Лекция 11. Рекурсивные функции. Библиотечные функции обработки символьных строк Рекурсивные функции

Рекурсивная функция – это функция, в определении которой есть обращение к себе самой.

Пример 11.1. Допустим, нужно вычислить n! (факториал числа n). Значение n! можно представить как произведение n на факториал (n-1) :

n! = n*(n-1)!

(n-1)! = (n-1)*(n-2)!

…

Если описать функцию вычисления n! , то для вычисления (n-1)! функция может вызвать саму себя. При вычислении (n-1)! функция должна вызывать себя, чтобы вычислить (n-2)! , и т.д. Чтобы процесс не был бесконечным, нужно учесть, что 1!=1 и 0!=1.

/* Рекурсивная функция вычисления n! */

float fact (int n)

{ if (n<0)

{ puts (“Недопустимый аргумент функции fact”);

exit (1); /* завершение выполнения программы */

}

if (n==1 || n==0) return 1;

return n*fact(n-1);

}

Пример вызова этой функции:

int k;

scanf (“%d”, &k);

printf (“%d! = %.0f”, k, fact(k));

Посмотрим, как происходит выполнение функции при k=4.

Последовательность рекурсивных

обращений:

fact (4) 24 Результат

4*fact (3) 4 * 6

3 * fact (2) 3 * 2

2 * fact (1) 2 * 1

1 1

Хотя для этой задачи можно использовать рекурсию, но предпочтительнее нерекурсивный вариант (когда значение факториала числа вычисляется в цикле), т.к. не тратится время на многократные вызовы функции и передачу параметров. Достоинством рекурсивных функций является компактная запись.

Символьные строки и функции обработки строк

Символьная строка представляет собой последовательность символов, заканчивающуюся нуль-символом (‘\0’ c кодом 0).

Строковые константы заключаются в кавычки. При компиляции программы они автоматически дополняются нуль-символом. Строковые переменные объявляются как массивы символов, например:

char str[81];

char error[] = “Ошибка”; /* массив из 7 символов, включая ‘\0’ */

При работе со строками можно использовать указатели, например:

char *s = “Привет”;

…

s = error;

При объявлении указателя s ему присваивается адрес 1-го символа строки “Привет”, которая будет размещена в памяти отдельно от указателя. Последний оператор указателю s присваивает адрес массива error. Обратное присваивание error=s; будет неверным, т.к. имя массива – это константный указатель, его нельзя изменять.

Для ввода с клавиатуры строки символов служит библиотечная функция gets(), а для вывода – функция puts().

Пример:

char s1[81], s2[81];

char *s3 = “Привет!”;

puts (s3);

puts (“Введите две строки”);

gets (s1);

gets (s2);

В библиотеках Turbo C, Borland C++ имеется ряд функций обработки строк:

- определения длины строки (strlen),

- сравнения строк (strcmp, strncmp),

- копирования строк (strcpy, strncpy),

- сцепления строк (strcat, strncat),

- поиска символа в строке (strchr, strrchr, strpbrk),

- поиска подстроки в строке (strstr).

При их использовании в программу необходимо включить заголовочный файл string.h, содержащий объявления этих функций.

Рассмотрим одну из библиотечных функций - функцию сцепления двух заданных строк strcat(). Определение функции:

char *strcat (char *s1, char *s2);

Функция копирует строку s2 (на которую ссылается указатель s2) в конец строки s1 и возвращает значение s1 - ссылку на сцепленную строку.

Работу функции можно описать так:

char *strcat (char *s1, char *s2)

{ char *rs; /* ссылка на результирующую строку */

rs=s1; /* запоминание адреса начала строки s1 */

while (*s1!='\0') s1++; /* поиск конца строки s1 */

/* копирование строки s2 в конец s1 */

while (*s2!='\0')

{ *s1=*s2; s1++; s2++; }

*s1='\0';

return rs;

}

Как видите, функция не проверяет, достаточно ли памяти для результирующей строки. Вызывающая программа должна позаботиться об этом.

А теперь посмотрите на более компактную (но менее понятную) запись этой функции:

char *strcat (char *s1, char *s2)

{ char *rs;

rs=s1; /* запоминание адреса начала строки s1 */

while (*s1!='\0') s1++; /* поиск конца строки s1 */

while ((*s1++ = *s2++) !='\0'); /* копирование s2 в конец s1,

включая нуль-символ */

return rs;

}

Даже еще можно сократить текст функции, записав второй оператор while короче:

while (*s1++ = *s2++);

Непонятно? Каждый раз очередной символ из второй строки копируется в первую, затем значения указателей s1 и s2 увеличиваются на 1, т.e. происходит продвижение указателей к следующим символам строк. Этот процесс повторяется до тех пор , пока не скопируется нуль-символ (т.к. выход из цикла происходит при нулевом значении выражения в скобках).

С символьными строками можно работать как с массивами: обращаться к отдельным символам строки с помощью индекса. Ту же функцию сцепления строк можно написать иначе:

char *strcat (char *s1, char *s2)

{

int i=0, j=0; /* индексы символов строк s1 * и s2 */

while (s1[i]) i++; /* поиск конца строки s1 */

while ((s1[i++] = s2[j++])); /* копирование строки s2 в конец s1,

включая нуль-символ */

return s1;

}

Теперь вам предлагается самим написать одну из функций обработки строк из списка библиотечных, указанную преподавателем. Для проверки работы вашей функции напишите драйвер (программу отладки) в виде функции main(). Чтобы понять, какой должен быть результат работы своей функции, протестируйте сначала библиотечную функцию с помощью вашего драйвера (не забудьте включить директиву #include <string.h>).

Пример драйвера для функции сцепления строк strcat():

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

/*****************************/

/* Тестирование ф-ции strcat */

/* Программа-драйвер */

/*****************************/

void main()

{ char str1[81],str2[81];

puts ("Введите две строки");

gets (str1);

gets (str2);

if (strlen(str1)+strlen(str2) < 81)

{ puts ("Результат:");

puts (strcat(str1,str2));

printf ("Строки после вызова функции сцепления:\n%s\n%s\n",

str1,str2);

}

else puts ("Не хватает памяти для результирующей строки");

getch();

}

Примечание. Если вы выполняете программы в среде Borland C++, при использовании библиотечных функций обработки строк (например, strlen(), как в данной программе) включите в программу директиву #include <string.h>. Имя же своей функции нужно изменить, чтобы оно не совпадало с библиотечным.