Программирование алгоритма линейной структуры на языке Си

Чаще всего линейные алгоритмы используются для программирования вычислений по формулам. В этом случае удобно использовать набор стандартных функций Си, содержащихся в библиотеке и доступных при подключении заголовочного файла 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:

// вычисление сторон 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 для доступа к средствам ввода-вывода (связи с внешними устройствами), отсутствующими 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 доступны при подключении заголовочного файла 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, 0 является признаком успешного окончания программы. Завершает текст программы закрывающая фигурная скобка, означающая конец функции main.

Понятие о препроцессоре языка Си

Препроцессором называется составная часть компилятора, которая производит обработку исходного текста программы перед ее трансляцией. Управление работой препроцессора осуществляется с помощью специальных директив. Все директивы препроцессора начинаются со знака #.

Ранее была рассмотрена директива include. Вместо нее в исходный текст программы препроцессор вставляет содержимое файла, указанного в директиве.

Так, по директиве #include <stdio.h> в текст программы вставляет содержимое файла stdio.h, находящегося в специальном системном каталоге, а только потом происходит трансляция.

Если в директиве #include имя файла заключено в кавычки, то вставляемый файл вначале ищется по правилам, предусмотренным MSDOS, а только потом в специальном системном каталоге. Например, по директиве препроцессора #include "func.h" будет осуществлена вставка текста из файла func.h, находящегося в текущем каталоге текущего диска.

Директива #define используется для назначения символических имен различным строкам текста. Например, директива:

 

#define PI 3.14159

 

осуществляет назначение имени PI строки 3.14159. В дальнейшем, вместо 3.14159 в программе можно использовать имя PI. Вместо него перед трансляцией программы препроцессор подставит соответствующую строку.

В принципе строка может быть сколь угодно сложной, например:

 

#define TITLE printf("-------sin(x)-------cos(x)-------");

 

Однако использовать такие конструкции не рекомендуется ввиду сложности отыскания ошибок.

Операторы языка Си и приемы программирования

Оператор (statement - предложение) - блок, используемый при создании программы. Программа всегда представляет собой последовательность операторов (предложений).

Признаком конца оператора в простейшем случае является ";". Одиночная ";" является пустым оператором. Как было отмечено выше, точка с запятой поставленная в конце выражения превращает его в оператор.

Кроме простого оператора в языке Си вводится понятие составного оператора, который представляет собой несколько операторов, заключенных в фигурные скобки:

 

составной_оператор = "{" оператор { оператор } "}"

 

Пример:

{ a = b + c; scanf("%lf", &t); }

 

Составной оператор рассматриваются компилятором как одиночный оператор и может быть использован в любом месте, где допускается использование одиночного оператора.

Все операторы языка Си, кроме оператора-выражения начинаются с ключевых слов. Например, описания начинаются с int, double и т.д.

Ключевые слова являются зарезервированными, т.е. их нельзя использовать для обозначения объектов программ. Имена стандартных функций не являются зарезервированными.

Оператор цикла while

Оператор цикла while предназначен для реализации циклических алгоритмов и имеет следующую форму записи

 

"while" "(" выражение ")" оператор

 

Пример:

while(a < 18) a = a+2;

 

При выполнении оператора цикла while вначале вычисляется выражение. Если оно не равно 0, то выполняется оператор. Далее снова вычисляется выражение и если оно не равно 0, то снова выполняется оператор. Такие циклические действия продолжаются до тех пор, пока выражение отлично от 0. Отсюда и название цикла while (пока). Как только выражение станет равным 0 цикл прекращает выполнятся и управление передается на следующий за циклом оператор.

Циклически выполняемый оператор обычно называют телом цикла. Если в теле цикла необходимо разместить не один, а несколько операторов, то в этом случае используют составной оператор.

Все операторы тела цикла должны быть записаны с отступом, обычно в три пробела.

Рассмотрим пример программы, которая выводит на экран таблицу функций sin(x) и cos(x):

 

#include <math.h>

#include <stdio.h>

 

void main(void)

{

double x = 0;

while(x < 3.0)

{

printf("%6.3lf %9.6lf %9.6lf\n",x, sin(x), cos(x));

x += 0.2;

}

}

 

Если после while(x < 3.0) ошибочно поставить точку с запятой, то никаких сообщений об ошибках выдано не будет, но цикл станет бесконечным. Действительно, в этом случае тело цикла будет пустым оператором ";", переменная x не будет меняться, следовательно, результат выражения x < 3.0 всегда будет отличен от нуля.

В теле правильно организованного цикла обязательно должны содержатся операции, влияющие на выражение в заголовке цикла так, чтобы цикл рано или поздно завершился.