Символьные преобразования числовой информации
Ввод числа с клавиатуры преобразуется компьютером в последовательность символов, которые затем оказываются в символьном массиве. И наоборот, перед выводом числа на монитор функции, аналогичные, например, printf( ), выполняют преобразования из внутренних форматов целого и вещественного представления в соответствующую последовательность символов. В этом разделе рассматриваются возможные варианты реализации таких преобразований.
Ниже представлена программа C7, в которой целое положительное число переводится и формата unsigned int в формат символьного массива. Каждый символ отображает один бит исходного числа. В программе применяется технологический прием рекурсивной функции IntChar( ). Это удобный прием для теории программирования, однако в приложениях он не всегда находит применение, поскольку реализация рекурсивной функции сопровождается значительными временными затратами, связанными с размещениями очередного экземпляра вызова функции IntChar( ) в стеке параметров операционной системы. Задача функции IntChar( ) в некотором смысле совпадает с назначением ранее обсуждавшейся функции BinaryInt( ) (стр.11), которая не является рекурсивной. Разница лишь в том, что функция BinaryInt( ), получает результат на мониторе, в функция IntChar( ) – в массиве.
// Program C7
// Символьный вид положительного целого числа
// Рекурсивная функция
#include <stdio.h> // printf, scanf
#include <conio.h> // getch
#include <string.h> // strcat_s
void IntChar( unsigned int n, char* s )
{ if( n > 1 ) IntChar( n >> 1, s ); // поиск
( n & 1 ) == 0 ? strcat_s( s, 32, "0" )
: strcat_s( s, 32, "1" );
}
//---------------------------------------------------
void main( void )
{ unsigned int n; // для целого числа
char s[32] = { '\0' };// пустой символьный массив
printf( "n = " ); scanf( "%d", &n );// ввод числа
IntChar( n, s);//символьный массив двоичного кода
printf( "st = %s", s ); // монитор
getch(); // просмотр результата
}
Если при выполнении программы C7 ввести произвольное цело число, например 37, то следующие строки появляются на мониторе
n = 37
s = 100101
Функция IntChar( ) преобразует число типа unsigned int в символьный массив. Конструкция объявления параметров содержит исходное число unsigned int n и указатель на символьный массив char* s. Особенность преобразования в том, что символ для бита 0 в исходном числе должен быть последним в массиве. Для этого в теле функции IntChar( ) исходное число сдвигается на 1 бит влево и запоминается в стеке параметров следующего экземпляра выполнения рекурсивного вызова функции IntChar( ). Рекурсия выполняется до тех пор, пока очередной сдвинуты экземпляр исходного числа существует if( n > 1 ) IntChar( n >> 1, s ). В этом смысле рекурсивный вызов функции IntChar( ) осуществляет поиск старшей битовой 1 в исходном числе. Вместо сдвига можно применить деление if( n > 1 ) IntChar( n / 2, s ), но операция деления занимает больше времени, чем сдвиг, и хорошие компиляторы обязательно учитывают это.
Когда рекурсия приведет алгоритм к ситуации не выполнения условия n > 1, тогда все экземпляры функции IntChar( ) начнут выполнять следующую инструкцию, в которой бит 0 соответствующего сдвинутого экземпляра n содержит необходимую информацию, преобразуемую в соответствующий символ
( n & 1 ) == 0 ? strcat_s( s, 32, "0" )
: strcat_s( s, 32, "1" );
Системная функция strcat_s( ) присоединяет символ 0 или 1 в конец массива s, передвигая автоматически 0-окончание массива. Каждый переход к предыдущему экземпляру рекурсии IntChar( ) операционная система выполняет самостоятельно, разгружая стек параметров функций. Выполнение функции IntChar( ) завершено. Символьный массив s создан.
В следующей программе C8
положительное десятичное целое число
вводится с клавиатуры в массив и затем
преобразуется в двоичное число типа
unsigned int.
Идея алгоритма состоит в том, что каждая
цифра десятичного числа умножается на
соответствующий позиционный коэффициент
,
,
и т. д. Коэффициенты можно получать путем
умножения предыдущего коэффициента на
10. Получающиеся значения полиномиально
складываются (1).
// Program C8
// Преобразование целого положительного десятичного
// числа из символьного вида в тип unsigned int
#include <stdio.h> // printf
#include <conio.h> // getch
unsigned int CharInt( char* s )
{ int i; // индекс символа
for( i = 0; s[i] != '\0'; i++ ); // конец строки
int n = 0; // для результата
int k = 1; // позиционный множитель
for( --i; i >= 0; i--)//просмотр от младшей цифры
{ int z = s[i] - 48; // цифра минус код '0'
n += k * z; // позиционное накопление числа
k *= 10; // множитель следующей позиции
}
return n; // результат
}
//---------------------------------------------------
void main( void )
{ char s[32];// для символьного представления числа
printf( "s = " ); scanf( "%s", s ); // ввод числа
printf( "s = %s", s ); // монитор
unsigned int n = CharInt(s);//char - unsigned int
printf( "\nn = %d", n ); // монитор
getch(); // просмотр результата
}
Если при выполнении программы C8 ввести произвольное число, например 37, то следующие строки появляются на мониторе
s = 37
s = 37
n = 37
Функция CharInt( )
возвращает число типа unsigned
int. Конструкция
объявления параметров содержит указатель
на массив char* s,
в котором находятся цифры-символы
исходного десятичного целого положительного
числа. В теле функции CharInt(
) используется переменная int
i в качестве индекса
символов массива s.
0-окончание массива s
определяется в инструкции цикла for(
i = 0; s[i]
!= '\0'; i++ ). Для
результата преобразований отводится
переменная unsigned int
n = 0. Начальное значение позиционного
множителя-коэффициента
задается в переменной int k = 1.
Массив s просматривается в обратном порядке под управлением заголовка цикла for( --i; i >= 0; i-- ) для индексирования символов s[i]. В теле цикла вычисляется двоичный код z десятичных цифр int z = s[i] – 48. Константа 48 соответствует коду цифры 0. Получающееся число задается суммой слагаемых n += k * z полинома (1). Коэффициент множителя следующей позиции вычисляется как k *= 10. Тело цикла завершено.
В последней инструкции накопленная сумма return n возвращается как результат выполнения функции CharInt( )
В качестве самостоятельного упражнения рекомендуем создать аналогичные функции для преобразования вещественного числа типа float в символьный вид и наоборот. Некоторое мастерство придется проявить с поиском позиции дробной точки и раздельного преобразования целой и дробной части с последующим соединением в мантиссе. Двоичный вид дробной части можно получить, непосредственно используя алгоритм преобразования дроби (стр. 14).