程序设计基础（C语言版）课件 第7章 函数

第7章函数7.1函数概述7.2函数的使用7.3函数的参数传递7.4函数的嵌套和递归调用本章主要内容7.5变量的作用域7.6变量的存储类别7.7内部函数与外部函数7.8函数程序设计示例7.1函数概述7.1.1函数的概念C语言的函数与数学的函数十分相似。在数学中，函数“y=f(x)”表示对于自变量x的每个给定值，总是按照一定的规律f给出它的结果y。在C语言程序中，可用以下命名为func()的函数来实现这个数学函数的功能。intfunc(intx){inty；

y=x*x+3*x+4；

return(y)；}37.1函数概述7.1.2函数的分类1．根据函数自身形式划分（1）无参函数（2）有参函数2．从用户角度划分（1）标准函数（即库函数）（2）自定义函数43．C程序的总体结构main(){…funa();…funb();…}funa(){…fun1();…}funb(){…fun2();…fun3();…}fun1(){…}

fun2(){…}

}

fun3(){…}

图7-1C程序总体结构57.2函数的使用7.2.1函数的定义和声明1.函数定义的格式类型名函数名([函数参数表])/*函数首部，[]中的内容表示可选项*/{

说明部分;/*函数体*/

执行部分;}注意：在函数定义时，函数名要反映函数的功能；每一个函数要完成一个具体的功能；函数定义不能嵌套，也就是说在函数体内不能再定义函数。6【例7-1】定义一个求两个整数和的函数。函数定义如下：intsum(intx,inty){ intt; /*说明部分*/ t=x+y; /*以下两条语句是执行部分*/return(t);}7【例7-2】定义输出一串字符的函数。函数定义如下：

voidhello(){printf{"hello,world\n"};}8注意：在函数定义时，函数名要反映函数的功能；每一个函数要完成一个具体的功能；函数定义不能嵌套，也就是说在函数体内不能再定义函数。2．函数参数【例7-3】定义一个求n个整数和的函数。函数定义如下：intsumn(inta[],intn)/*n代表数据个数，数组a存放被求和的n个整数*/{inti,t=0;for(i=0;i<n;i++)t=t+a[i];return(t);}说明：前面我们学习过数组，在定义数组时要指定数组的长度，但数组作为形

参时其长度可省略。93．函数的类型和返回值【函数的类型在函数名前面给出，表明该函数返回值的类型。函数返回值是指函数被调用之后，用return语句返回给主调函数的值。return语句的格式为：return表达式;或return(表达式);或return;/*只能用于void返回值类型的函数*/107.2.2函数的调用1．函数调用方式函数调用的一般形式为：

函数名（实参表列）2．被调函数的声明函数声明的一般格式为：

类型名函数名(函数参数表);11【例7-4】求两个实数的最大值。#include<stdio.h>intmain(){floatmax(floatx,floaty);/*对被调函数的声明，x和y名称可以省略，也可放在main()前声明*/floata,b,c;printf("请输入两个实数：");scanf("%f%f",&a,&b);c=max(a,b);/*函数调用*/printf("最大值为：%f\n",c);return0;}floatmax(floatx,floaty)/*max函数的定义*/{floatz;if(x>y)z=x;elsez=y;return(z);}127.3函数的参数传递7.3.1值传递当普通变量作为函数参数时，一旦发生函数调用，系统给形式参数分配存储空间，按数据复制的方式，实参把数据传递给形参。这种数据传递是单向的值传送，形参与实参分别占用不同的存储空间。调用结束后，被调函数中所有变量（包含形参）的存储空间释放，不能再被使用，其值也不会再传回给实参。13例如，调用例7-2中sum()函数的完整程序如下：#include<stdio.h>intsum(intx,inty){intt;t=x+y;return(t);}intmain(){inta,b,c;printf("请输入两个整数：");scanf("%d%d",&a,&b);c=sum(a,b);printf("sum=%d\n",c);return0;}程序运行结果：请输入两个整数：1020↙sum=30147.3函数的参数传递7.3.2地址传递在C程序中经常需要把数组的全部元素传递到另一函数中处理。当数组元素较多时，如果仍采用“值传递”的方式，把数组的每个元素作为一个参数传递到另一函数中，必然要使用大量的参数。此时，采用“地址传递”方式可以很好解决数组中大量数据在函数间的传递问题，也就是用数组名作为函数参数。数组名作参数传递时，形参应使用数组或后面要学习到的指针类型，并且在主调函数和被调函数中分别进行定义。15例如，调用例7-3中sumn()函数的完整程序如下：#include<stdio.h>intsumn(inta[],intn)/*数组的大小不用给出，其本质是一个指针变量*/{inti,t=0;for(i=0;i<n;i++)t=t+a[i];return(t);}intmain(){intx[10],i,sum;printf("请输入10个整数:");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&x[i]);sum=sumn(x,10);printf("10个数的和为：%d\n",s);return0;}16程序运行结果：请输入10个整数:12227384546570281980↙10个数的和为：5077.4函数的嵌套和递归调用7.4.1函数的嵌套调用【例7-5】求组合数，其中 （注：“！”是阶乘运算）分析：由于运算式多次用到阶乘运算，所以把阶乘运算定义成一个阶乘函数jc()，供其他函数多次调用。17程序如下：#include<stdio.h>intjc(intn)/*阶乘函数*/{intt=1;inti;for(i=1;i<=n;i++)t=t*i;return(t);} intzhs(intm,intn) /*组合数函数*/{intx,y,z;x=jc(m); /*调用阶乘函数jc()*/y=jc(n);z=jc(m-n);return(x/(y*z));}intmain(){intm,n;printf("请输入整数m和n(m>=n)：");scanf("%d%d",&m,&n);printf("组合数为：%d\n",zhs(m,n));/*调用组合数函数zhs()*/return0;}18程序运行结果：请输入整数m和n(m>=n)：52↙组合数为：107.4.2函数的递归调用【例7-6】设计一个递归函数计算n!。分析：n!除了可表示为1×2×3×…×n之外，还可用以下式子表示：1 当n=0或1时n!=n×(n-1)! 当n>1时如果用jc(n)代表n!，可用下面的递归公式表示：n×jc(n-1) 当n>1时1 当n=0或1时jc(n)=19n=【例7-7】有5个人坐在一起，问第5个人多少岁，他说比第4个人大2岁，问第4个人多少岁，他说比第3个人大2岁，问第3个人多少岁，他说比第2个人大2岁，问第2个人多少岁，他说比第1个人大2岁，问第1个人多少岁，他说10岁。请问第5个人多少岁？分析：设第n个人年龄为f(n)，则：f(5)=f(4)+2f(4)=f(3)+2……f(2)=f(1)+2f(1)=10据此可列出式子：

10 n=1f(n)=f(n-1)+2 n>120程序如下：#include<stdio.h>intf(intn){inta;if(n==1)a=10;elsea=f(n-1)+2;returna;}intmain(){printf("第5个人的年龄为：%d岁\n",f(5));return0;}程序运行结果：第5个人的年龄为：18岁217.5变量的作用域7.5.1局部变量【例7-8】阅读下列程序，注意同名的局部变量的使用。#include<stdio.h>voidfun(){inti;/*函数func的变量i*/for(i=0;i<3;i++)printf("fun......i=%d\n",i);}intmain(){inti;/*主函数的变量i*/for(i=0;i<3;i++){printf("main......i=%d\n",i);fun();}return0;}22程序运行结果：main......i=0fun......i=0fun......i=1fun......i=2main......i=1fun......i=0fun......i=1fun......i=2main......i=2fun......i=0fun......i=1fun......i=27.5.2全局变量【例7-9】用函数实现两个变量值的交换。#include<stdio.h>intswap(intx,inty){intt;t=x;x=y;y=t;}intmain(){inta,b;printf("请输入两个整数a和b：");scanf("%d%d",&a,&b);swap(a,b);printf("a=%d,b=%d\n",a,b);return0;}23程序运行结果：请输入两个整数a和b：1020↙a=10,b=207.6变量的存储类别在C语言中，变量的存储类型决定了变量的保留时间和作用范围，共有四种存储类型：自动（auto）、静态（static）、寄存器（register）和外部（extern）。变量的保留时间又称为生存期，从时间角度，可将变量分为静态存储和动态存储两种：（1）静态存储是指变量存储在内存的静态存储区，在编译时就分配了存储空间，在整个程序的运行期间，该变量占有固定的存储单元，程序结束后，这部分空间才释放，变量的值在整个程序中始终存在。（2）动态存储是指变量存储在内存的动态存储区，在程序的运行过程中，只有当变量所在的函数被调用时，编译系统才临时为该变量分配一段内存单元，函数调用结束，该变量空间释放，变量的值只在函数调用期存在。变量的作用范围又称为作用域，从空间角度，可以将变量分为全局变量和局部变量，在上一小节已做过介绍。247.6变量的存储类别1．自动变量（auto）函数中的局部变量，如果不专门声明为static（静态）的存储类别，都是动态的分配存储空间，都是自动变量（如函数的形参，函数内的局部变量，复合语句内的局部变量）。257.6变量的存储类别2．静态变量（static）static修饰的局部变量，生命周期延长，该变量不随函数结束而结束。虽然静态局部变量在函数调用结束后仍然存在，但其他函数是不能引用它的。因为它是局部变量，只在自身的作用域范围内起作用。静态局部变量有以下特点：（1）初始化：只在第一次调用该函数时进行初始化。对于静态局部变量，编译时自动赋初值0（对数值型变量）或空字符'\0'(对于字符变量)。而对于自动变量来说，它的值时一个不确定的值。（2）记忆性：后序调用时，该变量使用前一次函数调用完成之后保存的值。（3）存储位置：不会存储在栈上，放在数据段（静态存储区内）。267.6变量的存储类别3．寄存器变量（register）如果有一些变量频繁使用，则存取变量的值要花费不少时间。为提高执行效率，允许将局部变量的值放到CPU的寄存器中，需要用时直接从寄存器取出参加运算，不必再到内存中去存取。由于寄存器的存取速度远高于内存的存取速度，因此这样做可以提高执行效率。这种变量就叫做寄存器变量，用关键字register作声明。27说明：在现代的编译器优化技术中，register关键字的使用已经不常见了。编译器通常能够根据代码的上下文自动进行寄存器分配，并且能够更好地进行优化。7.6变量的存储类别4．外部变量（extern）外部变量，即全局变量，是在函数的外部定义的，它的作用域为从变量定义处开始，到本程序文件的末尾。如果外部变量不在文件的开头定义，其有效的作用范围只限于定义处到文件末尾。如果在定义点之前的函数想引用该外部变量，则应该在引用之前用关键字extern对该变量进行“外部变量声明”，表示该变量是一个已经定义的外部变量。有了此声明，就可以从“声明”处起，合法地使用该外部变量。通常的，用extern声明外部变量，扩展程序文件中的作用域。注意extern不是变量定义，只是声明一个定义在别处的变量。287.7内部函数与外部函数7.7.1内部函数内部函数是指限制只能在本文件中进行调用的函数，也称静态函数。内部函数的定义格式如下：static类型名函数名(参数表){

函数体}297.7内部函数与外部函数7.7.2外部函数外部函数是可以被其他文件中的函数调用的函数。外部函数的定义格式如下：extern类型名函数名(参数表){

函数体}30【例7-10】编程计算学生考试的平均分。分析：假设有50位学生，考试成绩由键盘输入，然后计算其平均分后输出，下面用多文件程序实现该算法，程序如下：文件file1.c中的内容：#include<stdio.h>intmain(){externvoidenter();/*外部函数的说明*/externfloataverage();/*外部函数的说明*/floatscore[50],aver;printf("请输入50个成绩:");enter(score,50);aver=average(score,50);printf("平均成绩为%.2f\n",aver);return0;}31文件file2.c中的内容：externvoidenter(floata[],intn)/*外部函数的定义*/{inti;for(i=0;i<n;i++)scanf("%f",&a[i]);}32文件file3.c中的内容：staticfloatsumn(floata[],intn)/*内部函数的定义*/{inti;floats=0;for(i=0;i<n;i++)s=s+a[i];return(s);}externfloataverage(floata[],intn)/*外部函数的定义*/{floatsum,aver;sum=sumn(a,n);aver=sum/n;return(aver);}337.7内部函数与外部函数7.7.3多文件编程在DEV-C++5.11环境下，创建多文件程序，实现多文件编译的步骤如下：第一步：创建各个源程序文件。可以由不同人分别创建，然后把建好的同一程序的各个源文件存放在指定目录（最好是同一个目录，这样好找），如把例7-11中file1.c、file2.c和file3.c文件保存在D:\Test目录下。第二步：建立项目。选择“File→New→Project…”，选择“ConsoleApplication”，给项目命名为“multifile”，位置为“D:\Test\multifile”，如图7-6所示。34图7-6建立项目35第三步：将源程序文件添加到工程。选择“Project→AddToProject…”，选择源程序文件所在路径，把源程序文件（file1.c、file2.c、file3.c）逐个插入到工程，如图7-7所示。图7-7源程序文件插入到工程36第四步：像一个文件程序那样编译、连接、运行程序，项目结构、file1.c、file2.c和file3.c的内容如图7-8、7-9和7-10所示。图7-8项目结构及file1.c文件内容37图7-9file2.c文件内容38图7-10file3.c文件内容397.8函数程序设计示例【例7-11】求20以内的素数，要求编写一个判断素数的函数。分析：素数是指只能被1和自身整除的自然数。由于20以内的素数很多，需要对每个数进行判断，可以设计一个判断素数的函数多次调用。判断素数的函数需要通过参数从主函数得到一个数，经过判断，是素数返回1，不是素数返回0。主函数则用循环控制1～20的整数，调用判断素数函数，确定是否输出。程序如下：40#include<stdio.h>intprime(intm) /*判断素数函数prime()*/{inti,k=1;if(m==1)return0; /*1不是素数返回0*/for(i=2;i<m;i++){if(m%i==0){k=0;break;}}returnk; /*是素数返回1，否则返回0*/}41intmain(){intx;printf("20以内的素数：");for(x=1;x<20;x++){if(prime(x)==1)printf("%5d",x);}printf("\n");return0;}程序运行结果：20以内的素数：235711131719427.8函数程序设计示例【例7-12】写两个函数，分别求两个整数的最大公约数和最小公倍数，用主函数调用这两个函数，并输出结果，两个整数由键盘输入。分析：可以用辗转相除法求最大公约数。设两数为a、b（a>b），求a和b最大公约数(a,b)的步骤如下：用a除以b，得a÷b=q......r1（0≤r1）。若r1=0，则(a,b)=b；若r1≠0，则再用b除以r1，得b÷r1=q......r2（0≤r2）；若r2=0，则(a,b)=r1，若r2≠0，则继续用r1除以r2，……如此下去，直到余数为0为止。其最后一个除数即为(a,b)。如求（8,6），首先用8除以6得余数为2；然后用6除以2，得余数为0。则(8,6)=2。最大公约数求出，则最小公倍数=a×b/最大公约数。如8和6的最小公倍数为(8×6)/2=24。43#include<stdio.h>inthcf(inta,intb)/*求最大公约数函数*/{ intt,r;if(b>a){t=a;a=b;b=t;}while((r=a%b)!=0){a=b;b=r;}return(b);}intlcd(inta,intb)/*求最小公倍数函数*/{return(a*b/hcf(a,b));/*调用函数hcf()*/}程序如下：44intmain(){inta,b,h,l;printf("请输入两个正整数：");scanf("%d%d",&a,&b);h=hcf(a,b);printf("%d和%d的最大公约数为：%d\n",a,b,h);/*输出最大公约数*/l=lcd(a,b);printf("%d和%d的最小公倍数为：%d\n",a,b,l);/*输出最小公倍数*/return0;}45程序运行结果：请输入两个正整数：2416↙24和16的最大公约数为：824和16的最小公倍数为：487.8函数程序设计示例【例7-13】编写一函数，实现把一个数组中的值逆序存放。分析：要对一个数组中的元素进行操作，需要数组名作函数的参数进行地址传递。实现一组数据的逆序存放可采用首尾元素互换的方法。程序如下：46#include<stdio.h>voidinverse(intb[],intn){inti,j,t;for(i=0,j=n-1;i<j;i++,j--){ t=b[i];b[i]=b[j];b[j]=t;}} intmain(){inta[10],i;printf("请输入10个整数：");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&a[i]);inverse(a,10);printf("逆序存放后为：");for(i=0;i<10;i++)printf("%d",a[i]);return0;}47程序运行结果：请输入10个整数：12345678910↙逆序存放后为：109876543217.8函数程序设计示例【例7-14】汉诺塔问题。古代印度布拉玛庙里僧侣们玩一种称为汉诺塔的游戏，据说游戏结束就标志着世界末日的到来。游戏的装置是一块铜板，上面有三根杆，最左杆自下而上、由大到小顺序串有64个金盘子，呈一个塔形，如图7-11所示。游戏要求把左边杆上的金盘子全部移到最右边的杆上，条件是一次只能移动一个盘子，并且不允许大盘子在小盘子上面。48abc图7-11汉诺塔示意图49分析：假定僧侣们要把n个盘子按题中的规定由a杆借助b杆移到c杆。模拟这一过程的算法称为hanoi(n,a,b,c)。那么，很自然的想法是：第一步：先把a杆上面的n-1个盘子设法借助c杆移动到b杆上，记做hanoi(n-1,a,c,b)。第二步：把第n个盘子从a杆移到c杆。第三步：把b杆上的n-1个盘子借助a杆移到c杆，记做hanoi(n-1,b,a,c)。上述三步描述了一个汉诺塔游戏的递归算法。程序如下：50#include<stdio.h>intmain(){intn;voidhanoi(intn,chara,charb,charc); /*被调函数的说明*/printf("请输入要搬动的盘子个数:");scanf("%d",&n);printf("搬动的顺序为:\n");hanoi(n,'a','b','c');return0;}voidhanoi(intn,chara,charb,charc){if(n==1)/*已知*/printf("%c－>%c\n",a,c);else/*递推*/{hanoi(n-1,a,c,b);hanoi(1,a,b,c);hanoi(n-1,b,a,c);}}51程序运行结果：请输入要搬动的盘子个数：3↙搬动的顺序为：

a－>ca－>bc－>ba－>cb－>ab－>ca－>c7.8函数程序设计示例【例7-15】最大子数组问题。一个数组有N个元素，求连续子数组的最大和，并返回其在原数组中的索引位置。例如，[-1,2,1]的最大连续子数组为[2，1]，其和为3，索引位置为1和2(数组下标从0开始)。输入描述：输入一个n(n<100000)，表示数组的长度，接下来输入n个数。输出要求：最大子数组和。分析：使用蛮力枚举解法，对具有n个元素的数组进行两次遍历，求取任意两个位置之间的数组的和，并记录，取最大值和最大值所在的索引为结果。此算法较为容易实现，但时间复杂度较高。参考汉诺塔的实现过程，若考虑将问题分解为小的问题，将问题规模缩小，分解过程如下：52首先找到数组的中间位置mid，然后考虑求解两个子数组A[low，mid]和A[mid+1，high]。那么A[low，high]的任何连续子数组A[i，j]所处的位置必然就是下列三种情况之一：① 完全位于子数组A[low,mid]中，因此low≤i≤j≤mid，最大子数组和记为S1；② 完全位于子数组A[mid+1,high]中，因此mid<i≤j≤high，最大子数组和记为S2；③ 跨越了中点，因此low≤i≤mid<j≤high，最大子数组和记为S3，分为左右两部分，S3=left+right，其中left是以A[mid]为结