Разработка комплексов программ на языке С для решения прикладных задач. Учебное пособие

1.const – говорит компилятору о том, что переменная не может изменяться в процессе исполнения программы:

Пример: const int i = 1;

2.volatile (изменчивый) – говорит о том, что переменная может быть изменена внепрограммно.

Пример: volatile int i;

Допустимо одновременное использование const и volatile: Пример:

volatile const int i = 1;

Примеры возможных значений констант в зависимости от используемого для них типа данных приводятся в таблице 5.

Таблица 5

1.3. Операции

Операторы сравнения и логические операторы

Втермине оператор сравнения слово "сравнение" относится

кзначениям операндов. В термине логический оператор слово "логический" относится к способу, которым устанавливаются эти отношения. Поскольку операторы сравнения и логические операторы тесно связаны друг с другом , мы рассмотрим их вместе. Операторы сравнения и логические операторы приведены в таблице 6.

11

Оператор присваивания

Оператор присваивания (=) не обязан стоять в отдельной строке и может входить в более крупные выражения. Составные операторы присваивания объединяют логические и арифметические операторы с оператором присваивания.

Условный оператор

Условный оператор обозначается 2-мя символами „?‟ и „:‟ Синтаксис:

<условие> ? <выражение1> : <выражение2>

/* если условие = true, то выполняется выражение1, иначе – выражение2 */

Пример:

a = 1 ? 2 : 3; // a = 2 b = 0 ? 2 : 3; // b = 3 c = -1 ? 2 : 3; // c = 2

Инструкции if, if ...else

Синтаксис: if (условие)

<инструкции;>

12

Пример 1: if (x<y) x++;

Пример 2: if (x<y)

{

x++; y--;

}

Синтаксис: if (условие)

<инструкция1;> else

<инструкция2;>

Инструкция switch

Синтаксис:

switch (выражение)

{

case конст1: инстр.1; case конст2: инстр.2;

.....

case констN: инстр.N; default: инстр.;

}

Пример 3: int a=2, b=0; switch(a)

{

case 0: case 1:b++;

case 2:b+=2; case 3:b+=3;

}

//b=5;

Замечание 1: инструкция с меткой default. Замечание 2: вариант default – в любое место.

13

Инструкция while

Синтаксис:

while (выражение) <инструкции;> Инструкция do...while Синтаксис:

do

{

<инструкции;>

}

while (выражение); Пример :

int a=-2; do

a++;

while(a);

//a=?

Инструкция for

Синтаксис:

for (инициализация; условие; выражение) <инструкции;> Пример:

int x;

for (x=0;x<100;x++) printf (“%d”, x);

Здесь инициализация выполняется один раз перед началом цикла. Выражение вычисляется после каждой операции цикла. Условие проверяется каждый раз перед выполнением инструкции. Замечание: инициализация, условие, выражение могут отсутствовать.

Инструкция break

Прекращает работу блока switch и циклов. Пример:

int a=2, b=0; switch(a)

{

14

case 0: break; case 1:

{

b++;

break;

}

}// b=2;

Пример:

int a=-2, b=1; while (a)

{

a++; b--; if (!b)

break;

} //a=-1;

Инструкция continue

Завершает текущую операцию цикла и передает управление на вычисление условия цикла.

Пример:

int a=-2, b=1; while (a)

{

a++;

if (!(a+b)) continue; b--;

}// a=0, b=0

Инструкция goto

Выполняет безусловный переход к другой инструкции внутри того же файла. Замечание: goto используется только для выхода наверх из нескольких вложенных управляющих инструкций.

Пример: while (a)

{

15

...

while (b)

{

...

while(c)

{

...

if (!c) goto m;

}

}

}

m: printf(“error”);

Контрольные вопросы

1.Что называется идентификатором?

2.Как обычно записываются числа в языке программирования С? Привести примеры.

3.Что означает и определяет тип данных?

4.Дать понятие переменной. Что необходимо выполнить для ее использования?

5.Перечислите базовые типы данных?

6.Перечислите целочисленные типы данных?

7.Назвать вещественные типы языка С.

8.Как представляются символьные данные в языке С?

9.Что означает тип void?

10.Какую структуру имеет программа?

11.Поясните понятия «операция» и «операнд». Перечислите виды операций.

12.Какие существуют операции отношения и логические операции?

13.Какие операции относятся к операциям присваивания?

14.На какие группы делятся операции присваивания? Привести примеры.

15.Какие существуют операторы перехода в языке С?

16.Для чего используют операторы break, continue и return?

16

2. СТРУКТУРИРОВАННЫЕ ТИПЫ ДАННЫХ

2.1. Одномерные массивы

Язык программирования С позволяет создавать переменные сложных типов данных, основанных на базовых типах или на типах, определенных пользователем.

Одномерным массивом называется набор данных одного типа. В языке С различают статические и динамические массивы. Статический массив описывается следующим образом:

int x[15]; // описание массива из 15 целочисленных элементов.

Память для хранения статического массива выделяется автоматически непосредственно после описания. Таким образом, для хранения массива x выделено 60 байт.

Нумерация элементов массива начинается с 0. Для обращения к заданному элементу массива используются []. Например, фрагмент программы:

int x[5]; x[0]=10;

задает значение элемента с индексом 0. Таким образом, могут быть заданы значения всех элементов массива.

Инициализация статического массива может быть проведена и при описании:

float y[5] = {1.1,2.2,3.3,4.4,0.05};

В этом случае y[0] = 1.1, y[1] = 2.2, y[2] = 3.3, y[3] = 4.4, y[5] = 0.05.

Основные ошибки при работе со статическими массивами:

обращение к несуществующему элементу массива, например, в программе объявлен массив из 10 переменных, а обращаются к элементу с индексом 10, такая ошибка относится к разряду логических ошибок, не определяющихся при компиляции;

использование еще не проинициализированных элементов массива также относится к логическим ошибкам, например, в следующем фрагменте программы массив x описан, но не про-

17

инициализирован, тем не менее, элемент массива с индексом 0 участвует в вычислении значения переменной y:

int x[10];

int y =x[0]+15;

Значение переменной y в этом случае не может быть определено однозначно.

Если программа должна уметь обрабатывать массивы произвольной размерности, целесообразней использовать динамические массивы. При описании указателей Вы познакомились с функциями выделения памяти malloc() и calloc(). В рассмотренном примере память выделялась под один элемент. Язык С позволяет выделить память под несколько элементов:

int* x = (int*)malloc(sizeof(int) *15); /* выделение памяти под массив из 15 элементов */

Таким образом, понятия «указатель» и «массив» очень тесно связаны между собой. Имя массива в С – это указатель на первый элемент массива. Обращение к элементу динамического массива с заданным индексом не отличается от обращения к элементу статического массива. Инициализировать элементы динамического массива возможно только поэлементно, после выделения необходимой памяти. Следующий фрагмент программы описывает и инициализирует элементы динамического массива x.

int *x,i; int n = 5;

x = (int*) malloc(sizeof(int)*n); for(i=0;i<n;i++) x[i]=i;

После выполнения этого фрагмента программы элементы массива x определены следующим образом:

x[0]=0,x[1]=1,x[2]=2,x[3]=3,x[4]=4.

Освобождение памяти после работы с динамическими массивами нужно выполнять следующим образом:

free(x); – функция стандартной библиотеки языка С, предназначенная для освобождения ранее выделенной динамической памяти. Функция принимает указатель на область памяти, подлежащую освобождению, или NULL.

18

Основная ошибка при работе с динамическими массивами – не выделение памяти под массив. Эта логическая ошибка приводит к совершенно непредсказуемым результатам работы программы.

2.2. Многомерные массивы

Многомерные массивы принято называть матрицами. Матрица – это таблица однотипных данных, имеющая заданное количество строк и столбцов. По определению, каждый элемент характеризуется двумя индексами – номером строки и номером столбца. Статические матрицы в С описываются следующим образом:

float y[5][4]; /* вещественная матрица из 5 строк и 4-х столбцов. */

Обращение к элементу матрицы, находящемуся в i-й строке и j-м столбце – y[i][j]. Всегда первый индекс – номер строки, второй индекс – номер столбца. Инициализация элементов статической матрицы может выполняться при описании:

int z[2][2] = {1,2,3,4};

Элементы при такой инициализации записываются построчно, то есть, элементы строки с номером 0 – {1,2}, строки с номером 1 – {3,4}.

При работе с матрицами разной размерности возможно использование динамических матриц. Если одномерный массив описывается в С как указатель, матрица описывается как указатель на указатель. Обязательно выделение памяти, которое проводится по следующему алгоритму:

1)под указатель на указатель выделяется память под массив указателей (каждый элемент этого массива сам будет массивом);

2)под каждый элемент полученного массива указателей выделяется память под одномерный массив.

Ниже приведен фрагмент программы, описывающий динамическую матрицу и выделяющий память для элементов такой матрицы.

19

int **M;

int n = 10,i; // количество строк int m = 5; // количество столбцов

M = (int**)malloc(sizeof(int*)*n);

for(i=0;i<n;i++) M[i] = (int*)malloc(sizeof(int)*m);

Освобождение занятой памяти происходит в обратном порядке:

for(i=n-1;i>=0;i--) free(M[i]); free(M);

2.3. Строки

Определение и инициализация строк

Литерал – строковые константы, заключенные в двойные кавычки в отличие от символов. Строкой называется массив символов, который заканчивается символом "пусто" "\0" (нулевой байт). Поэтому строка объявляется как обычный символьный массив:

char *str; char str[10];

При инициализации строки размерность массива лучше не указывать.

Пример:

char *str="This is a string"; char str[]="This is a string";

Стандартные функции для работы со строками

Стандартные подпрограммы обработки строк (функции семейства str...) описаны в библиотеке string.h. Ниже описание этих функций приводится в виде:

<тип результата><имя функции>(<формальные параметры>); Предполагается, что существуют следующие описания: char c, ch;

char *string1, *string2; int m;

20