25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 1 Иллюстративный материал к лекциям по алгоритмизации и программированию Автор Саблина Н.Г. 2016 г.
Содержание 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 2 Функции Автор Пример Пример Пример Передача параметра по ссылке Формальные параметры Глобальные переменные Локальные переменные Прототип функции
Функции - это самостоятельные единицы программы, предназначенные для решения конкретных подзадач, обычно повторяющиеся несколько раз. Перед использованием функция должна быть объявлена Все функции в языке Си – глобальные, т.е. функция не может быть объявлена внутри другой функции В Си можно объявить функцию с помощью прототипа, т.е. заголовка функции, а полное ее описание сделать после функции main () 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 3
тип <имя функции> (список параметров) { тело функции } Функция может возвращать результат Тип определяет тип значения, которое возвращает функция Если тип не указан, то по умолчанию функция возвращает целое значение ( типа int ). 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 4
перечень типов и имен параметров, разделенных запятыми. Функция может не иметь параметров, но круглые скобки необходимы в любом случае. Пример правильного списка параметров: f ( int х, int у, float z) ; Пример неправильного списка параметров: f ( int х, у, float z ); 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 5
вызывает немедленный выход из текущей функции и возврат в вызывающую функцию. используется для возврата значения функции. в теле функции может быть несколько операторов return, но может не быть ни одного. если нет return, возврат в вызывающую программу происходит после выполнения последнего оператора тела функции. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 6
float step ( float a, int b) { int i ; float s ; if ( a <0) return (-1); /* основание отрицательное */ s=1; for ( i =b; i ; i --) s*=a ; //s=s*a ; return s ; } Эта функция возвращает значение -1, если основание отрицательное, и а b, если основание неотрицательное. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 7
#include < stdio.h > float step (float, int ) ; // прототип функции main() {float x; int y; printf (" \n Введите основание степени x="); scanf ("%f", &x); printf (" Введите показатель степени y="); scanf ("%d", &y); if (step ( x,y ) +1) printf (" x в стпени y=%f\n", step( x,y )); else printf (" основание отрицательно \ n "); } float step(float a, int b) { … return s; } 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 8
a) int max( int a, int b) { int m; if(a>b) m=a; else m=b; return m ;} b) без использования дополнительной переменной: int max( int a, int b) { if(a>b) return a; else return b;} c) короткий if ( без ветви else) : int max( int a, int b) { if(a>b) return a; return b; } d) c использованием условной операции: int max( int a, int b){ return (a>b)? a: b; } 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 9
Формальные параметры - это переменные, объявленные при описании функций как ее аргументы. Фактические параметры - это параметры, с которыми функция вызывается для выполнения 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 10
Область действия (видимости) переменной - это правила, которые устанавливают, какие данные доступны из данного места программы. С точки зрения области действия переменных различают три типа переменных: глобальные локальные формальные параметры. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 11
Это переменные, объявленные внутри функции. Локальная переменная доступна внутри блока, в котором она объявлена. Локальная переменная существует пока выполняется блок, в котором эта переменная объявлена. При выходе из блока эта переменная (и ее значение) теряется. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 12
Это переменные, объявленные вне какой-либо функции. Могут быть использованы в любом месте программы, но перед их использованием они должны быть объявлены. Область действия глобальной переменной - вся программа. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 13
они занимают память в течение всего времени работы программы; делает функции менее общими и затрудняет их использование в других программах; использование внешних переменных делает возможным появление ошибок из-за побочных явлений. Эти ошибки, как правило, трудно отыскать. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 14
используются в теле функции так же, как локальные переменные. Область действия формальных параметров - блок, являющийся телом функции. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 15
Все аргументы функции передаются по значению При вызове функции в стеке выделяется место для формальных параметров функции, и туда заносится значение фактического параметра, т. е. значение параметра при вызове функции. Далее функция использует и меняет значения в стеке. При выходе из функции измененные значения параметров теряются. В языке С вызванная функция не может изменить переменные, указанные в качестве фактических параметров в функции при обращении к ней. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 16
void swap ( int a, int b ) { int tmp ; tmp = a ; a = b ; b = tmp ; } 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 17 #include < stdio.h > // прототип функции void swap ( int a, int b ); void main ( ) { int x = 5, y = 10; printf (“ Вначале x = % d и y = % d \ n ”, x, y ); swap ( x, y ); printf (“ Теперь x = % d и y = % d \ n ”, x, y ); } void swap ( int a, int b ) //реализация функции { … }
25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 18 main () { int x = 5, y = 10; printf (“ Вначале x = % d и y = % d \ n ”, x, y ); swap ( x, y ); printf (“ Теперь x = % d и y = % d \ n ”, x, y ); } x y 5 10 void swap ( int a, int b ) { int tmp ; tmp = a ; a = b ; b = tmp ; } a b 5 10 temp 5 10 5
Для возможности изменения внутри функции значений переменных, являющихся параметрами этой функции, необходимо передавать в функцию не значения этих переменных, а их адреса 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 19
void swap 1( int *a, int *b ) { int tmp ; tmp = *a ; *a = *b ; *b = tmp ; } 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 20
#include < stdio.h > void swap 1 ( int * a, int * b ); // прототип функции void main ( ) { int x = 5, y = 10; printf (“ Вначале x = % d и y = % d \ n ”, x, y ); swap 1 (& x, &y ); printf (“ Теперь x = % d и y = % d \ n ”, x, y ); } void swap 1 ( int * a, int * b ) //реализация функции { … } 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 21
25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 22 main () { int x = 5, y = 10; printf (“ Вначале x = % d и y = % d \ n ”, x, y ); swap 1 (& x, &y ); printf (“ Теперь x = % d и y = % d \ n ”, x, y ); } x y 5 10 void swap1 ( int * a, int * b ) { int tmp ; tmp = * a ; * a = * b ; * b = tmp ; } a b адрес1 адрес2 temp 5 10 5 адрес1 адрес2
Если в качестве аргумента функции используется массив, то необходимо в качестве формального параметра передать адрес начала массива. Адрес любого другого элемента массива можно вычислить по его индексу и типу элементов массива. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 23
int max_m ( int *a, int N ) { int im, j ; im = 0; for ( j = 1; j < N ; j++ ) if ( a [ j ] > a [ im ]) im = j ; return a [ im ]; } 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 24
#include < stdio.h > int max _ m ( int *a, int N ); void main ( ) { int N, i, mas [100], max ; puts (“ Введите размер массива, но не более 100”); scanf (“% d ”, & N ); for ( i = 0; i < N ; i ++) mas [ i ] = random (100); max= max_m ( mas, N ); printf (“ Максимальный элемент равен % d ”, max ); } // реализация функции max _ m int max _ m ( int *a, int N ) { … } 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 25
Для передачи матрицы в функцию в качестве параметров нужно указать адрес начала вспомогательного массива указателей на начала срок матрицы размерность матрицы: количество строк и столбцов 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 26
Имеются две матрицы А и В натуральных чисел размерностью Na x Ma, Nb x Mb соответственно. Вычислить произведение элементов в тех строках матриц А и В, которые не содержат нулевых элементов. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 27
Исходными данными для этой задачи являются: Na, Nb – количество строк в матрицах, Ma, Mb – количество столбцов в матрицах; целые числа, вводятся с клавиатуры. А, В – матрицы, заполняются случайными числами в ходе выполнения программы. Выходными данными являются произведения элементов выбранных строк матриц. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 28
Решение нашей задачи можно разделить на несколько подзадач: а) создание и заполнение матрицы заданного размера; б) вывод матрицы на экран; в) поиск строки, не содержащей нулей; г) вычисление произведения элементов найденной строки. Каждую из этих подзадач оформим в виде отдельной функции. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 29
Матрица создается динамически. Заполняется с помощью датчика случайных чисел с параметром В качестве параметров передадим в эту функцию размерность матрицы: M и N. Память под матрицу выделятся динамически, с использованием дополнительного массива указателей на начала строк матрицы. Сама функция возвращает адрес начала массива указателей на начала строк матрицы. Функция вызывается дважды: для матрицы А и для матрицы В 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 30
25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 31 Ввод N, M i=1, N j=1, M A[i,j] = random(30) Вывод А Конец Начало
Через параметры в эту функцию будут передаваться: размерность матрицы (передается по значению), сама матрица (передается по ссылке на начало массива указателей). Функция вызывается дважды: для матрицы А и для матрицы В 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 32
25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 33 Ввод N, M, А i=1, N j=1, M A[i,j] Конец Начало
удобно оформить в виде отдельных функций. В качестве параметров передавать в эти функции строку (одномерный массив) ее размер (количество элементов в строке). Функция поиска нулей возвращает 0, если нули в строке есть, и 1, если нулей нет. Функция вычисления произведения возвращает значение произведения. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 34
25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 35 Ввод M, S i=1, M S[j]=0 Конец Начало нет да NulStr= 0 Вывод NulStr NulStr= 1
25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 36 P = 1 j =1, M P = P S[j] Ввод M, S Начало Ввод P Конец
25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 37 Начало Вычисление произведения элементов строк матрицы Введите размеры матриц Na, Ma, Nb, Mb 1
25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 38 InitMatr (Na, Ma, A) 1 InitMatr (Nb, Mb, B) OutMatr (Na, Ma, A) OutMatr (Nb, Mb, B) Матрица А Матрица В 2
25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 39 2 i = 1, Na k=NulStr (A[i], Ma) k нет P да P=PrStr (A[i], Ma) 3
25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 40 3 i = 1, Nb k=NulStr (B[i], Mb) k нет P да P=PrStr (B[i], Mb) Конец
# include < stdio. h > #include < stdlib.h > //прототипы функций int ** InitMatr ( int N,int M); //N,M -размерность матрицы; параметры-значения //функция возвращает адрес созданной матрицы void OutMatr ( int **A, int N, int M); //N,M - размерность матрицы ; //A - матрица, передается через адрес массива указателей // на начала строк 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 41
//---Функция определения в строке нулевых элементов ---- int NulStr ( int *S, int M); //S - адрес строки массива, M - кол-во элементов в строке //---Функция вычисления произведения элементов в строке-- long int PrStr ( int * S, int M); 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 42
//--------Головная программа -------- main () { int ** A, **B ; //адреса исходных матриц} int Na,Ma,Nb,Mb ; // размерности матриц //ввод исходных данных printf ("\ nВведите размеры матриц A и B\n "); printf ("Количество строк в матрице А Na= "); scanf ("% d ",& Na ); printf (" Количество столбцов в матрице А Ma= "); scanf ("% d ",& Ma ); printf (" Количество строк в матрице В Nb= "); scanf ("% d ",& Nb ); printf (" Количество столбцов в матрице В Mb= "); scanf ("% d ",& Mb ); 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 43
randomize (); A= InitMatr ( Na,Ma ); //Заполнение матрицы A B= InitMatr ( Nb,Mb ); // Заполнение матрицы B //Вывод исходных матриц на экран printf ("\ nMa трица A\n"); OutMatr ( A,Na,Ma ); printf ("\ nMa трица B\n"); OutMatr ( B,Nb,Mb ); 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 44
// printf ('Произведения элементов в строках без нулей '); printf ("\n В м a трице A:\n" ); for ( int j=0; j<Na ; j++) if ( NulStr (A[j], Ma)) printf ( "\n Строка %d P=%d", j, PrStr (A[j], Ma)); printf ("\n В м a трице B:\n" ); for ( j=0; j< Nb ; j++) if ( NulStr (B[j], Mb)) printf ( "\n Строка %d P=%d", j, PrStr (B[j], Mb)); } 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 45
//---------- функция заполнения матрицы ----------------} int ** InitMatr ( int N,int M) { int ** A; A=new int * [N]; for ( int i =0 ; i < N; i ++) A[ i ]=new int [M]; for ( i =0 ; i < N; i ++) for ( int j=0; j<M; j++) A[ i ][j]=random(10); return A; } 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 46
//----функция вывода матрицы на экран------} void OutMatr ( int **A, int N, int M) { for ( int i =0 ; i < N; i ++) { for ( int j=0; j<M; j++) printf ("%4d ", A[ i ][j]); printf ("\ n ");} } 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 47
//{--Функция определения в строке нулевых элементов ----} int NulStr ( int *S, int M) { for ( int i =0; i < M; i ++) if (S[ i ]==0) return 0; return 1; } 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 48
//--Функция вычисления произведения элементов в строке— long int PrStr(int *S, int M) { long int P=1; for (int i=0; i< M ; i++) P=P*S[i]; return P; } 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 49
Вариант 1. Описать функцию next () без параметров, которая считывает с клавиатуры первый символ, отличный от пробела, и объявляет его своим значением. Использовать эту функцию для подсчета количества отличных от пробела символов вводимого текста. Вариант 2. Даны длины a, b, c сторон некоторого треугольника. Найти медианы треугольника, сторонами которого являются медианы исходного треугольника. Длина медианы, проведенной к стороне a, равна Вариант 3. Описать рекурсивную функцию root ( f, a, b, eps ), которая методом деления отрезка пополам находит с точностью eps корень уравнения f ( x ) = 0 на отрезке [ a, b ]. (Считать, что eps > 0, a > b, f ( a ) * f ( b ) < 0). Найти с ее помощью один корень уравнения sin ( x ) = 0.5. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 50
Вариант 4. Разработать процедуру вычисления с заданной точностью eps по следующей итерационной формуле: Вариант 5. Разработать функцию поиска подстроки в массиве символов. При успешном поиске возвращать позицию подстроки относительно начала массива. Вариант 6. Даны три целые матрицы размером 9*4. Напечатать ту из них, в которой больше нулевых строк. Для подсчета количества нулевых строк, используйте функцию. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 51
Вариант 7. Написать функцию, равномерно дополняющую строку пробелами до определенной длины и с ее помощью отформатировать простейший текст. Вариант 8. Даны три вещественных матрицы 4*4. Напечатать квадрат матрицы с наименьшим следом. Вариант 9. Ввести с клавиатуры матрицу 4*4 и подсчитать ее определитель. Процедуру подсчета определителя оформить в виде функции. Вариант 10. Написать функцию перевода строчных букв, введенного с клавиатуры текста, в прописные и обратно. 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 52
Что такое функция? Что такое прототип функции? Чем отличаются глобальные и локальные переменные? Что такое формальные параметры? Как передать аргументы в функцию из головной программы по значению ? Как передать аргументы в функцию из головной программы при помощи указателей? Каким образом функция возвращает значения в программу ? 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 53
Для чего нужен оператор return ? Как передать массив функции? Где должна быть описана функция и где может располагаться тело функции? 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 54
Функции Прототип функции Типы переменных Формальные параметры 25.04.2016 кафю РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование 55
25.04.2016 каф. РТС дисциплина Алгоритмизация и программирование Библиографический список Подбельский В.В., Фомин С.С. Курс программирования на языке Си: учебник. М.: ДМК Пресс, 2012. – 384 с. Павловская Т.А. C/C++. Программирование на языке высокого уровня: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению "Информатика и вычисл. техника" СПб.: Питер, 2005. - 461 с. Павловская Т. А., Щупак Ю. А. С++. Объектно-ориентированное программирование. Практикум. Практикум. — СПб.: Питер, 2006. — 265 с: ил. Березин Б.И. Начальный курс C и C++ / Б.И. Березин, С.Б. Березин. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2001. - 288 с Каширин И.Ю., Новичков В.С. От С к С++. Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2012. – 334 с.
Автор: Саблина Наталья Григорьевна Ст. преподаватель каф. РТС УрФУ 25.04.2016 57
