C语言初学者代码中的常见错误与瑕疵(2)

问题:


另一种阶乘

大家都知道阶乘这个概念,举个简单的例子:5!=1*2*3*4*5.

现在我们引入一种新的阶乘概念,将原来的每个数相乘变为i不大于n的所有奇数相乘

例如:5!!=1*3*5.现在明白现在这种阶乘的意思了吧!

原代码:


 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 int main() 
 4 { 
 5    int n,i,j,temp,sum; 
 6    int a[20]; 
 7    int factorial(int x); 
 8    printf("你想输入几组数据?\n"); 
 9    scanf("%d",&n); 
10    printf("请输入具体数值(1~20):\n"); 
11    
12    for(i=0;i<n;i++) //输入数值 
13    { 
14       scanf("%d",&a[i]); 
15       
16       while(1) //检验是否超出数值范围 
17       { 
18          if(a[i]>0 && a[i]<=20) 
19             break; 
20          else 
21          { 
22             printf("超出范围,请重新输入\n"); 
23             scanf("%d",&a[i]); 
24          } 
25       } 
26    } 
27    
28    for(i=0;i<n;i++) //求阶乘之和 
29    { 
30       sum = 0; 
31       for(j=1;j<=a[i];j++) 
32       { 
33          temp=factorial(j); 
34          sum=sum+temp; 
35       } 
36       printf("%d\n",sum); 
37    } 
38    
39    return 0;
40 }
41 
42 int factorial(int x) //求某一个整数X的阶乘 
43 { 
44    int i,temp; 
45    for(i=1,temp=1;i<=x;i+=2) 
46    { 
47       temp=temp*i; 
48    } 
49    
50    return (temp); 
51 } 

评析:


  这段代码完成功能应该没什么问题,但存在很多初学者容易犯的幼稚病。

   int n,i,j,temp,sum; 
   int a[20]; 

  首先,定义的变量太多。很多都是毫无必要的。比如j、temp、sum以及a[]。

  变量定义多了,代码就变得混乱而不清晰。虽然有些变量后面会用到,但都是在局部使用。在局部使用的变量应该在局部定义。

  就这个问题而言,只有n是必须的。因为要记录输入。i是可由可无的。如果确定在main()中循环,那么需要这个i,否则连这个i都是多余的。

  权且假设在main()中需要写for循环语句,那么只要

   int n,i;

就可以了。这样看起来很清爽。

   int factorial(int x); 

  把这个写在函数之内,非常莫名其妙。因为这使得这个声明的作用域局部化了。如果存在其他函数也需要调用factorial,那么就需要再写一回。这很不科学。

  虽然K&R第二版也这么写过,但我猜K&R并不是从实际应用的角度才那样写的。因为K&R第二版出版时,C标准并没有正式发表。新标准与K&R的C最显著的差别就是函数声明与定义的方式。K&R是从标准委员会内部人士那里知道标准修订情况的,并从委员会弄了个编译器测试。K&R这样写的目的应该只是强调函数声明新写法的格式及作用。事实上,后来没有人(尤其是在工程中)效法这种把函数类型声明写在局部的写法。

   for(i=0;i<n;i++) //输入数值 
   { 
      scanf("%d",&a[i]); 
      
      while(1) //检验是否超出数值范围 
      { 
         if(a[i]>0 && a[i]<=20) 
            break; 
         else 
         { 
            printf("超出范围,请重新输入\n"); 
            scanf("%d",&a[i]); 
         } 
      } 
   } 

  这个有些喧宾夺主了,没必要把输入写得这么复杂。另外应该把a[]定义这个循环体局部。进一步思考一下的话,不难发现,根本不需要用数组,一个简单的int类型变量就可以了。

      scanf("%d",&a[i]); 
      
      while(1) //检验是否超出数值范围 
      { 
         if(a[i]>0 && a[i]<=20) 
            break; 
         else 
         { 
            printf("超出范围,请重新输入\n"); 
            scanf("%d",&a[i]); 
         } 
      } 

  风格很差,太不C了。应该

      while( scanf("%d",&a[i]) , !(a[i]>0 && a[i]<=20) )  
      { 
         printf("超出范围,请重新输入\n"); 
      } 

  整个for语句应该这样

   for(i=0;i<n;i++) //输入数值 
   { 
      int x ;//不用数组
      while( scanf("%d",&x ) , !( x > 0 && x <= 20 ) )  
      { 
         printf("超出范围,请重新输入\n"); 
      } 
      //计算x!!和部分
   } 

  这部分内容本身也可以抽象为一个函数,这时就连i这个变量也不需要在main()中定义。

   for(i=0;i<n;i++) //求阶乘之和 
   { 
      sum = 0; 
      for(j=1;j<=a[i];j++) 
      { 
         temp=factorial(j); 
         sum=sum+temp; 
      } 
      printf("%d\n",sum); 
   } 

  这绝对是个败笔。因为前一条语句是同样循环变量且是同样次数的循环。形如

for ( i = 0 ; i < n ; i ++ )
   do_1st

for ( i = 0 ; i < n ; i ++ )
   do_2nd

  这样的语句,通常都可以优化为

for ( i = 0 ; i < n ; i ++ )
{
   do_1st
   do_2nd
}

  现在就不难看出原代码中的数组a是不必要的了。作者原来使用数组是因为要穿越for语句,一旦不存在这样穿越的要求,就没必要用数组了,只用一个变量就可以了。
  所以,原来的两条for语句可以优化为

   for (i = 0 ;i < n ; i++ ) // 
   { 
      int x ;
      int sum = 0 ;
      
      while (scanf("%d",&x) , !(x>0 && x<=20) ) //输入数值,检验是否超出数值范围 
         printf("超出范围,请重新输入\n"); 

      while ( x > 0 )            //求阶乘之和
          sum += factorial(x--);

      printf("%d\n",sum);       
   } 

  最后再说说factorial()函数。

  首先,作者用一个函数求这种另类阶乘的值很好。但是由于问题是求这种另类阶乘的和,所以这种写法存在重复计算的问题。举例来说,当x为3时

  1!! + 2!! + 3!!

  这种方法在计算2!!和3!!时会重复求1!!,在求3!!时会重复求2!!。因而效率较低。

  如果希望效率更高,应该考虑直接求这种另类阶乘的和。

  具体算法原理如下:
    1!! + 2!! + 3!! + …… + x!!
  = 1!! + 1!! + 3!! + 3!! + …… + x!! (x为奇数时)

    1!! + 2!! + 3!! + …… + x!!
  = 1!! + 1!! + 3!! + 3!! + …… + (x-1)!! (x为偶数时)

  第一个式子

    1!! + 2!! + 3!! + …… + x!!
  = 1 * ( 1 + 1 + 3 * ( 1 + 1 +  5 * ( 1 + 1 + …… + x ( 1 + 0 ) ) ) ) 

  第二个式子

    1!! + 2!! + 3!! + …… + (x-3)!! + (x-3)!! + (x-1)!!
  = 1 * ( 1 + 1 + 3 * ( 1 + 1 +  5 * ( 1 + 1 + …… + (x - 1)( 1 + 1) ) ) ) 

  原理不难理解,但用简洁的代码表达出来却不那么容易。我猜这是这个题目的本意。这是这个题目值得一做的地方。

  这个循环费我了大约十分钟,才勉强写成下面的样子。一个循环语句写这么长时间,对于我来说是比较罕见的事情。

int add_factorial( int x ) //求"阶乘"和 
{ 
   int temp = x % 2 ? 1 - ( 1 + 1 ) : ( x-- , 0 ) ; 
   
   do 
   {
      temp += ( 1 + 1 ) ; 
      temp *= x ; 
   }
   while ( (x -= 2 ) > 0 );    
 
   return temp; 
}

  最后是重构的代码:

重构:


/*
另一种阶乘 
大家都知道阶乘这个概念,举个简单的例子:5!=1*2*3*4*5.
现在我们引入一种新的阶乘概念,将原来的每个数相乘变为i不大于n的所有奇数相乘
例如:5!!=1*3*5.现在明白现在这种阶乘的意思了吧! 
*/

#include <stdio.h>

void solve( int );
void input( int * );

int add_factorial(int x); 

int main( void ) 
{ 
   int n ; 
   
   printf("你想输入几组数据?\n"); 
   scanf("%d",&n); 

   solve( n ); 
   
   return 0;
}

void input( int * p )
{
   printf("请输入具体数值(1~20):\n");
   while (scanf( "%d", p ) , !( * p > 0 && * p <= 20 ) ) //输入数值,检验是否超出数值范围 
      printf("超出范围,请重新输入\n"); 
}

void solve( int n )
{
   
   while (n-- > 0)
   {
      int x ;
      
      input( &x ) ;
      printf("%d\n" , add_factorial( x ) );
   }
   
}

int add_factorial( int x ) //求"阶乘"和 
{ 
   int temp = x % 2 ? 1 - ( 1 + 1 ) : ( x-- , 0 ) ; 
   
   do 
   {
      temp += ( 1 + 1 ) ; 
      temp *= x ; 
   }
   while ( (x -= 2 ) > 0 );    
 
   return temp; 
}

 

 

posted @ 2013-11-13 21:18  garbageMan  阅读(1562)  评论(13编辑  收藏  举报