Операторы ввода и вывода в языке программирования Си

Лабораторная №1 “Операторы ввода и вывода в языке программирования Си++”




1. Теоретические сведения



1.1 Структура программы



Цель работы: изучить операторы ввода и вывода, форматы, используемые в этих операторах. Оформить законченную программу с применением этих операторов.

В языке СИ любая программа состоит из одной или более функций, задающих действия, которые нужно выполнить. Выполнение любой программы начинается с функции main. Далее идет текст программы, заключенный в фигурные скобки. Таким образом, структура программы имеет вид:

main ( )

{

Тело программы

}

В самом простом случае функция main не имеет аргументов, поэтому в скобках ничего не содержится. Для работы программы, обеспечивающей ввод и вывод информации, перед функцией main необходимо поместить строку:

#include <stdio.h>



		1.2 Алфавит языка и типы данных



Алфавит языка включает латинские прописные и строчные буквы, цифры и специальные знаки. К последним относятся: . (точка), , (запятая), ‘ (апостроф), : (двоеточие) и др.

Важным понятием языка является идентификатор, который используется в качестве имени объекта, например, переменной, функции и т.п. Идентификатор может содержать до 32 символов и состоит из букв и цифр, но начинается обязательно с буквы. Строчные буквы отличаются от прописных, поэтому идентификаторы SIGMA и sigma считаются разными.

В языке СИ существует несколько типов данных. Каждый тип данных определяется одним из следующих ключевых слов:

	int (целый) – задает значения, к которым относятся все целые числа. Диапазон возможных целых значений лежит в пределах от –32768 до 32767, переменная типа int занимает 16 бит;

	short (короткий целый) – соответствующие объекты не могут быть больше, чем int, переменные этого типа занимают 16 бит;

	long (длинный целый) – соответствующие объекты не могут быть меньше, чем int. Переменная типа long занимает 32 бита и позволяет представить целые числа от –2147483648 до 2147483647;

	char (символьный) – задает значения, которые представляют различные символы;

	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 отрицательных значений. В результате они могут принимать большие положительные значения, чем переменные знаковых типов. В случае типа int объявления вида «unsigned int a;» можно записать «unsigned a;»;

	float (вещественный) – задает значения, к которым относятся вещественные числа, имеющие дробную часть, отделяемую точкой. Вещественные числа могут быть записаны также в экспоненциальной форме. Например, -1.58е+2 (что равно -1,58·102 ). В языке СИ переменная типа float занимает 32 бита. Она может принимать значения в диапазоне от +3.4е-38 до +3.4е+38;

	double (двойная точность) – определяет вещественные переменные, занимающие в два раза больше места, чем переменная типа float. Переменная типа double занимает 64 бита. Она может принимать значения в диапазоне от +1.7е-308 до +1.7е+308.



1.3 Ввод и вывод информации



1.3.1 Форматный вывод

Вначале рассмотрим функцию, определяющую форматный вывод:

printf("управляющая строка", аргумент1, аргумент2, ... );

Управляющая строка содержит объекты трех типов: обычные символы, которые просто выводятся на экран дисплея, спецификации преобразования, каждая из которых вызывает вывод на экран значения очередного аргумента из последующего списка и управляющие символы-константы.

Каждая спецификация преобразования начинается со знака % и заканчивается некоторым символом, задающим преобразования.

Символ преобразования связан с типом переменных. приведем символы преобразования:

	d – значением аргумента является десятичное целое число;

	o – значением аргумента является восьмеричное целое число;

	x – значением аргумента является шестнадцатеричное целое число;

	c – значением аргумента является символ;

	s – значением аргумента является строка символов;

	e – значением аргумента является вещественное число в экспоненциальной форме;

	f – значением аргумента является вещественное десятичное число с плавающей точкой;

	u – значением аргумента является беззнаковое целое число;

	p – значением аргумента является указатель (адрес).

Если после знака % записан не символ, то он выводится на экран. Функция printf использует управляющую строку, чтобы определить, сколько всего аргументов и каковы их типы.

Например, в результате работы программы получены переменная i, имеющая значение 100, и переменная j, имеющая значение 25. Обе переменные целого типа. Для вывода этих переменных на экран в виде

i=100 j=25

необходимо применить функцию

printf(“i=%d j=%d”,i,j);

Как было описано выше, в кавычках задается формат вывода. перед знаком % записываются символы, которые будут 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 в списке аргументов. Если результат должен быть представлен в виде

i=100; j=25

необходимо применить функцию

printf(“i=%d; j=%d, i, j);

Если после знака % стоит цифра, то она задает поле, в котором будет выполнен вывод числа. Приведем несколько функций printf, которые будут обеспечивать вывод одной и той же переменной S целого типа, имеющей значение 336.

Функция printf(“%2d”, S); выдает на экран:

336

В этом примере ширина поля ( она равна двум) меньше, чем число цифр в числе 336, поэтому поле автоматически расширяется до необходимого размера.

Функция printf(“%6d”, S);

выдаст на экран:

_ _ _336

(6 позиций)

То есть, в результате работы функции число сдвинуто к правому краю поля, а лишние позиции перед числом заполнены пробелами.

Функция printf(“%-6d”, S);

выдаст на экран:

336_ _ _

(6 позиций)

Знак «минус» перед спецификацией приводит к сдвигу числа к левому краю поля.

Рассмотрим вывод вещественных чисел.

Если перед спецификацией f ничего не указано, то выводится число с шестью знаками после запятой. при печати числа с плавающей точкой перед спецификацией f тоже могут находиться цифры.

Рассмотрим на конкретном примере три возможные ситуации:

%6f – печать числа с плавающей точкой в поле из шести позиций;

%.2f – печать числа с плавающей точкой с двумя цифрами после десятичной точки;

%6.2f – печать числа с плавающей точкой в поле из шести позиций и двумя цифрами после десятичной точки.

Например, в результате работы программы получены переменные вещественного типа а=3,687 и b=10,17.

Если для вывода значений использована функция

printf(“%7f %8f”,a,b);

то результат будет представлен в виде строки:

_ _ 3.687 _ _ _ _10.17

(7 поз.) (8 позиций)

Как видно из примера, лишние позиции заполняются пробелами. Если для вывода значений использована функция

printf(“%.2f %/2f”, a, b);

то результатом будет строка:

3.69 10.17,

из которой следует, что в первом числе третья цифра после десятичной точки отброшена с округлением, т.к. указан формат числа с двумя цифрами после десятичной точки.

Если для вывода значений использована функция

printf(“%7.2f e”,a,b);

то будет выведена строка:

_ _ _ 3.681.010000е+01

(7 позиций)

Поскольку для вывода значения переменной b применена спецификация е, то результат выдан в экспоненциальной форме. Следует отметить, что , если ширина поля меньше, чем число цифр в числе, то поле автоматически расширяется до необходимого размера.

Как было отмечено выше, в управляющей строке могут содержаться управляющие символьные константы. Среди управляющих символьных констант наиболее часто используются следующие:

	\a – для кратковременной подачи звукового сигнала;

	\b – для перевода курсора влево на одну позицию;

	\n – для перехода на новую строку;

	\r – для перевода курсора в начало текущей строки;

	\t – для горизонтальной табуляции;

	\v – для вертикальной табуляции.

Предположим, в результате работы программы переменная i получила значение 50. В результате записи инструкции вызова функции

printf(“\t ЭВМ\n%d\n”,i);

сначала выполнится горизонтальная табуляция (\t), т.е. курсор сместится от края экрана на 8 позиций, затем на экран будет выведено слово “ЭВМ”, после этого курсор переместится в начало следующей строки (\n), затем будет выведено целое значение 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 Ввод данных

Для форматного ввода данных используется функция

scanf(«управляющая строка», аргумент1, аргумент2,...);

Если в качестве аргумента используется переменная, то перед ее именем записывается символ &.

Управляющая строка содержит спецификации преобразования и используется для установления количества и типов аргументов. спецификации для определения типов аргументов такие же, как и для функции printf. Перед символами d,o,x,f может стоять буква l. В первых трех случаях соответствующие переменные должны иметь тип long, а в последнем double.

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 строке спецификации трех типов могут быть отделены друг от друга различными знаками, в том числе и пробелом. Следовательно, при занесении значений переменных необходимо использовать указанный разделитель. Если спецификации не отделены одна от другой никакими значениями, то значения переменных заносятся через пробел.

В языке СИ есть две очень удобные функции puts и gets, позволяющие вводить и выводить строку символов. Пример их использования показан ниже:

#include<stdio.h>

main()

{

char q[40]; /*объявление строки символов*/

puts(“Введите строку символов”);

gets(q); /*ввод строки символов*/

puts(q); /*вывод строки символов*/

}

В результате работы программы вначале на экране появится текст:

Введите строку символов,

после чего следует ввести какую-либо строку символов. Эта информация при помощи оператора gets будет присвоена элементам символьного массива q. Оператор puts выведет строку символов.



	Операторы и выражения



Выражения широко используются в программах на языке СИ и представляют собой формулы для вычисления переменных. Они состоят из операндов (переменные, константы и др.), соединенных знаками операций (сложение, вычитание, умножение и др.). Порядок выполнения при вычислении значения выражения определяется их приоритетами и может регулироваться с помощью круглых скобок. Наиболее часто арифметические выражения используются в операторе присваивания. Этот оператор заменяет значение переменной в левой части оператора на значение выражения, стоящего в правой части, и имеет следующую форму:

переменная = выражение;

В языке СИ может быть использован модификатор const, запрещающий какие бы то ни было переопределения константы: ее уменьшение, увеличение и т.п. Модификатор const, используемый отдельно, эквивалентен const int. Приведем примеры:

const float a=3.5;

const j=47;

В таблице 1 приведены арифметические операции, используемые в языке СИ.


Таблица 1

Знак операции

Выполнение действия

+

Сложение

–

Вычитание

*

Умножение

/

Деление

%

Деление по модулю



Результатом деления по модулю является остаток от деления. Например, если b=5, c=2, то при выполнении операции



а=b%c,



переменная а получит значение 1.

Широкое распространение находят также выражения с еще одной нетрадиционной терпарной операцией ?: . В выражении



у=х?а:b,



у=а, если х не равно нулю, и у=b, если х равно нулю. Следующее выражение



у=(а>b)?a:b;



позволяет присвоить переменной y значение большей переменной (а или b), т.е. y=max(a,b).

В таблице 2 приведены некоторые функции, применяемые при программировании на СИ.




Таблица 2

Математическая 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 и функцией указан допустимый тип (при программировании эта запись типа опускается).

В программах на языке СИ важная роль отводится комментариям, которые повышают наглядность и удобство чтения программ. Они могут быть записаны в любом месте программы и обрамляются символами /* и */.

Рассмотрим пример программы на языке СИ.





Требуется вычислить:

Для работы с математическими функциями необходимо перед функцией main поместить строку:

#include <math.h>

Программа на СИ имеет вид:

#include <stdio.h>

#include <math.h>

main()

{

float z,f,k; /*объявление вещественных 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 переменных z,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 внимание на то, что при вычислении переменной с, выражение, стоящее в правой части, представлено как 5√(d+ex), поэтому применена функция pow. Еще одно замечание. Следует осторожно подходить к делению целых чисел. Если оба операнда целые, то результат тоже будет целым, а дробная часть отбрасывается. таким образом, при выполнении операции 1/5, результат будет равен нулю. Для того чтобы сохранить дробную часть, хотя бы один из операндов должен быть вещественным. Это условие выполнено при вычислении 1./5 .

Из таблицы 3 взять задание по варианту и написать программу для вычисления выражения на языке СИ.



Таблица 3

№ варианта

Задание



Исходные данные



	

d =



c = sin2 (x + y) – ln x

;

b = | i – j 3|

;

, где

d + b

c

r =



x = 4,5

y = 8,5

i = 3

j = 6

	

d = | i2 – m|

z = 

a

c – d

a = sin3 ( 2 + n )

, где



n = 10,2

x = 4,3

i = 5

m = 2

	







s =

x

a + y

+ ln2 z

q =

c – b

d

b = | x2 + y |

, где



m = 8,1

w = 4,2

x = 10

y = 4

	

a = | k + m2 |

, где



x = cos2(t + p) – e2t





t = 4,7

z = 0,8

p = 6,2

k = – 4

m = 6

	

d = | j3 – i2 |





, где

m =

x2 + y

		d



t = 4,1

p = 3,2

w = 8,7

j = 3

i = 7

	



f = | k2 + m3 |

t = ln x2 + sin2 y

, где

		p =

t – q

f2



x = 5,7

y = 1,9

k = 8

m = 2

	



x = sin e2m

, где

z = ln2 p –

x – y2

t



m = 5,6

n = 9,4

i = 4

j = 9

	

		





y = tg2 q – 4p

, где

s =

x2 + y2

t



q = 1,7

p = 2,3

i = 9

j = 4

	





y = sin2( n + m )

, где

r = 

		x∙a

y

+ t∙ln2 m



n = 2,6

m = 3,7

p = 6

k = 2

	





y = sin(p2+t)

, где

s =

x + y

m + 5



t = 1,1

p = 2,4

k = 4

i = 5

	





t = log2 (x + y)

, где

z =

t

p

+ f



x = 3,7

y = 2,1

i = 3

j = 4



	





s =

q + p

p

+ tg2 z

q =

h

c + d

c = tg2 (t+p) + sin p2

, где



t = 1,5

p = 4,8

i = 2

m = 6

	





, где



z = 2,4

m = 5,8

n = 4

j = 5

	



r =

h

p – d



h = sin (tg x2)

, где



x = 9,5

y = 3,6

j = 2

i = 5

	





a = cos2 (x+y)

, где

c

a + b2

d =



x = 6,4

y = 1,7

k = 5

m = 7




Литература



Подбельский В.В. Язык Cu ++: Учебное пособие. - М.: Финансы и статистика,1995, - 560 с.

Страуструп Б. Язык программирования Сг ++. - М.: Радио и связь, 1991. - 352 стр.

Собоцинский В.В. Практический курс Turbo Cu ++. Основы объктно- ориентированного программирования. - М.: Свет, 1993. - 236 с.

Романов В.Ю. Программирование на языке Cu ++. Практический подход. - М.: Компьтер, 1993. - 160 с.

Уинер Р. Язык турбо Cu . - М.: Мир, 1991. - 384 с.

Юлин В.А., Булатова И.Р. Приглашение к Cu. - Мн.: Высш. Шк., 1990,- 224 с.

Котлинская Г.П., Галиновский О.И. Программирование на языке Cu. -Мн.: Высш. Шк., 1991. - 156 с.

1