experiment5
一、实验目的
- 深度理解使用指针间接访问数据、代码
- 会使用指针间接访问数组元素（一维、二维）
- 会使用指针处理字符串
- 会使用指针作函数参数（形参、实参）和返回值
- 能灵活应用数组、指针、函数，编程解决实际问题
二、实验准备
实验前，请复习第6章：
使用指针间接访问数组（一维、两维）
指针作为函数参数
使用指针、指针数组处理字符串
指针数组在带有参数的main()函数中的用法
三、实验内容
1. 实验任务1
验证性实验：指针作为函数参数、返回值用法。
在C编码环境下，输入以下代码：
task1.1c
SHOW CODE
#include <stdio.h>
#define N 5
void input(int x[], int n);
void output(int x[], int n);
void find_min_max(int x[], int n, int *pmin, int *pmax);
int main() {
int a[N];
int min, max;
printf("录入%d个数据:\n", N);
input(a, N);
printf("数据是: \n");
output(a, N);
printf("数据处理...\n");
find_min_max(a, N, &min, &max);
printf("输出结果:\n");
printf("min = %d, max = %d\n", min, max);
return 0;
}
void input(int x[], int n) {
int i;
for(i = 0; i < n; ++i)
scanf("%d", &x[i]);
}
void output(int x[], int n) {
int i;
for(i = 0; i < n; ++i)
printf("%d ", x[i]);
printf("\n");
}
void find_min_max(int x[], int n, int *pmin, int *pmax) {
int i;
*pmin = *pmax = x[0];
for(i = 0; i < n; ++i)
if(x[i] < *pmin)
*pmin = x[i];
else if(x[i] > *pmax)
*pmax = x[i];
}
//预览结果如图所示
问题一：通过遍历数组找出其中的最小值和最大值
问题二：指针变量 pmin 指向 main 函数中定义的整型变量 min 的内存地址；
指针变量 pmax 指向 main 函数中定义的整型变量 max 的内存地址。
task1.2
SHOW CODE
#include <stdio.h>
#define N 5
void input(int x[], int n);
void output(int x[], int n);
int *find_max(int x[], int n);
int main() {
int a[N];
int *pmax;
printf("录入%d个数据:\n", N);
input(a, N);
printf("数据是: \n");
output(a, N);
printf("数据处理...\n");
pmax = find_max(a, N);
printf("输出结果:\n");
printf("max = %d\n", *pmax);
return 0;
}
void input(int x[], int n) {
int i;
for(i = 0; i < n; ++i)
scanf("%d", &x[i]);
}
void output(int x[], int n) {
int i;
for(i = 0; i < n; ++i)
printf("%d ", x[i]);
printf("\n");
}
int *find_max(int x[], int n) {
int max_index = 0;
int i;
for(i = 0; i < n; ++i)
if(x[i] > x[max_index])
max_index = i;
return &x[max_index];
}
//预览结果如图
问题一：遍历数组找到最大值,返回该最大值元素在数组中的地址
问题二：不可以，n<=0,会越界处理
实验任务2
验证性实验。对比使用字符数组、字符指针处理字符串的区别。
在C开发环境下，输入代码task2_1.c, task2_2.c，结合运行结果，理解两个源码，对比、分析他们在使用及实现功能
上的差别。
task2.1
SHOW CODE
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define N 80
int main() {
char s1[N] = "Learning makes me happy";
char s2[N] = "Learning makes me sleepy";
char tmp[N];
printf("sizeof(s1) vs. strlen(s1): \n");
printf("sizeof(s1) = %d\n", sizeof(s1));
printf("strlen(s1) = %d\n", strlen(s1));
printf("\nbefore swap: \n");
printf("s1: %s\n", s1);
printf("s2: %s\n", s2);
printf("\nswapping...\n");
strcpy(tmp, s1);
strcpy(s1, s2);
strcpy(s2, tmp);
printf("\nafter swap: \n");
printf("s1: %s\n", s1);
printf("s2: %s\n", s2);
return 0;
}
//预览结果如图所示：
问题一： 80个字符（每个字符占 1 字节）；sizeof(s1)计算的是整个字符数组的字节大小，即 80 字节；统计字符串的实际有效长度，即从字符串起始位置到第一个字符串结束符'\0'之间的字符个数
问题二：不可以，s1是地址常量，不能被赋值
问题三：会交换
task2.2
SHOW CODE
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define N 80
int main() {
char *s1 = "Learning makes me happy";
char *s2 = "Learning makes me sleepy";
char *tmp;
printf("sizeof(s1) vs. strlen(s1): \n");
printf("sizeof(s1) = %d\n", sizeof(s1));
printf("strlen(s1) = %d\n", strlen(s1));
printf("\nbefore swap: \n");
printf("s1: %s\n", s1);
printf("s2: %s\n", s2);
printf("\nswapping...\n");
tmp = s1;
s1 = s2;
s2 = tmp;
printf("\nafter swap: \n");
printf("s1: %s\n", s1);
printf("s2: %s\n", s2);
return 0;
}
//预览结果如图所示：
问题一： s1中存放的是字符串常量"Learning makes me happy"在内存中的首地址（即该字符串第一个字符'L'的内存地址）；字符指针变量s1本身在内存中占用的字节数；统计字符串的实际有效长度，即从s1指向的地址开始，到第一个字符串结束符'\0'为止的字符个数
问题二：可以；一个指针写法，一个数组写法
问题三：交换的是指针变量s1和s2中存储的地址值，字符串常量"Learning makes me happy"和字符串常量"Learning
makes me sleepy"在内存中不交换
3. 实验任务3
验证性实验。使用指针输出二维数组元素，加深理解两维数组中两种指针：指向元素的指针、指向一维数组的指针。
在C开发环境下，输入以下代码：
task3.c
SHOW CODE
#include <stdio.h>
int main() {
int x[2][4] = {{1, 9, 8, 4}, {2, 0, 4, 9}};
int i, j;
int *ptr1; // 指针变量，存放int类型数据的地址
int(*ptr2)[4]; // 指针变量，指向包含4个int元素的一维数组
printf("输出1: 使用数组名、下标直接访问二维数组元素\n");
for (i = 0; i < 2; ++i) {
for (j = 0; j < 4; ++j)
printf("%d ", x[i][j]);
printf("\n");
}
printf("\n输出2: 使用指针变量ptr1(指向元素)间接访问\n");
for (ptr1 = &x[0][0], i = 0; ptr1 < &x[0][0] + 8; ++ptr1, ++i) {
printf("%d ", *ptr1);
if ((i + 1) % 4 == 0)
printf("\n");
}
printf("\n输出3: 使用指针变量ptr2(指向一维数组)间接访问\n");
for (ptr2 = x; ptr2 < x + 2; ++ptr2) {
for (j = 0; j < 4; ++j)
printf("%d ", *(*ptr2 + j));
printf("\n");
}
return 0;
}
//预览结果如图所示
问题一：int (*ptr)[4]; 中，标识符ptr表示的语义是什么？ptr 是一个指针变量，包含 4 个int类型元素的一维数组
问题二：int *ptr[4]; 中，标识符ptr表示的语义是什么？ptr 是一个数组，包含 4 个元素的数组，每个元素是int *类型
4. 实验任务4
用指针处理字符串应用。阅读代码，回答问题。
在C开发环境下，输入以下代码：
task4.c
SHOW CODE
#include <stdio.h>
#define N 80
void replace(char *str, char old_char, char new_char); // 函数声明
int main() {
char text[N] = "Programming is difficult or not, it is a question.";
printf("原始文本: \n");
printf("%s\n", text);
replace(text, 'i', '*'); // 函数调用 注意字符形参写法，单引号不能少
printf("处理后文本: \n");
printf("%s\n", text);
return 0;
}
// 函数定义
void replace(char *str, char old_char, char new_char) {
int i;
while(*str) {
if(*str == old_char)
*str = new_char;
str++;
}
}
//预览结果如图所示
问题一：
replace 函数：接收一个字符串的指针、待替换的旧字符、替换后的新字符，遍历字符串的每个字符，将字符串中所有等于旧字符的字符替换为新字符
问题二：可以，且 while(str) 本质上等价于 while(str != '\0')
5. 实验任务5
用指针处理字符串应用。补足代码，并，回答问题。
问题场景描述：
从键盘输入一个字符串及一个指定字符，把这个字符自第一次出现及其后的所有字符全部删除，结果仍保存在原
串中。
例如，输入字符串spring summer autumn winter和字符u，输出spring s
要求：
编写函数 str_trunc 实现对字符串作截断处理，字符串及用作截断标记的字符作为形参
在main函数中调用 str_trunc() 实现对多组字符串
task5.c
SHOW CODE
#include <stdio.h>
#define N 80
char *str_trunc(char *str, char x);
int main() {
char str[N];
char ch;
while(printf("输入字符串: "), gets(str) != NULL) {
printf("输入一个字符: ");
ch = getchar();
printf("截断处理...\n");
str_trunc(str, ch); // 函数调用
printf("截断处理后的字符串: %s\n\n", str);
getchar();
}
return 0;
}
char *str_trunc(char *str, char x) {
char *start = str;
while (*str != '\0') {
if (*str == x) {
*str = '\0';
break;
}
str++;
}
return start;
}
//预览结果如图所示
问题一：
储存输入字符后残留的换行符 '\n'，避免该换行符被下一次循环的输入函数读取
6. 实验任务6
用指针作函数参数，编写函数 check_id 。该函数功能是：判断身份证号码形式合法性。如合法，返回1，否则，返回
0。
main()函数中调用 check_id() ，对一组身份证号码做形式检查。
身份证号码形式合法性规则：
身份证号码必须是18位，只能是数字和大写X；如果包含X，X只能出现在最后一位
task6.c
SHOW CODE
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define N 5
int check_id(char *str); // 函数声明
int main()
{
char *pid[N] = {"31010120000721656X",
"3301061996X0203301",
"53010220051126571",
"510104199211197977",
"53010220051126133Y"};
int i;
for (i = 0; i < N; ++i)
if (check_id(pid[i])) // 函数调用
printf("%s\tTrue\n", pid[i]);
else
printf("%s\tFalse\n", pid[i]);
return 0;
}
int check_id(char *str) {
char *p = str;
int i;
for (i = 0; i < 17; i++) {
if (!isdigit(*p)) {
return 0;
}
p++;
}
if (!isdigit(*p) && *p != 'X') {
return 0;
}
return 1;
}
//预览结果如图所示
7. 实验任务7
编写程序实现对一段英文文本进行加密和解密。具体要求如下：
编写函数 encoder() 实现对一段英文文本进行编码。
字符型指针变量作为函数形参，指向要编码的文本字符串
编码规则：每个英文字符用其后面第n个英文字符替换，字母之外的其它字符保持不变。
比如，n取2，则：
字符'a'用'c'替换，字符'b'用'd'替换，字符'y'用字符'z'替换，字符'z'用字符'b'替换，依此类推。
大写字符'A'用大写字符'C'替换， 大写字符'B'用大写字符'D'替换，...，大写字符'Z'用大写字符'B'替
换。
通过字符型指针变量直接对原文本进行编码处理
编写函数 decoder() 实现对一段英文文本进行解码。
字符型指针变量作为函数参数，指向要解码的文本字符串
解码规则：每个英文字符用其前面第n个字符替换，字母之外的其它字符保持不变。
比如，n取2，则:
字符'a'用'y'替换，字符'b'用'z'替换，字符'c'用'a'替换，依此类推，...， 字符'y'用字符'w'替换，字
符'z'用'x'替换。
大写字符类同。
通过字符型指针变量直接对原文本进行解码处理
编写主体代码逻辑
在主体代码逻辑中，输入一段英文文本，调用 encoder() 对其加密，输出加密后的文本；
然后，再调用 decoder() 对加密后密文解密，输出解密后的文本。
task.7
SHOW CODE
#include <stdio.h>
#define N 80
void encoder(char *str, int n); // 函数声明
void decoder(char *str, int n); // 函数声明
int main() {
char words[N];
int n;
printf("输入英文文本: ");
gets(words);
printf("输入n: ");
scanf("%d", &n);
printf("编码后的英文文本: ");
encoder(words, n); // 函数调用
printf("%s\n", words);
printf("对编码后的英文文本解码: ");
decoder(words, n); // 函数调用
printf("%s\n", words);
return 0;
}
/*函数定义
功能：对str指向的字符串进行编码处理
编码规则：
对于a~z或A~Z之间的字母字符，用其后第n个字符替换; 其它非字母字符，保持不变
*/
void encoder(char *str, int n) {
n = n % 26;
if (n < 0) n += 26;
char *p = str;
while (*p != '\0') {
if (islower(*p)) {
*p = 'a' + (*p - 'a' + n) % 26;
} else if (isupper(*p)) {
*p = 'A' + (*p - 'A' + n) % 26;
}
p++;
}
}
/*函数定义
功能：对str指向的字符串进行解码处理
解码规则：
对于a~z或A~Z之间的字母字符，用其前面第n个字符替换; 其它非字母字符，保持不变
*/
void decoder(char *str, int n) {
n = n % 26;
if (n < 0) n += 26;
char *p = str;
while (*p != '\0') {
if (islower(*p)) {
*p = 'a' + (*p - 'a' - n + 26) % 26;
} else if (isupper(*p)) {
*p = 'A' + (*p - 'A' - n + 26) % 26;
}
p++;
}
}
//预览结果如图所示
task.8
SHOW CODE
#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
void sort(int n, char *s[]);
int main(int argc, char* argv[]) {
int i;
sort(argc-1,argv+1);
for (i = 1; i < argc; ++i)
printf("hello, %s\n", argv[i]);
system("pause");
return 0;
}
void sort(int n, char* s[]){
int i, j;
char* tmp;
for(i=0;i<n-1;++i)
for(j=0;j<n-1-i;++j)
if(strcmp(s[j],s[j+1])>0){
tmp = s[j];
s[j]=s[j+1];
s[j+1]=tmp;
}
}
//预览结果如图所示
实验总结
- 指针变量是可赋值的变量
char *s1; 定义的 s1 是字符指针变量，它的本质是一个变量，其存储的值是内存地址（字符串常量的首地址）。变量的核心特性就是可以被赋值，因此：
s1 = "Learning makes me happy";
这行代码并不是 “给地址赋值”，而是给指针变量 s1 赋值，赋值的内容是字符串常量在内存中的首地址（一个数值）。指针变量的作用就是存储地址，所以对它的赋值是完全合法的，这和普通整型变量 int a; a = 10; 的赋值逻辑没有本质区别（只是存储的数据类型是地址而已）。 - 数组名是地址常量，不可赋值
而之前提到的 “地址不能被赋值”，指的是数组名的特性。数组名（如 char s1[N]; 中的 s1）是一个地址常量，它代表数组首元素的内存地址，这个地址是编译时确定的、固定的，因此不能被赋值：
char s1[N];
s1 = "Learning makes me happy"; // 错误：数组名是常量，不能被赋值
这里的错误不是 “地址不能赋值”，而是 “常量不能被赋值”—— 数组名作为地址常量，其值（地址）无法被修改，而指针变量作为变量，其值（地址）可以被自由修改。 - 总结
指针变量：是存储地址的变量，变量可赋值，因此可以将字符串常量的地址赋值给指针变量。
数组名：是表示数组首地址的常量，常量不可赋值，因此不能直接将字符串地址赋值给数组名（数组的赋值只能通过逐个元素复制或 strcpy 等函数实现）。
因此，char *s1; s1 = "Learning makes me happy"; 是合法的，因为赋值的对象是指针变量（变量），而非地址常量（数组名），这和 “地址常量不可赋值” 的规则并不冲突。
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