[工学]第五讲 函数.ppt

,第四章 函数, 概述 函数的定义和调用 函数之间值的传递 函数的嵌套调用 函数的递归调用 变量的存储类别和作用域,void printstar（） *printstar函数* printf（* * * * * * * * * * * * * * * * * *n）； void print-message（） * print-message函数* printf（“How do you do!n“）； main（） printstar（）；* 调用printstar函数 * print-message（）；* 调用print message */ printstar（）； * 调用printstar函数 * 函数执行的过程,从用户使用的角度看，函数有两种： 标准函数，即库函数。这是由系统提供的，用户不必自己定义这些函数，可以直接使用它们。 用户自己编写的函数。用以解决用户的专门需要。,在一个函数中调用另一个函数时，程序将控制从调用函数处转移到被调用函数，并且执行被调用函数。 在执行完被调用函数的所有语句或者遇到return语句时，程序的控制要返回到调用函数中原来调用函数的地方继续执行。,main函数 调用函数 A; ,函数 A ,调用,返回,4.2.2 函数调用函数调用的过程,.概述,结构化程序设计思想： 自顶向下分析问题 模块化程序设计,C程序的基本构件是函数.一个函数完成一个特定功能,整个程序的功能靠一系列的函数调用来实现. 必须有且只能有一个名为main的主函数，程序从main函数开始执行,最后又回到main函数结束。 main函数调用其他函数,其他函数也可以相互调用 C程序的执行顺序与函数出现的顺序无关, 只与函数的调用顺序有关.,一、 和main()函数放在同一个程序中,函数的存放形式：,.1 函数的定义 数据类型 函数名(形式参数表列) 函数体 1.数据类型是说明函数中return语句返回的值的类型，我们称这个数据类型为该函数的类型，可省略。省略为int,无返回值为void型 2.函数名是标识符，不可省略 3.形式参数表中给出所有形参的名称和类型，它的格式为: 类型1 形参1，类型2 形参2，类型n，形参n 4. 括起来的部分是函数体。 不可省略,2不返回运算结果的函数定义,void 函数名（参数表） /* 函数首部 */ /* 函数体 */ 函数实现过程 return； /* 可以省略return */ ,这类函数通常用于屏幕输出等,表示不返回结果,不能省略 否则 函数类型被默认定义为int,void printstar（） *printstar函数* printf（* * * * * * * * * * * * * * * * * *n）； void print-message（） * print-message函数* printf（“How do you do!n“）； ,1返回运算结果的函数定义,函数类型 函数名（形参表） /* 函数首部 */ /* 函数体 */ 函数实现过程 return 表达式； ,把函数运算的结果回送给主函数,只能返回一个值,函数返回值的类型,没有分号,double cylinder (double r, double h) double result; result = 3.1415926 * r * r * h; return result; ,形参,类型1 参数1 ，类型2 参数2 ，类型n 参数n 参数之间用逗号分隔，每个参数前面的类型都必须分别写明,函数类型 函数名（形参表） 函数实现过程 return 表达式； ,不能写成 double r, h,double cylinder (double r, double h) double result; result =3.1415926 * r * r * h; return result; ,double cylinder (double r, double h) /* 函数首部 */ /* 函数体，写在一对大括号内 */ double result; result =3.1415926 * r * r * h; /* 计算圆柱体积 */ return result; /* 返回运算结果*/ ,分析函数的定义,函数类型,函数名,形参表,与函数类型一致,/* 计算圆柱体积 */ #include double cylinder (double r, double h) double result; result = 3.1415926 * r * r * h; return result; int main( void ) double height, radius, volume; scanf (“%lf%lf“, ,常量、变量、表达式,函数名（实参表）,使用返回值： volume = cylinder (radius, height ); printf(“%f n” , cylinder (radius, height );,常用于返回结果的函数的调用,2参数传递,函数定义时的参数被称为形式参数（简称形参） double cylinder (double r, double h) 函数调用时的参数被称为实际参数（简称实参） volume = cylinder (radius, height); 实参形参 在参数传递过程中，实参把值复制给形参。 形参和实参一一对应：数量一致，类型一致，顺序一致 形参：变量，用于接受实参传递过来的值 实参：常量、变量或表达式,单向传递,/* 计算圆柱体积 */ #include double cylinder (double r, double h) double result; result = 3.1415926 * r * r * h; return result; int main( void ) double height, radius, volume; scanf (“%lf%lf“, ,3函数结果返回,无返回值：完成指定工作，没有确定的运算结果需返回给主调函数（函数类型void）。 有返回值：完成确定的运算，有一个运算结果返回给主调函数。 函数结果返回的形式： return 表达式； return (表达式)；,/* 计算圆柱体积 */ #include double cylinder (double r, double h) double result; result = 3.1415926 * r * r * h; return result; int main( void ) double height, radius, volume; scanf (“%lf%lf“, ,double cylinder (double r, double h) /* 函数首部 */ /* 函数体，写在一对大括号内 */ double result; result =3.1415926 * r * r * h; /* 计算圆柱体积 */ return result; /* 返回运算结果*/ ,分析函数的定义,函数类型,函数名,形参表,与函数类型一致, 在被定义的函数中，必须指定形参的类型，可在形参表列中说明，也可在形参说明部分说明。,r, h,double r, double h;,1.从键盘输入一个正整数n,计算n!的值。要求定义和调用函数fact(m)，计算n!,用户自定义函数的函数原型声明： 函数类型 函数名(参数类型1 参数名1,参数类型2 参数名2,参数类型n 参数名n); 函数类型 函数名(参数类型1,参数类型2,参数类型n);,4.2.2 函数调用申明(说明),“说明”，告诉编译系统函数类型、参数个数及类型，以便检验 函数说明与函数定义的首部唯一区别：函数说明语句的（ ）之后必须有分号，而函数定义头部的（ ）之后没有分号。,用户自定义函数:若被调函数在主调函数之后定义（在同一个文件中），需在调用子函数前对被调函数类型加以说明，称函数原型声明。,、函数申明位置：程序的数据申明部分 （主调函数内或外（全局申明） 下列情况下，可不作函数说明 被调用函数定义出现在主调函数之前,4.2.2 函数调用申明(说明),例 函数的申明 int test(int, int); int test(int a, int b); main() int i, j,k; k=test(i,j); int test (int a, int b) ,int test(int ,int);,例 函数的申明 int test (int a, int b) main() int i, j,k; k=test(i,j); ,常用数学库函数,平方根函数 sqrt(x) 绝对值函数 fabs(x) fabs(-3.56) 的值为3.56 幂函数 pow(x, n) ：xn pow(1.1, 2) 的值为1.21（即1.12） 指数函数 exp(x)：ex exp(2.3) 的值为e2.3 以e为底的对数函数 log(x)：ln x log(123.45) 的值为4.815836 以10为底的对数函数 log10(x)：log10x log10(123.45) 的值为2.091491。,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 复合语句中可定义仅复合语句中有效的局部变量。,4.3.2变量的作用范围 局部变量与全局变量,外部变量 定义：在函数外定义，可为本文件其他函数共用,函数之间可通过外部变量传递数据。 具有永久的存储空间；由编译器进行初始化。外部变量如果没有明确的初值，则初值为0； 有效范围：从定义变量的位置开始到本源文件结束，及有extern说明的其它源文件,全局变量-外部变量,外部变量说明： extern 数据类型 变量表；,4.3.2变量的作用范围 局部变量与全局变量,extern char c1,c2;,extern char c1,c2;,例子解析,外部变量 定义：在函数外定义，可为本文件其他函数共用 有效范围：从定义变量的位置开始到本源文件结束，及有extern说明的其它源文件,多个文件中的外部变量说明,方法：在一个文件中定义外部变量，在另一个文件中用extern 对它进行申明,外部变量定义,运行结果：max=8 *,若外部变量与局部变量同名，则外部变量被屏蔽,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 过多全局变量会导致各函数间出现相互干扰,变量存储类型有四种： 自动变量（auto） 静态变量（static） 外部变量（extern） 寄存器变量（register） auto、static、extern和register为存储类型说明符。 变量说明的一般形式： 存储类型说明符 类型说明符 变量名称； auto int n; static char m; register int n;,4.3.1 变量的存储类别,自动变量（auto）: 普通的局部变量 int x, y; auto int x, y; char c1; auto char c1; 函数调用时，定义变量，分配存储单元。 函数调用结束，收回存储单元。,寄存器变量,说明寄存器说明符只能用于说明函数中的内部变量，寄存器变量存储在CPU的通用寄存器中。 寄存器变量是使用中央处理器(CPU)的通用寄存器。 计算机从寄存器中存取数据的速度要远远快于从内存中存取数据，所以当变量使用非常频繁时，将变量定义为寄存器变量可以提高程序运行速度。 寄存器是与机器硬件密切相关的，不同的计算机，寄存器的数目不一样，通常为2到3个。,静态变量的说明是在变量说明前加static，具有永久的存储空间；由编译器进行初始化。如果没有明确的初值，则初值为0 。 静态变量有两种：外部静态变量，内部静态变量。 外部静态变量仅仅在定义它的一个文件中有效。 内部静态变量作用于定义它的当前函数。虽然在函数调用后依旧存在，但其他函数不能引用它；由于它具有永久的存储空间，所以可以保持值的连续性,4.3.1 变量的存储类别：静态变量,存储方式 静态存储：程序运行期间分配固定存储空间 动态存储：程序运行期间根据需要动态分配存储空间 内存用户区,生存期 静态存储:从程序开始执行到程序结束 动态存储:从包含该变量定义的函数开始至函数执行结束,4.3.1 变量的存储类别：动态变量与静态变量,#include main ( ) void inc1( ), inc2( ); inc1( ); inc1( ); inc1( ); inc2( ); inc2( ); inc2( ); void inc1( ) int x = 0; /* 说明自动变量x并赋初值 */ x+; printf (“in inc1 x=%dn“, x); void inc2( ) static int x; /* 说明内部静态变量*/ x+; printf (“in inc2 x=%dn“, x); ,静态变量,内部静态变量 1）在编译的时候赋初值，只赋一次，在程序运行时已经有初值； 2）如果定义变量时不给初值，则系统自动给一个初值：0（数值型），空字符（字符型） 3）虽然在函数调用后依旧存在，但其他函数不能引用它；,#include int i=1; main() static int a; register int b=-10; int c=0; printf(“-MAIN-n“); printf(“i:%d a:%d b:%d c:%dn“,i,a,b,c); c=c+8; other(); printf(“-MAIN-n“); printf(“i:%d a:%d b:%d c:%dn“,i,a,b,c); i=i+10; other(); ,other() static int a=2; static int b; int c=10; a=a+2; i=i+32; c=c+5; printf(“-OTHER-n“); printf(“i:%d a:%d b:%d c:%dn“,i,a,b,c); b=a; ,-Main- i:1 a:0 b:-10 c:0,-Other- i:33 a:4 b:0 c:15,-Main- i:33 a:0 b:-10 c:8,-Other- i:75 a:6 b:4 c:15,8,4,33,15,4,43,6,75,15,6,例 变量的寿命与可见性,局部变量默认为auto型 register型变量个数受限,且不能为long, double, float型 局部static变量具有全局寿命和局部可见性 局部static变量具有可继承性 extern不是变量定义,可扩展外部变量作用域 （已学）,变量存储类型,下课了。,休息一会儿。,追 求,4.5 函数的嵌套调用 在调用一个函数的同时,这个被调函数又调用了另外的函数,这样的调用结构称为函数的嵌套调用.,main( ),调 f2( ),a( ),b( ),return 或 ,调b,调a,main() a(); a() b(); ,结束,void a(); void b(); void main() printf(“enter into function main()n”); a(); printf(“exit function main()n”); void a() printf(“enter into function a()n”); b(); printf(“exit function a()n”); void b() printf(“enter into function b()n”); printf(“exit function b()n”); ,例子:计算 4!+5!+6!+7! main( )中调p( )计算4个阶乘的和, p( )中调用f( )计算阶乘.,4.6 函数的递归调用 一、 何为递归 在调用一个函数过程中又出现该函数自己调用自己。(直接、间接),int f(int x) int y,z; z=f(y); . return(2*z); ,4.6 函数的递归调用 二、 递归程序设计 例1 求岁数：有5个人坐在一起，问第5个人几岁？他说比第4个大2岁。问第4个多少岁，比第3个大2岁，依次类推，第一个说10岁，求第5个人多大？,递推公式： age(n) = age(n-1) + 2 (n1) 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); ,源代码： （函数格式注意！）,c=age(4)+2,age函数 n = 5,age (5) = 18,c=age(3)+2,age函数 n = 4,age (4) = 16,c=10,age函数 n = 1,age (1) = 10,递推公式： age(n) = age(n-1) + 2 (n1) age(1) = 10;,c=age(2)+2,age函数 n = 3,age (3) = 14,c=age(1)+2,age函数 n = 2,age (2) = 12,源代码： age( int n) int c; if(n= =1) c=10; else c=age(n-1)+2; return(c); main() printf(“%d”,age(5); ,#include facto (int n) int s; if ( n = 1 ) s = 1; else s = n * facto(n-1); return (s); void main() int i ; scanf(”%d” , ,说明: 递归包括 “递推”和“回归” 需有结束递归过程的条件,4 * facto(3),3 * facto(2),2* facto(1),1,2*1,(3* 2*1),(4* 3* 2*1),输出 (4* 3* 2*1),递推,回归,计算 facto(4),递归程序的执行过程,facto ( n ) int n; int s; if ( n = 1 ) s = 1; else s = n * facto(n-1); return (s); ,facto ( int n ) int s; if ( n = 1 ) s = 1; else s = facto (n-1); s = n*s; return (s); ,等价于,当 n = 1 时 n! = 1 当 n 1 时 n! = n * (n-1)!,递归程序的执行过程,facto(int n) int s; if(n= =1) s = 1; else s=facto(n-1); s=n*s; return(s); ,facto(int n),int s;,if(n= =1),facto(int n) int s; if(n= =1) s = 1; else s=facto(n-1); s=n*s; return(s); ,s=facto(n-1),facto(int n),int s;,if(n= =1),facto(int n) int s; if(n= =1) s = 1; else s=facto(n-1); s=n*s; return(s); ,s=facto(n-1),facto(int n) int s; if(n= =1) s = 1; else s=facto(n-1); s=n*s; return(s); ,facto(int n),facto(int n),int s;,int s;,if(n= =1),if(n= =1),s=facto(n-1),s = 1,return(1),s=n*s=2*1,return(2),return(6),s=n*s=3*2,s=n*s=4*6,return(24),1,调 用,2,3,4,调 用,调 用,3,2,1,返回,返回,返回,N=4,N=3,N=2,N=1,递归的基础 变量存储类型（自动变量）的特点，保证了在每层递归调用的过程中，变量可以保持相对于各个层次的独立性，不会发生相互干扰。 不准确地说：递归过程实际上一个隐含着循环的过程。 对递归的认识 所有的递归问题一定可以用非递归算法实现。 编写递归程序的关键 建立递推公式 递归结束条件 是保证递归可以正常结束的前提,递归-讨论,编写数值型递归程序,求菲波那奇序列：1，1，2，3，5，8，13，21， 建立问题的递归定义： f(n)=1 当 n=1或n=2 时 f(n)=f(n-1)+f(n-2) 当 n2 时 程序： f ( n ) int n; if (n=1|n=2) return (1); /* 结束条件 */ else return ( f(