1. Структура программы на языке C
Программа может состоять из одной или нескольких, связанных между собой, функций, главная из которых называется main – именно с нее начинается выполнение программы. Поэтому, наличие функции с таким именем в любой программе обязательно.
Ключевые слова программы записываются только строчными буквами, так как C (в отличии от Pascal) различает регистр букв.
Имя переменной или константы – это последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы. Переменные, как и в Pascal, могут быть глобальными и локальными.
В языке C числа изображаются без знака, но есть операция "-”.
Литеры и строки изображаются в кавычках (“…“), а не в апострофах (’…’), как в Pascal.
Комментарии начинаются с /* и заканчиваются */ – текст между этих скобок игнорируется при исполнении программы.
В начале программы идут строки такого вида:
#include “имя файла”
#include <имя файла>
Такая строчка заменяется файлом с указанным именем. В первом случае, сначала поиск файла ведётся в текущем каталоге, а затем продолжается в стандартном. Во втором случае – сразу в стандартном.
Например:
#include
#include
#include
Эти строки называются директивами препроцессора. Всё что ниже называется блоком описания функции.
Далее следует заголовок функции, например:
int main () – где main – имя функции. В скобках (…) могут быть её аргументы, или слово void (ничто) – если аргументов нет. Описание int указывает, что эта функция возвращает целое число.
После чего следует тело функции в фигурных скобках {…}, которое состоит из описаний констант и переменных и последовательности операторов, разделённых точками с запятыми (;). Тело функции определяет последовательность действий, выполняемых данной функцией – логику функции.
Фигурные скобки обрамляют также и составной оператор, аналогично операторным скобкам BEGIN… END в Pascal.
В конце тела функции обычно ставятся следующие команды:
Команда return 0; которая завершает выполнение функции с возвратом значения 0, определяемого стандартом (для функции main), как код успешного завершения.
При запуске непосредственно из графического окружения, отведенное программе окно может закрыться сразу же после завершения программы. Функция getchar ожидает ввод пользователя, тем самым “откладывая” завершение программы (return). Какие именно действия могут прервать это ожидание – зависит от системы, однако скорее всего, нажатие клавиши Enter завершит эту функцию в любом случае.
Точка в конце программы, в отличии от Pascal, не ставится.
Стандартные типы данных и описание переменных
int – целое
long – длинное целое
short – короткое целое
unsigned – беззнаковое целое
float – вещественное
double – длинное вещественное
char – литерное
В отличии от Pfscal, в С логических переменных нет.
Примеры описания переменных:
int k;
char a, b, c;
double x;
Константы
Примеры описания констант:
int: 17;
float: 1.25;
char: “a”;
Процедуры ввода и вывода
Стандартная библиотека ввода-вывода языка C подключается с помощью директивы препроцессора #include
Форматный ввод данных пользователя с клавиатуры производится функцией scanf ().
scanf (CONTROL, ARG1, ARG2, …);
Данная функция осуществляет чтение символов, вводимых с клавиатуры, и преобразование их во внутреннее представление в соответствии с типом величин. В функции scanf () CONTROL и список аргументов (ARG1, ARG2, …) присутствуют обязательно.
Символьную последовательность, вводимую с клавиатуры и воспринимаемую функцией scanf (), принято называть входным потоком. Функция scanf () разделяет этот поток на отдельные вводимые величины, интерпретирует их в соответствии с указанным типом и форматом и присваивает переменным, содержащимся в списке аргументов. Список аргументов – это перечень вводимых переменных, причем перед именем каждой переменной ставится значок &. Это знак операции “взятие адреса переменной”.
CONTROL заключается в кавычки (то есть является текстовой константой) и состоит из списка спецификаций. Каждая спецификация начинается со знака %, после которого следует спецификатор.
Для ввода числовых данных используются следующие спецификаторы:
d – для целых десятичных чисел (тип int);
u – для целых десятичных чисел без знака (тип unsigned int);
f – для вещественных чисел (тип float) в форме с фиксированной точкой;
е – для вещественных чисел (тип float) в форме с плавающей точкой (с мантиссой и порядком).
Разделителем в потоке ввода между различными значениями может быть любое количество пробелов, а также другие пробельные символы: знак табуляции, конец строки. Только после нажатия на клавишу Enter вводимые значения присвоятся соответствующим переменным. До этого входной поток помещается в буфер клавиатуры и может редактироваться.
Форматный вывод на экран производится функцией printf ().
printf (CONTROL, ARG1, ARG2, …);
CONTROL заключается в кавычки (то есть является текстовой константой) и может включать в себя произвольный текст, управляющие символы и спецификаторы формата.
Список аргументов (ARG1, ARG2, …) может отсутствовать или же состоять из выражений, значения которых выводятся на экран (в частном случае из констант и переменных). Управляющие символы влияют на расположение на экране выводимых знаков. Признаком управляющего символа является значок \.
Вот их список:
\n – перевод строки;
\t – горизонтальная табуляция;
\r – возврат курсора к началу новой строки;
\a – сигнал-звонок;
\b – возврат на один символ (одну позицию);
\f – перевод (прогон) страницы;
\v – вертикальная табуляция.
Спецификатор формата определяет форму внешнего представления выводимой величины.
Вот некоторые спецификаторы формата:
%c – символ;
%s – строка;
%d – целое десятичное число (тип int);
%u – целое десятичное число без знака (тип unsigned);
%f – вещественные числа в форме с фиксированной точкой;
%е – вещественные числа в форме с плавающей точкой.
Соответствие между спецификаторами формата и элементами списка аргументов устанавливается в порядке их записи слева направо.
Использование функций ввода и вывода смотрите в примерах программ далее по тексту.
Арифметические операции
Унарные операции – применяются к одной переменной.
++ – увеличение на единицу (x++ выдаёт старое значение, ++x – новое значение).
– – – уменьшение на единицу, аналогично операции ++.
Бинарные операции – стоят между двумя переменными или числами.
* – умножение.
/ – деление.
% – остаток от деления (только для int или long).
+ – сложение.
— – вычитание.
Стандартные математические функции
Для того, чтобы использовать эти функции в начале программы должно стоять:
#include
abs (x) – возвращает абсолютное значение целого аргумента x.
acos (x) – арккосинус x.
asin (x) – арксинус x.
atan (x) – арктангенс x.
cos (x) – косинус x.
exp (x) – ex.
fabs (x) – абсолютное значение вещественного аргумента x.
floor (x) – наибольшее целое, не превышающее значения х.
labs (x) – абсолютное значение целого аргумента long x.
log (x) – ln x.
log10 (x) – log 10 x.
pow (x, y) – х в степени у.
sin (x) – синус x – угол задается в радианах.
sqrt (x) – квадратный корень x.
tan (x) – тангенс x – угол задается в радианах.
Это только основные функции, которые могут понадобиться на первом этапе освоения языка.
Оператор присваивания
x = … – пусть x будет…
2. Программные конструкции
2.1. Ветвление (выбор)
2.1.1. Альтернатива (условный оператор)
Пример 2.1: Вычисление значений функции Y=1/X.
#include
int main ()
{
float x;
printf (“Введите число\n”);
scanf (”%f”, &x);
if (x!= 0)
printf (“Y=1/X=%f\n”, 1/x);
else
printf (“0 не входит в область определения функции Y=1/X\n”);
getchar ();
return 0;
}
2.1.2. Неполный условный оператор
Пример 2.2: Если X <3, то вывести на печать значение X.
if (x <3)
printf (”%f”, x);
> – больше
< – меньше
> = – не меньше
<= – не больше
= = – равно
!= – не равно
! – не
&& – и
|| – или
Примеры сложных (составных) условий:
if (a == 2 && b> 5)…
if (a == 2 || b> 5)…
if (! (a == 4))…
2.1.3. Оператор варианта (переключатель)
Переключатель в C существенно отличается от подобного в Pascal. Например, в нём нельзя в одном варианте выбора предлагать через запятую несколько констант. Зато у переключателя в C есть вариант по умолчанию. Поэтому, я привожу для разбора другой, но тоже простой и наглядный, пример.
Пример 2.3: При вводе номера дня недели программа сообщает название рабочего дня или сообщение “Выходной!”
#include
int main ()
{
int n;
printf (“Введите номер дня недели\n”);
scanf (”%d”, &n);
switch (n)
{
case 1: printf (“Понедельник\n”); break;
case 2: printf (“Вторник\n”); break;
case 3: printf (“Среда\n”); break;
case 4: printf (“Четверг\n”); break;
case 5: printf (“Пятница\n”); break;
case 6: printf (“Выходной!\n”); break;
case 7: printf (“Выходной!\n”); break;
default: printf (“Вы заработались :-) \n”);
}
getchar ();
return 0;
}
Как видите, данный оператор не может похвастаться хвалёной компактность записи, столь свойственной C. В Pascal подобная структура реализована куда элегантней. Вообще, современные среды программирования сводят на нет преимущество в экономии нажатий клавиш, поскольку все они обладают опцией автозавершения. Но данному монстру из C завоевать любовь программистов не поможет даже это.
SWITCH – переключатель, железнодорожная стрелка.
CASE – случай, обстоятельство.
BREAK – прервать.
DEFAULT – отсутствие, исключение, по умолчанию.
2.2. Повторение (операторы цикла)
2.2.1. Цикл типа “пока” (цикл с предусловием)
Пример 2.4: Программа находит наибольший общий делитель двух целых чисел.
#include
#include
int main ()
{
int x, y;
printf (“Введите два целых числа через пробел\n”);
int r = scanf (”%d%d”, &x, &y);
assert (r == 2);
while (x!= y)
if (x> y)
x = x – y;
else
y = y – x;
printf (“НОД=%d\n”, x);
getchar ();
return 0;
}
Для проверки соответствия ввода пользователя требованиям программы мы сохраняем (=) результат выполнения scanf – количество успешно измененных переменных – в целочисленной переменной с именем r (int r), после чего требуем равенства её значения двум
(assert (r == 2);
Для этого и нужна директива препроцессора
#include
2.2.2. Цикл, который выполняется не меньше одного раза
Обратите внимание, что в цикле используется условие продолжения, а не завершения повторения! Это не цикл “до”, подобный REPEAT… UNTIL в Pascal, хотя назначение его то же – позволить телу цикла выполнится хотя бы один раз.
Пример 2.5: Решение предыдущей задачи.
#include
#include
int main ()
{
int x, y;
printf (“Введите два целых числа через пробел\n”);
int r = scanf (”%d%d”, &x, &y);
assert (r == 2);
do
if (x> y)
x = x – y;
else
y = y – x;
while (x!= y);
printf (“НОД=%d\n”, x);
getchar ();
return 0;
}
2.2.3. Цикл с параметром (со счётчиком)
Пример 2.6: Вычислить факториал числа (n!=1×2×3×…×n).
#include
int main ()
{
int f=1, k, n;
printf (“Введите целое положительное число\n”);
scanf (”%d”, &n);
for (k=1; k <=n; k++)
f=f*k;
printf (“n!=%d\n”, f);
getchar ();
return 0;
}
Для этого цикла в Си Рис. 6 из части о Паскале даже более нагляден, чем там! Особенно, если заменить в этом операторе k++ на k=k+1, что его работы не изменит. Разве, что только незаметно замедлит, поскольку унарные операции выполняются быстрее бинарных.
Цикл с параметром в Си больше похож на аналогичный оператор в древнем Бейсике – там тоже был шаг цикла и этим он был более гибким, чем соответствующий оператор Паскаля.
В Си возможен, например, такой оператор цикла с параметром:
for (i=100; i>=10; i=i-5) {…};
Здесь переменная i уменьшается от 100 до 10 с шагом 5 и, соответственно, тело цикла в фигурных скобках будет выполнено 19 раз.
3. Функции
В C есть только функции, а процедур нет.
Тело функции не может содержать в себе определения других функций.
Функцию можно вызвать из другой функции.
Оператор return возвращает выполнение программы в точку вызова функции.
При использовании return; функция не возвращает никакого значения.
При использовании такого вида – return выражение; результатом функции становится значение данного выражения. Тип этого выражения должен либо совпадать с типом функции, либо относиться к числу типов, допускающих автоматическое преобразование к типу функции.
Оператор return может не присутствовать в явном виде в теле функции. Тогда он подразумевается перед закрывающей тело функции фигурной скобкой. Эту подстановку производит сам компилятор.
Глобальные переменные описываются до функций, которые их будут “видеть”.
Пример 2.7: Из главной функции вызывается функция вычисляющая факториал.
#include
#include
int fakt (int n)
{
int f=1, k;
for (k=1; k <=n; k++)
f=f*k;
return f;
}
int main (void)
{
int n;
printf (“Введите целое положительное число\n”);
scanf (”%d”, &n);
int f = fakt (n);
printf (“n! = %d\n”, f);
getchar ();
return 0;
}
4. Массивы и индексированные переменные
Пример описания одномерных массивов:
int x [15], y [30];
Пример описания двумерного массива:
float z [10] [20];
Нумерация элементов массива начинается с нуля.
Пример 2.9: Программа генерирует таблицу умножения и оформляет вывод результатов в матрицу 10 на 10 используя двумерный массив.
#include
#include
int main (void)
{
int i, k;
int a [10] [10];
for (i=0; i <10; i++)
for (k=0; k <10; k++)
a [i] [k] = i * k;
for (i=0; i <10; i++)
{
for (k=0; k <10; k++)
printf (”%d%s%d%s%d\t”, i,”*”, k,”=”, a [i] [k]);
printf (”\n”);
}
getchar ();
return 0;
}
5. Заглянем в вычислительную математику
Метод половинного деления
Пример 2.10: Найти корень уравнения X2 – 3 = 0.
#include
#include
#include
float fn (float x)
{
float y;
y = x*x – 3;
return y;
}
int main ()
{
float a, b, e, x, y, y1;
printf (“Введите границы интервала и погрешность через пробел\n”);
int r = scanf (”%f%f%f”, &a, &b, &e);
assert (r == 3);
x = a;
y = fn (x);
y1 = y;
while (b – a> = e)
{
x = (a + b) /2;
y = fn (x);
if (y * y1> = 0)
{
a = x;
y1 = y;
}
else
b = x;
}
printf (“X=%f\n”, x);
getchar ();
return 0;
}
6. Что ещё интересного?
Язык C замышлялся его создателем Деннисом Ритчи, как язык структурного программирования, а предназначением его должно было стать системное программирование, то есть создание операционных систем и компиляторов для других языков программирования. Происходило это в период разработки платформонезависимой операционной системы UNIX на фирме Bell Laboratories, где Д. Ритчи работал. Идея была такая – написать операционную систему на языке высокого уровня, создать для каждой аппаратной платформы компилятор этого языка и спокойно откомпилировать операционную систему для этого “железа”. Что с успехом и делалось без лишнего мучения с ассемблерами. Д. Ритчи, будучи высококлассным профессионалом, делал C как подручный инструмент для себя. Поэтому C не так “дуракоустойчив”, как Pascal, созданный Николаусом Виртом для обучения студентов. Но C позволяет тоньше использовать возможности компьютера, что ранее могли только языки низкого уровня – ассемблеры. Поэтому C иногда называют языком “среднего уровня”.
Скорость выполнения программ написанных на C близка к скорости программ на ассемблерах. А синтаксис этого языка послужил образцом при создании многих языков нового поколения.
Иногда удобны применяемые в C унарные операции, например запись i++ вместо i = i +1.
Причём возможна и запись ++i – но это выражение увеличивает переменную на единицу до её использования, а не после, как в случае i++.
Например: Если x имеет значение 5, то оператор x=i++; установит x равным 5, а оператор x=++i: равным 6. Тем не менее в обоих случаях i после выполнения любого из операторов становится равным 6. Аналогично работают унарные операции уменьшения на единицу i – – и – – i. При этом унарные операции работают быстрее, чем бинарные.
В C возможна, например, такая странная запись:
x=a+ (b=5) -1;
Здесь переменная b получит значение 5, такое же значение будет присвоено выражению в скобках, и всё выражение в целом стане равным a+4.
Но я не советую злоупотреблять этой занятной возможностью, так как это усложняет понимание текста программы другими людьми.
В C имеется препроцессор, который осуществляет макроподстановки, подстановки файлов, условные подстановки и перенумерацию строк в тексте программы перед её компиляцией.
Отличительным признаком директивы препроцессора служит символ #, помещённый перед ней.
Например, если вы напишете в начале программы:
# define pi 3.14159
# define e 2.71828
То препроцессор заменит в ней все имена pi и e на соответствующие числовые константы. Такие действия называются макроподстановками.
Подстановку файлов, например #include
Этот язык по прежнему пользуется уважением профессионалов и рассказывать о нём можно долго, но я, чтобы не раздувать объём книги, отсылаю вас к приведённому в её конце списку хорошей специальной литературы.
Напутствие
Ну, вот, я и рассказал вам всё, что хотел. Книжка получилась достаточно компактной, поскольку, как и в лекциях моим студентам, я следовал принципу – “Ещё проще!” Собственно, то, что вы держите сейчас в руках – это переработка тех самых лекций, в которых я снова нашёл, что можно ещё упростить и выкинул ряд моментов, требующих дополнительных объяснений и, следовательно, отвлекающих внимание от основных сведений. Надеюсь, что чтение этой работы и разбор примеров не заняли у вас много времени, но, в дальнейшем, вы ещё будете к ней возвращаться – пока не сформируете базовых навыков. А дальше – в добрый путь в волшебную страну программирования, где вы сами, со временем, станете магами, или шаманами. Существует много умных книг об этом – свои любимые я вам рекомендую в списке литературы. Есть ещё интернет с онлайн-справочниками и форумами, где энтузиасты и профессионалы делятся своими знаниями, а иногда и секретами. Так что без помощи вы не останетесь.
Буду очень рад получить ваши отзывы на свою работу – по адресу:
Если книжка вам понравится, то, может быть, возьмусь за следующую. И, скорее всего, она будет посвящена моему любимому интернет-программированию.
Упражнения
1. Написать программу пересчёта температуры из шкалы Цельсия в шкалу Фаренгейта:
t (F) =t (C) × 1,8 +32, где t (F) – температура по Фаренгейту, а t (C) – температура по Цельсию.
2. Написать программу пересчёта цены товара с учётом скидки, заданной в процентах.
3. Написать программу вычисления пройденного пути по известным значениям скорости и времени.
4. Написать программу для вычисления переменной S:
S= 1 +1/2 +1/3 +1/4 +…+1/n, при n=30.
5. Написать программу полного исследования совокупности корней биквадратного уравнения AX4 + BX2 + C = 0. Если корней нет, то должно быть выведено текстовое сообщение об этом, иначе должны быть выведены два или четыре корня.
6. Даны положительные X, Y, Z. Выяснить, существует ли треугольник с длинами сторон X, Y, Z? Ответ получить в текстовой форме: существует или не существует.
7. Дано положительное A. Найти наибольшее число вида 1/2n, где n больше или равно 0, меньшее А.
8. Вывести таблицу значений функции Y = sin X. Таблица должна иметь две колонки, в i-ю строку таблицы заносятся значения Xi и Yi, где Xi = 0,1 × i, Yi = sin Xi (i = 0,1, 2, 3,…, 15).
9. Дан массив целых чисел. Написать программу поиска в массиве элемента с заданным значением. Если элемент имеется, то сообщить его индекс или индексы, если таковых найдётся несколько. Если элемента с заданным значением нет, то сообщить об этом.
10. Дан массив вещественных чисел. Написать программу поиска минимального элемента массива.
11. Дан двумерный массив вещественных чисел. Написать программу поиска максимального элемента массива.
12. Выяснить, имеются ли среди данных символов S1,…, Sn совпадающие.
Литература
Это книги по которым я сам учился программированию и которые использовал, готовя лекции для своих студентов в колледжах. Я храню их в своей личной библиотеке и всячески рекомендую вам поискать их в тех библиотеках, услугами которых вы, надеюсь, пользуетесь, или найти их отсканированными в сети. Хотя они и не самые новые, но, поверьте, они стоят того, чтобы ими воспользоваться и сейчас.
1. Вишняков Ю. С. и др. Простое и сложное в программировании/ Авт. предисл. Е. П. Велихов. – М.: Наука, 1988. – 176 с.: ил.
2. Горстко А. Б., Кочковая С. В. Азбука программирования (информатика для всех). – М.: Знание, 1988, – 144 с.
3. Абрамов С. А., Зима Е. В. Начала информатики. – М.: Наука, 1989. – 256 с.
4. Лапчик М. П. Вычисления Алгоритмизация Программирование: Пособие для учителя. – М.: Просвещение, 1988. – 208 с.: ил.
5. Очков В. Ф., Хмелюк В. А. От микрокалькулятора к персональному компьютеру/ Под ред. А. Б. Бойко. – М.: Изд-во МЭИ, 1990. – 224 с.: ил.
6. Крайзмер Л. И., Кулик Б. А. Персональный компьютер на вашем рабочем месте. – СПб.: Лениздат, 1991. – 286 с., ил.
7. Боон К. Паскаль для всех: пер. с гол. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 190 с.: ил.
8. Йенсен К., Вирт Н. Паскаль: руководство для пользователя/ Пер. с англ. и предисл. Д. Б. Подшивалова, – М.: Финансы и статистика, 1989. – 255 с.: ил.
9. Культин Н. Б. Программирование в Turbo Pascal 7.0 и Delphi. – СПб.: BHV – Санкт-Петербург, 1998 240 с.: ил.
10. Симонович С. В., Евсеев Г. А. Занимательное программирование: Delphi: Книга для детей, родителей и учителей. – М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА: Инфорком-Пресс, 2001. – 368 с.
11. Жуков А. Изучаем Delphi. СПб.: Питер, 2001. – 352 с.: ил.
12. Глушаков С. В., Клевцов А. Л., Теребилов С. А. Программирование на Delphi 5.0. – Харьков: Фолио, 2002. 518 с.
13. Пономарёв В. А. Самоучитель Delphi 7.0 Studio. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 512 с.: ил.
14. Гуденко Д. А., Петроченко Д. В. Сборник задач по программированию. – СПб.: Питер, 2003. – 475 с: ил.
15. Юркин А. Задачник по программированию. – СП. б: Питер, 2002. – 192 с.
16. Пильщиков В. Н. Сборник упражнений по языку Паскаль: Учеб. пособие для вузов. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. – 160 с.
17. Шапошников И. В. Интернет-программирование. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000. – 224 с.: ил.
18. Семакин И. Г., Шестаков А. П. Основы программирования: Учебник. – М.: Мастерство,
2002. – 432 с.
19. Маслов А. Н. Введение в язык программирования C. – М.: Память, 1991. – 64 с.
20. Керниган Б., Ритчи Д. Язык программирования Си. – Санкт-Петербург: Невский диалект, 2001. – 352 с.
21. Алексеев Е. Р., Злобин Г. Г., Костюк Д. А., Чеснокова О. В., Чмыхало А. С. Программирование на языке С++ в среде Qt Creator. – М. : ALT Linux, 2015. – 448 с. : ил.
22. Шлее М. Qt 4.8. Профессиональное программирование на C++. – СПб.: БХВ-Петербург, 2012. – 912 с.: ил.