C语言程序设计课件：5 多函数程序设计

1、1,上次作业中的问题,思路不清，尤其是迭代法 两种理解： 计算完这一次，还要为下一次准备数据。 每次都要完成的工作，除了按照迭代公式（方法）处理数据以外，还有其它的步骤。 对于多重穷举，要一层一层地来，别忘了在循环体中加上必要的,第5部分,多函数程序设计,3,先看一个大型实例,程序的结构： 编译预处理命令 其它必要的定义 其它函数声明 主函数 其它函数定义 结论： C程序是由很多个函数组成的。 C语言中关于函数有三个主要内容： 函数定义 函数调用 函数声明,4,为什么定义函数？,大型任务总要由多人完成，因此，在编程之前，一定要将任务划分成多个功能独立的模块，再分别分配给多个程序分别编程实现。

2、函数可以复用，以节省开发时间。每个函数，就象一块雕刻好的积木，可以直接用来构建新的程序。,5,模块化的几个原则,模块分解的原则 保证模块的相对独立性 高聚合：一个模块只能完成单一的功能，代码一般几十行。 低耦合：指模块之间参数传递尽量少，尽量不通过全局变量来实现数据传递 信息隐藏 把所有用户不需要关心的细节隐藏至模块内部。,6,我们怎么做？,关键是如何分段。 比较独立的、完整的功能分为一个函数，一般函数十几行。 函数定义时注意与被调函数之间的沟通与联系，即参数传递与返回两个方向的数据流动。 在讲例题的时候请注意这两点,7,例1：定义一个函数，求梯形面积,先完成一个数学函数的定义： s(a,b,

3、h)=(a+b)*h/2 自变量 函数名 函数公式 编写函数必须考虑的三个内容： 先来考虑这个任务需要什么必要的数据，都是什么类型？（形式参数） 有没有结果，结果又是什么类型？（返回值） 应该完成什么功能？如何实现？（函数功能）,8,分析结果,/*函数功能：求梯形面积 函数形式参数： float a表示上底 float b表示下底 float h表示高 函数返回值：梯形面积（float类型） */,9,涉及的语法函数定义格式,/*函数功能：实现功能 函数形式参数：参数1，表示 参数2，表示 . 函数返回值： */ 返回值类型 函数名(形式参数列表) 函数体 ,养成注释的 好习惯：,10,函数定

4、义,/*函数功能：求梯形面积 函数参数： float a表示上底，float b表示下底, float h表示高 函数返回值：梯形面积*/ float Area(float a,float b, float h) int s = (a+b)*h/2 ; return s; ,三个形式参数,返回值类型,函数名称,返回语句,函数体,函数定义相当于建立一个s(a,b,h)=(a+b)*h/2这样一个函数的形式化表示,此时没有具体的数值，只有代入数值才能计算出数值。,11,在main函数中怎样调用呢？,#include float s(float,float,float);/*函数声明*/ float

5、 s(float a,float b, float h) return (a+b)*h/2; void main() float a,b,h,area; printf( please input a,b,h: ); scanf(%f%f%f, ,12,运行过程,#include float s(float,float,float);/*函数声明*/ float s(float a,float b, float h) return (a+b)*h/2; void main() float a,b,h,area; printf( please input a,b,h: ); scanf(%f%f%

6、f, ,printf( area=%fn, s(a,b,h) );,13,涉及的语法函数调用（call）,调用即使用已经定义好的函数。 调用函数时，必须提供所有的参数 printf和scanf是采用变长变量表定义的函数，所以变量的个数不固定。 提供的参数个数、类型、顺序应与定义时相同 单向值传递,14,涉及的语法函数调用格式,函数调用的一般形式： 函数名（实参列表） 具体调用格式： 有返回值时 放到一个数值表达式中，如area = s(a,b,h); 作为另一个函数调用的参数，如 printf(area=%fn, s(a,b,h) ); 或者直接参与运算：如： F= pow(a,b) *c 无

7、返回值时 函数调用表达式，如printf(hello!); 注意：main()函数可以调用其它函数，但它不可以被其它函数调用。即：它只能作为主调函数，不能作为被调函数,15,涉及的语法函数原型或函数声明,调用一个函数之前，先要对其返回值类型、函数名和参数进行声明（declare） 不对函数进行声明是非常危险的 声明时不要省略参数以及返回值的类型 一般都写在编译预处理命令之后。,16,函数的分类,从使用角度： 库函数 ：直接使用(调用) 自定义函数：用户需要自己先定义，然后使用。 根据返回值： 有返回值：需要返回计算结果 无返回值：不需要返回计算(处理)结果 根据参数： 无参函数：clrscr(

8、) 有参函数：pow(x,y),17,函数声明,函数声明也称为函数原型 在调用之前一定要对函数进行声明，否则在编译时会出现function not define!的提示 如果函数定义在函数调用之前，函数声明可以省略。,18,也可以写成,#include /*函数功能：计算梯形面积并输出 函数形式参数： float a表示上底，float b表示下底, float h表示高 函数返回值：无*/ void Area(float a,float b, float h) printf(area=%f, (a+b)*h/2); void main() float a,b,h; printf( pleas

9、e input a,b,h: ); scanf(%d%d%d, /*调用函数计算面积并输出*/ ,19,多函数程序的调试方法,要想检验一个函数是否正确，要在调用函数处设置断点。当调试执行时，在该行停止，此时，点击build-step into进入函数内部执行，此时可点击build-step over单步跟踪执行，或在调试前在函数内部重点检查语句行设置断点。若想结束函数内部的执行，点击build-step out，回到主调函数。,20,练习1：编写函数，将小写字母转换成大写字母,#include char atoA(char);/*函数声明*/ /* 函数功能：将小写字母转换成大写字母 函数形式

10、参数：小写字母char lower 函数返回值：转换成的大写字母，char类型*/ char atoA(char lower) return (lower-32); void main() char lower,upper; printf( please input an lowercase: ); scanf(%c, ,21,#include #include int Prime(int m)/*判断m是否为素数，是返回1，否返回0*/ int i,find = 0, k = sqrt(m); for (i=2; i=k ,例2：判断2-100之间哪些是素数,算法？,22,练习2：求两个数最

11、大公约数,#include int Gcd(int,int); /*函数声明*/ int Gcd(int a,int b)/*函数功能：求两数的最大公约数*/ int c; do c=a%b; a=b; b=c; while(c!=0); return a; void main() int a, b, c; printf(please enter two integers:); scanf(%d%d, ,23,小结1,要求 能够编写多函数程序，编写函数之前要写清楚注释（包括函数功能，函数形参，函数返回值） 会调用函数，理解函数的调用过程和整个程序的执行顺序 理解数据在函数调用过程中和返回时的流

12、动。 应掌握的语法内容 函数的定义、调用、声明格式（重点中的重点）,24,作业1,定义一个求n!的函数，并在主函数中调用它，计算1!+m!. 定义两个函数，分别计算圆的周长和面积，并在主函数中调用这两个函数。,25,#include double Fac(int n); void main() int i,n; double sum; printf(please input n:); scanf(%d, ,作业答案,26,#include #define PI 3.14 float l(float); /*函数声明*/ float s(float); /*函数声明*/ float l(floa

13、t r) /*函数定义：求周长*/ return PI*r*2; float s(float r) /*函数定义：求面积*/ return PI*r*r; void main() float r, l, s; printf(please input r:); scanf(%f, ,问题,若这样起名会怎样？,会有错误提示，因为相同的名字造成了冲突。,27,#include #define PI 3.14 float l(float); /*函数声明*/ float s(float); /*函数声明*/ float l(float r) /*函数定义：求周长*/ return PI*r*2; fl

14、oat s(float r) /*函数定义：求面积*/ return PI*r*r; void main() float r, cir, area; printf(please input r:); scanf(%f, ,问题,若这样起名又会怎样？会冲突吗？,不会，它们虽然是不同的r，但因为它们的作用域不同，所以不会产生冲突。,28,涉及的语法-作用域,作用域：即作用范围 可分为： 局部变量 全局变量,29,局部变量,局部变量 在语句块内(即 内)定义的变量 形式参数也是局部变量 特点 定义时不会自动初始化，除非程序员指定初值 进入语句块时获得内存，仅能由语句块内语句访问，退出语句块时释放内存

15、，不再有效 并列语句块各自定义的同名变量互不干扰,30,main() int i=1,j=2; printf(i=%d,j=%dn,i,j); int i=3,a=4; printf(i=%d,a=%dn, i,a); j+; int i=5; printf(i=%dn,i); j+; printf(i=%d,j=%dn,i,j); ,运行结果为： i=1,j=2 i=3,a=4 i=5 i=1,j=4,例,运行结果？,+是一个运算符，j+表示将j变量的值加1,31,例3，运行结果？,#include void swap(int x,int y); /* 函数声明 */ void main(

16、) int a=3,b=5; printf(11a=%d, b=%dn,a,b);/* 调用交换函数之前 */ swap(a,b); /* 调用交换函数swap */ printf(12a=%d, b=%dn,a,b);/* 调用交换函数之后 */ /* 函数定义：交换两个变量的值的函数 */ void swap(int a,int b) int temp; printf(21 a=%d, b=%dn,a,b); /* 交换变量值之前 */ temp=a; a=b; b=temp; /* 交换器：交换变量x,y的值 */ printf(22 a=%d, b=%dn,a,b); /* 交换变量值

17、之后 */ ,3,5,3,实参a,b的值没发生变化! 单向值传递! 即由实参向形参的方向传递数值!而不会朝相反的方向!,32,全局变量,全局变量 在所有函数之外定义的变量 特点 默认作用范围：在源程序.c中，从定义它的位置以后都有效 在定义点之前或在其他.c文件中引用，应该进行如下声明： extern 类型名 变量名; 从程序运行起即占据内存，程序运行过程中可随时访问，程序退出时释放内存 使函数之间的数据交换更容易，也更高效 但是尽量少用,因为谁都可以改写全局变量，所以很难确定是谁改写了它 破坏了函数的独立性(封装性),33,#include int global;/*定义全局变量*/ voi

18、d GlobalPlusPlus(void); main() global = 1; printf(Before GlobalPlusPlus(), it is %dn, global); GlobalPlusPlus(); printf(After GlobalPlusPlus(), it is %dn, global); /* 函数功能： 对全局变量global加1，并打印加1之前与之后的值 函数入口参数： 无 函数返回值： 无 */ void GlobalPlusPlus(void) printf(Before +, it is %dn, global); global+; printf

19、(After +, it is %dn, global); ,例4-1,Before GlobalPlusPlus(), it is 1 Before +, it is 1 After +, it is 2 After GlobalPlusPlus(), it is 2,注意：全局变量具有记忆性 。,34,#include void GlobalPlusPlus(void); main() int global = 1; printf(Before GlobalPlusPlus(), it is %dn, global); GlobalPlusPlus(); printf(After Glob

20、alPlusPlus(), it is %dn, global); /* 函数功能： 对局部变量global加1，并打印加1之前与之后的值 函数入口参数： 无 函数返回值： 无 */ void GlobalPlusPlus(void) int global = 1; printf(Before +, it is %dn, global); global+; printf(After +, it is %dn, global); ,例4-2,Before GlobalPlusPlus(), it is 1 Before +, it is 1 After +, it is 2 After Glob

21、alPlusPlus(), it is 1,35,如何用全局变量解决例3,#include int a=3,b=5; void swap(void); /* 函数声明 */ void main( ) printf(11 a=%d, b=%dn,a,b);/* 调用交换函数之前 */ swap(); /* 调用交换函数swap */ printf(12 a=%d, b=%dn,a,b);/* 调用交换函数之后 */ void swap(void ) /* 函数定义,没有参数 */ int temp; printf(21 a=%d, b=%dn,a,b); /* 交换变量值之前 */ temp=a

22、; a=b; b=temp; /* 交换变量a,b的值 */ printf(22 a=%d, b=%dn,a,b); /* 交换变量值之后 */ ,虽然得以解决，但并不是一个好办法! 为什么？ 因为它破坏了函数的封闭性! 学指针的时候我们会学另外一种方法! 即便要用全局变量，一般也是在只读不写的时候才用!,36,例：使用全局变量解决,#include #define PI 3.14 float r； float l( void ); /*函数声明*/ float s(void); /*函数声明*/ float l(void) /*函数定义：求周长*/ return PI*r*2; float

23、s(void) /*函数定义：求面积*/ return PI*r*r; void main() float cir, area; printf(please input r:); scanf(%f, ,r一旦被赋值，其值不再发生变化，只是拿来用。,37,另一个具有记忆性的变量类型：静态变量（static）,一般的内部变量 在函数退出后失效，再次进入函数，变量值重新初始化 静态变量 在变量类型前面用static修饰 static int i; 变量存在静态存储区，当函数结束时，内存空间不被释放，因此，变量的值可以保存到下次进入函数，即变量具有记忆功能,38,涉及的语法-变量的存储类型,编译器为变

24、量分配内存的方式 它决定变量的生存期,动态存储 根据需要临时分配存储空间，离开即释放 静态存储 在程序运行期间分配固定的存储空间不释放,内存分配,39,根据存储类型可分为,自动变量(auto) 静态变量(static) 寄存器变量(register),40,例-静态变量,#include void Func(void); void main() int i; for (i=0; i10; i+) Func(); /* 函数功能： 打印被调用的次数 函数入口参数： 无 函数返回值： 无 */ void Func(void) static int times = 1;/*静态局部变量 函数结束时t

25、imes变量仍然占据静态存储区的存储空间，不释放*/ printf(Func() was called %d time(s).n, times+); ,Func() was called 1 time(s). Func() was called 2 time(s). Func() was called 3 time(s). Func() was called 4 time(s). Func() was called 5 time(s). Func() was called 6 time(s). Func() was called 7 time(s). Func() was called 8 t

26、ime(s). Func() was called 9 time(s). Func() was called 10 time(s).,2,3,10,41,例-非静态变量,#include void Func(void); void main() int i; for (i=0; i10; i+) Func(); /* 函数功能： 打印被调用的次数 函数入口参数： 无 函数返回值： 无 */ void Func(void) int times = 1; printf(Func() was called %d time(s).n, times+); ,Func() was called 1 tim

27、e(s). Func() was called 1 time(s). Func() was called 1 time(s). Func() was called 1 time(s). Func() was called 1 time(s). Func() was called 1 time(s). Func() was called 1 time(s). Func() was called 1 time(s). Func() was called 1 time(s). Func() was called 1 time(s).,2,2,42,自动变量 （auto ）,我们以前定义的那些变量，都

28、默认是这种类型 自动体现在 进入语句块时自动申请内存，退出时自动释放内存 标准定义格式 auto 类型名 变量名; 特点： 动态局部变量 缺省的存储类型 不初始化时，值是不确定的,43,寄存器变量（register）,寄存器 CPU的内部容量很有限、但速度极快的存储器 使用频率比较高的变量声明为register ，可以使程序更小、执行速度更快 register 类型名 变量名; register int i; 现代编译器有能力自动把普通变量优化为寄存器变量，并且可以忽略用户的指定，所以一般无需特别声明变量为register,44,静态变量和全局变量,相同点：都是静态存储类型 自动初始化为0 都

29、存储在静态存储区，整个程序运行期间一直占据内存 不同点：作用域不同 全局变量在所有的源程序文件中都可用 静态变量又分为静态局部变量和静态全局变量，作用域分别是所在函数和所在源文件,45,读程序功能,#include double Fac(int n); void main() int i,n; double result; printf(please input n:); scanf(%d, ,程序功能： 求1-n的阶乘 分析： 虽然函数中只乘了一个数，但由于是static变量，所以“记住”了以前乘的结果,46,#include int square(int i); void main() i

30、nt i=0; i=square(i); for(;i3;i+) static int i=1; i+=square(i); printf(%d,i); printf(%dn,i); int square(int i) return i*i;,读程序结果,2,1,6,2,42,3,输出结果：,2,6,3,42,注意：搞清楚三个I的作用域和存储类型。,47,小结2,按变量作用域，可分为局部变量和全局变量。 一般情况下用局部变量，局部变量可以重名，不冲突，但各自为政。 极少情况下，当需要考虑到数据的一致性时可以用全局变量。全局变量具有记忆性，所以，一般不随意修改它的值。 按存储类型分：可分为aut

31、o、static、register变量。 static 具有记忆性,一般用做局部变量。 auto、register一般不用 。,48,例5,例：求n! 1 n=1 n*(n-1)! n1,long fac(int n) if(n=1) return 1; else return n*fac(n-1); ,写成函数？,49,例5程序,#include long fac(int n) if(n=1) return 1; else return n*fac(n-1); main() int n; Printf(please input a number:n); scanf(%d, ,f(10) re

32、trun 10*f(9 ); ,f(9) retrun 9*f(8 ); ,f(1) return 1; ,f(2) return 2*f(1); ,执行过程？,递归：函数嵌套调用自身,50,递归 迭代,long int fac(int n) if(n=1) return 1; else return n*fac(n-1); ,long int fac(int n) Long fc=1; int i; for(i=1;i=n;i+); fc=fc*i; return fc; ,51,递归与迭代的比较,n! 1 n=1 n*(n-1)! n1,n!=(1*2)*3)*n),52,什么问题可以用递

33、归来解决？,问题具有如下特点： 问题较复杂，不易用迭代法直接求解 该问题可以分解成若干子问题，子问题除了规模较原问题小以外，其它均相同。 最终，总有一个问题不能再分解。,53,例5-4 求解Hanoi（汉诺）塔问题,古代有一个梵塔，塔内有三个柱子A、B、C，僧侣们想把A拄子上的一摞盘子移动到C柱子上。最初A拄子上有大小不等的64个盘子，且小的在上，大的在下。在移动过程中，大盘子只能在下，小盘子只能在上，并且每次只能移动一个盘子，可以借助于B柱子。,54,问题分析,解决Hanoi（汉诺）塔问题的方法可以表述如下： 老和尚移动64个盘子的步骤 第1步，请第2个和尚将前63个盘子从A柱子移到B柱子；

34、 第2步，自己将最下面的第64个盘子从A柱子移到C柱子； 第3步，再请第2个和尚将63个盘子从B柱子移到C柱子。 第2个和尚移动63个盘子的步骤 第1步，请第3个和尚将前62个盘子从A柱子移到C柱子； 第2步，自己将最下面的第63个盘子从A柱子移到B柱子； 第3步，再请第3个和尚将62个盘子从C柱子移到B柱子。 依此类推，直到第63个和尚完成了2个盘子的移动，最后由第64个和尚完成1个盘子的移动。这个过程称之为回推过程。,每个人的工作是：移动n个盘子从A到B(借助C)的步骤 第1步，请别人将n-1个盘子从A柱子移到C柱子； 第2步，自己将最下面的第n个盘子从A柱子移到B柱子； 第3步，再请别人

35、将n-1个盘子从C柱子移到B柱子。 一个特例：当n=1的时候,55,move函数,/* 定义函数：显示移动过程 int no：表示第no个盘子 char from：表示源柱子 char to：表示目的柱子 */ void move(int no,char from,char to) printf(Move %3dth disk:%c -%cn,no,from,to); ,56,hanoi函数,/* 定义函数： 借助by柱子将n个盘子从from柱子移动到to柱子 int n：表示n个盘子 char from：表示源柱子 char to：表示目的柱子,char by:表示要借助的柱子 */ voi

36、d hanoi(int n,char from,char by,char to) if (n=1) move(n,from,to); else hanoi(n-1,from,to,by); move(n,from,to); hanoi(n-1,by,from,to); ,57,#include /* 包含头文件 */ void move(int,char,char); /* 自定义函数的声明 */ void hanoi(int n,char,char,char); /* 自定义函数的声明 */ void main() /* 主函数，无参数，无返回值 */ int n; /* 定义整型变量n，存

37、放盘子总数 */ printf(Input the number of diskes: ); /* 提示输入n的值 */ scanf(%d, ,完整程序,执行过程？ 作业：请大家用讲过的单步执行方法观察一下n为3的执行过程,58,运行输出：,Input the number of disks: 3 The step to moving 3 disks: Move 1: A - B Move 2: A - C Move 3: B - C Move 4: A - B Move 5: C - A Move 6: C - B Move 7: A - B,59,语法：函数的递归调用,在调用一个函数的过程

38、中又直接或间接地调用函数本身,f( ) f( ); ,f1( ) f2( ); ,f2( ) f1( ); ,特殊形式的函数嵌套,重点,直接递归,间接递归,60,练习3:写递归函数计算fabonacci数列的第n项,61,练习3程序,#include long fib(int n); /* 自定义函数声明 */ void main() long s; /* 第 i 项斐波那契数列的值 */ int i=0; /* 斐波那契数列某项的序号 */ do s=fib(i); /* 求斐波那契数列第 i 项 */ printf(Fib(%d)=%ldn,i,s); /* 显示斐波那契数列第 i 项的值

39、 */ printf(Input Fibonacci Number，0 means exiting:); scanf(%d, /* 求斐波那契数列的递归方式 */ ,62,带参数的宏定义,#define SQUARE(n) (n)*(n) void main() int i=1; for( ;i=10;i+) printf(%4d, SQUARE(i) ); ,void main() int i=1; for( ;i=10;i+) printf(%4d, (i)*(i) ); ,编译前 替换为：,63,区别,(i)*(i),当函数功能非常简单时，可以用带参数的宏定义来实现。,64,涉及语法-带参数的宏定义,一般格式： #define 宏名(参数表) 字符序列 功能:将程序中出现的前者置换为后者。 其中宏名后面的括号里是参数，类似函数中形参表，只是此处的形参无类型说明。字符序列中应包含括号中所指定的参数，否则参数设置无意义。,65,应注意的问题,使用带参数的宏定义可以实现某些简单函数的功能（注意是某些，而不是全部）。 定义时，宏名和参数表之间不能有空格。 对带参数的宏定义，字符序列及其字符序列中各个形参都应该用圆括号括起来。 例：#define SQ