C实验指导书10.docx
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C实验指导书10
《C程序设计语言》
实验指导书
信息教研室编
西南科技大学计算机科学与技术学院
2006年8月
实验一简单的C语言程序
1.1实验类型:
验证型实验2学时
1.2实验目的
1、熟悉并学习使用C程序编译平台TurboC;
2、掌握如何在编译平台下编辑、编译、连接和运行一个简单的C程序;
3、掌握C语言基础数据类型,熟悉变量定义和赋值方法;
4、学会使用C算术运算符和算术表达式;
1.3知识点介绍
1、C程序的结构。
一个程序有多个程序单位构成,每一个程序单位作为一个文件,编译系统分别对每个程序文件分别编译,然后连接起来形成可执行程序。
在一个程序单位中包含以下几部分:
预处理命令
全局声明部分
函数(有函数首部和函数体组成),一个C必须有一个(而且只能有一个)main()函数。
2、C数据类型和表达式
C有多种数据类型,数据类型隐含着该类数据的表示、存储及处理规则。
C运算符丰富,使用十分灵活。
有运算符和括号将运算对象(操作数)连接起来,构成表达式。
表达式中混合运算式要注意运算符的优先级和结合性。
此外,不同数据类型运算时,存在类型转换(隐式自动转换和强制转换)。
3、C程序的编写实现
用C语言编写程序——对源程序文件进行编译声称目标文件——对目标文件连接形成可执行程序——运行程序得到结果——分析结果。
1.4实验内容
题目1最简单的C程序
按提示的操作步骤,输入下面程序代码,编译连接并执行。
[实验提示]
按照操作步骤创建第一个应用:
(1)编辑你的第一个C源程序
(2)保存你的源文件
(3)编译、连接得到可执行程序
(4)改正源程序中的错误
(5)运行你的第一个程序
[思考与扩展]
1、如果程序中大小写输入错误如main写成Main,结果会怎样?
2、编译运行通过后,本程序输出了一行字符,如果还想输出一行字符:
"it’stooeasy!
"
程序代码该如何修改添加?
提示:
注意使用换行控制符’\n’
题目2简单应用—求圆柱体的体积
输入下面程序代码,编译运行。
[实验提示]
按照第一题的操作步骤文件,输入代码,编译连接,执行程序,输入测试数据分析结果是否正确,如有错误改正后再重新编译连接,直到没有错误为止。
[测试数据]
运行时输入:
58
-21
[思考与扩展]
1、如果运行时输入
3.85
程序的输出结果是什么,正确吗?
将程序中变量radius,high改为double类型,然后输入上面的测试数据,结果怎么样?
说明原因。
2、注意输入提示和输出提示语句,尝试修改输入数出提示语句。
题目3温度转换
输入华式温度,要求输出摄式温度。
公式C=5/9*(F-32)
输入输出要有文字说明,取两位小数。
[测试数据]
运行时输入:
30
17
实验二逻辑结构
2.1实验类型:
验证型实验2学时
2.2实验目的
1、掌握C程序控制的基本结构:
选择结构的实现;
2、掌握简单C程序的编写和调试
2.3知识点介绍
1关系运算、逻辑预算,关系表达式和逻辑表达式。
2、选择结构:
if语句,switch语句的应用。
2.4实验内容
题目1计算员工周工资
编写一个程序,输入某雇员的每周工作时间(以小时计)和每小时的工资数,计算并输出他的工资。
若雇员周工作小时超过40小时,则超过部分按原工资的1.5倍的加班工资来计算。
若雇员每周工作小时超过60小时,则超过60的部分按原工资的3倍的加班工资来计算,而40到50小时的工资仍按照原工资的1.5倍的加班工资来计算。
1、要求有输入提示和输出提示,如要输入雇员的工作时间和每小时的工资值时,可以提示:
“Pleaseinputemployee’sworktimeandwage_per_hour:
”
输出时,提示:
“Theemployee’swage:
”。
2、给你的程序加上注释,并注意排版格式,使得其清晰可读。
[实验提示]
1、从本次实验开始,我们开始编写稍微复杂的程序,涉及到一些简单的算法,请务必按实验要求养成良好编程的习惯,再次强调:
代码要写整齐,注意排板规范。
。
给你的变量起个好名字,不要什么变量都用a,b,c…等,变量最好用英文单词或单词的缩写命名,变量名字要体现变量在程序的含义和作用。
要有必要的注释!
!
,养成这一良好的习惯很重要,请记住,“代码只被书写一次,而它被修改和阅读的次数可能是无限的”
2、本程序可以使用if语句和switch语句分别实现流程图分别如下:
真
(1)
真
(1)
假(0)
假(0)
Cin>>worktime>>wageph
(worktime<=40)
(worktime<=60)
Wage=worktime*wageph
Wage=((worktime-40)*1.5+40)
*wageph
Wage=((worktime-60)*3.0+(60-40)*1.5)+40)
*wageph
输入cout< if—elseif语句实现流程图 Switch语句实现流程图 [测试数据] 输入: 304 输入: 454.5 输入: 605 [思考与扩展] 1、尝试分别用if和switch语句实现选择结构语句 2、测试数据的选择应该考虑选择结构中的每一种情况都被执行一次,也就是选择的测试数据应该具有代表性,对本题来说,选择的数据因该分几种情况: 1)小于40的数据 2)大于40而小于50的数据,3)大于50的数据,4)不合理的数据比如负数或大于7*24的数,(注意一周最多只有7*24小时),设计一组你的测试数据。 题目2设计一个计算+、-、*、/的程序 程序从标准输入读入表达式: 输入: 4+2回车 则输出: 4+2=6 输入: 4*2回车 则输出: 4*2=8 。 。 。 。 。 。 。 实现要求: 1、有输入提示和输出提示,如要输入表达式时,可以提示: "pealseintputarithmeticexpression: " 输出时,提示: "4+2=6"。 计算在用户输入的非政策表达式时程序结束并提示输入错误。 2、为你的程序加上注释,使得其清晰可读。 3、尝试利用调试程序来修改你程序的逻辑错误。 [实验提示] 具体计算可采用switch语句实现 switch(operator) //判断运算符 { case'+': result=operand1+operand2; cout< break; case'-': …… default: …… } [测试数据] 自己设计一组测试数据,要求覆盖switch选择结构的中所有路径即每条case语句都被执行一次。 [思考与扩展] 1、使用switch语句中的break起什么作用? 2、你还有更好的实现方法么? 实验三循环控制 题目1下面程序计算n! 要求: 1、看懂代码,添加必要的注释。 2、分别用fordo-while语句改写程序。 3、当程序运行时输入20,会遇到困难,请改写程序? 4、计算-1! +2! -3! -…+20! 。 要求1)分别采用从左到右相加和从右到左相加的计算顺序;2)采用所有负项和所有正项分别相加 [实验提示] 1、设置断点调试程序。 在循环体语句部分设置几个断点,单步执行,观察需循环体语句的执行流程,即循环控制变量的变化,观察执行过程中个变量的值。 2、如果循环次数太大时,。 你应该设置合适的循环条件,使循环次数减少,否则单步执行完所有的循环次数太费时间,如某个循环共1000次,在调试时可以设置较小的循环次数10,待调试完毕再设置为1000。 [思考与扩展] 1、计算n! 时,当程序运行时输入20,会遇到困难,如何改写程序? 2、计算-1! +2! -3! -…+20! 程序中使用的循环嵌套,可以用forwhiledo-while结构进行组合,有几种组合方式? 题目2计算生日时星期几 编写一个程序,只要输入年月日,就能回答那天是星期几。 [实验提示] 1、已知公元1年1月1日是星期一 2、算法提示: 如果输入的是2006年3月12日,计算方法是 (1)先计算从公元0001年初(0001-1-1)到2005年末(2005-12-31)共多少天,注意其中有闰年,闰年是366天,平年是365天。 闰年的判断条件满足(见教材例3.8题): ((year%4==0&&year%100! =0)! ! (year%400==0)) (2)然后再计算2006年1月1日到2006-3-12是多少天。 注意同样判断本年度是否闰年,即二月份是28天还是29天。 (3)上述两部分相加即从公元0001年初(0001-1-1)到2006年末(2006-3-12)的天数,用该天数模7(total%7)即得到星期数。 2、用户多次循环输入数据并计算可采用while语句实现: //首先输入三个数据: cout<<"pleaseenteryearmonthday: " cin>>year>>month>>day; //首先输入三个数: 年月日 while(year! =0&&month! =0&&month! =0) { ……//具体计算语句 //本次循环结束前再次输入三个数据(年月日),为下次循环计算做准备 cout<<"pleaseenteryearmonthday: " cin>>year>>month>>day; } [测试数据] 1、1年1月1日是星期一 2、2年1月1日是星期二 3、用上机日期 4、2000年1月1日是星期六 [思考与扩展] 1、用switch语句实现程序。 比较if和switch语句的区别。 2、对输入日期和理性检验,例如月份不能大于12,非闰年不得有2月29日,小月不得有4月31日 实验四数组 4.1实验类型: 验证型实验2学时 4.2实验目的 1、掌握一维数组和二维数组的定义、赋值和输入输出方法; 2、掌握字符数组和字符串的使用; 4.3知识点介绍 1、数组是有序数据的集合。 特点: 有序,元素必须是同一个类型,用下标标识每一个元素,数组在内存中占用一块连续的存储单元。 2、数组的定义: 定义时必须给出数组的大小(即数组元素的个数)。 数组使用时用下标标识特定的元素,注意使用时下标不要越界。 3、经常使用char类型的数组来处理字符和字符串。 字符数组和字符串数组的区别在于字符串数组有一个结束标志‘\0’. 4、常用的排序算法: 冒泡法和选择法。 4.4实验内容 题目1排序查找 用选择法对15个学生的成绩按从大到小的顺序排序,15个学生的成绩整数用scanf输入,如果输入的成绩不在[0,100]之间,则提示“输入错误”。 排序完成后,输入一个成绩,要求用折半查找法找出该成绩是该组中第几个元素的值(即第几名)。 如果该成绩不在数组中,则输出“无此成绩”。 [实验提示] 1、本题第一步首先对15个成绩排序,可使用冒泡法或选择法排序(冒泡排序算法见教材)。 选择法排序算法思想: n原数组中选择最小的一个元素,把它和位于第一个位置的元素互换位置;然后,在剩下的n-1个元素中选择最小的一个元素,并把它和第一个位置的元素交换;不断重复这些过程,直到最后两个元素。 如: 设有10个元素a[0]~a[9], 第一轮: 将a[0]与a[1]~a[9]比较,若a[0]比a[1]~a[9]都小,则不进行交换,即无任何操作。 若a[1]~a[9]中有一个以上比a[0]小,则将其中最小的一个(假设为a[i])与a[0]交换,此时a[0]中存放了10个中的最小数。 第二轮将a[1]与a[2]~a[9]比较,将剩下的8个数中最小者a[i]与a[1]对换,此时a[1]中存放的是10个中第二小的数。 依此类推,共进行9轮比较,a[0]~a[9]中已按由大到小的顺序存放。 2、排序完成后,这15个成绩按由大到小的顺序排列,此时用折半查找法查找某一个成绩效率较高。 折半查找法算法思想: 假如有以按由小到大排好序的9个数,a[0]~a[8],其值分别为: 1357911131517 若想查3是否在此数组中,可以先找出表列中居中的数,即a[4],将要找的数3与a[4]比较,a[4]值是9,发现a[4]>3,显然3应当在a[0]~a[4]范围内,而不会在a[5]~a[8]范围内。 这样就可以缩小查找范围,甩掉a[5]~a[8]这一部分,即将查找范围缩小为一半。 再找a[0]~a[4]中居中的数,即a[2],将要找的数与a[2]比较,a[2]的值是5,发现a[2]>3,显然3应当在a[0]~a[2]范围内。 这样又将查找范围缩小了一半。 再将3与a[0]~a[2]范围内居中的数a[1]比较,发现要找的数3等于a[1],查找结束。 一共比较了3次。 [测试数据] 自己选择15数据输入。 查找某一成绩时,分别选用在15个中的成绩和没有在15成绩中的数据测试。 [思考与扩展] 1、将选择法排序与起泡法比较,分析它们的特点和效率。 2、如果采用顺序查找的办法,即从第一个元素开始对比一直到找到与之相等的元素,和折半查找法相比,那个效率高? 3、数组名作为函数参数,形参和实参的关系? 题目2矩阵相乘 将两个给定的距阵(3X3)相乘得到另一个距阵并将其打印出来。 提示: X = 其中 要求: 1、从键盘输入两个矩阵,并输出结果矩阵。 矩阵的输入输出要求行列对其。 2、把矩阵相承写成函数形式,在主函数中完成矩阵的输入输出。 [实验提示] 1、定义三个数组a[2][2],b[2][2],c[2][2] 2、注意c数组的每一个元素 则应设计一个嵌套循环,一共有三个循环变量: i,j,k for(i=0;i<3;i++;) { for(j=0;j<3;j++;) { for(k=0;k<3;k++;) { c[i][j]+=a[i][k]*b[k][j] } } } [测试数据] 自己选择一组数据输入。 题目3字符串连接 编一程序,将两个字符串连接起来。 结果取代第一个字符串。 要求 1、用字符数组,不用strcat函数; 2、用C标准中的strcat函数; [实验提示] 1、采用字符数组的方法。 算法: 定义的两个字符数组,第一个数组的大小应大于两个字符数组的有效大小。 在串接时要注意字符处结束标志: 如下图所示: Str1[20] I L O V E \0 [实验提示] 1、采用字符数组的方法。 算法: 定义的两个字符数组,第一个数组的大小应大于两个字符数组的有效大小。 在串接时要注意字符处结束标志: 如下图所示: Str1[20] I L O V E \0 Str2[10] C + + \0 串接后: str1[20] I L O V E C + + \0 串接过程: 1)首先找到第一个字符串的结束标志即末尾str1[5]。 2)执行str1[5+i]=str[i]直到str[i]! =‘\0’ 3)给字符串str1末尾添加‘\0’ 2、函数原形strcat(char[],constchar[])使用时实参只需给出数组名,如strcat(str1,str2)使用时要确保str1数组不会溢出。 [测试数据] 自己选择一组数据输入。 [思考与扩展] 字符数组和字符串数组有什么联系或区别? 实验五函数 5.1实验类型: 验证型实验2学时 5.2实验目的 1、掌握函数声明、定义和使用的方法; 2、掌握函数递归调用的方法; 3、掌握全局变量、局部变量、静态局部变量的概念和使用方法; 4、掌握定义头文件的方法,学会建立和调试多文件程序; 5、学习函数重载的实现; 3.3.3知识点介绍 1、一个函数就是一个功能,在面向过程的结构化程序设计中,函数是程序的基本模块。 2、函数的定义: 类型 函数名(参数表){}。 3、函数调用过程: 程序先执行函数调用之前的语句,流程的控制转移到被调函数入口处,同时进行参数传递;执行被调函数种函数体的语句;流程返回调用函数的下一条指令处,将函数的返回值带回;接着执行主调函数中未执行的语句。 4、函数的嵌套调用: 被调函数中又调用另一个函数。 5、函数的递归调用: 一个函数直接或间接的调用自己,在实现递归时,再时间和空间上的开销比较大,但递归调用符合人们的思维,程序容易理解。 6、变量的作用域: 全局变量和局部变量 变量的生存期: 动态存储期,静态存储期 变量存储位置: 内存中的静态区,内存中的动态区。 寄存器存储。 3.3.4实验内容 题目1分析程序运行结果 输入下列程序,运行它,分析得到的结果。 要求: 1、阅读分析程序,给程序加上必要的注释 2、分析何以得出运行结果的原因 3、区分程序中那些是全局变量、局部变量、局部静态变量? 这些变量的差别是什么? 4、说明函数调用时实参和形参对应关系及值传递方式? [实验提示] 运行时在程序中设置断点调试,观察各个变量值的变化以及函数的调用过程。 1、设置断点调试你的程序观察函数调用的执行流程。 具体做法是在函数调用语句处设置断点,再在该被调函数的函数体语句部分设置断点。 2、单步执行程序,观察程序的执行流程: 函数调用时实参和形参的结合情况;程序从main函数转移到被调函数代码执行的及返回的流程,注意观察形参变量值的变化及形参变量的生存期。 [测试数据] 改变main()函数中a的值令a=10,改变func()函数中b的值令staticintb=10;程序运行结果? [思考与扩展] 1、将函数func()中的变量staticintb=10;改为intb,程序运行结果有什么变化。 2、如果将main()函数中定义变量的语句inta,b;移到程序第三行? 程序运行结果有没有变化,为什么。 题目2函数的递归调用和多文件结构 编写一个函数,求从n个不同的数中取r个数的所有选择的个数。 其个数值为: 其中: n! =n*(n-1)*(n-2)*...*1。 1、基本要求: 主程序中设计一个循环,不断从输入接收n和r的值,计算结果并输出,当用户输入00时,程序结束; 能检查输入数据的合法性,要求n>=1并且n>=r; 2、分别用递归和非递归两种方式完成程序设计; 3、多文件结构实现 将上面用非递归方式写成的程序改成用多文件结构表示。 要求将main()函数放在一个文件中,将另外两个函数放在另一个文件中,将函数原型说明放在一个头文件中。 建立一个项目,将这三个文件加到你的项目中,编译连接使你的程序正常运行。 [测试数据]: 输入: 53 输入: 1020 输入: -14 输入: 503 输入: 00 [实验提示] 1、利用一个非递归函数fn(intn)计算n! ,利用另一个函数Cnr(intn,intr)计算Cnr,在该函数中调用fn(), 问题: 你打算用什么样的变量类型来存放n! 函数返回的值? 注意各种数据类型的内存字长不同,整数能存放的数据范围有限,你如何解决? 可以用double数据类型来存放函数的计算结果 2、利用一个递归函数实现,利用公式实现递归: C(n,r)=C(n,r-1)*(n–r+1)/r 注意递归结束条件: 如果r=0,则C(n,r)=1 如果r=1,则C(n,r)=n [思考与扩展] 1、设置断点观察函数的递归调用和嵌套调用的执行流程。 2、递归函数的书写要点是什么? 3、在递归版本中,当n大到什么值时系统将发生栈溢出报错? 你觉得递归和非递归函数哪种好些? , 4、多文件结构中头文件的作用是什么? 5、将程序划分为多个文件有什么好处? 1、对一种形式测试: 分别在有标识符和注释掉程序中的标识符定义两种情况下编译运行。 2、对第二种形式测试: 分别使表达式的值为0和非0两种情况下编译运行。 . 实验六指针 6.1实验类型: 验证型实验2学时 6.2实验目的 1、掌握指针的概念、学会定义和使用指针变量; 2、掌握引用型变量的概念、学会定义和使用引用型变量; 3、学习使用指针数组和指向数组的指针; 4、学习使用指向字符串的指针变量; 5、学习使用指针和引用给函数传递参数; 6.3知识点介绍 1、指针就是地址,一个变量的地址成为给变量的指针。 指针变量就是用来专门存放另一个变量的地址。 若果一个指针变量存放另一个变量的地址,我们就说指针变量指向该变量。 2、指针变量的类型是其指向变量或常量的数据类型,指针变量本身在内存中只占四个字节。 3、指针作为函数参数时不会改变实参指针变量的值,但可以改变实参所指向变量的值。 4、数组名代表数组的首地址,是一个指针常量。 可以用一个指针变量指向一个数组,通过该指针可以对数组任意操作。 5函数指针: 函数名代表函数函数的入口地址,可以定义指向函数的指针变量用来指向函数。 指针函数: 函数返回值是指针(地址)。 6、指针运算灵活,但容易出错。 7、变量的引用就是变量的别名。 引用作形参不是传值,而是传递别名,即形参是实参的别名,并没有为形参分配存储单元。 6.4实验内容 题目1程序分析 输入下列程序,运行它,分析得到的结果。 要求: 1、给本题代码加上适当的注释,编译调试,分析说明程序运行结果。 2、如果将swap函数改为如下形式,程序运行结果是什么? 分析说明。 voidswappionter(int*p1,int*p2) { int*temp; temp=p1; p1=p2; p2=temp; } 3、如果将swap函数改为如下形式,主函数中函数调用改为: swap(iv1,iv2); 程序运行结果是什么? 分析说明。 voidswap(int&p1,int&p2) { inttemp; temp=p1; p1=p2; p2=temp; } [实验提示] 1、注意区分指针的定义,指针的引用。 2、注意区分指针的值和指针指向对象的值。 [测试数据] 自己修改程序中部分代码,调试运行。 [思考与扩展] 1归纳说明普通变量作形参、指针作形参、引用作函数形参得区别。 题目2班级课程成绩计算 一个班有5名学生,每个学生修了五门课,1)求每个学生的平均成绩,并输出每个学生的学号,每门课程的成绩及平均直。 2)求某门课程的平均分
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