Лабораторная№1 “Операторы ввода и вывода в языке программирования Си++”
1. Теоретическиесведения
1.1Структура программы
Цель работы: изучитьоператоры ввода и вывода, форматы, используемые в этих операторах. Оформитьзаконченную программу с применением этих операторов.В языке СИ любаяпрограмма состоит из одной или более функций, задающих действия, которые нужновыполнить. Выполнение любой программы начинается с функции main. Далее идеттекст программы, заключенный в фигурные скобки. Таким образом, структурапрограммы имеет вид:
main ( )
{
Тело программы
}
В самом простом случае функция mainне имеет аргументов, поэтому в скобках ничего не содержится. Для работыпрограммы, обеспечивающей ввод и вывод информации, перед функцией mainнеобходимо поместить строку:
#include
1.2Алфавит языка и типы данных
Алфавит языка включаетлатинские прописные и строчные буквы, цифры и специальные знаки. К последнимотносятся:. (точка),, (запятая), ‘ (апостроф),: (двоеточие) и др.
Важным понятием языкаявляется идентификатор, который используется в качестве имени объекта, например,переменной, функции и т.п. Идентификатор может содержать до 32 символов исостоит из букв и цифр, но начинается обязательно с буквы. Строчные буквыотличаются от прописных, поэтому идентификаторы SIGMA и sigma считаютсяразными.
В языке СИ существуетнесколько типов данных. Каждый тип данных определяется одним из следующихключевых слов:
1. int (целый) –задает значения, к которым относятся все целые числа. Диапазон возможных целыхзначений лежит в пределах от –32768 до 32767, переменная типа int занимает 16бит;
2. short (короткийцелый) – соответствующие объекты не могут быть больше, чем int, переменныеэтого типа занимают 16 бит;
3. long (длинныйцелый) – соответствующие объекты не могут быть меньше, чем int. Переменная типаlong занимает 32 бита и позволяет представить целые числа от –2147483648 до2147483647;
4. char (символьный)– задает значения, которые представляют различные символы;
5. unsigned(беззнаковый) – в языке СИ можно объявлять некоторые типы (char, short, int,long) беззнаковыми с помощью модификатора unsigned (например, unsigned short).Это значит, что соответствующие переменные не будут иметь отрицательныхзначений. В результате они могут принимать большие положительные значения, чемпеременные знаковых типов. В случае типа int объявления вида «unsigned int a;»можно записать «unsigned a;»;
6. float(вещественный) – задает значения, к которым относятся вещественные числа,имеющие дробную часть, отделяемую точкой. Вещественные числа могут бытьзаписаны также в экспоненциальной форме. Например, -1.58е+2 (что равно -1,58·102). В языке СИ переменная типа float занимает 32 бита. Она может приниматьзначения в диапазоне от +3.4е-38 до +3.4е+38;
7. double (двойнаяточность) – определяет вещественные переменные, занимающие в два раза большеместа, чем переменная типа float. Переменная типа double занимает 64 бита. Онаможет принимать значения в диапазоне от +1.7е-308 до +1.7е+308.
1.3 Ввод ивывод информации
1.3.1Форматный вывод
Вначале рассмотрим функцию,определяющую форматный вывод:
printf(«управляющаястрока», аргумент1, аргумент2,… );
Управляющая строкасодержит объекты трех типов: обычные символы, которые просто выводятся на экрандисплея, спецификации преобразования, каждая из которых вызывает вывод на экранзначения очередного аргумента из последующего списка и управляющие символы-константы.
Каждая спецификацияпреобразования начинается со знака % и заканчивается некоторым символом, задающимпреобразования.
Символ преобразования связан с типомпеременных. приведем символы преобразования:
1) d – значениемаргумента является десятичное целое число;
2) o – значениемаргумента является восьмеричное целое число;
3) x – значениемаргумента является шестнадцатеричное целое число;
4) c – значениемаргумента является символ;
5) s – значениемаргумента является строка символов;
6) e – значениемаргумента является вещественное число в экспоненциальной форме;
7) f – значением аргументаявляется вещественное десятичное число с плавающей точкой;
8) u – значениемаргумента является беззнаковое целое число;
9) p – значениемаргумента является указатель (адрес).
Если после знака %записан не символ, то он выводится на экран. Функция printf используетуправляющую строку, чтобы определить, сколько всего аргументов и каковы ихтипы.
Например, в результатеработы программы получены переменная i, имеющая значение 100, и переменная j,имеющая значение 25. Обе переменные целого типа. Для вывода этих переменных наэкран в виде
i=100 j=25
необходимо применитьфункцию
printf(“i=%d j=%d”,i,j);
Как было описано выше, вкавычках задается формат вывода. перед знаком % записываются символы, которыебудут непосредственно выданы на экран. После знака % применена спецификация d,т.к. переменные i и j имеют целый тип. Сами i и j приведены через запятую всписке аргументов. Если результат должен быть представлен в виде
i=100; j=25
необходимо применитьфункцию
printf(“i=%d; j=%d, i,j);
Если после знака % стоитцифра, то она задает поле, в котором будет выполнен вывод числа. Приведемнесколько функций printf, которые будут обеспечивать вывод одной и той жепеременной S целого типа, имеющей значение 336.
Функция printf(“%2d”, S);выдает на экран:
336
В этом примере ширина поля ( онаравна двум) меньше, чем число цифр в числе 336, поэтому поле автоматическирасширяется до необходимого размера.
Функция printf(“%6d”, S);
выдаст на экран:
_ _ _336
(6 позиций)
То есть, в результатеработы функции число сдвинуто к правому краю поля, а лишние позиции передчислом заполнены пробелами.
Функция printf(“%-6d”,S);
выдаст на экран:
336_ _ _
(6 позиций)
Знак «минус» передспецификацией приводит к сдвигу числа к левому краю поля.
Рассмотрим выводвещественных чисел.
Если перед спецификациейf ничего не указано, то выводится число с шестью знаками после запятой. припечати числа с плавающей точкой перед спецификацией f тоже могут находитьсяцифры.
Рассмотрим на конкретномпримере три возможные ситуации:
%6f – печать числа с плавающейточкой в поле из шести позиций;
%.2f – печать числа сплавающей точкой с двумя цифрами после десятичной точки;
%6.2f – печать числа сплавающей точкой в поле из шести позиций и двумя цифрами после десятичнойточки.
Например, в результатеработы программы получены переменные вещественного типа а=3,687 и b=10,17.
Если для вывода значенийиспользована функция
printf(“%7f %8f”,a,b);
то результат будетпредставлен в виде строки:
_ _ 3.687 _ _ _ _10.17
(7 поз.) (8 позиций)
Как видно из примера,лишние позиции заполняются пробелами. Если для вывода значений использованафункция
printf(“%.2f %/2f”, a,b);
то результатом будетстрока:
3.69 10.17,
из которой следует, что впервом числе третья цифра после десятичной точки отброшена с округлением, т.к.указан формат числа с двумя цифрами после десятичной точки.
Если для вывода значенийиспользована функция
printf(“%7.2f e”,a,b);
то будет выведена строка:
_ _ _ 3.681.010000е+01
(7 позиций)
Поскольку для выводазначения переменной b применена спецификация е, то результат выдан в экспоненциальнойформе. Следует отметить, что, если ширина поля меньше, чем число цифр в числе,то поле автоматически расширяется до необходимого размера.
Как было отмечено выше, вуправляющей строке могут содержаться управляющие символьные константы. Средиуправляющих символьных констант наиболее часто используются следующие:
1) \a – длякратковременной подачи звукового сигнала;
2) \b – для переводакурсора влево на одну позицию;
3) \n – для переходана новую строку;
4) \r – для переводакурсора в начало текущей строки;
5) \t – длягоризонтальной табуляции;
6) \v – длявертикальной табуляции.
Предположим, в результатеработы программы переменная i получила значение 50. В результате записи инструкциивызова функции
printf(“\t ЭВМ\n%d\n”,i);
сначала выполнитсягоризонтальная табуляция (\t), т.е. курсор сместится от края экрана на 8позиций, затем на экран будет выведено слово “ЭВМ”, после этого курсорпереместится в начало следующей строки (\n), затем будет выведено целоезначение i по формату d, и окончательно курсор перейдет в начало новой строки(\n). Таким образом, результат работы этой функции на экране будет иметь вид:
_ _ _ _ _ _ _ _ ЭВМ
50
1.3.2 Вводданных
Для форматного вводаданных используется функция
scanf(«управляющая строка»,аргумент1, аргумент2,...);
Если в качестве аргументаиспользуется переменная, то перед ее именем записывается символ &.
Управляющая строкасодержит спецификации преобразования и используется для установления количестваи типов аргументов. спецификации для определения типов аргументов такие же, каки для функции printf. Перед символами d,o,x,f может стоять буква l. В первыхтрех случаях соответствующие переменные должны иметь тип long, а в последнемdouble.
Рассмотрим пример.Требуется ввести значения для переменных i (целого типа) и a (вещественного типа).Эту задачу выполнит функция:
scanf(“%d%f”,&i,&a);
В управляющей строкеспецификации трех типов могут быть отделены друг от друга различными знаками, втом числе и пробелом. Следовательно, при занесении значений переменныхнеобходимо использовать указанный разделитель. Если спецификации не отделеныодна от другой никакими значениями, то значения переменных заносятся черезпробел.
В языке СИ есть две оченьудобные функции puts и gets, позволяющие вводить и выводить строку символов. Примерих использования показан ниже:
#include
main()
{
char q[40]; /*объявлениестроки символов*/
puts(“Введите строкусимволов”);
gets(q); /*ввод строкисимволов*/
puts(q); /*вывод строкисимволов*/
}
В результате работыпрограммы вначале на экране появится текст:
Введите строкусимволов,
после чего следует ввестикакую-либо строку символов. Эта информация при помощи оператора gets будетприсвоена элементам символьного массива q. Оператор puts выведет строку символов.
1.4 Операторыи выражения
Выражения широкоиспользуются в программах на языке СИ и представляют собой формулы длявычисления переменных. Они состоят из операндов (переменные, константы и др.),соединенных знаками операций (сложение, вычитание, умножение и др.). Порядоквыполнения при вычислении значения выражения определяется их приоритетами иможет регулироваться с помощью круглых скобок. Наиболее часто арифметическиевыражения используются в операторе присваивания. Этот оператор заменяетзначение переменной в левой части оператора на значение выражения, стоящего вправой части, и имеет следующую форму:
переменная = выражение;
В языке СИ может бытьиспользован модификатор const, запрещающий какие бы то ни было переопределенияконстанты: ее уменьшение, увеличение и т.п. Модификатор const, используемыйотдельно, эквивалентен const int. Приведем примеры:
const float a=3.5;
const j=47;
В таблице 1 приведеныарифметические операции, используемые в языке СИ.
Таблица 1Знак операции Выполнение действия + Сложение – Вычитание * Умножение / Деление % Деление по модулю
Результатом деления помодулю является остаток от деления. Например, если b=5, c=2, то при выполненииоперации
а=b%c,
переменная а получитзначение 1.
Широкое распространениенаходят также выражения с еще одной нетрадиционной терпарной операцией ?:. Ввыражении
у=х? а:b,
у=а, если х не равнонулю, и у=b, если х равно нулю. Следующее выражение
у=(а>b)?a:b;
позволяет присвоитьпеременной y значение большей переменной (а или b), т.е. y=max(a,b).
В таблице 2 приведенынекоторые функции, применяемые при программировании на СИ.
Таблица 2Математическая запись Запись на языке СИ | X | int abs(int X) | X | float fabs(float X) arccos X double acos(double X) arcsin X double asin(double X) arctg X double atan(double X) cos X double cos(double X) sin X double sin(double X) tg X double tan(double X)
eX double exp(double X) ln X double log(double X) log X double log10(double X) √X double sqrt(double X)
XY double pow(double X, double Y)
Перед аргументом ифункцией указан допустимый тип (при программировании эта запись типа опускается).
В программах на языке СИважная роль отводится комментариям, которые повышают наглядность и удобствочтения программ. Они могут быть записаны в любом месте программы и обрамляютсясимволами /* и */.
Рассмотрим примерпрограммы на языке СИ./> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Требуется вычислить:
Для работы с математическимифункциями необходимо перед функцией main поместить строку:
#include
Программа на СИ имеетвид:
#include
#include
main()
{
float z,f,k; /*объявлениевещественных переменных z,f,k*/
double y,a,b,c,d,x;/*объявление переменных y,a,b,c,d,x переменными двойной точности*/
scanf(“%f %f %f %lf %lf”,&z, &f, &k, &d, &x); /* ввод с клавиатуры переменныхz,f,k,d,x*/
a=log(x)+(z+f)/k;
b=sin(x)+tan(x);
c=pow(d+exp(x),1./5);
y=(a+b)/c;
printf(“%lf %lf %ef %lf”,a, b, c, y); /*вывод на экран значений переменных a,b,c,y*/
}
Следует обратить вниманиена то, что при вычислении переменной с, выражение, стоящее в правой части,представлено как 5√(d+ex), поэтому примененафункция pow. Еще одно замечание. Следует осторожно подходить к делению целыхчисел. Если оба операнда целые, то результат тоже будет целым, а дробная частьотбрасывается. таким образом, при выполнении операции 1/5, результат будетравен нулю. Для того чтобы сохранить дробную часть, хотя бы один из операндовдолжен быть вещественным. Это условие выполнено при вычислении 1./5 .
Из таблицы 3 взять задание поварианту и написать программу для вычисления выражения на языке СИ.
Таблица 3№ варианта Задание Исходные данные 1
x = 4,5
y = 8,5
i = 3
j = 6 2
n = 10,2
x = 4,3
i = 5
m = 2 3
m = 8,1
w = 4,2
x = 10
y = 4 4
t = 4,7
z = 0,8
p = 6,2
k = – 4
m = 6 5
t = 4,1
p = 3,2
w = 8,7
j = 3
i = 7 6
x = 5,7
y = 1,9
k = 8
m = 2 7
m = 5,6
n = 9,4
i = 4
j = 9 8
q = 1,7
p = 2,3
i = 9
j = 4 9
n = 2,6
m = 3,7
p = 6
k = 2 10
t = 1,1
p = 2,4
k = 4
i = 5 11
x = 3,7
y = 2,1
i = 3
j = 4 12
t = 1,5
p = 4,8
i = 2
m = 6 13
z = 2,4
m = 5,8
n = 4
j = 5
14
/> />
/>
h = sin (tg x2)
, где
x = 9,5
y = 3,6
j = 2
i = 5
15
/>
/>
a = cos2 (x+y)
, где />
c
a + b2
d =
x = 6,4
y = 1,7
k = 5
m = 7
Литература
1. Подбельский В.В. Язык Cu ++: Учебноепособие. — М.: Финансы и статистика,1995, — 560 с.
2. Страуструп Б. Язык программированияСг ++. — М.: Радио и связь, 1991. — 352 стр.
3. Собоцинский В.В. Практический курсTurbo Cu ++. Основы объктно- ориентированного программирования. — М.: Свет,1993. — 236 с.
4. Романов В.Ю. Программирование наязыке Cu ++. Практический подход. — М.: Компьтер, 1993. — 160 с.
5. Уинер Р. Язык турбо Cu. — М.: Мир,1991. — 384 с.
6. Юлин В.А., Булатова И.Р. Приглашениек Cu. — Мн.: Высш. Шк., 1990,- 224 с.
7. Котлинская Г.П., Галиновский О.И.Программирование на языке Cu. -Мн.: Высш. Шк., 1991. — 156 с.