第7章用函数实现模块化程序设计.ppt

2023/11/7,第七章 函数,程序 一个程序可以看作是由若干个小的子部分组成。这些子部分中，有的用于获取输入数据，有的用于计算输出数据，有的则用于显示输出数据。每个子部分都可以用函数来实现。函数也称子程序、例程或过程，可以看做是一段小程序，用于解决某一特定问题的语句块。,C是模块化程序设计语言,C程序结构,C是函数式语言必须有且只能有一个名为main的主函数C程序的执行总是从main函数开始，调用其他函数后流程回到main函数，在main中结束函数不能嵌套定义,可以嵌套调用,简单的函数main()void printstar();void print_message();printstar();print_message();printstar();Void printstar()printf(*n);Void print_message()printf(How do you do!n);,*How do you do!*,2023/11/7,无论把一个程序划分为多少个程序模块，只能有一个main函数。程序总是从main函数开始执行的。在程序运行过程中，由主函数调用其他函数，其他函数也可以互相调用。函数（function）的原意是“功能”。顾名思义，一个函数就是一个功能。在实际应用的程序中，主函数写得很简单，它的作用就是调用各个函数，程序各部分的功能全部都是由各函数实现的。主函数相当于总调度，调动各函数依次实现各项功能。函数可以放在若干个源文件中。,2023/11/7,函数的分类,函数的分类系统函数（库函数）：由C语言函数库提供，用户可以直接使用。使用系统函数必须指定函数所在的包含文件用户函数（自定义函数）：是用户根据需要定义的完成某一特定功能的一段程序。,使用系统函数的例子,#include#include void main()float a,p;printf(“pls input a”);scanf(“%f”,一定要将下面用到的系统函数所在的库用include加入进来,使用系统提供的标准库函数时应注意：1、函数功能2、函数参数的数目和顺序，及各参数意义和类型3、函数返回值意义和类型4、需要使用的包含文件,函数定义的一般形式一般格式,合法标识符,函数返回值类型缺省int型无返回值void,函数体,函数类型 函数名（形参类型说明表）说明部分语句部分,例 有参函数（现代风格）int max(int x,int y)int z;z=xy?x:y;return(z);,例 无参函数 printstar()printf(“*n”);或 printstar(void)printf(“*n”);,2023/11/7,说明,函数就像一段小程序，调用一个函数就相当于在调用的这个位置运行这个小程序。如果把函数看作是一个黑盒子，那么形参就是它的输入，return语句返回的值就是他的输出。,2023/11/7,函数定义举例,求两个数之和的函数 int add(int x,int y)int z;z=x+y;return(z);,2023/11/7,例：如何实现下列功能,2023/11/7,分段函数,float f(float x)if(x0)return x;else if(x=0)return 2;else return x*x;,函数参数和函数的返回值1 形参与实参形式参数：定义函数时函数名后面括号中的变量名实际参数：调用函数时函数名后面括号中的表达式,例:比较两个数,并输出大者。,main()int a,b,c;scanf(%d,%d,说明：实参必须有确定的值形参必须指定类型形参与实参类型一致，个数相同形参在函数被调用前不占内存;函数调用时为形参分配内存；调用结束，内存释放,例 计算x的立方,#include float cube(float x)return(x*x*x);main()float a,product;printf(Please input value of a:);scanf(%f,x,1.2,1.2,1.728,参数传递方式值传递方式方式：函数调用时,为形参分配单元,并将实参的值复制到形参中；调用结束，形参单元被释放，实参单元仍保留并维持原值特点：形参与实参占用不同的内存单元单向传递,例 交换两个数,#include main()int x=7,y=11;printf(x=%d,ty=%dn,x,y);printf(swapped:n);swap(x,y);printf(x=%d,ty=%dn,x,y);swap(int a,int b)int temp;temp=a;a=b;b=temp;,函数的返回值返回语句形式：return(表达式)；或 return 表达式;或 return;功能：使程序控制从被调用函数返回到调用函数中，同时把返值带给调用函数说明：函数中可有多个return语句若无return语句，遇时，自动返回调用函数若函数类型与return语句中表达式值的类型不一致，按前者为准，自动转换-函数调用转换void型函数,例 无返回值函数 void swap(int x,int y)int temp;temp=x;x=y;y=temp;,main()float a,b;int c;scanf(%f,%f,printstar()printf(*);main()int a;a=printstar();printf(%d,a);,例 函数带回不确定值,输出：*10,void printstar()printf(*);main()int a;a=printstar();printf(%d,a);,编译错误！,4 函数的调用函数调用的一般形式 函数调用的一般形式为：函数名(实参表);说明：实参与形参个数相等，类型一致，按顺序一一对应实参表求值顺序，因系统而定（Turbo C 自右向左）,函数调用时注意：不定因素：p=f(i,+i);设：i=2 按自左至右：f(2,3)按自右至左：f(3,3)应避免出现此类运算，改为：j=i;k=+i;p=f(j,k);或 p=f(k,k)；可以明确,main()int i=2,p;p=f(i,+i);printf(%d,p);int f(int a,int b)int c;if(ab)c=1;else if(a=b)c=0;else c=-1;return(c);,例 参数求值顺序,main()int i=2,p;p=f(i,+i);printf(%d,p);int f(int a,int b)int c;if(ab)c=1;else if(a=b)c=0;else c=-1;return(c);,运行结果：0,运行结果：-1,从右向左,从左向右,j=+i;p=f(j,j);,j=i;k=+i;p=f(j,k);,2 函数调用的方式函数语句：例 printstar();printf(“Hello,World!n”);函数表达式：例 m=max(a,b)*2;函数参数：例 printf(“%d”,max(a,b);m=max(a,max(b,c);,对被调用函数的说明对被调用函数要求：必须是已存在的函数库函数:#include 用户自定义函数:函数类型说明函数说明一般形式：函数类型 函数名(形参类型 形参名,.);或 函数类型 函数名();作用：告诉编译系统函数类型、参数个数及类型，以便检验函数定义与函数说明不同函数说明位置：程序的数据说明部分（函数内或外）下列情况下，可不作函数说明若函数返值是char或int型，系统自动按int型处理被调用函数定义出现在主调函数之前有些系统(如Borland C+)要求函数说明指出函数返值类型和形参类型，并且对void 和 int 型函数也要进行函数说明,例 函数说明举例,函数的嵌套调用 C规定：函数定义不可嵌套，但可以嵌套调用函数,2023/11/7,#include void fun1();void fun2();void fun3();void main()fun1();void fun1()printf(this is begin of function 1n“);fun2();printf(this is end of function 1n“);void fun2()printf(this is begin of function 2n”);fun3();printf(this is end of function 2n“);void fun3()printf(this is begin of function 3n“);printf(this is end of function 3n”);,this is begin of function 1 this is begin of function 2 this is begin of function 3 this is end of function 3 this is end of function 2 this is end of function 1,例 求三个数中最大数和最小数的差值,#include int dif(int x,int y,int z);int max(int x,int y,int z);int min(int x,int y,int z);void main()int a,b,c,d;scanf(%d%d%d,int dif(int x,int y,int z)return max(x,y,z)-min(x,y,z);int max(int x,int y,int z)int r;r=xy?x:y;return(rz?r:z);int min(int x,int y,int z)int r;r=xy?x:y;return(rz?r:z);,函数的递归调用定义：函数直接或间接的调用自身叫函数的递归调用,说明C编译系统对递归函数的自调用次数没有限制,int f(int x)int y,z;z=f(y);.return(2*z);,以上为无终止的自身调用 递归调用应该有终止条件,2023/11/7,函数的递归调用,递归函数：又称自调用函数，简洁但不一定高效。三个条件递归问题的规律通过转化解决问题有终止递归的条件,例:有5个人坐在一起,问第5个人岁数?他说比第4个人大2岁.问第4个人岁数,他说比第3个人大2岁.问第3个人,又说比第2个人大2岁,问第2个人,又说比第1个人大2岁,最后问第1个人,他说是10岁.请问第5个人多大?这是一个递归问题.用式子表述 age(n)=10(n=1)age(n)=age(n-1)+2(n1),求第5个人年龄的过程,age(5)age(5)=age(4)+2=18 age(4)age(4)=age(3)+2=16 age(3)age(3)=age(2)+2=14 age(2)age(2)=age(1)+2=12 age(1)=10,回推,递推,用一个函数来描述递归过程age(int n)int c;if(n=1)c=10;else c=age(n-1)+2;return(c);main()printf(%d,age(5);运行结果:18,age函数共被调用次只有一次是主函数调用其余次是函数递归调用,age(5)输出age(5),main,c=age(4)+2,c=age(3)+2,c=age(2)+2,c=age(1)+2,c=10,age函数 n=5,age函数 n=4,age函数 n=3,age函数 n=2,age函数 n=1,age(5)=18,age(4)=16,age(3)=14,age(2)=12,age(1)=10,age(int n)int c;if(n=1)c=10;else c=age(n-1)+2;return(c);main()printf(%d,age(5);,例 求n的阶乘,/*ch7_8.c*/#include int fac(int n)int f;if(n=1)f=1;else f=fac(n-1)+n;return(f);main()int n,y;printf(Input a integer number:);scanf(%d,递推法 递归法,递归与反向计算,编写一个函数，将一个整数转换成二进制的形式,#includevoid to_binary(unsigned long n);int main(void)unsigned long number;printf(Enter a integer(q to quit):n);while(scanf(%ul,Enter a integer(q to quit):8(enter)Binary equivalent:1000Enter a integer(q to quit):255(enter)Binary equivalent:11111111Enter a integer(q to quit):1024(enter)Binary equivalent:10000000000Enter a integer(q to quit):q(enter)Bye.,2023/11/7,“汉诺塔”问题,A,B,C,A,B,C,A柱由小到大有N个圆盘，要求借助B柱把A中的圆盘移到C柱。注意：在任何时侯，每根柱上下面的圆盘总比上面的大。,2023/11/7,思考,A,B,C,1、可以先把A中的N-1个圆盘借助C柱移到B柱2、把A中最后乘下的一个圆盘移到C柱3、把B中的N-1个圆盘借助A移到C柱,A,B,C,A,B,C,2023/11/7,思考,A,B,C,定义一个函数hanoi(n,a,c,b)。该函数的功能是：将N个盘子从A杆上移动到杆C上，中间可以借助B 杆。这样移动N个盘子的工作就可以按照以下过程进行：1)hanoi(n-1,a,b,c);2)将一个盘子从a移动到c上；3)hanoi(n-1,b,c,a)；,A,B,C,A,B,C,#includevoid move(char getone,char putone)printf(%c-%cn,getone,putone);void hanoi(int n,char one,char two,char three)if(n=1)printf(%c-%cn,one,three);else hanoi(n-1,one,three,two);printf(%c-%cn,one,three);hanoi(n-1,two,one,three);main()int m;printf(Input the number of disks:);scanf(%d,5.4.5 递归的优缺点,使用递归的优点是为某些编程问题提供了最简单的解决方法，最大的缺点是一些递归算法会很快耗尽计算机的内存资源。,long Fibonacci(int n)if(n2)return Fibonacci(n-1)+Fibonacci(n-2);else return 1;,创建的变量过多耗尽内存资源,5.5 头文件的使用,例：为一连锁饭店开发一个管理程序。该连锁饭店共有四家旅馆，每个旅馆的收费标准不同，但一个特定旅馆的所有房间的收费一样。预定时间超过一天的客户，第二天的收费是第一天的95%，第三天是第二天的95%，依此类推。程序要求对于指定的旅馆和住宿天数计算费用，并且实现一个菜单可以反复进行数据输入。,#include#includehotal.h int main(void)int days;double hotal_rate;int code;,声明函数,while(code=menu()!=QUIT)switch(code)case 1:hotal_rate=HOTAL1;break;case 2:hotal_rate=HOTAL2;break;case 3:hotal_rate=HOTAL3;break;case 4:hotal_rate=HOTAL4;break;days=getdays();showprice(hotal_rate,days);printf(Thank you and goodbye.n);return 0;,#include#includehotal.h int menu(void)int code,status;printf(n%s%sn,STARS,STARS);printf(Enter the number of desired hotal:n);printf(1.Alexander 2.Richardn);printf(3.Victoria 4.Kings Hotaln);printf(5.quitn);printf(%s%sn,STARS,STARS);while(status=scanf(%d,声明函数,跳过一个字符,int getdays(void)int days;printf(how many days are you needed?);while(scanf(%d,#define HOTAL1 80.0#define HOTAL2 125.0#define HOTAL3 155.0#define HOTAL4 200.0#define QUIT 5#define DISCOUNT 0.95#define STARS*int menu(void);int getdays(void);void showprice(double,int);,头文件 hotal.h,2023/11/7,编程思路,拿到一个案例，首先应该考虑三个方面：程序需要对哪些数据进行加工程序最终要输出什么样的结果程序要解决的问题是什么，应该如何实现。其中，在考虑如何解决问题的过程中：又可以把问题细化成若干子问题，每个子问题可以用一个函数来解决（编写函数的时候，同样要考虑到上面的三个方面）。,2023/11/7,编程实例：,输入：去年的价格，今年的价格输出：一年后的价格，两年后的价格问题：估计今后的价格对问题进行分解：子任务一：求通货膨胀率：输入：去年的价格，今年的价格输出：通货膨胀率问题解决：(今年的价格-去年的价格)/去年的价格子任务二：求一年之后的价格：输入：通货膨胀率，今年的价格输出：一年后的价格问题解决：今年的价格+今年的价格*通货膨胀率,2023/11/7,子任务一的实现：double expandingrate(double lprice,double tprice)double rate;rate=(tprice-lprice)/lprice;return rate;,子任务一：求通货膨胀率：输入：去年的价格，今年的价格输出：通货膨胀率问题解决：(今年的价格-去年的价格)/去年的价格,2023/11/7,子任务二的实现：double nextprice(double rate,double tprice)double nprice;nprice=tprice+tprice*rate;return nprice;,子任务二：求一年之后的价格：输入：通货膨胀率，今年的价格输出：一年后的价格问题解决：今年的价格+今年的价格*通货膨胀率,2023/11/7,主程序的实现,void main()float last_year,this_year,rate;float next_year,year_after_next;printf(“please input price in last year and this year:”);scanf(“%f%f”,输入：去年的价格，今年的价格输出：通货膨胀率，一年后的价格，两年后的价格问题：求通货膨胀率和估计今后的价格,7.7 数组作为函数参数,将数组中的数据传递给另一个函数，有两种办法：数组元素作为参数数组名作为参数,1.数组元素作为参数,用法与简单变量作参数相同例如：在main()中有如下调用：double a20=1,2,3 ave=fun(a0,a1,a2);int fun(double a,double b,double c)int sum,aver;sum=a+b+c;aver=sum/3;return aver;,例 两个数组大小比较,n=0m=0k=0,a和b为有10个元素的整型数组比较两数组对应元素变量n,m,k记录aibi,ai=bi,aik,认为数组ab 若nk,认为数组ab 若n=k,认为数组a=b,2.数组名作为参数,#includeint fun2(int x，int size);main()int a3=123,456,789;int ave=fun2(a,3);printf(average=%dn“,ave;int fun2(int x,int size)int sum,aver,i;for(sum=0,i=0;isize;i+)sum+=xi;aver=sum/size;return aver;,数组形参,用来传递数组的长度,数组实参,注意：必须传递两个参数：数组：实际传递的是该数组的地址数组长度。,2.数组名作为参数,总结：该种传递方式是地址传递，形参数组名是地址变量，该种方式实现传递整个数组，对数组形参的修改可以影响到数组实参。在主调函数与被调函数分别定义数组,且类型应一致形参数组大小(多维数组第一维)可不指定必须将数组和数组的长度同时当作函数的参数进行传递,例 求学生的平均成绩,#include float average(int stu10,int n);void main()int score10,i;float av;printf(Input 10 scores：n);for(i=0;i10;i+)scanf(%d,float average(int stu10,int n)int i;float av,total=0;for(i=0;in;i+)total+=stui;av=total/n;return av;,实参用数组名,形参用数组定义,int stu,例 数组元素与 数组名 作函数参数比较,#include void swap2(int x,int y)int z;z=x;x=y;y=z;main()int a2=1,2;swap2(a0,a1);printf(a0=%dna1=%dn,a0,a1);,值传递,#include void swap2(int x)int z;z=x0;x0=x1;x1=z;main()int a2=1,2;swap2(a);printf(a0=%dna1=%dn,a0,a1);,地址传递,例 数组元素与 数组名 作函数参数比较,例:用简单选择法对10个数排序,排序过程：（1）首先通过n-1次比较，从n个数中找出最小的，将它与第一个数交换第一趟选择排序，结果最小的数被安置在第一个元素位置上。（2）再通过n-2次比较，从剩余的n-1个数中找出关键字次小的记录，将它与第二个数交换第二趟选择排序。（3）重复上述过程，共经过n-1趟排序后，排序结束。,例 数组排序-简单选择排序,9,49,i=0,例 数组排序-简单选择排序,13,68,i=1,i=8,例 数组排序-简单选择排序,例 求二维数组中最大元素值,int max_value(int array34)int i,j,k,max;max=array00;for(i=0;imax)max=arrayij;return(max);main()int a34=1,3,5,7,2,4,6,8,15,17,34,12;printf(max value is%dn,max_value(a);,例 求二维数组中各行元素之和,get_sum_row(int x3,int result,int row,int col)int i,j;for(i=0;irow;i+)resulti=0;for(j=0;jcol;j+)resulti+=xij;main()int a23=3,6,9,1,4,7;int sum_row2,row=2,col=3,i;get_sum_row(a,sum_row,row,col);for(i=0;irow;i+)printf(The sum of row%d=%dn,i+1,sum_rowi);,18,12,7.9 变量的存储方式和生存期,局部变量和全局变量概述变量是对程序中数据的存储空间的抽象,编译或函数调用时为其分配内存单元,10,程序中使用变量名对内存操作,变量的属性数据类型：变量所持有的数据的性质（操作属性）存储属性存储器类型：寄存器、静态存储区、动态存储区生存期：变量在某一时刻存在-静态变量与动态变量作用域：变量在某区域内有效-局部变量与全局变量变量的存储类型auto-自动型register-寄存器型static-静态型extern-外部型变量定义格式:存储类型 数据类型 变量表;,如:int sum;auto int a,b,c;register int i;static float x,y;,局部变量局部变量-内部变量定义：在函数内定义，只在本函数内有效说明：main中定义的变量只在main中有效不同函数中同名变量，占不同内存单元形参属于局部变量可定义在复合语句中有效的变量局部变量可用存储类型：auto register static（默认为auto）,全局变量定义：在函数外定义，可为本文件所有函数共用有效范围：从定义变量的位置开始到本源文件结束。,应尽量少使用全局变量，因为：全局变量在程序全部执行过程中占用存储单元降低了函数的通用性、可靠性，可移植性降低程序清晰性，容易出错,若全局变量与局部变量同名，则外部变量被屏蔽,全局变量可用存储类型：缺省 或 static,float max,min;float average(float array,int n)int i;float sum=array0;max=min=array0;for(i=1;imax)max=arrayi;else if(arrayimin)min=arrayi;sum+=arrayi;return(sum/n);main()int i;float ave,score10;/*Input*/ave=average(score,10);printf(max=%6.2fnmin=%6.2fn average=%6.2fn,max,min,ave);,extern char c1,c2;,extern char c1,c2;,运行结果：max=13,extern int a,b;int max()int z;z=ab?a:b;return(z);main()printf(max=%d,max();int a=13,b=-8;,运行结果：max=8,动态变量与静态变量存储方式静态存储：程序运行期间分配固定存储空间动态存储：程序运行期间根据需要动态分配存储空间,生存期静态变量:从程序开始执行到程序结束动态变量:从包含该变量定义的函数开始执行至函数执行结束,变量的存储类别,变量存储类型,局部变量默认为auto型register型变量个数受限,且不能为long,double,float型局部static变量具有全局寿命和局部可见性局部static变量具有可继承性extern不是变量定义,可扩展外部变量作用域,例 文件file1.cint a;main().f2;.f1;.f1()auto int b;f2;.f2()static int c;,例 auto 变量的作用域,main()int x=1;void prt(void);int x=3;prt();printf(“2nd x=%dn”,x);printf(“1st x=%dn”,x);void prt(void)int x=5;printf(“3th x=%dn”,x);,运行结果：3th x=52nd x=31st x=1,main()void increment(void);increment();increment();increment();void increment(void)int x=0;x+;printf(“%dn”,x);,例 局部静态变量值具有可继承性,运行结果：1 1 1,main()void increment(void);increment();increment();increment();void increment(void)static int x=0;x+;printf(“%dn”,x);,运行结果：1 2 3,例 变量的寿命与可见性,#include int i=1;main()static int a;register int b=-10;int c=0;printf(-MAIN-n);printf(i:%d a:%d b:%d c:%dn,i,a,b,c);c=c+8;other();printf(-MAIN-n);printf(i:%d a:%d b:%d c:%dn,i,a,b,c);i=i+10;other();,other()static int a=2;static int b;int c=10;a=a+2;i=i+32;c=c+5;printf(-OTHER-n);printf(i:%d a:%d b:%d c:%dn,i,a,b,c);b=a;,-Main-i:1 a:0 b:-10 c:0,-Other-i:33 a:4 b:0 c:15,-Main-i:33 a:0 b:-10 c:8,-Other-i:75 a:6 b:4 c:15,8,4,33,15,4,43,6,75,15,6,