1、,函數(shù),程序的模塊化 函數(shù) 定義 原型 調(diào)用 參數(shù)傳遞 函數(shù)的嵌套調(diào)用 遞歸函數(shù) 程序設(shè)計舉例,C語言程序設(shè)計,簡介,分而治之與程序的模塊化 把一個規(guī)模較大的問題分解成若干個較小的相對獨立的部分，對每一個部分使用一個較小的程序段，即程序模塊（module）來處理。 從較小的程序段或組件來構(gòu)建程序。 這些小片段或組件比原始程序更容易實現(xiàn)和管理。 這些小組件可以被重復(fù)使用。,函數(shù),C語言的函數(shù),在C語言中，函數(shù)（function）是構(gòu)成程序的基本模塊。 一個C程序由一個或多個函數(shù)組成，有且僅有一個主函數(shù)，即main()函數(shù)。 每個函數(shù)完成一個相對獨立的且功能明確的任務(wù)。 由主函數(shù)調(diào)用其他函數(shù)，其他

2、函數(shù)也可以互相調(diào)用。 同一個函數(shù)可以被一個或多個函數(shù)調(diào)用任意多次。,函數(shù),C語言的函數(shù),C語言的函數(shù)有兩大類： 標準庫函數(shù) 提供了豐富的函數(shù)。 例如 數(shù)學計算：sqrt()，abs() 輸入/輸出：scanf()，printf() 自定義函數(shù) 程序員可以編寫函數(shù)來完成特定的任務(wù)。 應(yīng)該熟悉C系統(tǒng)中的標準函數(shù)庫。 應(yīng)該避免從零開始構(gòu)建一切。,函數(shù),為什么使用函數(shù),函數(shù)使程序模塊化。 程序采用模塊化結(jié)構(gòu)的好處： 分而治之 提高程序開發(fā)的效率。 使程序易于管理。 代碼重用 使用現(xiàn)有的函數(shù)作為構(gòu)件來創(chuàng)建程序。 函數(shù)可以被重復(fù)使用。 抽象 隱藏了實現(xiàn)的細節(jié)。 例如 使用庫函數(shù)（printf()），但并不

3、知道它的具體實現(xiàn)（沒有影響使用）。,函數(shù),案例分析：一個簡單的函數(shù),編寫和使用一個簡單的函數(shù)（cw0801.c） 定義一個函數(shù)square，用來計算任意整數(shù)的平方。 然后，使用該函數(shù)計算從1到10所有整數(shù)的平方。,函數(shù),#include int square(int); void main() int x; for (x=1; x=10; x+) printf(%d , square(x); int square(int y) return y*y; ,聲明函數(shù),使用函數(shù),定義函數(shù),1 4 9 16 25 36 49 64 81 100,函數(shù)的定義,定義函數(shù)的格式 () 函數(shù)名：一個有效的標識

4、符。 函數(shù)類型：返回值的類型說明符。 如果不指定，即缺省，就是 int。 void ：表示函數(shù)不返回任何值。 參數(shù)表：聲明參數(shù)，多個參數(shù)用逗號分隔。 接收傳遞進來的數(shù)據(jù)。 必須為每個參數(shù)指定數(shù)據(jù)類型。 但 int 可以省略。,函數(shù),函數(shù)頭,函數(shù)體,函數(shù)的定義,定義函數(shù)的格式 () 函數(shù)體：包括聲明語句和可執(zhí)行語句。 在函數(shù)體內(nèi)可以聲明變量。 不能定義函數(shù)，即函數(shù)的定義不允許嵌套。 控制返回：結(jié)束執(zhí)行，把程序的控制交還主調(diào)函數(shù)，也可以用return返回一個數(shù)值。 return; return ;,函數(shù),無返回值,有返回值,案例分析：函數(shù)的定義,函數(shù)的定義（cw0802.c） 定義函數(shù)找出三個數(shù)中

5、的大數(shù)。,函數(shù),#include int maximum(int, int, int); void main() int a, b, c; printf(“Input three integers: ); scanf(%d%d%d, ,函數(shù)原型,接口（interface）,函數(shù)原型,函數(shù)原型 (); 用來對函數(shù)進行聲明。 編譯器使用函數(shù)原型來檢查函數(shù)調(diào)用的合法性。 注意：函數(shù)原型要與函數(shù)的定義一致。 例如 int maximum(int a, int b, int c); int maximum(int, int, int);,函數(shù),函數(shù)原型,函數(shù)原型在程序文件中的位置不同，作用范圍不同。 在

6、所有函數(shù)的外面 在函數(shù)內(nèi)部,函數(shù),main() void funcA() int funcB(int); int funcB(int) ,函數(shù)原型,如果程序中沒有包含函數(shù)原型。 編譯程序會使用該函數(shù)第一次出現(xiàn)的情形來形成自己的函數(shù)原型。 函數(shù)的定義 函數(shù)的調(diào)用 默認情況下，編譯程序假定函數(shù)返回int型的結(jié)果，但不會對參數(shù)進行任何假定。 如果傳遞給函數(shù)的參數(shù)不正確，編譯程序不會檢查到這些錯誤。,函數(shù),函數(shù)原型,函數(shù)原型強迫參數(shù)采用正確的數(shù)據(jù)類型。 舉例 printf(“%.3f”, sqrt(4) ); 函數(shù)原型使編譯程序把整數(shù)值4轉(zhuǎn)換為double型的值4.0 沒有與函數(shù)原型中的參數(shù)類型完全對

7、應(yīng)的參數(shù)值會在調(diào)用函數(shù)之前被轉(zhuǎn)換成合適的數(shù)據(jù)類型。 遵守C語言的提升規(guī)則。,函數(shù),double sqrt(double);,函數(shù)原型與頭文件,頭文件 每個標準庫函數(shù)都有對應(yīng)的頭文件。 包含了標準庫中所有函數(shù)的函數(shù)原型， 以及那些函數(shù)所需的數(shù)據(jù)類型和常量的定義。 使用#include命令把頭文件包含到程序文件中： #include 例如，#include 程序員可以創(chuàng)建自己的頭文件 使用.h擴展名。 使用下面的命令格式包含頭文件： #include “文件名” 例如，#include “abc.h”,函數(shù),函數(shù)調(diào)用,函數(shù)調(diào)用 使用函數(shù)，也稱為調(diào)用函數(shù)。,函數(shù),main() int a, b, c

8、; scanf(%d%d, ,1,2,6,int max(int a, int b) int c; c=a=b?a:b; return c; ,3,4,5,1、 2、主調(diào)函數(shù)暫停，保存現(xiàn)場。 3、把實參的值拷貝給形參，控制權(quán)交給函數(shù) max 。 4、,5、被調(diào)函數(shù)執(zhí)行結(jié)束，把函數(shù)值返回給主調(diào)函數(shù)，同時把控制權(quán)還給主調(diào)函數(shù)。 6、恢復(fù)現(xiàn)場，主調(diào)函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行。 ,參數(shù)傳遞,函數(shù)間的數(shù)據(jù)傳遞方式： 參數(shù) 返回值,函數(shù),int max(int a, int b) return c; main() c=max(a, b); ,參數(shù)傳遞,返回值傳遞,調(diào)用,實參和形參,實參和形參,函數(shù),int max(in

9、t a, int b) int c=a=b?a:b; return c; main() int a, b, c; scanf(“%d%d”, ,形式參數(shù) 簡稱“形參”。在函數(shù)定義時表示可以接受傳遞過來的值。,實際參數(shù) 簡稱“實參”。在函數(shù)調(diào)用時給出。,形參,形參,函數(shù),int max(int a, int b) int c=a=b?a:b; return c; main() int a, b, c; scanf(“%d%d”, ,只有在函數(shù)被調(diào)用、啟動后，才臨時為其分配存儲單元，并接受主調(diào)函數(shù)傳來的數(shù)據(jù)。 在函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，形參所占存儲單元被釋放。,實參,實參,函數(shù),int max(int a

10、, int b) int c=a=b?a:b; return c; main() int a, b, c; scanf(“%d%d”, ,實參是函數(shù)調(diào)用時主調(diào)函數(shù)傳送給被調(diào)函數(shù)的形式參數(shù)的實際值。 實參可以是常量、變量和表達式。 實參必須有確定的值。,參數(shù)傳遞,參數(shù)傳遞的順序。,函數(shù),int max(int a, int b) int c=a=b?a:b; return c; main() int x=6, y; y=max(x, x+); printf(“%d”, y); ,當實參表列中有多個實參時，對實參的求值順序并不確定。 VC和BC是按從右往左的順序求值。,b=x+; a=x;,7,在

11、參數(shù)傳遞時,參數(shù)傳遞,參數(shù)傳遞的影響。,函數(shù),int max(int a, int b) int c=a=b?a:b; a+; b+; return c; main() int a=6, b=5, c; c=max(a, b); printf(“%d,%d,%d”,a,b,c); ,實參與形參不共用存儲單元。 參數(shù)傳遞時，把實參的值復(fù)制一份給形參。 形參值的變化不影響實參的值。 所以，形參和實參可以同名。,6,5,6,值傳遞和引用傳遞,函數(shù)間參數(shù)的傳遞有兩種類型： 值傳遞 主調(diào)函數(shù)把實參的值的副本傳遞給被調(diào)函數(shù)的形參。 在被調(diào)函數(shù)內(nèi)改變形參的值不會改變主調(diào)函數(shù)中實參的值。 如果函數(shù)不需要修改參

12、數(shù)的值，就采用這種調(diào)用方式。 引用傳遞 主調(diào)把實參“自身”傳遞給被調(diào)函數(shù)的形參。 在被調(diào)函數(shù)內(nèi)改變形參的值將改變主調(diào)函數(shù)中實參的值。 用于可信的函數(shù)。 在C語言中，所有參數(shù)傳遞都采用值傳遞。,函數(shù),參數(shù)傳遞,實參和形參的類型應(yīng)該相同或賦值兼容。,函數(shù),int max(int a, int b) int c=a=b?a:b; return c; main() int x=6, y=5, z; z=max(x, y); printf(“%d”, z); ,如果x, y是整型，則結(jié)果正確； 如果x, y是字符型，則自動進行類型轉(zhuǎn)換，結(jié)果正確； 如果x, y是短整型，則自動進行類型轉(zhuǎn)換，結(jié)果正確； 如

13、果x或y是實數(shù)，則自動進行類型轉(zhuǎn)換，有數(shù)據(jù)丟失，結(jié)果可能不正確。,b=y; a=x;,在參數(shù)傳遞時,函數(shù)的返回值,函數(shù)返回值的類型應(yīng)該與函數(shù)的類型一致。 如果不一致，采用函數(shù)的類型，對返回值進行類型轉(zhuǎn)換。,函數(shù),int max(float a, float b) float c=a=b?a:b; return c; ,main() float x=6.5, y=5.6, z; z = 2*max(x, y); printf(“%f”, z); ,c 的類型？ 返回值的類型？,max(x,y) 的類型？ 2*max(x,y) 的類型？,函數(shù)的嵌套調(diào)用,嵌套調(diào)用 在調(diào)用一個函數(shù)的過程中又調(diào)用另一個

14、函數(shù),函數(shù),案例分析：函數(shù)的嵌套調(diào)用,計算圓環(huán)的面積 分析 圓環(huán)的面積 = 外圓的面積 內(nèi)圓的面積 可以定義兩個函數(shù) circleArea 計算圓的面積 ringArea 計算圓環(huán)的面積,函數(shù),double circleArea(double r); double ringArea(double r1, double r2);,案例分析：函數(shù)的嵌套調(diào)用,計算圓環(huán)的面積 源代碼（cw0804.c）,函數(shù),#include #define PI 3.14 double circleArea(double r); double ringArea(double r1, double r2); void

15、 main() double r1, r2, s; printf(tInput r1, r2: ); scanf(%lf%lf, ,案例分析：函數(shù)的嵌套調(diào)用,計算圓環(huán)的面積 源代碼（續(xù)）,函數(shù),double circleArea(double r) return PI*r*r; double ringArea(double r1, double r2) if (r1=r2) return circleArea(r2)-circleArea(r1); else return circleArea(r1)-circleArea(r2); ,Input r1, r2: 1 2 The area is

16、: 9.42,程序設(shè)計舉例：擲骰子,擲骰子 問題 每個玩家擲兩個骰子。每個骰子都有6個面。這些面中包含了1點、2點、3點、4點、5點和6點。當骰子靜止下來之后，計算兩個朝上的面中的點數(shù)和（本次投擲的結(jié)果）。 如果第一次投擲的結(jié)果是7 或11，那么這個玩家就獲勝。 如果第一次投擲的結(jié)果是2、3或12，那么這個玩家就輸了（即莊家獲勝）。 如果第一次投擲的結(jié)果是4、5、6、8、9或10，那么這個結(jié)果就是該玩家的“點數(shù)”。 為了獲勝，玩家必須繼續(xù)擲骰子，直到“擲出了點數(shù)”。在擲出點數(shù)之前，如果玩家擲出了7，那么玩家就輸了。,函數(shù),程序設(shè)計舉例：擲骰子,擲骰子 初始設(shè)計 定義一個函數(shù) rollDice，

17、用來模擬擲一次骰子 產(chǎn)生兩個隨機數(shù)（1.6），返回它們的和（點數(shù)）,函數(shù),擲第一次,勝,輸,擲一次,勝,輸,？,程序設(shè)計舉例：擲骰子,擲骰子 細化設(shè)計 定義一個變量保存游戲進展的狀態(tài) gamestatus 0：繼續(xù) 1：勝利（游戲結(jié)束） 2：失?。ㄓ螒蚪Y(jié)束）,函數(shù),程序設(shè)計舉例：擲骰子,擲骰子 實現(xiàn)（cw0807.c）,函數(shù),#include #include #include int rollDice(void); void main() int gameStatus, sum, myPoint; srand(time(NULL); sum = rollDice();,擲第一次,程序設(shè)計舉例

18、：擲骰子,擲骰子 實現(xiàn),函數(shù),switch(sum) case 7: case 11: gameStatus = 1; break; case 2: case 3: case 12: gameStatus = 2; break; default: gameStatus = 0; myPoint = sum; printf(Point is %dn, myPoint); break; ,擲第一次之后的結(jié)果,程序設(shè)計舉例：擲骰子,擲骰子 實現(xiàn),函數(shù),while (gameStatus = 0) sum = rollDice(); if (sum = myPoint) gameStatus = 1;

19、 else if (sum = 7) gameStatus = 2; if (gameStatus = 1) printf(You wins!); else printf(You loses!); ,繼續(xù)游戲,勝負判斷,程序設(shè)計舉例：擲骰子,擲骰子 實現(xiàn),函數(shù),int rollDice() int dice1, dice2, sum; dice1 = rand()%6 + 1; /第一個骰子的點數(shù) dice2 = rand()%6 + 1; /第二個骰子的點數(shù) sum = dice1 + dice2; printf(You rolled %d + %d = %dn, dice1, dice2,

20、 sum); return sum; ,遞歸函數(shù),遞歸函數(shù) 直接或間接調(diào)用自己的函數(shù)。,函數(shù),案例分析：遞歸函數(shù),用遞歸方法計算n!。 分析 5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 5! = 5 * 4! 4! = 4 * 3!. 遞歸公式,函數(shù),基本情形,簡化問題,s=1; n=1; while (n=20) s = n * s;,迭代,n! = n * (n-1)!,案例分析：遞歸函數(shù),舉例：用遞歸方法計算n!。 源代碼（cw0805.c）,函數(shù),#include long fac(int n) long f; if (n=0|n=1) f=1; else f=n*fac(n-1);

21、 printf(t%d!=%ldn, n, f); return f; void main( ) printf(nt5!=%ldn, fac(5); ,1!=1 2!=2 3!=6 4!=24 5!=120 5!=120,遞歸調(diào)用,案例分析：遞歸函數(shù),舉例：用遞歸方法計算n!。 分析,函數(shù),5!,5*4!,4*3!,3*2!,2*1!,1,120,5*24,4*6,3*2,2*1,1,遞歸調(diào)用,從遞歸調(diào)用返回值,用遞歸方案解決問題小結(jié),用遞歸（函數(shù)）方案解決問題 遞歸函數(shù)只知道如何去解最簡單的情形（基本情形） 簡單的返回一個值 把復(fù)雜的問題分成兩部分： 函數(shù)知道如何去做的部分 函數(shù)不知道如何去

22、做的部分 這一部分與原問題相似，且更簡單 函數(shù)可以調(diào)用自己的新形式來解決這個更小的問題（遞歸調(diào)用） 最終遇到基本情形 函數(shù)識別出基本情形，將結(jié)果返回給前一個情形 一系列的結(jié)果按順序返回 直到把最終結(jié)果返回給原始的調(diào)用者（可能是main()函數(shù)）,函數(shù),案例分析：遞歸方案,使用遞歸方法計算斐波拉契數(shù)列。 0 1 1 2 3 5 8 分析 從第三個數(shù)開始，每個數(shù)是前兩個數(shù)的和。 第一、二個數(shù)是確定的。 遞歸公式 fib(n) = fib(n-1) + fib(n-2) fib(1) = 0 fib(2) = 1,函數(shù),遞歸與迭代,遞歸與迭代的比較 循環(huán) 迭代：明確使用了循環(huán)結(jié)構(gòu) 遞歸：重復(fù)調(diào)用遞歸

23、函數(shù) 終止條件 迭代：循環(huán)條件不滿足 遞歸：遇到基本情形 都有可能出現(xiàn)無限循環(huán) 如何選擇 迭代：性能好 遞歸：可讀性好,函數(shù),程序設(shè)計舉例：漢諾塔問題,漢諾塔問題 問題 假設(shè)有三個分別命名為X，Y和Z的塔座，在塔座X上插有n個直徑大小各不相同、依從小到大編號為1，2，n的圓盤?，F(xiàn)要求將X軸上的n個圓盤移到塔座Z上，并按同樣的順序疊放。 移動時必須遵循以下規(guī)則： 每次只能移動一個圓盤； 圓盤可以插在X，Y和Z中的任一塔座上； 任何時候都不能將一個較大的圓盤壓在較小的圓盤之上。,函數(shù),程序設(shè)計舉例：漢諾塔問題,漢諾塔問題 分析 n=1時 將圓盤1從塔座X移到塔座Z。,函數(shù),基本情形,程序設(shè)計舉例：漢諾塔問題,漢諾塔問題 分析 n1時,函數(shù),1. 利用塔座Z為輔助塔座，將壓在圓盤n之上的n-1個盤從塔座X移到塔座Y； （與原問題類似） 2. 將圓盤n從塔座X移到塔座Z； 3. 利用塔座X為輔助塔座，將塔座Y上的n-1個圓