实验4 C语言数组应用编程
一、实验目的
能正确使用C语法规则定义，初始化，访问，输入/输出一维/二维数组
能正确使用数组作为函数参数
针对具体问题场景，能灵活用数组数据，应用设计算法编程解决实际问题
二、实验准备
语法规则：数组（一维/二维）的定义，初始化，访问
语法规则：数组作为函数参数时函数的定义，声明，调用
冒泡排序算法
三、实验内容
1. 实验任务1
代码：
1 #include <stdio.h> 2 #define N 4 3 #define M 2 4 5 void test1() { 6 int x[N] = {1, 9, 8, 4}; 7 int i; 8 9 10 printf("sizeof(x) = %d\n", sizeof(x)); 11 12 13 for (i = 0; i < N; ++i) 14 printf("%p: %d\n", &x[i], x[i]); 15 16 17 printf("x = %p\n", x); 18 } 19 20 void test2() { 21 int x[M][N] = {{1, 9, 8, 4}, {2, 0, 4, 9}}; 22 int i, j; 23 24 25 printf("sizeof(x) = %d\n", sizeof(x)); 26 27 28 for (i = 0; i < M; ++i) 29 for (j = 0; j < N; ++j) 30 printf("%p: %d\n", &x[i][j], x[i][j]); 31 printf("\n"); 32 33 34 printf("x = %p\n", x); 35 printf("x[0] = %p\n", x[0]); 36 printf("x[1] = %p\n", x[1]); 37 printf("\n"); 38 } 39 40 int main() { 41 printf("测试1: int型一维数组\n"); 42 test1(); 43 44 printf("\n测试2: int型二维数组\n"); 45 test2(); 46 47 return 0; 48 }
运行截图：
问题回答：
问题一：int 型一维数组在，内存中存放是连续的，数组名x对应的值和&x[0]是一样的
问题二：int 型二维数组在，内存中存放也是连续的，数组名x的值和x[0],&x[0][0]的值，其值在字面上是一样的，x[0]和x[1]相差16，刚好是一个维的数组所占用的字节数。
2. 实验任务2
代码：
1 #include <stdio.h> 2 #define N 100 3 4 5 void input(int x[], int n); 6 double compute(int x[], int n); 7 8 int main() { 9 int x[N]; 10 int n, i; 11 double ans; 12 13 while(printf("Enter n: "), scanf("%d", &n) != EOF) { 14 input(x, n); 15 ans = compute(x, n); 16 printf("ans = %.2f\n\n", ans); 17 } 18 19 return 0; 20 } 21 22 23 void input(int x[], int n) { 24 int i; 25 26 for(i = 0; i < n; ++i) 27 scanf("%d", &x[i]); 28 } 29 30 31 double compute(int x[], int n) { 32 int i, high, low; 33 double ans; 34 35 high = low = x[0]; 36 ans = 0; 37 38 for(i = 0; i < n; ++i) { 39 ans += x[i]; 40 41 if(x[i] > high) 42 high = x[i]; 43 else if(x[i] < low) 44 low = x[i]; 45 } 46 47 ans = (ans - high - low)/(n-2); 48 49 return ans; 50 }
运行截图：
问题回答：
问题一：一维数组作为形参时，书写形式为：int x[], int n,其中 int 为数组的类型，n为数组的长度。作为实参时：x x为数组名
问题二：input()函数可以根据用户输入的数值n的大小，决定重复scanf几个数值。例如输入5，之后就会等待用户输入5次数值录入。
compute的功能是求一均数据当中，去掉最大最小值后，剩下的数据的平均值。
3. 实验任务3
代码：
1 #include <stdio.h> 2 #define N 100 3 4 5 void output(int x[][N], int n); 6 void init(int x[][N], int n, int value); 7 8 int main() { 9 int x[N][N]; 10 int n, value; 11 12 while(printf("Enter n and value: "), scanf("%d%d", &n, &value) != EOF) { 13 init(x, n, value); 14 output(x, n); 15 printf("\n"); 16 } 17 18 return 0; 19 } 20 21 22 void output(int x[][N], int n) { 23 int i, j; 24 25 for(i = 0; i < n; ++i) { 26 for(j = 0; j < n; ++j) 27 printf("%d ", x[i][j]); 28 printf("\n"); 29 } 30 } 31 32 33 void init(int x[][N], int n, int value) { 34 int i, j; 35 36 for(i = 0; i < n; ++i) 37 for(j = 0; j < n; ++j) 38 x[i][j] = value; 39 }
运行截图：
问题回答：
问题一：两维数组作为函数形参时，第二维的大小不能省略。int x[][N]；
问题二：output()函数的功能是根据输入的n值，打印输出n*n的数组。
init()函数的功能是根据输入的n值和value值，为n*n的数组的每一个元素赋值为value.
4. 实验任务4
代码：
1 #include <stdio.h> 2 #define N 100 3 4 // 函数声明 5 double median(int x[], int n); 6 void input(int x[], int n); 7 void sortArray(int x[], int n); 8 9 int main() { 10 int x[N]; 11 int n; 12 double ans; 13 14 while (printf("Enter n: "), scanf("%d", &n)!= EOF) { 15 input(x, n); 16 ans = median(x, n); 17 printf("ans = %g\n\n", ans); 18 } 19 20 return 0; 21 } 22 23 // 函数定义 24 void input(int x[], int n) { 25 int i; 26 27 for (i = 0; i < n; ++i) 28 scanf("%d", &x[i]); 29 } 30 void sortArray(int x[], int n) { 31 for (int i = 0; i < n - 1; i++) { 32 for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) { 33 if (x[j] > x[j + 1]) { 34 int temp = x[j]; 35 x[j] = x[j + 1]; 36 x[j + 1] = temp; 37 } 38 } 39 } 40 } 41 42 43 double median(int x[], int n) { 44 sortArray(x, n); 45 int middleIndex1, middleIndex2; 46 if (n % 2 == 0) { 47 middleIndex1 = n / 2 - 1; 48 middleIndex2 = n / 2; 49 return (x[middleIndex1] + x[middleIndex2]) / 2.0; 50 } else { 51 return x[n / 2]; 52 } 53 }
运行截图：
5. 实验任务5
代码：
1 #include <stdio.h> 2 #define N 100 3 4 // 函数声明 5 void input(int x[][N], int n); 6 void output(int x[][N], int n); 7 // 函数rotate_to_right声明 8 9 void rotate_to_right(int x[][N], int n); 10 11 int main() { 12 int x[N][N]; 13 int n; 14 15 printf("输入n: "); 16 scanf("%d", &n); 17 input(x, n); 18 19 printf("原始矩阵:\n"); 20 output(x, n); 21 22 rotate_to_right(x,n); 23 // 待补足 24 25 printf("变换后矩阵:\n"); 26 output(x, n); 27 28 return 0; 29 } 30 31 // 函数定义 32 // 功能: 输入一个n*n的矩阵x 33 void input(int x[][N], int n) { 34 int i, j; 35 36 for (i = 0; i < n; ++i) { 37 for (j = 0; j < n; ++j) 38 scanf("%d", &x[i][j]); 39 } 40 } 41 42 // 函数定义 43 // 功能: 输出一个n*n的矩阵x 44 void output(int x[][N], int n) { 45 int i, j; 46 47 for (i = 0; i < n; ++i) { 48 for (j = 0; j < n; ++j) 49 printf("%4d", x[i][j]); 50 51 printf("\n"); 52 } 53 } 54 55 56 57 58 59 60 void rotate_to_right(int x[][N], int n) { 61 int temp; 62 for (int i = 0; i < n; i++) { 63 temp = x[i][n-1]; 64 for (int j = n-1; j > 0; j--) { 65 x[i][j] = x[i][j - 1]; 66 } 67 x[i][0] = temp; 68 } 69 }
运行截图：
6. 实验任务6
代码：
1 #include <stdio.h> 2 #define N 100 3 4 void dec_to_n(int x, int n); // 函数声明 5 6 int main() { 7 int x; 8 9 while(printf("输入十进制整数: "), scanf("%d", &x) != EOF) { 10 dec_to_n(x, 2); // 函数调用: 把x转换成二进制输出 11 dec_to_n(x, 8); // 函数调用: 把x转换成八进制输出 12 dec_to_n(x, 16); // 函数调用: 把x转换成十六进制输出 13 14 printf("\n"); 15 } 16 17 return 0; 18 } 19 20 // 函数定义 21 void dec_to_n(int x, int n){ 22 int i=0;char m[N]; 23 if(x==0){printf("0");return ; 24 } 25 while(x>0){ 26 int y = x %n; 27 if(y<10){ 28 m[i]=y+'0'; 29 } 30 else{ 31 m[i]=y-10+'A'; 32 } 33 i++; 34 x/=n; 35 } 36 for(int j=i-1;j>=0;j--){ 37 printf("%c",m[j]); 38 } 39 printf("\n"); 40 }
运行截图：
7. 实验任务7
代码：
1 #include <stdio.h> 2 #define N 100 3 4 // 函数声明 5 void input(int x[][N], int n); 6 void output(int x[][N], int n); 7 int is_magic(int x[][N], int n); 8 // xxx 9 10 int main() { 11 int x[N][N]; 12 int n; 13 14 while(printf("输入n: "), scanf("%d", &n) != EOF) { 15 printf("输入方阵:\n"); 16 input(x, n); 17 18 printf("输出方阵:\n"); 19 output(x, n); 20 21 if(is_magic(x, n)) 22 printf("是魔方矩阵\n\n"); 23 else 24 printf("不是魔方矩阵\n\n"); 25 } 26 27 return 0; 28 } 29 30 // 函数定义 31 // 功能: 输入一个n*n的矩阵x 32 void input(int x[][N], int n) { 33 int i, j; 34 35 for (i = 0; i < n; ++i) { 36 for (j = 0; j < n; ++j) 37 scanf("%d", &x[i][j]); 38 } 39 } 40 41 // 功能: 输出一个n*n的矩阵x 42 void output(int x[][N], int n) { 43 int i, j; 44 45 for (i = 0; i < n; ++i) { 46 for (j = 0; j < n; ++j) 47 printf("%4d", x[i][j]); 48 49 printf("\n"); 50 } 51 } 52 53 54 // 功能: 判断一个n阶方阵是否为魔方矩阵，如果是，返回1，否则，返回0 55 int is_magic(int x[][N], int n){ 56 int s1 = 0, s2 = 0; // 对角线和 57 int s3[N] = {0}; // 行和 58 int s4[N] = {0}; // 列和 59 60 // 计算对角线和 61 for (int i = 0; i < n; i++) { 62 s1 += x[i][i]; // 主对角线 63 s2 += x[i][n - 1 - i]; // 副对角线 64 } 65 66 // 计算行和和列和 67 for (int i = 0; i < n; i++) { 68 for (int j = 0; j < n; j++) { 69 s3[i] += x[i][j]; // 行和 70 s4[j] += x[i][j]; // 列和 71 } 72 } 73 74 // 检查所有行和、列和、对角线和是否相等 75 for (int i = 0; i < n; i++) { 76 if (s3[i] != s1) { 77 return 0; // 行和不等于对角线和 78 } 79 } 80 for (int j = 0; j < n; j++) { 81 if (s4[j] != s1) { 82 return 0; // 列和不等于对角线和 83 } 84 } 85 86 // 检查对角线和是否相等 87 if (s1 != s2) { 88 return 0; 89 90 91 92 return 1; // 所有条件满足，返回1 93 }}
运行截图：
8. 实验任务8
代码：
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdbool.h> 3 #include <string.h> 4 5 6 bool has_unique_digits(const char *str) { 7 bool time[10] = {false}; // 用于记录数字是否出现过 8 9 for (int i = 0; i < strlen(str); i++) { 10 int digit = str[i] - '0'; // 将字符转换为数字 11 if (digit < 0 || digit > 9) { 12 return false; // 如果不是0-9之间的数字，返回false 13 } 14 if (time[digit]) { 15 return false; // 如果数字已经出现过，返回false 16 } 17 time[digit] = true; // 记录该数字 18 } 19 return true; // 所有数字都是唯一的 20 } 21 22 bool find(int x, int y) { 23 char a[20] = {0}; // 存储平方的字符数组 24 char b[20] = {0}; // 存储立方的字符数组 25 char c[40]; // 合并后的字符数组，用来判断 26 int i = 0; 27 28 // 提取平方的数字 29 while (x > 0) { 30 a[i++] = (x % 10) + '0'; 31 x /= 10; 32 } 33 a[i] = '\0'; // 结束符 34 strrev(a); // 反转字符串，因为提取时是从低位到高位，string头文件有这个函数 35 36 i = 0; // 重置索引 37 // 提取立方的数字 38 while (y > 0) { 39 b[i++] = (y % 10) + '0'; 40 y /= 10; 41 } 42 b[i] = '\0'; // 结束符 43 strrev(b); // 反转字符串 44 45 // 组合两个字符串 46 strcpy(c, a);//先把a复制到c中 47 strcat(c, b);//再把b连接到c的末尾 48 49 // 检查长度 50 if (strlen(c) != 10) { 51 return false; // 长度不对 52 } 53 54 // 检查数字是否唯一 55 return has_unique_digits(c); 56 } 57 58 59 60 61 62 int main() { 63 for (int i = 1; i < 1000; i++) { // 设定查找范围为1到999之间的数 64 int x = i * i; // 计算平方 65 int y = i * i * i; // 计算立方 66 67 if (find(x, y)) { 68 printf("找到符合条件的数: %d\n", i); 69 printf("平方: %d, 立方: %d\n", x, y);//为了验证正确与否，我打印输出了平方和立方 70 break; // 找到后终止程序 71 } 72 } 73 return 0; 74 }
运行截图：
四、实验结论
本次实验当中，涉及到了数组的一些用法，用sizeof计算输出数组占用的内存字节数，还可以计算数组的长度：sizeof(arr)/sizeof(arr[0]).
用数组在作为形参时书写int x[]或者int x[][N]，其中二维数组的第二维的大小不省略。作为实际参数时只需要写上数组名x即可.
一维数组的遍历用一个for循环，二维数组的遍历用两个for循环，第二个for循环结束有一个 printf("\n");打印换行使程序运行的结果更直观。也可以在遍历数组的时候设定一个关键字使数组的每一个位置的元素初始值均为某个值。数组遍历有时也可用作用户手动输入数组的一个函数input()的设计思路，最内层用scanf实现获取用户的输入。
关于数组的排序，采用冒泡排序，比较相邻的元素，如果顺序错误就交换，每一轮比较把当前较大/小的元素浮到数组末尾。
关于进制转换和数组的结合。其实也应用到了字符型数组相关知识。特别之处在于转换成16进制的时候，一些特殊字符的表示。我应用的是用余数y,和10比较，y大于等于10，
m[i]=y-10+'A'。这样就解决了16进制的问题。
关于魔方矩阵。我用的是比较行，列，主对角线，副对角线数据的和是否相等。当然这里初始化数据也有不同。有的是整型数据，有的是整型数组
最后的选做题参考了字符型数组的知识，运用string.h库里的strlen和strcat和strcopy的方法进行设计。
关于一些细节问了百度，也查看了相关知识，有很多的注释，也是自己的一些思路。
