Работа в интегрированной среде С. Программы линейной и разветвленной структуры

Лабораторная работа №1

Лабораторная работа №2

Программы циклической структуры. Обработка статических массивов.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: приобретение практических навыков в составлении алгоритмов и программ циклической структуры и обработки массивов.

2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Операторы циклов

В языке Си существует 3 вида циклов: 1) цикл с параметром или цикл типа for; 2) цикл с предусловием или цикл типа while, 3) цикл с постусловием или цикл типа do ... while . Во всех этих циклах условие продолжения цикла заключается в круглые скобки. В циклах типов for и while повторяющаяся часть состоит из одного оператора, если требуется выполнить в цикле несколько операторов, они заключаются в фигурные скобки, образуя составной оператор. В цикле с постусловием тело цикла помещается между словами do и while. В отличие от цикла с предусловием, цикл с постусловием выполнится хотя бы один раз. Циклы с пред- и постусловием продолжаются, если условие продолжения истинно.

Цикл с параметром

Для цикла типа for заголовок состоит из трех разделов: инициализации (присваивания начальных значений), проверки условия повторения, модификации (изменения параметров). Разделителем между разделами заголовка служит запятая.

Пример вычисления суммы квадратов натурального ряда чисел от 1 до n.

S= = 12 + 2 2 + . . . + n 2.

//lab3_1.c сумма квадратов натурального ряда

#include <stdio.h>

main()

{ int S,n,i;

printf(“Введите n ”); scanf(“%d”,&n);

for (S=0, i=1; i<=n; i++)

S+=i*i; // соответствует S=S+i*i

printf (“n=%d S=%d”,n,S);

}

В разделе инициализации присваиваются начальные значения переменным S и i. При i, не превышающем n, цикл повторяется, иначе выполняется выход из цикла. Оператор инкремента i++ (или декремента i--), эквивалентен i=i +1 (i=i-1). Для досрочного выхода из цикла и перехода на следующий оператор после цикла используется оператор break. Для пропуска всех операторов, оставшихся до конца тела цикла и перехода к следующему повторению цикла используется оператор continue.

Лабораторная работа №3

Лабораторная работа № 5

Динамические массивы

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ:приобретение практических навыков создания и обработки одномерных и многомерных динамических массивов.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

При определении статического массива: тип имя_массива [количество_элементов] , имя_массива становится указателем на область памяти, выделяемой для размещения элементов массива. Количество элементов должно быть константой. Таким образом, размеры памяти, выделяемой под массив, заданы в определении массива. Но иногда нужно, чтобы размеры памяти были не фиксированными, а выделялись в ходе выполнения программы при решении конкретной задачи.

Формирование массивов с переменными размерами можно организовать с помощью указателей и средств для динамического выделения памяти. Эти средства описаны в файле <alloc.h>. Функции malloc() и calloc() динамически выделяют память в соответствии со значениями их параметров и возвращают адрес начала выделенного участка памяти. Тип возвращаемого значения указателя void *. Его можно преобразовать к указателю любого типа с помощью явного приведения типа. Функция free(void *) освобождает память, выделенную с помощью malloc() или calloc().

int *p;

p=(int *)malloc(size); //Указателю на целое p присваивается адрес начала выделенной области памяти размером size байт.

p=(int *)calloc(n, size); //Указателю на целое p присваивается адрес начала выделенной области памяти размером n*size байт.

free(p); //Освобождает выделенную по адресу p память. Преобразование указателя любого типа к типу void * осуществляется автоматически, так что в качестве фактического параметра можно подставить указатель любого типа без явного приведения типов.

Пример формирования одномерного динамического массива

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

#include <alloc.h>

main()

{ float *p,d;

int i,n;

printf("\n input n:");

scanf("%d",&n);

p=(float *)malloc(n*sizeof(float));

for (i=0;i<n;i++)

{printf("x[%d]=",i);

scanf("%f",&d);

p[i]=d;

}

for (i=0;i<n;i++)

{ if (i%4==0) printf("\n");

printf("\t x[%d]=%6.2f",i,p[i]);

}

free(p);

getch();

}

Доступ к участкам выделенной памяти выполняется с помощью операции индексирования: p[i].

Каждый элемент массива может быть, в свою очередь, массивом. Именно так конструируются динамические многомерные массивы. Рассмотрим алгоритм создания и обработки двумерного массива.

1. Определяем указатель на массив указателей , задающий адреса начала строк матрицы: тип **uk.

2. Вводим размеры матрицы n,m.

3. Создаём динамический массив указателей на указатели начала строк : uk=(тип **)malloc(n*sizeof(тип *));

4. В цикле выделяем память под n массивов – строк по m элементов в каждом: for (i=0;i<n;i++) uk[i]=(тип *)malloc(m*sizeof(тип));

5. Обработка массива (работа с индексированными элементами uk[i][j]).

6. В цикле освобождаем память, занятую под n массивов – строк : for (i=0;i<n;i++) free(uk[i]);

7. Освобождаем память, занятую под массив указателей : free(uk).

Пример обработки двумерного динамического массива

Составить программу, создающую динамическую матрицу размером n*n, заполнить матрицу случайными числами. Вычислить сумму каждой строки и поместить суммы строк в одномерный динамический массив.

//lab11_2

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#include <alloc.h>

void main()

{ int n,j,i;

float ** matr; float * mass; // Объявляем matr - указатель на массив указателей и //mass – указатель на одномерный массив

clrscr();

printf("Введите размер квадратной матрицы n: "); scanf("%d",&n);

mass=(float *)malloc(n*sizeof(float )); // Выделяем память под одномерный массив

if (mass==NULL)

{ puts("не создан динамический массив!");

return;}

matr=(float **)malloc(sizeof(float *)*n); //Выделяем память под массив указателей

if (matr==NULL)

{ puts("не создан динамический массив!");

return;}

randomize();

for (i=0;i<n;i++)

{ matr[i]=(float *)malloc(sizeof(float)*n); // Выделяем память под i-ю строку

if (matr[i]==NULL)

{ puts("не создан динамический массив!");

return;}

for (j=0;j<n;j++) matr[i][j]=random(100);

}

for (i=0;i<n;i++)

{ mass[i]=0;

for (j=0;j<n;j++)

mass[i]+=matr[i][j];

}

for (i=0;i<n;i++)

{ for (j=0;j<n;j++)

printf("\t%6.2f",matr[i][j]);

printf("\n");

}

for (i=0;i<n;i++)

printf("\n сумма %d строки %8.2f",i,mass[i]);

for (i=0;i<n;i++)

free(matr[i]); //Освобождаем память i – й строки

free(matr); // Освобождаем память массива указателей

free(mass); // Освобождаем память массива сумм

getch();

}

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

3.1. Проанализировать приведенные программы.

3.2. Создать двумерный динамический массив и выполнить задание по своему варианту.

Варианты заданий

1. Даны матрица A размером m*n и вектор В размером m. Записать на главную диагональ элементы вектора, а в вектор - элементы главной диагонали.

2. Выбрать максимальный элемент матрицы С (размер m*n), элементы четных строк разделить на максимальный элемент, а к элементам нечетных прибавить максимальный элемент.

3. Найти минимальный элемент матрицы С (размер m*n), и поменять его местами с первым элементом.

4. Дана матрица Е размером m*n. Вычислить суммы элементов каждого столбца. Определить наибольшее значение этих сумм и номер соответствующего столбца.

5. В матрице К размером m*n найти в каждом столбце произведение отрицательных элементов и количество нулевых элементов в матрице .

6. Даны две матрицы А и В одинаковой размерности m*n. Получить матрицу

C = max (a i j, b i j ), и матрицу D = min (a i j, b i j).

7. Дана матрица Р размером m*n . Найти сумму минимальных элементов каждого столбца матрицы.

8. Даны матрицы: А размером m*k и В размером k*n.Получить матрицуС=A*В.

9. Дана матрица К размером m*n. Вычислить сумму минимальных элементов каждого столбца.

10. Дана матрица С размером m*n. Упорядочить эту матрицу по возрастанию элементов в каждом столбце.

11. Дан одномерный массив A из m элементов. Вводится число k (k<m). Получить из А матрицу, по k элементов в строке. Недостающие элементы заменить 0.

12. В матрице Т размером m*k переставить элементы в строках так, чтобы по диагонали они были упорядочены по возрастанию.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

4.1. Отличия динамического массива от статического.

4.2. Как создать одномерный динамический массив?

4.3. Как создать динамическую матрицу?

4.4. Как освобождается память, занятая под динамические структуры?

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Структура – это фиксированное число элементов одного или нескольких типов. Т.е. в отличие от массивов, в которых содержатся элементы одного типа, в структурах могут содержаться элементы как одного, так и разных типов. Элементами структуры могут быть базовые типы, массивы, указатели, другие структуры и т.д. Элементы структуры вместе с их описанием называются полями. Над полями можно выполнять действия, допустимые для данных этого типа.

Все структуры должны быть описаны до использования. Все имена полей в структуре должны быть различными.

Например, переменную типа структуры Воок можно описать следующим образом:

struct card {char аuthor [15]; char title[20]; int year ; float cena;} Book;

или

struct card {char аuthor [15];char title[20]; int year; float cena;};

stuct card Book;

Тип структуры (например, card) вводит только шаблон и с его именем не связан никакой конкретный объект. Объект (например, структура Book) должен быть также объявлен. Обращение к полю структуры выполняется с помощью составного имени, которое состоит из <имени структуры> <точка> <имени поля>. Например, присвоить значения элементам записи Author и Title можно так:

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

Main()

{ struct card {char author[40]; char title[40]; int year; float cena;};

struct card Book;

strcpy(Book.author, "Довгаль С.И.");

strcpy(Book.title,"Турбо Паскаль V 7.0");

Book.year=2003;

Book.cena=125;

printf("%s %s %d год цена %5.2f",Book.title,Book.author,Book.year,Book.cena);

getch();

return 0;

}

Можно создавать массив структур:

Struct card bibl[100];

Обращение к полю элемента массива: bibl[i].title;

Пример: Дана информация о 10 товарах: название, цена, количество. Вычислить общую стоимость товара, название которого вводится с клавиатуры.

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

#include <string.h>

#define n 10

Main()

{

Пример обработки бинарного файла

Составить программу, выполняющую следующие функции:

1. Создание нового файла;

2. Просмотр файла;

3. Добавление информации в конец файла;

4. Поиск по названию товара и изменение цены и количества;

Файл создать из структур вида: название товара, его цена и количество.

Задание выполнить в отдельных функциях. Использовать меню для выбора функций.

//lab10_1

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

#include <string.h>

struct tov {char name[10]; float c; int kol;} t1;

void input(FILE *); // создание нового файла

void print(FILE *); // просмотр файла

void app(FILE *); // добавление в файл

void find(FILE *); // поиск и изменение

main()

{ char c;

FILE *tf;

while (1)

{ clrscr();

puts(" 1 – новый файл");

puts(" 2 – просмотр файла");

puts(" 3 – добавление в файл");

puts(" 4 – поиск и изменение");

puts(" 0 - выход");

c=getch();

switch(c)

{ case '1':input(tf);break;

case '2':print(tf);break;

case '3':app(tf);break;

case '4':find(tf);break;

case '0':return 0;

default : puts(" неверный режим");

}

}

}

void input(FILE *tf)

{ char ch;

tf=fopen("file1.dat","wb"); // открытие бинарного файла для записи

clrscr();

printf("\n Ввод товаров\n");

do

{ printf("\n название: "); scanf("%s",&t1.name);

printf(" цена: "); scanf("%f",&t1.c);

printf(" количество: "); scanf("%d",&t1.kol);

fwrite(&t1,sizeof(t1),1,tf); // запись в файл одной структуры t1

printf("\n Закончить? y/n ");

ch=getch();

}

while (ch != 'y');

fclose(tf);

}

void print(FILE *tf)

{ int i;

clrscr();

tf=fopen("file1.dat","rb"); // открытие бинарного файла для чтения

i=1;

fread(&t1,sizeof(t1),1,tf); // чтение из файла одной структуры t1

while (!feof(tf))

{ printf("\n %3d tovar %10s cena %6.2f kolic %4d",i,t1.name,t1.c,t1.kol);

fread(&t1,sizeof(t1),1,tf);

i++;

}

getch();

}

void app(FILE *tf)

{ char ch;

tf=fopen("file1.dat","ab"); // открытие бинарного файла для добавления

clrscr();

printf("\n Ввод товаров \n");

do

{ printf("\n название: "); scanf("%s",&t1.name);

printf(" цена: "); scanf("%f",&t1.c);

printf(" количество: "); scanf("%d",&t1.kol);

fwrite(&t1,sizeof(t1),1,tf);

printf(" Закончить? y/n ");

ch=getch();

}

while (ch != 'y');

fclose(tf);

}

void find(FILE *tf)

{ char c,tov[10];

long int i;

tf=fopen("file1.dat","rb+"); // открытие бинарного файла для чтения и записи

clrscr();

puts(" Название искомого товара: ");

gets(tov);

fread(&t1,sizeof(t1),1,tf);

while (!feof(tf))

{ if (strcmp(t1.name,tov)==0)

{ printf(" tovar %10s cena %6.2f kolic %d",t1.name,t1.c,t1.kol);

printf("\n изменить? y/n ");

c=getch();

if (c=='y')

{ printf("\n количество: ");scanf("%d",&t1.kol);

printf("\n цена: ");scanf("%f",&t1.c);

i=sizeof(t1);

fseek(tf,-i,1); // возврат на sizeof(t1) байт назад

fwrite(&t1,sizeof(t1),1,tf); // запись изменённой структуры на прежнее место

}

}

fread(&t1,sizeof(t1),1,tf);

}

fclose(tf);

}

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

3.1. Проанализировать приведенную программу.

3.2. Используя функции и режим меню, создать файл из 10 записей, просмотреть файл, добавить в файл новую информацию и, при­меняя режим прямого доступа, выполнить задание по своему варианту.

Варианты заданий

1. Запись имеет вид: фамилия, пол, год рождения и рост. Вывести данные о самом высоком спортсмене.

2. Запись имеет вид: название вуза, число студентов, количес­тво факультетов. Добавить в конец файла информацию о трех новых вузах и посчитать общее число студентов.

3. Запись имеет вид: название издания, газеты или журнала, стоимость одного экземпляра, количество экземпляров в год. Вывести на печать информацию о самом дешевом издании.

4. Запись имеет вид: фамилия студента, номер зачетной книжки, 4 оценки за экзамен. Выводить информацию о всех двоечниках и корректировать ее.

5. Запись имеет вид: фамилия спортсмена, его номер, количество набранных очков. Поменять местами в файле записи о первых двух спортсменах. *

6. Запись имеет вид: фамилия, номер телефона, дата рождения. Внести в начало списка информацию о четырех новых знакомых.

7. Запись имеет вид: название инструмента, число, месяц и год изготовления. Вывести на печать информацию об инструменте с самым большим сроком использования и выполнить корректировку этой записи.

8. Запись имеет вид: номер читательского билета, автор книги, название, дата заказа. Вывести на экран содержимое файла. Поменять местами первую и последнюю записи в файле.*

9. Запись имеет вид: фамилия спортсмена, его номер, количество набранных очков. Удалить из списка информацию о спортсмене с наименьшим количеством очков.

10. Запись имеет вид: фамилия, количество вещей, общий вес. Удалите из файла сведения о багаже, общий вес вещей в котором меньше, чем 10 кг.

11. Запись имеет вид: название команды, количество набранных очков, фамилии капитанов. Вывести на печать список в порядке набранных мест.

12. Запись имеет вид: марка видеомагнитофона, стоимость, количество. Напечатать информацию об имеющихся в продаже магнитофонах. При покупке их количество соответственно уменьшается. Предусмотреть удаление информации о видеомагнитофонах, количество которых равно нулю.

* При обмене введите промежуточную переменную типа структура.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Чем отличается файл от массива?

2. Что понимается под чтением, и что под записью в файл?

3. Режимы доступа к файлам.

4. Назначение функций fseek, ftell.

Привести пример корректировки К-той записи в файле прямого доступа

Лабораторная работа №1

Работа в интегрированной среде С. Программы линейной и разветвленной структуры

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: приобретение практических навыков работы в интегрированной среде C, изучение структуры программы на языке С.

2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Чаще всего линейные алгоритмы используются для программирования вычислений по формулам. В этом случае удобно использовать набор стандартных функций Си, содержащихся в заголовочном файле math.h :

Sin (x) - sin x; cos (x) – cos x ; tan(x) - tg х ; log (x) - ln x; log10(x) – lg x; exp(x) - показательная функция ex ; sqrt (x)- корень квадратный от х; роw(x, y) – x в степени y; abs(x)- модуль x.; acos(x) – arccos x; asin(x) – arcsin x; atan(x)- arctg x; sinh(x)- sh x; cosh (x) – ch x; tanh(x)-th x.

Для тригонометрических функций аргумент х измеряется в радианах и имеет тип double, как и значения функций.

Пример программы линейной структуры

Вычислить площадь и стороны прямоугольного треугольника, если известны гипотенуза c и угол x. Для вычислений воспользуемся формулами :

a=c×sin x; b=c×cos x; S=ab ;

Программа вычислений имеет вид:

//lab1_prim.c вычисление высот и площади треугольника

#include <stdio.h> //заголовочный файл для организации ввода-вывода

#include <math.h> //заголовочный файл математических функций

main() //главная функция

{ float a,b,c,x, S; //описание переменных вещественного типа

printf (“\n Введите гипотенузу и угол треугольника ”);

scanf (“%f%f “,&c,&x); // ввод значений вещественного типа

a=c*sin(x);

b=c*cos(x);

S=a*b;

printf (“\n Результаты: a=%7.2f b=%7.2f S=%7.2f “,a, b, S);

return 0;

}

Комментарий в программе не влияет на компиляцию программы, а служит для разъяснения действий основных блоков текста и программы в целом. Однострочный комментарий действует от двух символов // до конца строки. Многострочный комментарий заключается в пары символов /* и */.

Вторая строка программы #include <stdio.h> является директивой компилятора для включения заголовочного файла stdio.h , в котором содержатся средства ввода-вывода (связи с внешними устройствами), отсутствующие в самом языке Си. Третья строка - #include<math.h> является директивой компилятора для включения заголовочного файла math.h, обеспечивающего выполнение математических функций.

Программа на языке Си состоит из ряда функций, из которых функция main (главная) является обязательной и служит точкой входа в программу. В круглые скобки заключаются параметры функции, причем наличие круглых скобок обязательно, если даже список параметров пуст. В фигурные скобки заключаются составной оператор (несколько операторов). Для придания тексту программы наглядности открывающая и соответствующая ей закрывающая фигурные скобки печатаются на одном уровне, а заключенный между ними текст, сдвигается на 1-2 символа вправо, вложенный блок также сдвигается вправо и т.д. Образуется иерархия вложенных блоков, придающая программе на Си характерный вид.

В программе описаны переменные a, b, c, х, S вещественного типа (float). В отличие от других языков в Си учитывается регистр при определении имени переменной, т.е. s и S – разные переменные. Функции printf и scanf содержатся в заголовочном файле stdio.h и служат для вывода на экран и ввода с клавиатуры соответственно. Управляющие символы \n в функции printf служат для перевода на новую строку. Символ & в функции scanf указывает на адрес вводимой переменной. Ввод и вывод переменных вещественного типа производится в формате f. Признаком форматного вывода в функции printf является %. При выводе между знаком процента и форматной переменной f можно включить общую ширину поля вывода и число позиций после десятичной точки. Оператор return 0; служит для выхода из функции main в Интегрированную Среду, 0 является признаком успешного окончания программы. Завершает текст программы закрывающая фигурная скобка, означающая конец функции main.

Алгоритм разветвленной структуры - это алгоритм, в котором вычислительный процесс осуществляется по одной из ветвей. Если количество ветвей две – то используется условный блок, если больше – то множественный выбор. В программах используют соответственно условный оператор IF или оператор SWITCH для реализации разветвленного алгоритма.

2.1. Условный оператор IF

Условный оператор в языке Си имеет формат:

if (условие) оператор1; else оператор2; (полная форма) или

if (условие) оператор1; (сокращенная форма).

Если оператор1 и оператор2 состоят из одного оператора, то в фигурные скобки они не заключаются. Если оператор1 и/или оператор2 являются составным оператором (несколько операторов), то он заключается в фигурные скобки. Условие всегда заключается в круглые скобки.

В качестве примера приведем программу вычисления наибольшего из значений функции y1=x²+1, y2=7-x² , y3=x+1 для любого х.

//lab2_prim1.c

#include <stdio.h>

main()

{ float x,y1,y2,y3,max;

printf("Введите x\n"); scanf(“%f “,&x);

y1=x*x+1; y2=7-x*x; y3=x+1;

if (y1>y2) max=y1; else max=y2;

if (y3>max) max=y3;

printf (“ x=%8.2f y1=%8.2f y2=%8.2f y3=%8.2f max=%8.2f\n”,x,y1,y2,y3,max); }

2.2 Множественный выбор

В программах с множественным выбором используется переключатель switch , который сравнивает значение выражения, указанного за ним, и выполняет один из операторов, метка которого совпадает с этим значением. Общий вид:

Switch (выражение)

{ case метка_1: список_операторов_1;

……………………………………….

case метка_n: список_операторов_n;

default : операторы; }

Значения выражения и меток должны быть целочисленными константами.

Например, определим количество дней по введенному номеру месяца.

//lab2_prim2.c множественный выбор

#include<stdio.h>

#include<conio.h> // Заголовочный файл для работы с терминалом

int m;

main()

{

printf("\n Введите номер месяца :"); scanf("%d",&m);

printf("\n В %4d месяце дней: ",m);

switch(m){

case 1: case 3: case 5: case 7: case 8: case 10: case 12:printf("тридцать один\n");break;

case 2: printf ("двадцать восемь \n");break;

case 4: case 6: case 9: case 11: printf("тридцать\n");break;

default: printf("\n Номер месяца неверен \n");}

getch ();

}

В примере программы, если номер месяца превышает 12, выводится сообщение о неверном вводе месяца, для чего используется default. Оператор break служит для прерывания цикла проверки и перехода в конец переключателя. В случае отсутствия break, происходит переход на следующую ветвь. Функция getch, подключающаяся заголовочным файлом conio.h, ожидает нажатия любой клавиши. Это позволяет просмотреть результаты, не используя ALT+F5 для просмотра экрана пользователя.

3. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Составить программы разветвляющейся структуры согласно вариантам

Варианты задания

1) Даны четыре числа. На сколько их сумма меньше их произведения?

2) Даны четыре числа. Вычислить сумму положительных среди них чисел.

3) Даны четыре числа. Вычислить произведение отрицательных среди них чисел.

4) Даны четыре числа. Все отрицательные среди них числа заменить на 0.

5) Даны четыре числа. Определить сколько среди них отрицательных и сколько положительных.

6) Даны четыре числа. Определить порядковый номер наименьшего среди них.

7) Даны два числа. Большее из этих двух чисел заменить их полусуммой, а меньшее удвоенным произведением.

8) Даны три числа. Меньшее среди них заменить на 0 .

9) Даны четыре числа. Найти разность между наибольшим и наименьшим среди них.

10) Даны три числа K, M и N. Поменять их значения местами таким образом, чтобы K < M < N.

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое алгоритм линейной структуры, программа линейной структуры?

2. Для чего используются заголовочные файлы?

3. Структура программы на языке Си.

4. Сравните виды условных операторов Си.

5. Всегда ли ставятся скобки и какие в условном операторе?

6. Зачем ставятся в переключателе операторы break и default?

7. Как будет работать программа из примера без break?

Лабораторная работа №2