实验5
数组程序设计


一、 实验目的

(1)  加强对数组特点的了解，掌握一维数组的定义、初始化及其使用方法。

(2)  掌握字符串的输入与输出方法，熟悉常用的字符串操作函数。

(3)  掌握二维数组的定义、初始化及其使用方法。

(4)  进一步熟悉数组应用程序的设计方法。

二、 实验内容
1. 一维数组的输入与输出练习

修改例51的程序，使其在逆序输出数据时只输出其中的偶数。

附： 例51源程序

#include<stdio.h>

int main()

{

int i,a［10］;/* 定义a数组 */

printf("Input:  ");

for(i=0;i<10;i++) 

scanf("%d",&a［i］);  	　　/* 输入a［0］、a［1］、a［2］、…、a［9］ */

printf("Output: ");

for(i=9;i>=0;i--)

printf("%d ",a［i］);  	　　/* 输出a［9］、a［8］、a［7］、…、a［0］ */

return 0;

}

2. 一维数组的初始化及应用练习

修改例53的程序，使Fibonacci数列的前20个数依次存储在fib数组的fib［1］到fib［20］这20个元素中。

附： 例53源程序

#include<stdio.h>

int main()

{

int fib［20］={1,1},i;       　　/* fib数组的初始化 */

for(i=2;i<20;i++)      

fib［i］=fib［i-1］+fib［i-2］;  　　/* 第i项为其紧邻的前两项之和 */

for(i=0;i<20;i++)         　　/* 控制输出每个数值 */

{

printf("%-10d",fib［i］);  　　/* 输出第i个数值 */

if((i+1)%5==0)        　　/* 每输出 5个数之后换行 */

printf("＼n");      

}

return 0;

}

3. 字符串的输入与输出练习

修改例54的程序，将输出字符串的操作改为由printf()函数实现。

附： 例54源程序

#include<stdio.h>

#define N 100

int main()

{

char str［N］;       	　　/* 定义字符数组str，用于存储字符串 */

printf("String: ");

gets(str);        		　　/* 输入字符串，存储到str数组中 */

printf("Result: ");

puts(str);        		　　/* 输出str数组中的字符串 */

return 0;

}

4. 二维数组的练习

修改例510的程序，将数组的其他元素用0填充。

附： 例510源程序

#include<stdio.h>

int main()

{

int a［4］［4］={{1},{6,1},{8,7,1},{9,5,3,1}};/* 部分元素的初始化 */

int i,j;

for(i=0;i<3;i++)

for(j=i+1;j<4;j++)

a［i］［j］=a［j］［i］; 			　　/* 利用下三角元素填充上三角元素 */

for(i=0;i<4;i++)      			　　/* 输出填充后的二维数组a */

{

for(j=0;j<4;j++)

printf("%4d",a［i］［j］);

printf("＼n");

}

return 0;

}


5. 一维数组的应用	

修改例511的排序程序，实现对N个实数的降序排序。

附： 例511源程序

#include<stdio.h>

#define N 10

int main()

{

int a［N］,i,j,temp;

printf("Input data: ");

for(i=0;i<N;i++)/* 从键盘输入N个整数，存储在数组a中 */

scanf("%d",&a［i］);

for(i=1;i<N;i++)         　　/* 进行趟数控制，共比较N-1趟 */

for(j=0;j<N-i;j++)   　　/* 在每一趟中相邻数据两两比较 */

if(a［j］>a［j+1］)   　　/* 相邻元素前者大、后者小时将两元素值交换 */

{temp=a［j］; a［j］=a［j+1］; a［j+1］=temp;}

printf("Result: ");

for(i=0;i<N;i++)         　　/* 输出排序结果 */

printf("%d  ",a［i］);

printf("＼n");

return 0;

}

6. 综合实验一

用一维数组作为存储结构，实现Josephus环报数游戏。Josephus环报数游戏描述如下： 有n个人围成一圈，从1开始顺序编号到n，首先自1号开始顺时针从1报数，数到m者自动出列，然后自下一个人开始重新从1报数，数到m者仍然自动出列，以此类推，直到最后一个人出列为止。编写程序，输出这n个人出列的顺序。

7. 综合实验二

鞍点问题。在二维数组中若某一位置上的元素在该行中最大，而在该列中最小，则该元素即为该二维数组的一个鞍点。要求从键盘输入一个二维数组，当鞍点存在时把鞍点找出来。

三、 实验指导
1. 一维数组的输入与输出练习

1) 程序分析

当输出存储在a数组中的数据时要对其每个元素加以判断，若是偶数，则将该元素输出。对任意元素a［i］，可用以下命令判断并输出。

if(a［i］%2==0) printf("%d ",a［i］)

逆序输出a数组中所有偶数的控制命令如下。

for(i=9;i>=0;i--)

if(a［i］%2==0) printf("%d ",a［i］); 

2) 程序调试

在调试程序时，所用测试数据应包含以下情况。

(1) 在输入数据时偶数、奇数随机排列。

(2) 输入的数据都不是偶数。

(3) 输入的数据都是偶数。

(4) 输入数据时首、尾数据是偶数。

(5) 输入数据时首、尾数据不是偶数。

为提高测试效率，在定义a数组时可以使用符号常量N，在调试程序时将N定义为一个较小的值。例如，可以用以下宏命令将N定义为5。

#define N 5

2. 一维数组的初始化及应用练习

1) 程序分析

(1) 与例53的程序相比较，本实验中的fib数组定义与初始化发生变化。在例53的程序中，Fibonacci数列的前20个数依次存储在fib数组的fib［0］到fib［19］这20个元素中，fib［0］和fib［1］分别被初始化为数列的前两个值。现要求将数列的前两个值存储在fib［1］和fib［2］中，其他值在fib数组中依次存储，fib［0］闲置不用。以下语句可实现数组的定义与初始化: 

int fib［21］={0,1,1}

因为fib［0］并未使用，初始化为任何数值都不会影响数列在fib数组中的存储。

(2) 注意fib数组的长度变化。新的fib数组的长度是21，用于存储Fibonacci数列的元素为fib［1］到fib［20］。

2) 参考程序

程序如下： 

#include<stdio.h>

int main()

{

int fib［21］={0,1,1},i;      	　　/* fib数组的初始化 */

for(i=3;i<=20;i++)      

fib［i］=fib［i-1］+fib［i-2］;	　　/* 第i项为其紧邻的前两项之和 */

for(i=1;i<=20;i++)       	　　/* 控制输出每个数值 */

{

printf("%-10d",fib［i］);  	　　/* 输出第i个数值 */

if(i%5==0)         	　　/* 每输出5个数之后换行 */

printf("＼n");      

}

return 0;

}

3. 字符串的输入与输出练习

1) 程序分析

以下两种方法都可输出存储在字符数组str中的字符串。

(1) 使用专门的字符串输出函数puts()，一般调用形式为puts(str)。

(2) 使用printf()函数，一般调用形式为printf("%s",str)。

本实验只需将程序中的puts(str)替换为printf("%s",str)即可。

2) 程序调试

(1) 运行程序，输入不含空格的字符串，观察并分析程序的执行结果。

(2) 运行程序，输入中间含有空格的字符串，观察并分析程序的执行结果。

(3) 运行程序，输入以空格开头的字符串，观察并分析程序执行结果。

(4) 运行程序，输入一个空字符串(直接按Enter键)，观察并分析程序的执行结果。

3) 问题思考

向字符数组str输入字符串的常用方法有两种，一是使用专门的字符串输入函数gets()，一般调用形式为gets(str)； 二是使用scanf()函数，一般调用形式为scanf("%s",str)。请读者修改程序，用scanf()函数实现字符串的输入，然后使用上面的一组数据调试、运行程序，观察并分析程序的执行结果。

4. 二维数组的练习

1) 程序分析

在例510的程序中使用以下代码填充上三角中的各元素值： 

for(i=0;i<3;i++)

for(j=i+1;j<4;j++)

a［i］［j］=a［j］［i］;	　　/* 利用下三角元素填充上三角元素 */

用0填充上三角的各元素值相对简单，只需将a［i］［j］=a［j］［i］修改为a［i］［j］=0即可。

2) 问题思考

以下程序实现的功能与本实验的要求相同，请读者注意比较这两个程序的异同。对于程序中static的作用将在第6章介绍。

#include<stdio.h>

int main()

{

static int a［4］［4］={{1},{6,1},{8,7,1},{9,5,3,1}}; /* 二维数组的初始化 */

int i,j;

for(i=0;i<4;i++)                        /* 输出二维数组a */

{

for(j=0;j<4;j++)

printf("%4d",a［i］［j］);

printf("＼n");

}

return 0;

}

5. 一维数组的应用	

1) 程序分析

(1) 修改数组定义，将a数组定义为float型(或double型)，数组的输入与输出格式也相应修改。

(2) 在例511的程序中由以下代码实现排序过程。

for(i=1;i<N;i++)    	　　/* 进行趟数控制，共比较N-1趟 */

for(j=0;j<N-i;j++) 	　　/* 在每趟中控制相邻数据两两比较 */

if(a［j］>a［j+1］)	　　/* 相邻元素前大后小时将两元素值交换 */

{ temp=a［j］; a［j］=a［j+1］; a［j+1］=temp; }

(3) 在上述代码中，加阴影的代码决定了排序结果为升序排序。若将其修改为a［j］<a［j+1］，则实现降序排序。

2) 程序调试

(1) 将N定义为一个较小的值，以提高程序的调试效率。

(2) 执行程序，输入一组无序的数值，观察程序执行结果。

(3) 执行程序，输入一组由小到大排列的数值，观察程序的执行结果。

(4) 执行程序，输入一组由大到小排列的数值，观察程序的执行结果。

6. 综合实验一(Josephus环报数游戏)

1) 编程分析

(1) 将n个队员由1到n编号，并将编号存储到一维数组中。

(2) 从首元素开始依次报数，当某元素报数到m时输出该元素值(队员出列)，同时该元素值置为0，然后从下一个元素开始重新报数； 当报数到末元素后，再返回到数组头继续依次报数； 在报数过程中，凡遇到元素值为0者(队员已出列)则跳过该元素。如此循环往复，直到数组中的所有元素均为0时(所有队员已出列)报数过程结束。

(3) 设置flag标志，检测报数过程是否结束。在数组每趟报数之前先将flag置为0； 在数组由前到后的报数过程中，凡有报数者(元素值不为0)则执行一次flag=1操作； 若一趟报数结束后flag的值为0，则表示数组中的所有队员均已出列，报数过程结束，否则继续进行报数过程。

(4) 设置报数变量counter，其初值置为0。每检测到一个非0元素(队列中的一个队员报数)即执行counter++操作，当counter的值为m时队员出列(输出该元素值，该元素值为队员编号)，然后counter复位为0，准备下一轮报数。

以下是n=10、m=3时报数过程的数组状态图示。图111所示为报数之前的数组状态； 图112所示为第1趟报数后的数组状态，在该趟报数过程中3号、6号、9号出列，对应的数组元素被置为0； 图113所示为第2趟报数后的数组状态，在该趟报数过程中2号、7号出列，对应的数组元素被置为0(在图中用阴影标识)。



12345678910


图111报数之前的数组状态






12045078010


图112第1趟报数后的数组状态





10045008010


图113第2趟报数后的数组状态



2) 参考程序

程序如下： 

#include<stdio.h>

#define N 100

int main()

{

int a［N］,i,n,m,counter=0;

int flag=1;/* 是否全部出列的标志 */

scanf("%d%d",&n,&m); 			　　/* n个队员，报数到m者出列 */

for(i=0;i<n;i++)     		 	　　/* 将队列的编号存储到一维数组 */

a［i］=i+1;

while(flag)					　　/* 队列非空，则不断报数 */

{

flag=0; 					　　/* 数组每趟扫描之前置flag为0 */

for(i=0;i<n;i++)

{

if(a［i］!=0) 			　　/* 遇到非0元素时进行以下处理 */

{

flag=1;			　　/* 置队列非空标志为1 */

counter++; 		　　/* 报数 */

if(counter==m) 	　　/* 队列元素出列时进行以下处理 */

{

printf("%d  ",a［i］);　　/* 出列 */

a［i］=0;		　　/* 出列后元素值置为0 */

counter=0; 	　　/* 报数器置为0 */

}

}

}

}

return 0;

}

3) 程序调试

在调试程序时要注意所输入数据的含义与数据的输入格式。

(1) 执行程序，输入一组满足n≤0的数据，观察并分析程序结果。

(2) 执行程序，输入一组满足m≤0的数据，观察并分析程序结果。

(3) 执行程序，输入一组满足m=1的数据，观察并分析程序结果。

(4) 执行程序，输入一组满足m=n的数据，观察并分析程序结果。

(5) 执行程序，输入一组满足m在［2,n-1］范围的数据，观察并分析程序结果。

(6) 执行程序，输入一组满足m>n的数据，观察并分析程序结果。

(7) 执行程序，输入一组满足n>100的数据，观察并分析程序结果。

7. 综合实验二(鞍点问题)

1) 编程分析

(1) 使用逐行扫描的方法在二维数组中查找鞍点。

(2) 对于每一行，首先找出该行的最大值元素，然后看该元素在其所在的列上是否为最小值，若是，则找到一个鞍点。

(3) 找到鞍点后输出元素值及其所在的行、列值。

2) 参考程序

程序如下： 

#include<stdio.h>

#define M 3

#define N 4

int main()

{

int a［M］［N］,i,j,k;

printf("请输入二维数组的数据： ＼n");

for(i=0;i<M;i++)     	　　/* 为二维数组输入源数据 */

for(j=0;j<N;j++)

scanf("%d",&a［i］［j］);

for(i=0;i<M;i++)      	　　/* 按行扫描 */

{

k=0;        		　　/* k记录当前行中的最大值所在列号，初值为0 */

for(j=1;j<N;j++)   	　　/* 在当前行(i行)中找最大值 */

if(a［i］［j］>a［i］［k］)

k=j; 	 	　　/* k记录当前的较大值所在列号 */

for(j=0;j<M;j++)      　　/* 判断a［i］［k］是否为k列的最小值 */

if(a［j］［k］<a［i］［k］) 

break; 		　　/* 若找到更小值，则a［i］［k］不是鞍点 */

if(j==M) 			　　/* 条件成立，则a［i］［k］是鞍点 */

printf("%d  %d,%d＼n",a［i］［k］,i,k) ; /* 输出鞍点值及其所在的行、列号 */

}

return 0;

}

3) 程序调试

(1) 输入有鞍点的一组数据，观察并分析程序的运行结果。例如： 

98021540
60-60891
210-310189

(2) 输入没有鞍点的一组数据，观察并分析程序的运行结果。例如： 

98021540
60-601891
210-310189

4) 问题思考

上述参考程序查找鞍点的算法并不完善，例如当一行上有两个相同的最大值时，本程序只对第1个最大值进行鞍点判断，而忽略了对第2个最大值的鞍点判断。试完善程序，找出数组中的每个鞍点。












实验6
函数程序设计



一、 实验目的

(1)  通过本实验加深对函数的理解。

(2)  掌握简单变量作函数参数时函数的定义和调用方法。

(3)  掌握一维数组作函数参数时函数的定义和调用方法。

二、 实验内容
1. 无返回值函数的定义及调用练习





图114“*”图案

利用p_star()函数输出图案。在例62中定义了连续输出n个*字符的函数p_star()。试编写一个程序，调用该函数输出如图114所示的*字符图案。

附： p_star()函数源代码

void p_star(int n)

{

int i;

for(i=1;i<=n;i++)

putchar('*');

}

2. 有返回值函数的定义及调用练习

修改例67的程序，使其能够利用求两个数中较大数的函数max()求得4个数的最大数。

附： 例67源程序

#include<stdio.h>

int main()

{

float max(float,float);/* 函数声明 */

float a,b,c;

printf("a,b,c: ");

scanf("%f,%f,%f",&a,&b,&c);

printf("max=%f＼n",max(max(a,b),c)); 　　/* 函数调用 */

return 0;

}

float max(float x,float y)				　　/* 定义求两个数中较大数的函数 */

{

float m;

m=x>y?x:y;

return m;

}

3. 递归函数练习

参考例610，编写用递归方法求累加和的函数sum()，并调用它计算10!。

附： 例610计算累加和∑ni=1i的递归函数源代码

long sum(int n)

{

if(n<0)

return -1;

else if(n==0)

return 0;

else if(n==1)

return 1;

else 

return sum(n-1)+n;

}

4. 数组元素作函数参数练习

按以下要求修改例612的程序。

(1) 修改判断素数函数prime()，使得k为素数时函数返回值为0，k不是素数时函数返回值为1。

(2) 在主函数中调用修改后的prime()，求一个自然数数组中的素数。

附： 例612源程序

#define N 10

#include<stdio.h>

#include<math.h>

int main()

{

int prime(int);       			　　/* 判断素数函数 */

int i,natural［N］;      			　　/* 定义整数数组 */

printf("Data: ");

for(i=0;i<N;i++)          		　　/* 建立整数数组 */

scanf("%d",&natural［i］);

printf("Result: ");

for(i=0;i<N;i++)

if(prime(natural［i］))      	　　/* 调用prime()判断素数 */   

printf("%d  ",natural［i］);　　/* 输出素数 */

printf("＼n");

return 0;

}

int prime(int k)              		　　/* 定义判断素数的函数 */

{

int sk,i;

sk=(int)sqrt(k);

for(i=2;i<=sk;i++)

if(k%i==0)return 0;   		　　/* 非素数时返回0 */

return 1;               		　　/* 素数时返回1 */

}

5. 一维数组作函数参数练习

按以下要求修改例613的程序。