преимущество перед строками в Паскале, где размер строки не может превышать 255.

Каждый символ строки хранится в отдельном байте ОП. В конце каждой строки компилятор помещает нулевой символ \0 (null – в явном виде он не отображается), поэтому каждая строка занимает на 1 байт ОП больше, чем символы в строке. По этой же причине строка, содержащая один символ, не совпадает с символьной константой.

Строка – это последовательность символов, заключенных в кавычки. Строка может содержать любые символы алфавита, кроме кавычек, символа \ и символа конца строки \n (переход на новую строку). Для размещения в строке данных символов необходимо перед ними разместить символ \ .

Например: “Он сказал: \”Привет!\””

Каждая строковая константа, даже если она идентична другой строковой константе, сохраняется в отдельном месте памяти.

Если две строковые константы записаны одна за другой, то во время компиляции компилятор объединяет их:

“Hello, “, “Friends” = “Hello, Friends”

Такой механизм предоставляет удобное средство для записи длинных строковых констант.

Строка описывается, как символьный массив.

Синтаксис описания:

char имя строки [максимальный размер];

например: char str[20];

Одновременно с описанием строка может инициализироваться. Возможны два способа инициализации строки:

1) с помощью строковой константы (последовательности символов, заключенной в кавычки):

При таком способе инициализации в конце строки компилятор сам ставит символ \0.

char s[10] = “строка”; - начальное значение задавать необязательно

под строку s будет выделено 10 байт памяти, из них первые 7 получат значения при инициализации (седьмой – нулевой символ).

char s[] = ”строка”; - начальное значение обязательно

будет сформирована строка s из 7 символов.

2) в виде списка символов (элементов массива):

char s[10] = {‘c’,‘т’,’р’,’о’,’к’,’а’,‘\0’}; - описание равнозначно первому.

Символьный массив можно определить без нулевого символа в конце:

char s[10] = {‘c’,‘т’,’р’,’о’,’к’,’а’};

но это приведет к проблемам с обработкой такой строки, так как будет отсутствовать ориентир на ее окончание.

Отдельные символы строки идентифицируются индексированными именами, например: s[0]=’c’, s[5]=’a’

Инициализация двумерного символьного массива строками:

char b[4][30]= Тексты в кавычках эквивалентны

{ скобочной записи:

“Результаты сессии”, {{…},{…},…};

“_________________”,

“ ФИО | Оценки “,

“ ________________”

};

Ввод-вывод символьных строк

Прототипы функций находятся в библиотеке стандартного ввода-вывода stdio.h.

Пример: Ввести с клавиатуры строку символов и вывести ее на печать.

Ввод и вывод строки можно оформить в цикле:

ОБРАБОТКА СТРОК

Обработка строк обычно связана с перебором всех символов от начала до конца. Признаком конца такого перебора является обнаружение нулевого символа.

При манипулировании со строками система не контролирует выход фактической длины строки за пределы максимально допустимого размера, задаваемого при описании. В случае ошибки дополнительные символы будут записаны поверх информации, которая располагается вслед за полем, отведенном для строки.

Для избегания ошибки рекомендуется следить за выходом строки за предусмотренные пределы, вводя достаточные размеры строк при их описании.

Для использования функций обработки строк необходимо подключить в программе библиотеку string.h (и stdlib.h).

СТРУКТУРНЫЙ ТИП ДАННЫХ (Структуры)

В языке Си понятие структуры аналогично понятию записи (record) в языке Паскаль. Структурный тип данных обычно используется при разработке информационных систем, баз данных.

Структура - это структурированный тип данных, представляющий собой поименованную совокупность разнотипных элементов. Структуры позволяют группу связанных между собой переменных трактовать не как множество отдельных переменных, а как единое целое.

В отношении структуры можно выполнять следующие действия: копировать; выполнять операции присваивания; передавать функциям в качестве аргумента, а функции могут возвращать их в качестве результата; инициализировать. Структуры нельзя сравнивать.

Синтаксис описания структуры:

struct [имя типа]

{ тип 1 переменная 1;

тип 2 переменная 2;

…………………..…….;

тип n переменная n;

};

Описание начинается со служебного слова struct, за которым может следовать имя типа структуры. Далее это имя может служить кратким обозначением той части описания, которая заключена в фигурные скобки. В фигурных скобках определяется последовательность переменных величин, называемых элементами структуры, которые могут иметь различные типы. В конце обязательно ставится символ «;»
(т.к. это оператор).

Объявления переменных списка имеют тот же самый синтаксис, что и объявление обычных переменных, за исключением того, что объявления не могут содержать спецификаторов классов памяти или начальных значений. Элементы структуры могут быть любого типа (базового, массивом, указателем, объединением или структурой). Их имена могут совпадать с именем обычных переменных, т.к. они всегда различны по контексту.

Имена элементов внутри объявленной структуры должны быть различными, внутри разных структур могут совпадать.

Описание структуры - это тип, то есть когда мы описываем структуру, мы просто описываем новый тип. Описание структуры, не содержащей списка переменных, не резервирует памяти, она просто описывает шаблон-образец структуры. Однако если структура имеет имя, то этим именем далее можно пользоваться при определении структурных объектов.

Например, требуется организовать сведения о выплате студентам стипендии:

Элементы такой структуры (фамилия, курс, группа, стипендия) называются полями. Каждому полю должно быть поставлено в соответствие имя и тип.

Для рассмотренного примера определение соответствующего структурного типа может быть следующим:

struct student

{

char fam[30];

int kurs;

char grup[3];

float stip;

};

После этого student становится именем структурного типа, который может быть назначен некоторым переменным.

В соответствии со стандартом Си это нужно делать так:

struct student stud1, stud2;

Служебное слово struct можно опускать и писать так:

student stud1, stud2;

где stud1 и stud2 – переменные структурного типа.

Допускаются и другие варианты описания структурных переменных. Можно вообще не задавать имя типа, а описывать сразу переменные:

struct

{

char fam[30];

int kurs;

char grup[3];

float stip;

} stud1, stud2;

Обращение к элементам (полям) структурной величины производится с помощью уточненного имени следующего формата:

имя структуры.имя элемента

Примеры уточненных имен для описанных выше переменных:

stud1.fam;

stud1.stip;

Значения элементов структуры могут определяться вводом, присваиванием, инициализацией.

Пример инициализации в описании:

student stud1 = {"Кротов", 3, "Ф32", 350};

Поля структуры могут сами иметь структурный тип. Такие величины представляют многоуровневые деревья.

Допускается использование массивов структур. Например, сведения о 100 студентах могут храниться в массиве, описанном следующим образом:

student stud[100];

Тогда сведения об отдельных студентах будут обозначаться, например, так:

stud[0].fam; - фамилия первого студента

stud[4].kurs; - курс пятого студента

stud[9].stip; - стипендия 10 студента и т.п.

Если нужно взять первую букву фамилии 25 студента, то следует писать так:

stud[24].fam[0];

ФУНКЦИИ В ЯЗЫКЕ СИ

Язык Си предоставляет программисту большие возможности в определении структуры программы. Качество программы зависит от умения программиста разбить свою программу на логически обоснованные функции (модули) с хорошо обоснованным интерфейсом и хорошо документированным текстом программы. Функция является основной программной единицей в языке Си, минимальным исполняемым программным модулем. В языке Си нет понятий подпрограммы, вся выполняемая часть программы строится на последовательности определений и функций.

Любая программа на языке Си содержит одну главную функцию с именем main() и любое количество других функций. Выполнение программы начинается с функции main(), остальные функции выполняются по мере обращения к ним.

В языке Си существует два вида функций:

1. Функции, возвращающие значения в вызывающую программу.

Синтаксис записи:

[класс памяти] тип функции имя функции (список и определение формальных параметров)

{

тело функции (операторы);

return (выражение);

}

где

класс памяти - это спецификатор, который определяет класс памяти функции;

тип функции - определяет тип результата возвращаемого функцией, с помощью оператора return;

имя функции – идентификатор, с помощью которого функция вызывается для выполнения;

список формальных параметров – определяет типы и имена формальных параметров, т.е. переменных функции, с помощью которых производится обмен данными между вызывающей и вызываемой функциями в процессе выполнения программы;

тело функции состоит из определения внутренних переменных и операторов;

return – оператор возврата, которым обязательно заканчивается функция, возвращающая значение в точку её вызова;

выражение преобразуется к типу результата, заданного в заголовке функции и возвращается в точку вызова функции.

Если функция возвращает значение результата с помощью оператора return, то такую функцию можно использовать в выражениях правой части оператора присваивания и во всех выражениях, где допустимо значение результата функции. В качестве результата функция не может возвращать массив или функцию, но может возвращать указатель на массив или функцию.

1. Функции, не возвращающие значения в вызываемую программу.

Синтаксис записи:

[класс памяти] void имя функции (список и определение формальных параметров)

{

тело функции (операторы);

[return();]

}

Выполнение такой функции завершается либо оператором возврата без параметров (return();), либо после того как выполняется тело функции.

Если в программе есть обращение к функции, то выше определения функции должно располагаться её описание, такое описание называется прототипом функции, оно полностью совпадает с заголовком функции.

Синтаксис записи прототипа функции:

[класс памяти] тип функции или void имя функции(список и определение формальных параметров);

Прототип функции должен размещаться в разделе внешних параметров, сразу за директивами препроцессора. Прототипы функции указывать не обязательно, если главная функция main() записана в программе после всех других функций. Если выше, то обязательно. Если в описании функции не указан класс памяти, то по умолчанию берётся внешний.

Вызов функции активизирует её, т.е. передаёт ей управление и фактические параметры.

Синтаксис вызова функции:

имя функции (список фактических параметров);

или

указатель на функцию (список фактических параметров);

где указатель на функцию – это выражение, имеющее в своём значении адрес некоторой функции.

Формальные параметры – это переменные, которые принимают значения при обращении к функции в соответствии с порядком следования их имен в списке параметров. Идентификаторы формальных параметров не могут совпадать с идентификаторами, объявленными внутри функции. При вызове функции осуществляется передача фактических параметров в эту функцию, т.е. происходит присваивание значений фактических аргументов формальным параметрам.

Фактические аргументы могут быть выражениями, константами и переменными базового типа. Массивы и функции не могут передаваться как параметры, но могут передаваться указатели на массивы и функции.

Между формальными и фактическими параметрами при вызове функций, должны соблюдаться правила соответствия по последовательности и типам. Передача параметров при вызове функции происходит только по значению, поэтому выполнение функции не может изменить значения переменных, указанных в качестве фактических параметров.