第7章_用函数实现模块化程序设计.ppt

2019/2/7,第七章 函数,程序 一个程序可以看作是由若干个小的子部分组成。这些子部分中，有的用于获取输入数据，有的用于计算输出数据，有的则用于显示输出数据。每个子部分都可以用函数来实现。 函数也称子程序、例程或过程，可以看做是一段小程序，用于解决某一特定问题的语句块。,c是模块化程序设计语言,c程序结构,c是函数式语言 必须有且只能有一个名为main的主函数 c程序的执行总是从main函数开始，调用其他函数后流程回到main函数，在main中结束 函数不能嵌套定义,可以嵌套调用,简单的函数 main( ) void printstar( ); void print_message( ); printstar( ); print_message( ); printstar( ); void printstar( ) printf(“* * * * * * * * * * * * * * * * n“); void print_message( ) printf(“ how do you do! n); ,* * * * * * * * * * * * * * * * how do you do ! * * * * * * * * * * * * * * * *,2019/2/7,无论把一个程序划分为多少个程序模块，只能有一个main函数。程序总是从main函数开始执行的。在程序运行过程中，由主函数调用其他函数，其他函数也可以互相调用。 函数（function）的原意是“功能”。顾名思义，一个函数就是一个功能。 在实际应用的程序中，主函数写得很简单，它的作用就是调用各个函数，程序各部分的功能全部都是由各函数实现的。主函数相当于总调度，调动各函数依次实现各项功能。 函数可以放在若干个源文件中。,2019/2/7, 函数的分类,函数的分类 系统函数（库函数）：由c语言函数库提供，用户可以直接使用。使用系统函数必须指定函数所在的包含文件 用户函数（自定义函数）：是用户根据需要定义的完成某一特定功能的一段程序。,使用系统函数的例子,#include #include void main() float a,p; printf(“pls input a”); scanf(“%f”, ,一定要将下面用到的系统函数所在的库用include加入进来,使用系统提供的标准库函数时应注意： 1、函数功能 2、函数参数的数目和顺序，及各参数意义和类型 3、函数返回值意义和类型 4、需要使用的包含文件,函数定义的一般形式 一般格式,合法标识符,函数返回值类型 缺省int型 无返回值void,函数体,函数类型 函数名（形参类型说明表） 说明部分 语句部分 ,例 有参函数（现代风格） int max(int x,int y) int z; z=xy?x:y; return(z); ,例 无参函数 printstar( ) printf(“*n”); 或 printstar(void ) printf(“*n”); ,2019/2/7,说明,函数就像一段小程序，调用一个函数就相当于在调用的这个位置运行这个小程序。 如果把函数看作是一个黑盒子，那么形参就是它的输入，return语句返回的值就是他的输出。,2019/2/7,函数定义举例,求两个数之和的函数 int add(int x, int y) int z; z=x+y; return(z); ,2019/2/7,例：如何实现下列功能,2019/2/7,分段函数,float f(float x) if(x0) return x; else if(x=0) return 2; else return x*x; ,函数参数和函数的返回值 1 形参与实参 形式参数：定义函数时函数名后面括号中的变量名 实际参数：调用函数时函数名后面括号中的表达式,例:比较两个数, 并输出大者。,main() int a,b,c; scanf(“%d,%d“, ,说明： 实参必须有确定的值 形参必须指定类型 形参与实参类型一致，个数相同 形参在函数被调用前不占内存; 函数调用时为形参分配内存；调用结束，内存释放,例 计算x的立方,#include float cube(float x) return(x*x*x); main() float a, product; printf(“please input value of a:“); scanf(“%f“, ,x,1.2,1.2,1.728,参数传递方式 值传递方式 方式：函数调用时,为形参分配单元,并将实参的值复制到形参中；调用结束，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值 特点： 形参与实参占用不同的内存单元 单向传递,例 交换两个数,#include main() int x=7,y=11; printf(“x=%d,ty=%dn“,x,y); printf(“swapped:n“); swap(x,y); printf(“x=%d,ty=%dn“,x,y); swap(int a,int b) int temp; temp=a; a=b; b=temp; ,函数的返回值 返回语句 形式： return(表达式)； 或 return 表达式; 或 return; 功能：使程序控制从被调用函数返回到调用函数中，同时把返值带给调用函数 说明： 函数中可有多个return语句 若无return语句，遇时，自动返回调用函数 若函数类型与return语句中表达式值的类型不一致，按前者为准，自动转换-函数调用转换 void型函数,例 无返回值函数 void swap(int x,int y ) int temp; temp=x; x=y; y=temp; ,main() float a,b; int c; scanf(“%f,%f“, ,printstar() printf(“*“); main() int a; a=printstar(); printf(“%d“,a); ,例 函数带回不确定值,输出：*10,void printstar() printf(“*“); main() int a; a=printstar(); printf(“%d“,a); ,编译错误！,4 函数的调用 函数调用的一般形式 函数调用的一般形式为： 函数名(实参表); 说明： 实参与形参个数相等，类型一致，按顺序一一对应 实参表求值顺序，因系统而定（turbo c 自右向左）,函数调用时注意： 不定因素 ： p=f(i,+i) ; 设：i =2 按自左至右： f(2,3) 按自右至左： f(3,3) 应避免出现此类运算，改为： j=i; k=+i; p=f(j,k); 或 p=f(k,k) ； 可以明确,main() int i=2,p; p=f(i,+i); printf(“%d“,p); int f(int a, int b) int c; if(ab) c=1; else if(a=b) c=0; else c=-1; return(c); ,例 参数求值顺序,main() int i=2,p; p=f(i, +i); printf(“%d“,p); int f(int a, int b) int c; if(ab) c=1; else if(a=b) c=0; else c=-1; return(c); ,运行结果：0,运行结果：-1,从右向左,从左向右,j=+i; p=f(j,j);,j=i;k=+i; p=f(j,k);,2 函数调用的方式 函数语句： 例 printstar(); printf(“hello,world!n”); 函数表达式： 例 m=max(a,b)*2; 函数参数： 例 printf(“%d”,max(a,b); m=max(a,max(b,c);,对被调用函数的说明 对被调用函数要求： 必须是已存在的函数 库函数: #include 用户自定义函数: 函数类型说明 函数说明 一般形式： 函数类型 函数名(形参类型 形参名, ); 或 函数类型 函数名(); 作用：告诉编译系统函数类型、参数个数及类型，以便检验 函数定义与函数说明不同 函数说明位置：程序的数据说明部分（函数内或外） 下列情况下，可不作函数说明 若函数返值是char或int型，系统自动按int型处理 被调用函数定义出现在主调函数之前 有些系统(如borland c+)要求函数说明指出函数返值类型和形参类型，并且对void 和 int 型函数也要进行函数说明,例 函数说明举例,函数的嵌套调用 c规定：函数定义不可嵌套，但可以嵌套调用函数,2019/2/7,#include void fun1(); void fun2(); void fun3(); void main() fun1(); void fun1() printf(“this is begin of function 1n“); fun2(); printf(“this is end of function 1n“); void fun2() printf(“this is begin of function 2n”); fun3(); printf(“this is end of function 2n“); void fun3() printf(“this is begin of function 3n“); printf(“this is end of function 3n”); ,this is begin of function 1 this is begin of function 2 this is begin of function 3 this is end of function 3 this is end of function 2 this is end of function 1,例 求三个数中最大数和最小数的差值,#include int dif(int x,int y,int z); int max(int x,int y,int z); int min(int x,int y,int z); void main() int a,b,c,d; scanf(“%d%d%d“, ,int dif(int x,int y,int z) return max(x,y,z)-min(x,y,z); int max(int x,int y,int z) int r; r=xy?x:y; return(rz?r:z); int min(int x,int y,int z) int r; r=xy?x:y; return(rz?r:z); ,函数的递归调用 定义：函数直接或间接的调用自身叫函数的递归调用,说明 c编译系统对递归函数的自调用次数没有限制,int f(int x) int y,z; z=f(y); . return(2*z); ,以上为无终止的自身调用 递归调用应该有终止条件,2019/2/7,函数的递归调用,递归函数：又称自调用函数，简洁但不一定高效。 三个条件 递归问题的规律 通过转化解决问题 有终止递归的条件,例:有5个人坐在一起,问第5个人岁数?他说比第4个人大2岁.问第4个人岁数,他说比第3个人大2岁.问第3个人,又说比第2个人大2岁,问第2个人,又说比第1个人大2岁,最后问第1个人,他说是10岁.请问第5个人多大? 这是一个递归问题. 用式子表述 age(n)=10 (n=1) age(n)=age(n-1)+2 (n1),求第5个人年龄的过程,age(5) age(5) =age(4)+2 =18 age(4) age(4) =age(3)+2 =16 age(3) age(3) =age(2)+2 =14 age(2) age(2) =age(1)+2 =12 age(1)=10,回推,递推,用一个函数来描述递归过程 age(int n) int c; if(n=1) c=10; else c=age(n-1)+2; return(c); main( ) printf(“%d“,age(5); 运行结果:18,age函数共被调用次 只有一次是主函数调用 其余次是函数递归调用,age(5) 输出age(5),main,c= age(4)+2,c= age(3)+2,c= age(2)+2,c= age(1)+2,c= 10,age函数 n=5,age函数 n=4,age函数 n=3,age函数 n=2,age函数 n=1,age(5)=18,age(4)=16,age(3)=14,age(2)=12,age(1)=10,age(int n) int c; if(n=1) c=10; else c=age(n-1)+2; return(c); main( ) printf(“%d“,age(5);,例 求n的阶乘,/*ch7_8.c*/ #include int fac(int n) int f; if(n=1) f=1; else f=fac(n-1)+n; return(f); main() int n, y; printf(“input a integer number:“); scanf(“%d“, ,递推法 递归法,递归与反向计算,编写一个函数，将一个 整数转换成二进制的形式,#include void to_binary(unsigned long n); int main(void) unsigned long number; printf(“enter a integer (q to quit):n“); while(scanf(“%ul“, ,enter a integer (q to quit): 8(enter) binary equivalent:1000 enter a integer (q to quit): 255(enter) binary equivalent:11111111 enter a integer (q to quit): 1024(enter) binary equivalent:10000000000 enter a integer (q to quit): q(enter) bye.,2019/2/7,“汉诺塔”问题,a,b,c,a,b,c,a柱由小到大有n个圆盘，要求借助b柱把a中的圆盘移到c柱。注意：在任何时侯，每根柱上下面的圆盘总比上面的大。,2019/2/7,思考,a,b,c,1、可以先把a中的n-1个圆盘借助c柱移到b柱 2、把a中最后乘下的一个圆盘移到c柱 3、把b中的n-1个圆盘借助a移到c柱,a,b,c,a,b,c,2019/2/7,思考,a,b,c,定义一个函数hanoi (n,a, c,b)。该函数的功能是：将n个盘子从a杆上移动到杆c上，中间可以借助b 杆。 这样移动n个盘子的工作就可以按照以下过程进行： 1) hanoi(n-1,a, b, c); 2) 将一个盘子从a移动到c上； 3) hanoi(n-1,b, c , a)；,a,b,c,a,b,c,#include void move(char getone, char putone) printf(“%c-%cn“,getone,putone); void hanoi(int n,char one,char two,char three) if(n=1) printf(“%c-%cn“, one, three); else hanoi(n-1,one,three,two); printf(“%c-%cn“, one, three); hanoi(n-1,two,one,three); main() int m; printf(“input the number of disks:“); scanf(“%d“, ,5.4.5 递归的优缺点,使用递归的优点是为某些编程问题提供了最简单的解决方法，最大的缺点是一些递归算法会很快耗尽计算机的内存资源。,long fibonacci(int n) if(n2) return fibonacci(n-1)+ fibonacci(n-2); else return 1; ,创建的变量过多耗尽内存资源,5.5 头文件的使用,例：为一连锁饭店开发一个管理程序。该连锁饭店共有四家旅馆，每个旅馆的收费标准不同，但一个特定旅馆的所有房间的收费一样。预定时间超过一天的客户，第二天的收费是第一天的95%，第三天是第二天的95%，依此类推。程序要求对于指定的旅馆和住宿天数计算费用，并且实现一个菜单可以反复进行数据输入。,#include #include“hotal.h“ int main(void) int days; double hotal_rate; int code;,声明函数,while(code=menu()!=quit) switch(code) case 1:hotal_rate=hotal1; break; case 2:hotal_rate=hotal2; break; case 3:hotal_rate=hotal3; break; case 4:hotal_rate=hotal4; break; days=getdays(); showprice(hotal_rate,days); printf(“thank you and goodbye.n“); return 0; ,#include #include“hotal.h“ int menu(void) int code,status; printf(“n%s%sn“,stars,stars); printf(“enter the number of desired hotal:n“); printf(“1.alexander 2.richardn“); printf(“3.victoria 4.kings hotaln“); printf(“5.quitn“); printf(“%s%sn“,stars,stars); while(status=scanf(“%d“, ,声明函数,跳过一个字符,int getdays(void) int days; printf(“how many days are you needed? “); while(scanf(“%d“, ,#define hotal1 80.0 #define hotal2 125.0 #define hotal3 155.0 #define hotal4 200.0 #define quit 5 #define discount 0.95 #define stars “*“ int menu(void); int getdays(void); void showprice(double,int);,头文件 hotal.h,2019/2/7,编程思路,拿到一个案例，首先应该考虑三个方面： 程序需要对哪些数据进行加工 程序最终要输出什么样的结果 程序要解决的问题是什么，应该如何实现。 其中，在考虑如何解决问题的过程中： 又可以把问题细化成若干子问题，每个子问题可以用一个函数来解决（编写函数的时候，同样要考虑到上面的三个方面）。,2019/2/7,编程实例：,输入：去年的价格，今年的价格 输出：一年后的价格，两年后的价格 问题：估计今后的价格 对问题进行分解： 子任务一：求通货膨胀率： 输入：去年的价格，今年的价格 输出：通货膨胀率 问题解决：(今年的价格-去年的价格)/去年的价格 子任务二：求一年之后的价格： 输入：通货膨胀率，今年的价格 输出：一年后的价格 问题解决：今年的价格+今年的价格*通货膨胀率,2019/2/7,子任务一的实现： double expandingrate(double lprice,double tprice) double rate; rate = (tprice-lprice)/lprice; return rate; ,子任务一：求通货膨胀率： 输入：去年的价格，今年的价格 输出：通货膨胀率 问题解决：(今年的价格-去年的价格)/去年的价格,2019/2/7,子任务二的实现： double nextprice(double rate,double tprice) double nprice; nprice = tprice+tprice*rate; return nprice; ,子任务二：求一年之后的价格： 输入：通货膨胀率，今年的价格 输出：一年后的价格 问题解决：今年的价格+今年的价格*通货膨胀率,2019/2/7,主程序的实现,void main() float last_year, this_year, rate; float next_year, year_after_next; printf(“please input price in last year and this year:”); scanf(“%f%f”, ,输入：去年的价格，今年的价格 输出：通货膨胀率，一年后的价格，两年后的价格 问题：求通货膨胀率和估计今后的价格,7.7 数组作为函数参数,将数组中的数据传递给另一个函数，有两种办法： 数组元素作为参数 数组名作为参数,1.数组元素作为参数,用法与简单变量作参数相同 例如：在main()中有如下调用： double a20=1,2,3 ave=fun( a0, a1, a2); int fun(double a, double b, double c) int sum,aver; sum=a+b+c; aver=sum/3; return aver; ,例 两个数组大小比较,n=0 m=0 k=0,a和b为有10个元素的整型数组 比较两数组对应元素 变量n,m,k记录aibi, ai=bi, aik,认为数组ab 若nk,认为数组ab 若n=k,认为数组a=b,2.数组名作为参数,#include int fun2( int x，int size); main() int a3=123,456,789; int ave=fun2(a , 3); printf(“average=%dn“,ave; int fun2( int x , int size ) int sum,aver,i; for(sum=0,i=0 ; isize; i+) sum+=xi; aver=sum/size; return aver; ,数组形参,用来传递数组的长度,数组实参,注意： 必须传递两个参数： 数组：实际传递的是该数组的地址 数组长度。,2.数组名作为参数,总结： 该种传递方式是地址传递，形参数组名是地址变量，该种方式实现传递整个数组，对数组形参的修改可以影响到数组实参。 在主调函数与被调函数分别定义数组,且类型应一致 形参数组大小(多维数组第一维)可不指定 必须将数组和数组的长度同时当作函数的参数进行传递,例 求学生的平均成绩,#include float average(int stu10, int n); void main() int score10, i; float av; printf(“input 10 scores：n“); for( i=0; i10; i+ ) scanf(“%d“, ,float average(int stu10, int n) int i; float av,total=0; for( i=0; in; i+ ) total += stui; av = total/n; return av; ,实参用数组名,形参用数组定义, int stu ,例 数组元素与 数组名 作函数参数比较,#include void swap2(int x,int y) int z; z=x; x=y; y=z; main() int a2=1,2; swap2(a0,a1); printf(“a0=%dna1=%dn“,a0,a1); ,值传递,#include void swap2(int x) int z; z=x0; x0=x1; x1=z; main() int a2=1,2; swap2(a); printf(“a0=%dna1=%dn“,a0,a1); ,地址传递,例 数组元素与 数组名 作函数参数比较,例: 用简单选择法对10个数排序,排序过程： （1）首先通过n-1次比较，从n个数中找出最小的， 将它与第一个数交换第一趟选择排序，结果最小的数被安置在第一个元素位置上。 （2）再通过n-2次比较，从剩余的n-1个数中找出关键字次小的记录，将它与第二个数交换第二趟选择排序。 （3）重复上述过程，共经过n-1趟排序后，排序结束。,例 数组排序-简单选择排序,9,49,i=0,例 数组排序-简单选择排序,13,68,i=1,i=8,例 数组排序-简单选择排序,例 求二维数组中最大元素值,int max_value ( int array34 ) int i,j,k,max; max=array00; for(i=0;imax) max=arrayij; return(max); main() int a34=1,3,5,7, 2,4,6,8,15,17,34,12; printf(“max value is %dn“,max_value(a); ,例 求二维数组中各行元素之和,get_sum_row(int x3, int result ,int row, int col) int i,j; for(i=0;irow;i+) resulti=0; for(j=0;jcol;j+) resulti+=xij; main() int a23=3,6,9,1,4,7; int sum_row2,row=2,col=3,i; get_sum_row(a,sum_row,row,col); for(i=0;irow;i+) printf(“the sum of row%d=%dn“,i+1,sum_rowi); ,18,12,7.9 变量的存储方式和生存期,局部变量和全局变量 概述 变量是对程序中数据的存储空间的抽象,编译或函数调用时为其分配内存单元,10,程序中使用变量名对内存操作,变量的属性 数据类型：变量所持有的数据的性质（操作属性） 存储属性 存储器类型：寄存器、静态存储区、动态存储区 生存期：变量在某一时刻存在-静态变量与动态变量 作用域：变量在某区域内有效-局部变量与全局变量 变量的存储类型 auto -自动型 register-寄存器型 static -静态型 extern -外部型 变量定义格式: 存储类型 数据类型 变量表;,如: int sum; auto int a,b,c; register int i; static float x,y;,局部变量 局部变量-内部变量 定义：在函数内定义，只在本函数内有效 说明： main中定义的变量只在main中有效 不同函数中同名变量，占不同内存单元 形参属于局部变量 可定义在复合语句中有效的变量 局部变量可用存储类型：auto register static （默认为auto）,全局变量 定义：在函数外定义，可为本文件所有函数共用 有效范围：从定义变量的位置开始到本源文件结束。,应尽量少使用全局变量，因为： 全局变量在程序全部执行过程中占用存储单元 降低了函数的通用性、可靠性，可移植性 降低程序清晰性，容易出错,若全局变量与局部变量同名，则外部变量被屏蔽,全局变量可用存储类型：缺省 或 static,float max,min; float average(float array, int n) int i; float sum=array0; max=min=array0; for(i=1;imax) max=arrayi; else if(arrayimin) min=arrayi; sum+=arrayi; return(sum/n); main() int i; float ave,score10; /*input */ ave=average(score,10); printf(“max=%6.2fnmin=%6.2fn average=%6.2fn“,max,min,ave); ,extern char c1,c2;,extern char c1,c2;,运行结果：max=13,extern int a,b; int max() int z; z=ab?a:b; return(z); main() printf(“max=%d“,max