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前言
五、模块化程序设计——函数
5.1 计算三角形的重心
5.2 函数
5.2.1 函数定义
5.2.2 函数调用
a. 函数调用的形式和过程
b. 参数传递
值传递
指针传递
c. 函数结果返回
5.2.3 函数原型#xff08;先调用后定义#xff09;
5.3 程序设计实例
5.3.1 打印…目录
前言
五、模块化程序设计——函数
5.1 计算三角形的重心
5.2 函数
5.2.1 函数定义
5.2.2 函数调用
a. 函数调用的形式和过程
b. 参数传递
值传递
指针传递
c. 函数结果返回
5.2.3 函数原型先调用后定义
5.3 程序设计实例
5.3.1 打印字符图形
5.3.2 哥德巴赫猜想
5.4 程序调试 前言 本文介绍了模块化程序设计——函数其中包括如何定义函数、函数的调用形式和过程、参数传递值传递和指针传递、函数结果的返回以及函数原型的使用。具体的程序设计实例有打印字符图形和验证哥德巴赫猜想。 五、模块化程序设计——函数 在C语言中我们可以使用函数实现模块化程序设计将一些独立功能的部分写成单独的函数使得程序更加结构化和清晰。
5.1 计算三角形的重心 我们可以根据给定的三角形顶点坐标x1, y1、x2, y2和x3, y3来计算三角形的重心。重心G的坐标计算公式如下 以下是使用C语言实现的函数
#include stdio.hvoid centroid(float x1, float y1, float x2, float y2, float x3, float y3, float *Gx, float *Gy) {*Gx (x1 x2 x3) / 3;*Gy (y1 y2 y3) / 3;
}int main() {float x1, y1, x2, y2, x3, y3, Gx, Gy;scanf(%f%f%f%f%f%f, x1, y1, x2, y2, x3, y3);centroid(x1, y1, x2, y2, x3, y3, Gx, Gy);printf(Centroid of the triangle is: (%.2f, %.2f)\n, Gx, Gy);return 0;
} 关于指针的使用详见本系列后文 5.2 函数
5.2.1 函数定义 函数定义包括返回值类型、函数名、参数列表以及函数体。
类型符 函数名(形式参数表) {函数体
} 其中返回类型符指定了函数返回的数据类型可以是基本数据类型如int、char、float等或自定义的数据类型。函数名是函数的标识符用于在程序中调用该函数。参数列表是一组用逗号分隔的参数可以包含零个或多个参数每个参数包括参数类型和参数名。函数体是函数的具体实现代码包括一系列语句和操作。以上面 centroid 函数为例 函数的目的是计算一个三角形的质心坐标。它接受6个输入参数分别是三角形的3个顶点的x和y坐标x1, y1, x2, y2, x3, y3以及两个指针变量float *Gx和float *Gy用于存储计算得到的质心的x和y坐标。 在函数体中通过将三个顶点的x坐标相加并除以3将结果存储在*Gx指向的内存位置中表示质心的x坐标。同样将三个顶点的y坐标相加并除以3将结果存储在*Gy指向的内存位置中表示质心的y坐标。 请注意在C语言中函数的声明和定义可以分开进行即可以在程序的开头声明函数的原型函数名、参数列表和返回类型然后在后面的位置实现函数的定义。这种分离的方式可以提供更好的代码组织和模块化。 详见5.2.3 函数原型 5.2.2 函数调用
函数名(实际参数表) 函数调用是在主函数或其他函数中使用已定义的函数。通过函数名和实际参数列表来调用函数。例如在 main 函数中我们调用了 centroid 函数并传入了6个实际参数和2个用于存储结果的指针。
定义一个函数后就可以在程序中调用这个函数 标准库函数在程序的最前面用#include命令包含相应的头文件。自定义函数程序中必须有相对应的函数定义。
a. 函数调用的形式和过程 在C语言中函数调用通过函数名和实际参数列表的形式进行。函数调用的一般形式是
函数名(参数1, 参数2, ...); 其中函数名是要调用的函数的名称参数是传递给函数的输入值。
函数调用的过程如下
程序执行到函数调用的位置时会跳转到被调用函数的起始位置。在被调用函数中执行函数体中的语句处理传递进来的参数。如果函数有返回值计算并返回结果。执行完函数体中的语句后返回到函数调用的下一条语句继续执行。 b. 参数传递 在C语言中函数参数可以通过值传递传递参数的副本或指针传递传递参数的地址的方式进行传递。 值传递 当使用值传递方式传递参数时函数内部对参数的修改不会影响到函数外部的变量。即函数内部操作的是参数的副本。 指针传递 当使用指针传递方式传递参数时函数内部可以通过指针来访问和修改函数外部的变量。通过传递变量的地址函数可以直接对原始变量进行操作。 c. 函数结果返回
函数可以有返回值也可以没有返回值。函数的返回值通过 return 语句来指定。函数的返回值可以是任意基本类型如整数、浮点数等也可以是指针类型或结构体类型。在函数中使用 return 语句将结果返回给调用函数。返回值可以直接返回也可以存储在变量中后再返回。
例如以下是一个函数的示例它计算两个整数的和并返回结果
int add(int a, int b) {int sum a b;return sum;
}
在调用该函数时可以将返回值赋给一个变量
int result add(3, 5); 在这个例子中函数 add 接收两个整数参数 a 和 b计算它们的和并将结果返回。函数调用 add(3, 5) 的结果为 8然后将返回值 8 赋给变量 result。 5.2.3 函数原型先调用后定义 函数原型是函数定义的简化形式用于告诉编译器函数的信息包括函数的返回值类型、函数名和参数列表包括参数类型和参数名。函数原型的目的是在函数调用之前提供函数的声明让编译器知道函数的存在及其参数和返回值的类型。 在C语言中函数原型的语法形式为
返回值类型 函数名(参数列表); 例如对于之前提到的 centroid 函数可以编写函数原型如下
void centroid(float x1, float y1, float x2, float y2, float x3, float y3, float *Gx, float *Gy); 通过提供函数原型我们可以在主函数之前声明函数使得编译器能够正确地解析函数调用并检查函数调用的参数类型和返回值类型的匹配性。这提高了程序的可读性和可维护性。在本例5.1中函数原型可以省略因为我们把 centroid 函数放在 main 函数的前面。 在程序的开头声明函数的原型
#include stdio.hvoid centroid(float x1, float y1, float x2, float y2, float x3, float y3, float *Gx, float *Gy);int main() {float x1, y1, x2, y2, x3, y3, Gx, Gy;scanf(%f%f%f%f%f%f, x1, y1, x2, y2, x3, y3);centroid(x1, y1, x2, y2, x3, y3, Gx, Gy);printf(Centroid of the triangle is: (%.2f, %.2f)\n, Gx, Gy);return 0;
}void centroid(float x1, float y1, float x2, float y2, float x3, float y3, float *Gx, float *Gy) {*Gx (x1 x2 x3) / 3;*Gy (y1 y2 y3) / 3;
} 5.3 程序设计实例
5.3.1 打印字符图形
#include stdio.hvoid printCharacterPattern(int n) {int i, j, space;// 打印上半部分for (i 1; i n; i) {// 打印空格for (space 1; space n - i; space) {printf( );}// 打印字母for (j 1; j (2 * i) - 1; j) {printf(%c , A i - 1);}printf(\n);}// 打印下半部分for (i n - 1; i 1; i--) {// 打印空格for (space 1; space n - i; space) {printf( );}// 打印字母for (j 1; j (2 * i) - 1; j) {printf(%c , A i - 1);}printf(\n);}
}int main() {int n;printf(Enter the number of lines: );scanf(%d, n);printf(\n);printCharacterPattern(n);return 0;
} 5.3.2 哥德巴赫猜想 哥德巴赫猜想任意一个大于2的偶数都可以表示成两个素数之和。我们可以编写一个函数找到两个素数使它们的和等于一个给定的偶数。
#include stdio.hint isPrime(int number) {int i;if (number 1) {return 0;}for (i 2; i number / 2; i) {if (number % i 0) {return 0;}}return 1;
}void verifyGoldbachConjecture(int n) {int i, flag 0;if (n % 2 ! 0 || n 2) {printf(Invalid input! Please enter an even number greater than 2.\n);return;}for (i 2; i n / 2; i) {if (isPrime(i) isPrime(n - i)) {printf(%d %d %d\n, n, i, n - i);flag 1;}}if (flag 0) {printf(The Goldbach conjecture is not verified for the number %d.\n, n);}
}int main() {int n;printf(Enter an even number greater than 2: );scanf(%d, n);verifyGoldbachConjecture(n);return 0;
}
在上面的代码中定义了两个函数isPrime和verifyGoldbachConjecture。 isPrime函数用于检查一个数是否是素数verifyGoldbachConjecture函数用于验证哥德巴赫猜想。 首先检查输入是否为一个大于2的偶数然后通过遍历所有可能的素数对来验证猜想。如果找到满足猜想的素数对则打印出相应的表示如果找不到满足猜想的素数对则输出相应的提示信息。 5.4 程序调试
ChatGPT 程序调试是指对程序进行测试和排除错误的过程。在程序开发过程中经常会出现各种错误比如语法错误、逻辑错误、运行时错误等。调试的目标是找出程序中存在的错误并修复它们确保程序能够按照预期的方式运行。 下面是一些常见的程序调试技术和方法 打印调试信息通过在关键位置插入打印语句输出变量的值或程序执行到达的位置以便观察程序的执行过程和状态从而找出问题所在。 使用调试器调试器是一种工具可以用来逐步执行程序、观察变量的值、检查内存和寄存器的状态以及跟踪程序的执行流程。通过调试器可以更深入地分析程序的运行情况和定位错误。 单元测试编写针对程序中单个函数或模块的测试用例验证其是否按照预期工作。通过逐个测试函数可以逐步排查错误并验证程序的正确性。 边界值测试针对程序处理数据的边界情况进行测试包括最大值、最小值、边界条件等。边界值测试可以揭示一些潜在的问题如数组越界、整数溢出等。 追踪错误对于运行时错误可以使用追踪技术来定位错误发生的位置。可以通过观察错误信息、栈跟踪和日志等来追踪错误的来源进而修复问题。 代码审查请同事或其他开发人员对代码进行审查有时候他们能够发现你忽略的问题或提出改进的建议。 在进行程序调试时建议采用自底向上的方法逐步调试和测试程序的不同部分确保每个部分的正确性最后再整体进行测试。
