Coursera课程笔记----C程序设计进阶----Week 1&2

C程序中的函数（Week 1&2）

函数

函数的定义

• 对函数的普遍认识：y=f(x)

• C语言中的常用函数：

  • 平方根： r = sqrt(100.0)
  • 底数x的y次幂：k = pow(x,y)
  • 字符串的长度：i = strlen(str1)
  • 比较两个字符串的大小： v = strcmp(str1,str2)
  • 把字符串转换为相应整数： n = atoi(str1)

• 在C语言中，我们可以把所有程序都组织成函数

• 定义一个函数：

int absolute(int n)//n为形式参数，用于辅助进行函数定义，与实际参数相对
{
  if(n<0)
    return (-n);
	else
    return n;
}

float max(float a, float b)//2个形式参数的情况
{
  if(a > b)
    return a;
  else
    retuen b;
}

int get_int() //无参函数的例子
{
  int n = 0;
  cout<<"Please input an integer:"<<endl;
  cin >> n;
  return n;
}

void delay(int n) //无返回值函数的例子
{
  for(int i = 0; i < n* 100000;i++);
  return; //可不写
}

void show() //既无参数也无返回值的例子
{
  cout<<"***************************************";
  cout<<"********************show***************";
  cout<<"***************************************";
}

#include <iostream>
using namespace std;
int main() //程序执行的入口
{
  
  return 0;
}
//用void定义的main函数是老的C标准，因为无法获知调用结果所以该方式被放弃

• 函数调用的方式

  • 作为独立语句
  • 作为表达式的一部分（存在一个计算式中）
  • 以实际参数形式出现在其他函数的调用中

• 函数是C程序的基本构成单位

  • 一个C程序由一个或多个源文件组成
  • 一个源程序文件可以由一个或多个函数组成

• 函数的类型——函数的返回值的数据类型

• 可以在main函数的后面定义函数，但必须要在main函数前面先声明

• 函数原型&函数声明

  • 函数原型

    • 由函数的返回类型、函数名以及参数表构成的一个符号串，其中参数可不写名字

      bool checkPrime(int)

    • 函数的原型也叫函数的"Signature"

  • 函数声明

    • 函数在使用前都要声明，除非被调用函数的定义部分已经出现在主调函数之前
    • 在C语言中，函数声明=函数原型

函数的执行

• 在main函数中调用max函数的过程
  • 在调用max函数之前
    • 初始化max()
    • 传递参数
    • 保存当前现场
  • 在调用max函数之后
    • 接受函数的返回值
    • 恢复现场，从断点处继续执行
• 函数参数的传递
  • 实参把数据"copy"给了形参，因此对实参本身无影响
  • 实惨与形参具有不同的存储单元，实参与形参变量的数据传递是"值传递"
  • 函数调用时，系统给形参分配存储单元，并将实参的值传给形参
    • 实参与形参的类型必须相同或可以兼容
• 思考总结
  • 值传递！值传递！值传递！

变量的作用范围

• 变量的分类
  • 局部变量：在函数内或代码块内定义，其作用域是函数内或代码块内
  • 全局变量：所有函数外定义的变量，其作用域是从定义变量的位置开始到程序文件结束为止
• 当全局变量与局部变量同名时，局部变量将在自己的作用域内有效，它将屏蔽同名的全局变量。

数组与函数

• 数组元素做函数参数，没有什么特别（值传递）

• 数组名做函数参数

  • 虽然仍是copy，但数组名不是变量，而是数组在内存中的地址，因此不是值传递

• 总结

  • 传递地址是一件严重的事情

函数举例

例1 日历问题

• 问题：给定从公元2000年1月1日开始逝去的天数，请编写程序给出这一天是哪年哪月哪日星期几
  • 注意闰年：闰年被定义为能被4整除的年份，但能被100整除而不能被400整除的年不是闰年
  • 注意每个月的天数是不同的
• 输入输出要求
  • 输入多组数据，每组一个正整数，表示从2000年1月1日开始已经过去的天数
  • 对输入的每一个天数，输出一行，该行包含对应的日期和星期几，格式为"YYYY-MM-DD DayOfWeek"
  • 其中"DayOfWeek"必须是：Sunday,Monday,Tuesday,WWednesday,Thursday,Friday and Saturday.
  • 输入最后一行是-1，不必处理，可以假设结果的年份不会超过9999
• 思路
  • 先记录days，再计算出星期几，再减掉每年的天数（还要判断年是不是闰年），再减掉每月的天数（每月天数是不同的），从而逐步得到最终结果。

//主程序
#include<iostream>
using namespace std;
int days;
int get_dayofweek();
int get_year();
int get_month(int);
int main()
{
  int year,month,dayofweek;
  int leap_year;
  char week[7][10] = {"Saturday","Sunday","Monday","Tuesday","Wednesday","Thursday","Friday"};
    while((cin>>days) && days!= -1)
    {
      dayofweek = get_dayofweek();
      year = get_year();
      leap_year = (year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0);
      month = get_month(leap_year);
      cout<<year<<"-"<<month<<"-"<<++days<<" "<<week[dayofweek];
    }
  return 0;
}

//计算星期几，2000年1月1日是周六
int get_dayofweek()
{
  return days % 7;
}

//计算年数
int get_year()
{
  int i = 2000, leap_year;
  while(1)
  {
    leap_year = (i % 4 == 0 && i % 100 != 0 || i % 400 == 0);
    if(leap_year == 1 && days >=366)
    {
      days = days - 366;
      i++;
      continue;
    }
    else if(leap_year == 0 && days >= 365)
    {
      days = days - 365;
      i++;
      continue;
    }
    else break;
  }
  return i;
}

//计算月份
int get_month(int leap_year)
{
  int pmonth[12] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}
  int rmonth[12] = {31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}
  int j = 0;
  while(1)
  {
    if(leap_year == 1 && days >= rmonth[j])
    {
      days = days - rmonth[j];
      j++;
    }
    else if(leap_year == 0 && days >= pmonth[j])
    {
      days = days - pmonth[j];
      j++;
    }
    else break;
  }
  return ++j
}

//在该程序中，定义了全局变量days
//该变量在三个函数和主函数中都要使用，会带来一些问题：围绕着days的错误会影响所有函数
//

总结

• 全局变量
  • 破坏了函数的相对独立性
  • 增加了函数之间的耦合性
  • 函数之间的交互不够清晰
• 因此
  • 在不是非常必要的情况下，不要使用全局变量

练习题目

Quiz1 寻找下标

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int n,num[100];
    cin >> n;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cin >> num[i];
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if(num[i] == i)
        {
            cout<<num[i]<<endl;
            break;
        }
        if(i == n-1)
        {
            cout<<"N"<<endl;
            break;
        }

    }

    return 0;
}

Quiz2 四大湖

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    for (int d = 1; d <= 4; d++) {
        for (int h = 1; h <= 4; h++) {
            for (int t = 1; t <= 4; t++) {
                for (int p = 1; p <= 4; p++) {
                    if((d!=h && d!=t && d!=p && h!=t && h!=p && t!=p) &&
                            ((d==1)+(h==4)+(p==3) == 1)&&
                            ((h==1)+(d==4)+(p==2)+(t==3) == 1)&&
                            ((h==4)+(d==3) == 1)&&
                            ((p==1)+(t==4)+(h==2)+(d==3) == 1))
                    {
                        cout << p << '\n' << d << '\n' << t << '\n' << h << endl;
                        break;
                    }
                }

            }

        }

    }

    return 0;

}
//这个题让我冥思苦想了好久orz
//每人仅答对一个就等于所有表达式的和为1……

Quiz3 发票统计

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;
int main()
{
    double sumPerson[4] = {0.0}, sumType[4] = {0.0};
    char type[4] = {'\0','A','B','C'};
    int person,flag = 3;
    while (cin >> person)
    {
        int number;
        char tempC;
        double tempD;
        cin >> number;
        for (int i = 0; i < number; i++)
        {
            cin >> tempC >> tempD;
            sumPerson[person] += tempD;
            if(tempC == type[1])
                sumType[1] +=tempD;
            if(tempC == type[2])
                sumType[2] +=tempD;
            if(tempC == type[3])
                sumType[3] += tempD;
        }
        flag--;
        if(flag == 0)
            break;
    }
    for (int i = 1; i <= 3; i++)
        cout<<fixed<<setprecision(2)<<i<<" "<<sumPerson[i]<<endl;
    for (int i = 1; i <=3 ; i++)
        cout<<fixed<<setprecision(2)<<type[i]<<" "<<sumType[i]<<endl;

    return 0;
}

Quiz4 Tomorrow never knows？

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int get_year(int year, int month, int day)
{
    if(month == 12 && day == 31)
        return year + 1;
    else return year;
}

int get_month(int year, int month, int day, bool leap_year)
{
    if(day == 28 && month == 2 && !leap_year)
        return month + 1;
    if(day == 29 && month == 2 && leap_year)
        return month + 1;
    if(day == 30 && (month == 4 || month == 6 || month == 9 || month == 11))
        return month + 1;
    if(day == 31 && (month == 1 || month == 3 || month == 5 || month == 7 || month == 8 || month ==10))
        return month + 1;
    if(day == 31 && month == 12)
        return 1;

    return month;
}

bool leap_year(int year)
{
    return (year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0);
}

int main()
{
    int y,m,d;
    char t1,t2;
    cin >> y >> t1 >> m >> t2 >> d;
    int ny = get_year(y,m,d);
    int nm = get_month(y,m,d,leap_year(y));
    int nd;
    if(get_month(y,m,d,leap_year(y)) == m)
        nd = d + 1;
    else nd = 1;

    cout<<ny<<'-'<<setw(2)<<setfill('0')<<nm<<'-'<<setw(2)<<setfill('0')<<nd;
    return 0;
}

Quiz5 细菌实验分组

#include <iostream>
using namespace std;


int main()
{
    int rate[101] = {0}, n;
    cin >> n;

    int maxDiff = 0;
    int index[101];
    int flag;

    for (int i = 1; i <= n ; i++) {
        int num,before,after;
        cin >> num >> before >> after;
        rate[num] = after / before;
        index[num] = num;
    }

    for (int i = 1; i <= n ; i++)
        for (int j = 1; j <= n - i ; j++)
        {
            if(rate[j] > rate[j+1])
            {
                int temp = rate[j];
                rate[j] = rate[j+1];
                rate[j+1] = temp;
                temp = index[j];
                index[j] = index[j+1];
                index[j+1] = temp;
            }
        }

    for (int i = 1; i <= n-1 ; i++) {
        if((rate[i+1]-rate[i]) > maxDiff)
        {
            maxDiff = rate[i+1] - rate[i];
            flag = i;
        }
    }

    cout<< n - flag <<endl;
    for (int i = flag+1; i <= n ; i++)
    {
        cout<<index[i]<<endl;
    }

    cout<< flag <<endl;
    for (int i = 1; i <= flag ; i++)
    {
        cout<<index[i];
        if(i == flag)
            break;
        else cout<<'\n';
    }

    return 0;
    }

Quiz6 流感传染

#include <iostream>
using namespace std;

bool zuoOK(int i,int j,char matrix[100][100])
{
    if(j != 0 && matrix[i][j-1] == '.')
        return true;
    else return false;
}
bool youOK(int i,int j,char matrix[100][100],int n)
{
    if(j+1 < n && matrix[i][j+1] == '.')
        return true;
    else return false;
}
bool shangOK(int i,int j,char matrix[100][100])
{
    if(i != 0 && matrix[i-1][j] == '.')
        return true;
    else return false;
}
bool xiaOK(int i,int j,char matrix[100][100],int n)
{
    if(i+1 < n && matrix[i+1][j] == '.')
        return true;
    else return false;
}
bool zuoShangOK(int i,int j,char matrix[100][100])
{
    if(i!=0 && j!= 0 && matrix[i-1][j-1] == '.')
        return true;
    else return false;
}
bool zuoXiaOK(int i,int j,char matrix[100][100],int n)
{
    if(i+1<n && j!=0 && matrix[i+1][j-1] == '.')
        return true;
    else return false;
}
bool youShangOK(int i,int j,char matrix[100][100],int n)
{
    if(j+1 < n && i != 0 && matrix[i-1][j+1] == '.')
        return true;
    else return false;
}
bool youXiaOK(int i,int j,char matrix[100][100],int n)
{
    if(i+1 < n && j+1 < n && matrix[i+1][j+1] =='.')
        return true;
    else return false;
}
int main()
{
    char room[100][100];
    int n;
    cin >> n;
    int numFlu = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++)
        for (int j = 0; j < n; j++)
        {
            cin>>room[i][j];
            if(room[i][j] == '@')
                numFlu++;
        }

    int m;
    cin >> m;
    for (int p = 1; p < m; p++){
        for (int i = 0; i < n; i++)
            for (int j = 0; j < n; j++)
            {
                if(zuoOK(i,j,room) && room[i][j] == '@')
                {
                    room[i][j-1] = 'n';
                    numFlu++;
                }
                if(youOK(i,j,room,n)&& room[i][j] == '@')
                {
                    room[i][j+1] = 'n';
                    numFlu++;
                }
                if(shangOK(i,j,room)&& room[i][j] == '@')
                {
                    room[i-1][j] = 'n';
                    numFlu++;
                }
                if(xiaOK(i,j,room,n)&& room[i][j] == '@')
                {
                    room[i+1][j] = 'n';
                    numFlu++;
                }
            }

        for (int i = 0; i < n; i++)
            for (int j = 0; j < n; j++)
                if(room[i][j] == 'n')
                    room[i][j] = '@';

    }
    cout<<numFlu<<endl;
}

//题目应该明说斜着不算临近啊！！！！害我白写了4个函数！！！QAQ