高级语言程序设计课程第四次个人作业
高级语言程序设计课程第四次个人作业
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这个作业要求在哪里：https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/2026gjyycxsj/homework/16750
学号：010100223
姓名：武子腾
一、运行以下程序给出结果（题1，无需代码）
（1）对用户输入的整数求和
题目：程序反复读取用户输入的整数并累加，输入非数字（如 q）结束，输出累加和。
代码：
#include <stdio.h>
int main(void) /* 对用户输入的整数求和 */
{
long num;
long sum = 0L;
int status;
printf("请输入一个整数来求和");
printf("（q 退出）：");
status = scanf("%ld", &num);
while (status == 1) /* == 表示"等于" */
{
sum = sum + num;
printf("请输入下一个整数（q 退出）：");
status = scanf("%ld", &num);
}
printf("这些整数的和等于 %ld。\n", sum);
return 0;
}
运行结果（输入 10 20 30 q）：
请输入一个整数来求和（q 退出）：请输入下一个整数（q 退出）：请输入下一个整数（q 退出）：请输入下一个整数（q 退出）：这些整数的和等于 60。
截图说明：这里
10 + 20 + 30 = 60，输入 q 后scanf返回 0（不是 1），循环结束，打印累加和。
（2）猜 π 的值
题目：用户输入一个数，程序判断它与 3.14159 的差的绝对值是否超过 0.0001，超过则提示"再试一次"，否则提示"差不多了"。
代码：
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
const double ANSWER = 3.14159;
double response;
printf("π 的值是多少？");
scanf("%lf", &response);
while (fabs(response - ANSWER) > 0.0001)
{
printf("再试一次！\n");
scanf("%lf", &response);
}
printf("差不多了！\n");
return 0;
}
运行结果（输入 3.1415）：
π 的值是多少？差不多了！
截图说明：
fabs(3.1415 - 3.14159) = 0.00009 < 0.0001，所以直接输出"差不多了！"。
二、设计题
题2：用 while 和 do-while 分别求 π 的近似值
题目：用公式 π/4 = 1 - 1/3 + 1/5 - 1/7 + 1/9 - ... 求 π 的近似值，直到某一项的绝对值小于 10⁻⁴ 为止，讨论两个程序的不同。
（a）while 版：
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main(void)
{
double pi = 0.0; /* 累加的 π/4 结果 */
double term = 1.0; /* 当前项，第一项为 1/1 */
int sign = 1; /* 符号，交替 +1 / -1 */
int n = 1; /* 分母，1, 3, 5, 7, ... */
while (fabs(term) >= 1e-4)
{
pi += term;
n += 2;
sign = -sign;
term = sign * 1.0 / n;
}
printf("用 while 求得的 π ≈ %f\n", 4 * pi);
return 0;
}
（b）do-while 版：
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main(void)
{
double pi = 0.0;
double term = 1.0;
int sign = 1;
int n = 1;
do
{
pi += term;
n += 2;
sign = -sign;
term = sign * 1.0 / n;
} while (fabs(term) >= 1e-4);
printf("用 do-while 求得的 π ≈ %f\n", 4 * pi);
return 0;
}
运行结果：
用 while 求得的 π ≈ 3.141393
用 do-while 求得的 π ≈ 3.141393
讨论：两个程序结果相同（都约等于 3.141393）。不同之处在于：
while先判断后执行，如果一开始条件不满足则循环体一次也不执行；do-while先执行后判断，循环体至少执行一次。本题中第一项
term = 1.0一定满足>= 1e-4，所以两者都正常进入循环。但如果初值本身就不满足条件，while会直接跳过（一次都不累加），而do-while仍会执行一次——这是两者的本质区别。
题3：逻辑表达式的短路求值
题目：设计程序，验证逻辑表达式中的运算符只有会影响表达式求值时才会执行（短路求值）。
代码：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int a = 0, b = 0;
int x = 1, y = 1;
/* && 短路：左边为假(0)时，右边不再执行 */
if (a != 0 && (++b) > 0)
printf("(a != 0 && ++b) 为真\n");
else
printf("(a != 0 && ++b) 为假\n");
printf("执行后 b = %d（b 没变，说明 ++b 被跳过了）\n\n", b);
/* || 短路：左边为真(非0)时，右边不再执行 */
if (x != 0 || (++y) > 0)
printf("(x != 0 || ++y) 为真\n");
printf("执行后 y = %d（y 没变，说明 ++y 被跳过了）\n", y);
return 0;
}
运行结果：
(a != 0 && ++b) 为假
执行后 b = 0（b 没变，说明 ++b 被跳过了）
(x != 0 || ++y) 为真
执行后 y = 1（y 没变，说明 ++y 被跳过了）
截图说明：
a != 0为假（0），&&右边++b被短路跳过，b 仍是 0；x != 0为真（1），||右边++y被短路跳过，y 仍是 1。这就证明了短路求值。
题4：for 循环输出六行字母
题目：第一行 FEDCBA，第二行 FEDCB，第三行 FEDC……以此类推，共六行。
代码：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int row, col;
for (row = 0; row < 6; row++) /* 控制行数，共 6 行 */
{
for (col = 0; col < 6 - row; col++) /* 每行从 'F' 开始，字符数逐行减一 */
printf("%c", 'F' - col);
printf("\n");
}
return 0;
}
运行结果：
FEDCBA
FEDCB
FEDC
FED
FE
F
题5：计算 s = 1 + (1+2) + (1+2+3) + ... + (1+2+...+n)
代码：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int n, i, j;
long sum = 0;
printf("请输入 n：");
scanf("%d", &n);
for (i = 1; i <= n; i++) /* 外层循环：第 i 组，即 1+2+...+i */
for (j = 1; j <= i; j++) /* 内层循环：累加 1 到 i */
sum += j;
printf("s = 1 + (1+2) + ... + (1+2+...+%d) = %ld\n", n, sum);
return 0;
}
运行结果（输入 5）：
请输入 n：s = 1 + (1+2) + ... + (1+2+...+5) = 35
验证：1 + 3 + 6 + 10 + 15 = 35。
题6：for 循环给数组赋值、输出、求和（长度 8）
代码：
#include <stdio.h>
#define LEN 8
int main(void)
{
int arr[LEN];
int i, sum = 0;
for (i = 0; i < LEN; i++)
arr[i] = 2 * (i + 1); /* 赋值 */
printf("数组元素：");
for (i = 0; i < LEN; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
sum += arr[i]; /* 求和 */
}
printf("\n数组元素之和 = %d\n", sum);
return 0;
}
运行结果：
数组元素：2 4 6 8 10 12 14 16
数组元素之和 = 72
题7：if-else 多分支 + switch 改写 + 条件运算符
题目：设计一个 if-else 多分支程序（分支数大于 3），再用 switch 改写；同时设计一个用条件运算符 ?: 的双分支程序。
（a）if-else 多分支（成绩等级判定，5 个分支）：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int score;
printf("请输入成绩（0~100）：");
scanf("%d", &score);
if (score >= 90)
printf("等级：A（优秀）\n");
else if (score >= 80)
printf("等级：B（良好）\n");
else if (score >= 70)
printf("等级：C（中等）\n");
else if (score >= 60)
printf("等级：D（及格）\n");
else
printf("等级：E（不及格）\n");
return 0;
}
（b）switch 改写：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int score;
printf("请输入成绩（0~100）：");
scanf("%d", &score);
switch (score / 10) /* 十位数决定等级 */
{
case 10:
case 9: printf("等级：A（优秀）\n"); break;
case 8: printf("等级：B（良好）\n"); break;
case 7: printf("等级：C（中等）\n"); break;
case 6: printf("等级：D（及格）\n"); break;
default: printf("等级：E（不及格）\n"); break;
}
return 0;
}
（c）条件运算符 ?: 双分支（判断奇偶）：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int n;
printf("请输入一个整数：");
scanf("%d", &n);
printf("%d 是%s\n", n, (n % 2 == 0) ? "偶数" : "奇数");
return 0;
}
运行结果（a、b 输入 85，c 输入 7）：
等级：B（良好）
等级：B（良好）
7 是奇数
说明：switch 用
score / 10（整除）把连续分数映射成离散的十位数，case 9和case 10共用同一段（fall-through），实现 ≥90 为 A 的逻辑。
题8：循环中 break 和 continue
代码：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int i;
printf("【break】遇到 5 就退出整个循环：\n");
for (i = 1; i <= 10; i++)
{
if (i == 5)
break; /* 直接跳出循环 */
printf("%d ", i);
}
printf("\n\n");
printf("【continue】遇到 5 跳过它，继续后面的循环：\n");
for (i = 1; i <= 10; i++)
{
if (i == 5)
continue; /* 跳过本次，进入下一次 */
printf("%d ", i);
}
printf("\n");
return 0;
}
运行结果：
【break】遇到 5 就退出整个循环：
1 2 3 4
【continue】遇到 5 跳过它，继续后面的循环：
1 2 3 4 6 7 8 9 10
讨论：
break是彻底终止循环（后面的 5~10 都不打印了）；continue是跳过本次（只跳过了 5，6~10 照常打印）。两者作用完全不同。
题9：求 100~200 间的全部素数
代码：
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main(void)
{
int n, i, is_prime, count = 0;
printf("100～200 之间的素数有：\n");
for (n = 100; n <= 200; n++)
{
is_prime = 1; /* 先假设 n 是素数 */
for (i = 2; i <= (int)sqrt(n); i++) /* 只需试除到 √n */
{
if (n % i == 0)
{
is_prime = 0;
break;
}
}
if (is_prime)
{
printf("%d ", n);
count++;
if (count % 8 == 0)
printf("\n");
}
}
printf("\n共 %d 个素数。\n", count);
return 0;
}
运行结果：
100～200 之间的素数有：
101 103 107 109 113 127 131 137
139 149 151 157 163 167 173 179
181 191 193 197 199
共 21 个素数。
算法思想：素数是只能被 1 和它本身整除的数。对每个 n，用 2 到 √n 之间的数依次试除，一旦整除就说明它不是素数，立即 break 退出内层循环；若全部试完都没整除，则是素数。只试除到 √n 是因为：若 n 有大于 √n 的因子，必然对应一个小于 √n 的因子，所以不必检查超过 √n 的部分，能大幅减少判断次数。
传统流程图（N-S 图见下方）：
开始
│
▼
n = 100
│
▼
┌─────────────────┐
│ n ≤ 200？ │──否──→ 输出 count，结束
└────────┬────────┘
│是
▼
is_prime = 1
i = 2
│
▼
┌───────────────┐
│ i ≤ √n？ │──否──→ 跳到"判断 is_prime"
└──────┬────────┘
│是
▼
n % i == 0？ ──是──→ is_prime = 0; break
│否
▼
i = i + 1 ──→ 回到"i ≤ √n？"
│
▼
判断 is_prime：若为 1，则打印 n，count++
│
▼
n = n + 1 ──→ 回到"n ≤ 200？"
N-S 流程图：
┌──────────────────────────────────────────────┐
│ 开始 │
├──────────────────────────────────────────────┤
│ for (n = 100; n <= 200; n++) │
│ ┌──────────────────────────────────────────┐ │
│ │ is_prime = 1 │ │
│ │ for (i = 2; i <= sqrt(n); i++) │ │
│ │ ┌────────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ n % i == 0 ? │ │ │
│ │ │ 是 → is_prime = 0; break │ │ │
│ │ │ 否 → 继续 │ │ │
│ │ └────────────────────────────────────┘ │ │
│ │ is_prime == 1 ? │ │
│ │ 是 → 打印 n，count++ │ │
│ │ 否 → 跳过 │ │
│ └──────────────────────────────────────────┘ │
├──────────────────────────────────────────────┤
│ 输出 素数个数 count │
│ 结束 │
└──────────────────────────────────────────────┘
三、第6章 6.16 编程练习（题10）
第1题：26 个小写字母数组
题目：创建含 26 个元素的数组，存入 26 个小写字母并打印。
代码：
#include <stdio.h>
#define COUNT 26
int main(void)
{
char arr[COUNT];
int i;
for (i = 0; i < COUNT; i++)
arr[i] = 'a' + i;
printf("26 个小写字母：");
for (i = 0; i < COUNT; i++)
printf("%c", arr[i]);
printf("\n");
return 0;
}
运行结果：
26 个小写字母：abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
第5题：字母金字塔
题目：输入一个大写字母，用嵌套循环打印金字塔（如输入 E 打印 A/ABA/ABCBA/ABCDCBA/ABCDEDCBA）。
代码：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char ch, base = 'A';
int rows, i, j;
printf("请输入一个大写字母：");
scanf("%c", &ch);
rows = ch - base + 1;
for (i = 0; i < rows; i++)
{
for (j = 0; j < rows - i - 1; j++) /* 内层1：前导空格 */
printf(" ");
for (j = 0; j <= i; j++) /* 内层2：升序 */
printf("%c", base + j);
for (j = i - 1; j >= 0; j--) /* 内层3：降序 */
printf("%c", base + j);
printf("\n");
}
return 0;
}
运行结果（输入 E）：
A
ABA
ABCBA
ABCDCBA
ABCDEDCBA
第7题：倒序打印单词
题目：读入一个单词到字符数组，用 strlen 得到长度，倒序打印。
代码：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
char word[40];
int len, i;
printf("请输入一个单词：");
scanf("%s", word);
len = strlen(word);
printf("倒序打印：");
for (i = len - 1; i >= 0; i--)
printf("%c", word[i]);
printf("\n");
return 0;
}
运行结果（输入 hello）：
请输入一个单词：倒序打印：olleh
第10题：上下限平方和
题目：输入上限和下限整数，计算范围内所有整数平方和；反复进行，直到输入的上限小于下限为止。
代码：
#include <stdio.h>
int sum_of_squares(int lower, int upper);
int main(void)
{
int lower, upper;
printf("输入下限和上限整数（上限小于下限则结束）：\n");
while (scanf("%d %d", &lower, &upper) == 2 && lower < upper)
{
printf("从 %d 到 %d 的平方和为 %d\n",
lower * lower, upper * upper,
sum_of_squares(lower, upper));
printf("输入下一组上下限：");
}
printf("完成（Done）\n");
return 0;
}
int sum_of_squares(int lower, int upper)
{
int i, sum = 0;
for (i = lower; i <= upper; i++)
sum += i * i;
return sum;
}
运行结果（输入 5 9、3 25、5 5）：
输入下限和上限整数（上限小于下限则结束）：
从 25 到 81 的平方和为 255
输入下一组上下限：从 9 到 625 的平方和为 5520
输入下一组上下限：完成（Done）
第13题：2 的前 8 次幂数组
题目：创建 8 元素 int 数组，用 for 循环设为 2 的前 8 次幂，用 do-while 显示。
代码：
#include <stdio.h>
#define LEN 8
int main(void)
{
int arr[LEN];
int i;
for (i = 0; i < LEN; i++)
arr[i] = 2 << i; /* 2,4,8,16,32,64,128,256 */
printf("2 的前 8 次幂：");
i = 0;
do
{
printf("%d ", arr[i]);
i++;
} while (i < LEN);
printf("\n");
return 0;
}
运行结果：
2 的前 8 次幂：2 4 8 16 32 64 128 256
第16题：单利 vs 复利
题目：Daphne 以 10% 单利、Deirdre 以 5% 复利各投资 100 美元，计算多少年后 Deirdre 超过 Daphne。
代码：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
double daphne = 100.0, deirdre = 100.0;
const double RATE1 = 0.10, RATE2 = 0.05;
int year = 0;
do
{
daphne += 100.0 * RATE1; /* 单利 */
deirdre += deirdre * RATE2; /* 复利 */
year++;
} while (deirdre <= daphne);
printf("第 %d 年后，Deirdre（%.2f 美元）超过 Daphne（%.2f 美元）\n",
year, deirdre, daphne);
return 0;
}
运行结果：
第 27 年后，Deirdre（373.35 美元）超过 Daphne（370.00 美元）
第18题：Rabnud 博士的朋友数量
题目：起初 5 个朋友，每周少 1 个再翻倍，直到超过邓巴数 150。
代码：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int friends = 5, week = 0;
do
{
friends--;
friends *= 2;
week++;
} while (friends <= 150);
printf("第 %d 周后，朋友数达到 %d，超过了邓巴数 150\n",
week, friends);
return 0;
}
运行结果：
第 6 周后，朋友数达到 194，超过了邓巴数 150
四、第7章 7.12 编程练习（题11）
第1题：统计空格、换行、其他字符
题目：读取输入到 # 为止，报告空格数、换行数、其他字符数。
代码：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char ch;
int n_space = 0, n_newline = 0, n_other = 0;
printf("请输入文本（输入 # 结束）：\n");
while ((ch = getchar()) != '#')
{
if (ch == ' ')
n_space++;
else if (ch == '\n')
n_newline++;
else
n_other++;
}
printf("空格：%d，换行：%d，其他字符：%d\n",
n_space, n_newline, n_other);
return 0;
}
运行结果（输入 a b c + 回车 + q + 回车 + #）：
请输入文本（输入 # 结束）：
空格：2，换行：2，其他字符：4
第2题：每行 8 个字符-ASCII 码对
题目：读取字符到 #，每行打印 8 个"字符-ASCII码"对。
代码：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char ch;
int count = 0;
printf("请输入字符（输入 # 结束）：\n");
while ((ch = getchar()) != '#')
{
if (ch == '\n')
continue;
printf("%c-%3d ", ch, ch);
count++;
if (count % 8 == 0)
printf("\n");
}
printf("\n");
return 0;
}
运行结果（输入 abcdefgh#）：
请输入字符（输入 # 结束）：
a- 97 b- 98 c- 99 d-100 e-101 f-102 g-103 h-104
第4题：用 if-else 替换句号和感叹号
题目：读取输入到 #，把 . 替换成 !，把 ! 替换成 !!（用 if-else）。
代码：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char ch;
int n_repl = 0;
printf("请输入文本（输入 # 结束）：\n");
while ((ch = getchar()) != '#')
{
if (ch == '.')
{
ch = '!';
n_repl++;
}
else if (ch == '!')
{
putchar('!');
n_repl++;
}
putchar(ch);
}
printf("\n共替换了 %d 次。\n", n_repl);
return 0;
}
运行结果（输入 a.b!c#）：
请输入文本（输入 # 结束）：
a!b!!c
共替换了 2 次。
第5题：用 switch 替换句号和感叹号
题目：同第 4 题，改用 switch 实现。
代码：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char ch;
int n_repl = 0;
printf("请输入文本（输入 # 结束）：\n");
while ((ch = getchar()) != '#')
{
switch (ch)
{
case '.': ch = '!'; n_repl++; break;
case '!': putchar('!'); n_repl++; break;
default: break;
}
putchar(ch);
}
printf("\n共替换了 %d 次。\n", n_repl);
return 0;
}
运行结果（输入 a.b!c#）：
请输入文本（输入 # 结束）：
a!b!!c
共替换了 2 次。
第7题：计算周薪
题目：基本工资 10 美元/时，超 40 小时部分按 1.5 倍；税金分三级（前 300 美元 15%、300~450 美元 20%、超 450 美元 25%），输出总收入、税金、净收入。
代码：
#include <stdio.h>
#define BASE_PAY 10.0
#define OVER_TIME 40
#define OVER_RATE 1.5
#define RATE1 0.15
#define RATE2 0.20
#define RATE3 0.25
#define BREAK1 300.0
#define BREAK2 450.0
int main(void)
{
double hour, gross, tax, net;
printf("请输入本周工作小时数：");
scanf("%lf", &hour);
if (hour <= OVER_TIME)
gross = hour * BASE_PAY;
else
gross = OVER_TIME * BASE_PAY
+ (hour - OVER_TIME) * BASE_PAY * OVER_RATE;
if (gross <= BREAK1)
tax = gross * RATE1;
else if (gross <= BREAK2)
tax = BREAK1 * RATE1 + (gross - BREAK1) * RATE2;
else
tax = BREAK1 * RATE1 + (BREAK2 - BREAK1) * RATE2
+ (gross - BREAK2) * RATE3;
net = gross - tax;
printf("总收入：%.2f 美元\n税金：%.2f 美元\n净收入：%.2f 美元\n",
gross, tax, net);
return 0;
}
运行结果（输入 45）：
请输入本周工作小时数：总收入：475.00 美元
税金：81.25 美元
净收入：393.75 美元
验证：总收入 = 40×10 + 5×15 = 475；税金 = 300×0.15 + 150×0.2 + 25×0.25 = 45 + 30 + 6.25 = 81.25；净收入 = 475 − 81.25 = 393.75。
五、编写运行过程中遇到的问题与解决
-
题目原文是机器翻译/OCR 乱码：作业原文里
long num被翻成"长数"、while被翻成"而"、scanf参数被写成scanf("%ld"，&num)（中文逗号）等。解决：根据 C 语言语法和上下文还原成正确的可编译代码，尤其注意把中文标点改回英文标点。 -
scanf 读字符时残留的换行符：第 7 章题目里连续
getchar()会把上一次回车也读进去。解决：在统计循环里用if (ch == '\n') continue;显式跳过换行，保证统计和显示都正确。 -
7-4/7-5 的替换逻辑：
. → !、! → !!初看容易写错。解决：!分支里先putchar('!')多输出一个，再把原字符putchar(ch)输出，正好得到两个感叹号。 -
6-5 金字塔对齐：题目提示"每行用 3 个内层循环分别处理空格、升序、降序"，如果漏掉空格循环，金字塔就左对齐了。解决：加一段
for (j = 0; j < rows - i - 1; j++) printf(" ");打印前导空格。 -
6-13 用
2 << i求 2 的幂：2 << i等价于2 × 2^i = 2^(i+1)，比调用pow()更直观，且不需要<math.h>。
六、总结与思考
这次作业覆盖了 C 语言流程控制的三个核心：循环（while / do-while / for）、分支（if-else / switch / 条件运算符）、跳转（break / continue），并开始接触数组和函数。
- while 与 do-while 的区别我通过 π 级数题真正体会到了：while 先判断、可能一次都不执行；do-while 先执行、至少一次。初值能满足条件时两者结果一致，但语义上要分清"先判断还是先执行"。
- 短路求值是逻辑运算符的重要特性，
&&左边为假、||左边为真时右边不执行。这个特性不仅能提高效率，还能用来"安全地"写条件（比如x != 0 && 10/x > 1不会除零）。 - break 和 continue 是循环控制的两把利器：break 是"退出整个循环"，continue 是"跳过本次进入下一次"，用途完全不同。
- 素数判断让我学到"试除到 √n 就够"的优化思想——数学上若 n 有大于 √n 的因子，必然对应一个小于 √n 的因子，所以可以把内层循环次数从 n 降到 √n，效率大幅提升。
- if-else 与 switch 的取舍：switch 适合对"整型/字符"的离散值做多路分支，结构清晰；但它的 case 只能用常量，判断范围（如
score >= 90）还是要靠 if-else。用score / 10把连续分数"离散化"是一个把 if-else 改写成 switch 的常用技巧。 - 通过这次作业，我对 C 语言的流程控制有了更系统的理解，也养成了写代码前先想清逻辑、写完用笔算验证结果的习惯。
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