C语言程序设计实验C语言实验报告.doc

课 程 实 验 报 告课程名称： C语言程序设计 专业班级： 信息安全1302班 学 号： -姓 名： -指导教师： 报告日期： 2014年6月16日 计算机科学与技术学院目录1 实验概述42 表达式和标准输入与输出实验62.1 实验目的62.2 实验内容62.3 实验小结103 流程控制实验113.1 实验目的113.2 实验内容113.3 实验小结174 函数与程序结构实验174.1 实验目的174.2 实验内容184.3 实验小结255 编译预处理实验255.1 实验目的255.2 实验内容255.3 实验小结326 标准库及用户自定义库326.1 实验目的326.2 实验内容336.3 实验小结337 数组实验347.1 实验目的347.2 实验内容347.3 实验小结428 指针实验438.1 实验目的438.2 实验内容438.3 实验小结519 结构与联合实验519.1 实验目的519.2 实验内容529.3 实验小结6410 文件实验6410.1 实验目的6410.2 实验内容6410.3 实验小结7211 第一次实验7211.1 实验目的7211.2 实验内容7211.3 实验小结7712 第二次实验7712.1 实验目的7712.2 实验内容7712.3 实验小结8013 第三次实验8113.1 实验目的8113.2 实验内容8113.3 实验小结8414 第四次实验8414.1 实验目的8414.2 实验内容8414.3 实验小结8615 第五次实验8715.1 实验目的8715.2 实验内容8715.3 实验小结8916 第六次实验8916.1 实验目的8916.2 实验内容8916.3 实验小结9510 实验总结95参考文献97 1 实验概述 C语言是在20世纪70年代初问世的。1978年由美国电话电报公司(AT&T)贝尔实验室正式发表了C语言。同时由B.W.Kernighan和D.M.Ritchie合著了著名的“The C Programming Language”一书，通常简称为K&R。 C语言的早期目的是用于编写操作系统和系统程序，初期用在PDP-11计算机上写UNIX操作系统。因为系统软件要大量与底层硬件打交道，所以以前操作系统等系统软件都是利用汇编语言来编写的，但汇编语言的开发效率低，开发出的程序可读性和可移植性都很差，有人提出利用高级语言来编写系统软件，但一般的高级语言离硬件都很远，所以就需要一种既能兼顾低级语言特点又能具有高级语言特征的计算机语言，这就是C语言出现的主要原因。20世纪70年代后，C语言就成为UNIX的标准开发语言，C语言随着UNIX系统流行而得到越来越广泛的接受和应用，20世纪80年代后它被搬到包括大型机、工作站等的许多系统上，逐渐成为开发系统程序和复杂软件的一种通用语言。随着微机的蓬勃发展、处理能力的提高和应用的日益广泛，越来越多的人参与微机应用系统的开发工作，这就需要适合开发系统软件和应用软件的语言。C语言能较好地满足人们的需要，因此在微机软件开发中得到日益广泛的应用，逐渐成为最常用的系统开发语言之一，被人们用于开发微型机上的各种程序，直至非常复杂的软件系统，已经成为当代最优秀的程序设计语言之一。 在设计C语言之初，设计者主要把它作为汇编语言的替代品，作为自己写操作系统的工具，因此更多强调的是灵活性和方便性。语言的规定很不严格，可以用许多不“规矩”的方式写程序，因此也留下了许多不安全因素。使用这样的语言，就要求编程序者自己注意可能的问题，程序的正确性主要靠人来保证，而语言的处理系统（编译程序）不能提供多少帮助。随着应用范围的扩大，使用C语言的人越来越多（显然其中大部分人对语言的理解远不如设计者），C语言在这方面的缺点日益突出起来。由此造成的后果是，人们用C语言开发的复杂程序里常带有隐藏很深的错误，难以发现和改正。 随着应用发展，人们更强烈地希望C语言能成为一种更安全可靠、不依赖于具体计算机和操作系统（如UNIX）的标准程序设计语言。美国国家标准局（ANSI）在20世纪80年代建立了专门小组研究C语言标准化问题，这个工作的结果是1988年颁布的ANSI C 标准。这个标准被国际标准化组织和各国标准化机构接受，同样也被采纳为中国国家标准。此后人们继续这方面的工作，1999年通过了ISO/IEC 9899:1999 标准（一般称为C99）。 为了实现ANSI和ISO标准，软件制造商设计了能实现标准的软件。目前最流行的C语言商用软件有以下几种：（1）Microsoft C或称MS C；（2）Borland Turbo C或称Turbo C；（3）AT&T C。 这些商用软件，能够保证用户使用ANSI和ISO标准书写的程序正确运行，即这些软件的基本功能是必须保证ANSI和ISO标准的正确性。由于商业化的原因，往往软件制造商会在自己公司发布的软件系统内“加入”一些非ANSI和ISO的内容，如软件制造商自身会认为某“增强、扩充功能”，能使其发布的软件系统更加方便、完美。初学C语言，应该以标准作为参考点，对于具体软件制造商的软件系统应正确选择使用。 从20世纪70年代C语言的诞生到今天的信息时代，C语言的迅速发展已经超出了它最初作为编写UNIX操作系统的语言，而成为一个应用范围广泛的程序设计语言。C语言编写的程序既有操作系统、编译程序、汇编程序、数据库管理程序等系统软件，也有数值计算、文字处理、控制系统、游戏等应用软件。 语言之所以能被世界计算机界广泛接受，正是由于它自身具备的突出特点。从语言体系和结构上讲，它与Pascal、ALGOL 60等语言相类似，是结构化程序设计语言。但从用户应用、实现难易程度、程序设计风格等角度来看，语言的特点又是多方面的。（1）适应性强，应用范围广。它能适应从位微型机到巨型机的所有机种，可用于系统软件到涉及各个领域的应用软件。（2）语言本身简洁，使用灵活，便于学习和应用。在源程序表示方法上，与其他语言相比，一般功能上等价的语句，语言的书写形式更为直观、精练。（3）语言的表达能力强。语言是面向结构化程序设计的语言，通用直观；运算符达30种，涉及的范围广、功能强。可直接处理字符、访问内存物理地址、进行位操作，可以直接对计算机硬件进行操作，它反映了计算机的自身性能，足以取代汇编语言来编写各种系统软件和应用软件。鉴于语言兼有高级语言和汇编语言的特点，也可称其为“中级 语言”。（4）数据结构类型丰富。语言具有现代化语言的各种数据结构，且具有数据类型的构造能力，因此，便于实现各种复杂的数据结构的运算。（5）程序设计结构化。C语言是一种结构化语言，它层次清晰，具有顺序、选择、循环3种程序控制结构，易于调试和维护。并以函数作为主要结构成分，便于程序模块化，符合现代程序设计风格。（6）运行程序质量高，程序运行效率高。试验表明，源程序生成的运行程序的效率仅比汇编程序的效率低10%20%，但语言编程速度快，程序可读性好，易于调试、修改和移植，这些优点是汇编语言所无法比拟的。（7）可移植性好（与汇编语言相比）。可以方便地在不同操作系统平台之间转换使用。统计资料表明，编译程序80%以上的代码是公共的，因此稍加修改就能移植到各种不同型号的计算机上。（8）语言存在的不足之处是：运算符和运算优先级过多，不便于记忆；语法定义不严格，编程自由度大，编译程序查错纠错能力有限，对不熟练的程序员带来一定困难；语言的理论研究及标准化工作也有待推进和完善。为此，语言对程序设计人员的素质要求相对要高。综上所述，语言把高级语言的基本结构与低级语言的高效实用性很好地结合起来，不失为一个出色而有效的现代通用程序设计语言。它一方面在计算机程序语言研究方面具有一定价值，由它引出了许多后继语言；另一方面，C语言对整个计算机工业和应用的发展都起了很重要的推动作用。正因为如此，C语言的设计者获得了世界计算机科学技术界的最高奖图灵奖。 2 表达式和标准输入与输出实验2.1 实验目的 （1）熟练掌握各种运算符的运算功能，操作数的类型，运算结果的类型及运算过程中的类型转换，重点是C语言特有的运算符，例如位运算符，问号运算符，逗号运算符等；熟记运算符的优先级和结合性。 （2）掌握getchar,putchar,scanf和printf函数的用法。 （3）掌握简单C语言（顺序结构程序）的编写方法。2.2 实验内容 （一）下面给出了一个简单C语言程序例程，用来完成以下工作：1输入华氏温度f，将它转换成摄氏温度c后输出；2输入圆的半径值，计算并输出圆的面积；3输入短整数、，将的高字节作为结果的低字节，的高字节作为结果的高字节，拼成一个新的整数，然后输出；在这个例子程序中存在若干语法和逻辑错误。要求在计算机上对这个例子程序进行调试修改，使之能够正确完成指定任务。#include#define PI 3.14159;voidmain( void ) int f ; short p, k ; double c , r , s ;/* for task 1 */ printf(“Input Fahrenheit:” ) ; scanf(“%d”, f ) ; c = 5/9*(f-32) ; printf( “ n %d (F) = %.2f (C)nn ”, f, c ) ;/* for task 2 */printf(input the radius r:);scanf(%f, &r);s = PI * r * r;printf(nThe acreage is %.2fnn,&s);/* for task 3 */printf(input hex int k, p :);scanf(%x %x, &k, &p );newint = (p&0xff00)|(k&0xff00)8;printf(new int = %xnn,newint);原程序中的错误： (1).voidmain 中间缺少空格；(2).printf函数调用有误，汉语中的双引号改为英语中的双引号，“%.2f”改为“%.2lf”；(3).scanf函数调用有误；“f”改为“&f”同时，汉语中的双引号改为英语中的双引号，“%f”改为“%lf”。(4).“c“为double型，5改为5.0；newint = (p&0xff00)|(k&0xff00)8；int型newint的说明缺少，输出时printf中应用“%d”；(5).k，p为short型输入时用“%h”；修改后的程序：#include#define PI 3.14159;int main( void ) int f,newint ; short p, k ; double c , r , s ;/* for task 1 */ printf(Input Fahrenheit: ) ; scanf(%d, &f ) ; c = 5.0/9*(f-32) ; printf(n %d (F) = %.2f (C)nn , f, c ) ;/* for task 2 */printf(input the radius r:);scanf(%lf, &r);s= PI * r * r;printf(nThe acreage is %.2lfnn,&s);/* for task 3 */printf(input hex int k, p :);scanf(%h %h, &k, &p );newint = (p&0xff00)|(k&0xff00)8;printf(new int = %dnn,newint); （二）下面的程序利用常用的中间变量法实现两数交换，请改用不用第三个变量的交换法实现。#includevoid main( ) int a, b, t; printf(“Input two integers:”); scanf(“%d %d”,&a,&b); t=a, a=b, b=t; prinf(“na=%d,b=%d”,a,b);替换后程序：#includeint main( ) int a, b; printf(Input two integers a,b:); scanf(%d %d,&a,&b); a=a+b; b=a-b; a=a-b; printf(na=%d,b=%d,a,b); return 0;程序结果显示： （三）编写一个程序，输入字符c，如果c是大写字母，则将c转换为对应的小写；否则c值不变，最后输出c。 分析：输入字符，判断是否为大写字母，转换时只需对字符c作c+32处理。 #includevoid main() char c; c=getchar(); c=(c=A&c=Z?c+32:c); putchar(c); （四）编写一个程序，输入无符号短整数x，m，n(0=m=15,1=nm（15n+1）处理。 #include void main() unsigned short int x,m,n; printf(Input x,m,n:n); scanf(%hu %hu %hu,&x,&m,&n); x=xm(15-n+1); printf(%hun,x); 程序结果显示：（3） IP地址通常是4个用句点分隔的小整数（即点分十进制），如32.55.1.102。这些地址在机器中用无符号长整形表示。编写一个程序，以机器存储的形式读入一个互联网IP地址，对其译码，然后用常见的句点分隔的4部分的形式输出。例如， 整形676879571二进制表示就是：00101000 01011000 01011100 11010011，按照8位一组可表示为：40 88 92 211，由于CPU处理数据的差异，它的顺序是颠倒的，所有最终格式为211.92.88.40。 分析：把长整型数8位一组表示出来，需要先分别把这8位数移到最右端，再分别转换成十进制数字。 #include main() unsigned long x,a,b,c,d; printf(Input x:n); scanf(%ul,&x); a=(x&0xff000000)24; b=(x&0x00ff0000)16; c=(x&0x0000ff00)8; d=(x&0x000000ff); printf(%d.%d.%d.%d,d,c,b,a); 程序结果显示： 2.3 实验小结 通过本次实验的学习与操作掌握了各种运算符的运算功能，掌握了getchar,putchar,scanf和printf函数的用法，会编写一些简单的C语言小程序。 3 流程控制实验3.1 实验目的 (1)掌握复合语句、if语句、switch语句的使用，熟练掌握for、while、do-while三种基本的循环语句的使用，掌握重复循环技术，了解转移语句与标号语句。 (2)熟练运用for、while、do-while语句来编写程序。 (3)练习转移语句与标号语句的使用。 (4)使用集成开发环境中的调试功能：单步执行，设置断点，观察变量值。3.2 实验内容 （一)下面是计算s=n!的源程序，在这个源程序中存在若干语法和逻辑错误。要求在计算机上对这个例子程序进行调试修改，使之能够正确完成指定任务。例如，8！=40320。#include void main() int i,n,s=1; printf(Please enter n:); scanf(%d,n); for(i=1,i=n,i+) s=s*i; printf(%d! = %d,n,s);更改后的正确程序：#include int main()int i,n,s=1;printf(Please enter n:);scanf(%d,&n);for(i=1;i=n;i+)s=s*i;printf(%d!=%d,n,s);return 0;程序结果显示： (二） （1）修改第1题，分别用while和do-while语句替换for语句。（2）修改第1题，输入改为“整数S”，输出改为“满足n！S的最小整数n”。例如输入整数40310，输出结果为n=8。答：（1）while语句型替换程序 #include int main() int i=1,n,s=1; printf(Please enter n:); scanf(%d,&n); while(i=n) s=s*i; i+; printf(%d!=%d,n,s); return 0;（2）do-while语句型替换程序#include int main() int i=1,n,s=1; printf(Please enter n:); scanf(%d,&n); do s=s*i; i+; while(i=n); printf(%d!=%d,n,s); return 0; （三）假设工资税金按以下方法计算：x 1000元，不收取税金；1000 x 2000，收取5%的税金；2000 x 3000，收取10%的税金；3000 x 4000，收取15%的税金；4000 x 5000，收取20%的税金；x5000，收取25%的税金。编写一个程序,输入工资金额，输出应收取税金额度，要求分别用if语句和switch语句来实现。 If语句分析：if句需要列出所有表达式，按要求的范围分别输出。 #include int main() float x;printf(input the salary:n);scanf(%f,&x);if(x=0 & x1000)printf(0n); else if(x2000)printf(%.2fn,x*0.05); else if(x3000)printf(%.2fn,x*0.1); else if(x4000)printf(%.2fn,x*0.15); else if(x5000)printf(%.2fn,x*0.2); else printf(%.2fn,x*0.25);return 0; 程序结果显示： Switch语句分析：switch语句重在定义case为（int）（x/1000.0），就列举了0,1,2,3,4和default几种情况。 #include int main() float x ;int Case = 0; printf(input the salary:n); scanf(%f,&x); case = (int)(x/1000.0); switch(case) case 0:printf(0n);break; case 1:printf(%.2fn,x*0.05);break; case 2:printf(%.2fn,x*0.1);break; case 3:printf(%.2fn,x*0.15);break; case 4:printf(%.2fn,x*0.2);break; default:printf(%.2fn,x*0.25); return 0; 程序结果显示： （四）编写一个程序,将输入的一行字符复制到输出，复制过程中将一个以上的空格字符用一个空格代替 分析：引入while语句循环处理字符，引入switch语句处理空格。 #include #define COPY 0 #define START 1 void main(void) char c; int state; state=COPY; printf(Input chars:n); while(c=getchar()!=EOF) switch(state)case COPY: if(c= )state=START; else putchar(c); break;case START: if(c= )state=START; else printf( ); putchar(c); state=COPY; 程序结果显示： （五）编写一个程序,打印如下的杨辉三角形。 1 /* 第0行 */ 1 1 /* 第1行 */ 1 2 1 /* 第2行 */ 1 3 3 1 1 4 6 4 1 1 5 10 10 5 1 1 6 15 20 15 6 1 1 7 21 35 35 21 7 1 1 8 28 56 70 56 28 8 1 1 9 36 84 126 126 84 36 9 1每个数据值可以由组合计算（表示第i行第j列位置的值），而的计算如下： (i=0,1,2,)(j=0,1,2,3,i)说明：本程序中为了打印出金字塔效果，要注意空格的数目。一位数之间是3个空格，两位数之间有2个空格，3位数之间只有一个空格，程序编制过程中要注意区分。分析：用aij表示i行j列的数有aij=ai-1j+ai-1j-1这个关系式，用for语句处理循环和空格问题。#include#define M 10void main()int aMM , i , j ;int m,k=33,t;char b100;for(t=0;t100;t+)bt=32;for(i=0;i=0;m-)printf(%c,bm);for(j=0;j=i;j+)if(i=j|j=0)aij=1;elseaij=ai-1j+ai-1j-1;printf(%4d,aij);if(i=j)printf(n);k=k-2;程序结果显示：（六）编写一个程序，将用户输入的任意正整数逆转，例如，输入1234，输出4321。 分析：把数字连续除以10就可以从余数得到反方向的数字，引入do-while语句循环处理。 #include main() int x,digit; printf(Input x:n); scanf(%d,&x); do digit=x%10; printf(%d,digit); x/=10; while(x!=0); printf(n); 程序结果显示：3.3 实验小结 通过这次C语言实验，我更进一步认识到了C语言学习理论、实践相结合的重要性。经过练习if语句、if-else语句、switch、for、while以及do-while等在c语言实现中的重要作用，各种语句之间相互渗透和联系，只有经常上机练习才能熟练掌握，并能灵活运用于实践。4 函数与程序结构实验4.1 实验目的 （1）熟悉和掌握函数的定义、声明；函数调用与参数传递方法；以及函数返回值类型的定义和返回值使用。 （2）熟悉和掌握不同存储类型变量的使用。 （3）熟悉多文件编译技术。4.2 实验内容 （一）下面是计算s=1!+2!+3!+n!的源程序，在这个源程序中存在若干语法和逻辑错误。要求在计算机上对这个例子程序进行调试修改，使之能够正确完成指定任务。#include stdio.hvoid main(void) int k; for(k=1;k6;k+) printf(k=%dtthe sum is %ldn,k,sum_fac(k);long sum_fac(int n) long s=0; int i; long fac; for(i=1;i=n;i+) fac*=i; s+=fac; return s;程序缺少调用函数的声明；变量的初始化；等。修改后的正确程序为：#include long sum_fac(int n);int main() int k; printf(please input k: ); scanf(%d,&k); printf(k=%dtthe sum is %ldn,k,sum_fac(k); return 0;long sum_fac(int n) long s=0; int i; static long fac=1; for(i=1;i=n;i+) fac=fac*i; s=s+fac; return s;程序结果显示： （二） （1）修改第1题中sum_fac函数，使其计算量最小。 （2）修改第1题中sum_fac函数，计算。 答（1）减小运算量.#include long sum_fac(int n,int t);int main() int k=0,i; long m; do printf(please input k: ); scanf(%d,&k); while(k0); for(i=1;i=k;i+) m=sum_fac(k,i); printf(k=%dtthe sum is %ldn,k,m); return 0;long sum_fac(int n,int t) static long fac=1,s=0; if(t=n) fac=fac*t; s=s+fac; return s; （2）计算的程序如下：#include double sum_fac(int n);int main() int k; printf(please input k: ); scanf(%d,&k); printf(k=%dtthe sum is %lfn,k,sum_fac(k); return 0;double sum_fac(int n) double s=0.0; int i=1; long fac=1; do fac=fac*i; s=s+1.0/fac; i+; while(i=n); return s;程序结果显示; （三）计算fabonacci数列前n项和的程序如下：其中，long sum=0,*p=∑声明p为长整型指针并用&sum取出sum的地址对p初始化。*p表示引用p所指的变量（*p即sum）。void main(void) int i,k; long sum=0,*p=∑ scanf(%d,&k); for(i=1;i=k;i+) sum+=fabonacci(i); printf(i=%dtthe sum is %ldn,i,*p); long fabonacci(int n) if(n=1 | n=2) return 1; else return fabonacci(n-1)+fabonacci(n-2);单步执行程序，观察p,i,sum,n值。（1）刚执行完scanf(%d,&k);语句，p,i值是多少？（2）从fabonacci函数返回后光条停留在哪个语句上？（3）进入fabonacci函数，watch窗口显示的是什么？（4）当i=3，从调用fabonacci函数到返回，n值如何变化？答：（1）p=(long int*)0x28ff10 i=48(2)从fabonacci函数返回后光条停留在“printf(i=%dtthe sum is %ldn,i,*p);”语句上； （3)i,k,sum,p的值 （4）n从1到2到3 （四）编程让用户输入两个整数，计算两个数的最大公约数并且输出之（要求用递归函数实现求最大公约数）。同时以单步方式执行该程序，观察递归过程。 分析：利用while循环语句来求得最大公约数。 #include int f(int u,int v) int temp; while (v!=0) temp = u%v; u=v; v=temp; return u; int main() int m,n; printf(Please input two numbers:n); scanf(%d%d,&m,&n); printf(gcd=%d,f(m,n); 程序结果显示： （五）编写一个程序，验证歌德巴赫猜想：一个大于等于4的偶数都是两个素数之和。 分析：利用for语句和循环语句找到任意偶数的两素数之和。 #include #include #define N 40 int gedebahe(int); int main() int i=6,n; printf( 4 = 2 + 2n); for(;i=N;i+=2) for(n=3;n i/2) printf(error %dn,i); return 0; int gedebahe(int i) int j; if(i = 1) return 0; if(i = 2) return 1; if(!(i % 2) return 0; for(j = 3;j =4 is the sum of two primes.10=3+712=5+720=3+17分析：将上题的输出范围限制在10到20#include#include#define M 10#define N 20int gedebahe(int);int main() int i,n; printf(GOLDBACHS CONJECTURE:n); printf(Every even number n=4 is the sum of two primes.n); for(i=M;i=N;i+=2) for(n=3;n i/2) printf(error %dn,i); return 0;int gedebahe(int i) int j; if(i = 1) return 0; if(i = 2) return 1; if(!(i % 2) return 0; for(j = 3;j = sqrt(i);j += 2) if(!(i % j) return 0; return 1;程序结果显示：4.3 实验小结 通过此次实验，我大致了解了C程序函数的特点，可以利用各种条件语句和循环语句来简化问题，解决一些人力难以解决的问题猜想。5 编译预处理实验5.1 实验目的 （1）掌握文件包含、宏定义、条件编译、assert宏的使用； （2）练习带参数的宏定义、条件编译的使用； （3）练习assert宏的使用； （4）使用开发环境中的调试功能：单步执行、设置断点、观察变量值。5.2 实验内容 （一）下面是用宏来计算平方差、交换两数的源程序，在这个源程序中存在若干语法和逻辑错误。要求在计算机上对这个例子程序进行调试修改，使之能够正确完成指定任务。#include stdio.h#define SUM a+b#define DIF a-b#define SWAP(a,b) a=b,b=avoid main int b, t; printf(Input two integers a, b:); scanf(%d,%d, &a,&b); printf(nSUM=%dn the difference between square of a and square of b is:%d,SUM, SUM*DIF); SWAP(a,b); Printf(nNow a=%d,b=%dn,a,b);修改后的程序如下：#include #define SUM (a+b)#define DIF (a-b)#define SWAP(a,b) t=a,a=b,b=tint main(void) int a,b,t; printf(Input two integers a b:); scanf(%d%d, &a,&b); printf(nSUM=%dnthe difference between square of a and square of b is:%d,SUM,SUM*DIF); SWAP(a,b); printf(nNow a=%d,b=%dn,a,b); return 0;程序结果显示; （二）下面是用函数实现求三个数中最大数、计算两数之和的程序，在这个源程序中存在若干语法和逻辑错误。要求：1）对这个例子程序进行调试修改，使之能够正确完成指定任务；2）用带参数的宏替换函数max，来实现求最大数的功能。void main(void) int a, b, c; float d, e; printf(Enter three integers:); scanf(%d,%d,%d,&a,&b,&c); printf(nthe maximum of them is %dn,max(a,b,c);printf(Enter two floating point number