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  • C语言--- 字符串数组 、 预处理器和预处理指令 、 多文件编程 、 结构体

    1 输入一个姓名，判断是否是五虎上将。

    1.1 问题

    本案例需要使用交互的方式判断：用户从控制台输入一个名字，由程序判断该名字是否在五虎上将的名单中。五虎上将的名单是：GuanYu、ZhangFei、ZhaoYun、MaChao、HuangZhong。

    如果名字在名单中，程序交互过程如图-1所示：

    图-1

    如果名字不在名单中，程序交互过程如图-2所示：

    图-2

    1.2 方案

    首先，在程序中定义一个字符指针数组，作为五虎上将的名单使用。然后，从控制台输入一个名字，接着，遍历名单，逐个对比输入的名字与名单中的名字是否一致，如果一致，则输出“XX是五虎上将之一”；否则则输出“XX不是五虎上将之一”。

    1.3 步骤

    实现此案例需要按照如下步骤进行。

    步骤一：定义五虎上将名单

    使用字符指针数组作为名单。

    代码如下：

    1. #include <stdio.h>
    3. int main(int argc, const char * argv[])
    4. {
    5. char *tiger[5] = {"GuanYu", "ZhangFei", "ZhaoYun", "MaChao", "HuangZhong"};
    7. return 0;
    8. }

    步骤二：输入一个名字

    定义一个字符数组，用于存储从控制台输入的名字。

    代码如下：

    1. #include <stdio.h>
    3. int main(int argc, const char * argv[])
    4. {
    5. char *tiger[5] = {"GuanYu", "ZhangFei", "ZhaoYun", "MaChao", "HuangZhong"};
    7. char name[20];
    8. printf("请输入一个名字：");
    9. scanf("%s", name);
    11. return 0;
    12. }

    步骤三：遍历数组

    遍历数组，逐个将数组元素与输入的名字对比，查找是否为五虎上将之一。

    1. #include <stdio.h>
    2. #include <string.h>
    4. int main(int argc, const char * argv[])
    5. {
    6. char *tiger[5] = {"GuanYu", "ZhangFei", "ZhaoYun", "MaChao", "HuangZhong"};
    8. char name[20];
    9. printf("请输入一个名字：");
    10. scanf("%s", name);
    12. int i;
    13. for (i = 0; i < 5; i++)
    14. if (strcmp(name, tiger[i]) == 0)
    15. {
    16. printf("%s是五虎上将之一。 ", name);
    17. break;
    18. }
    20. if (i == 5)
    21. printf("%s不是五虎上将之一。 ", name);
    23. return 0;
    24. }

    注意：strcmp函数需要包含string.h这个头函数。

    1.4 完整代码

    本案例的完整代码如下所示：

    1. #include <stdio.h>
    2. #include <string.h>
    4. int main(int argc, const char * argv[])
    5. {
    6. char *tiger[5] = {"GuanYu", "ZhangFei", "ZhaoYun", "MaChao", "HuangZhong"};
    8. char name[20];
    9. printf("请输入一个名字：");
    10. scanf("%s", name);
    12. int i;
    13. for (i = 0; i < 5; i++)
    14. if (strcmp(name, tiger[i]) == 0)
    15. {
    16. printf("%s是五虎上将之一。 ", name);
    17. break;
    18. }
    20. if (i == 5)
    21. printf("%s不是五虎上将之一。 ", name);
    23. return 0;
    24. }

    2 定义宏并在程序中使用

    2.1 问题

    对于如下在一个有10个数组元素的数组中找出最大值的程序：

    1. #include <stdio.h>
    2. #include <time.h>
    3. #include <stdlib.h>
    5. int main()
    6. {
    7. int max;
    8. int arr[10];
    10. srand((unsigned)time(0));
    11. for (int i = 0; i< 10; i++)
    12. arr[i] = (int)rand() % 100;
    14. printf("数组中的数据为：");
    15. for (int i = 0; i < 10; i++)
    16. printf(" %d", arr[i]);
    17. printf(" ");
    19. max = arr[0];
    20. for (int i = 1; i < 10; i++)
    21. if (max < arr[i])
    22. max = arr[i];
    24. printf("最大值是：%d ", max);
    26. return 0;
    27. }

    如果程序的需求改变，要求在20个数组元素中找到最大值，上述程序的编写方式就会带来很大的麻烦。因为我们要修改程序中所有与数组长度相关的数字10为20。为了避免这些麻烦，可以的使用宏替换。

    2.2 方案

    宏定义有如下格式：

    1. #define 标识符 替换列表

    宏的替换列表可以包括标识符、关键字、数值常量、字符常量、字符串字面量、操作符等。在文件后面的内容中，不管标识符在哪里出现，预处理器都会用替换列表代替它。

    在本案例中，首先定义一个宏，让它来代表数组的长度。然后，在主函数中，所有与数组长度有关的地方全部改为宏名。这样如果要修改数组的长度，只需要修改宏定义即可。

    2.3 步骤

    实现此案例需要按照如下步骤进行。

    步骤一：定义宏

    代码如下：

    1. #include <stdio.h>
    2. #include <time.h>
    3. #include <stdlib.h>
    5. #define SIZE 10
    7. int main()
    8. {
    9. int max;
    10. int arr[10];
    12. srand((unsigned)time(0));
    13. for (int i = 0; i< 10; i++)
    14. arr[i] = (int)rand() % 100;
    16. printf("数组中的数据为：");
    17. for (int i = 0; i < 10; i++)
    18. printf(" %d", arr[i]);
    19. printf(" ");
    21. max = arr[0];
    22. for (int i = 1; i < 10; i++)
    23. if (max < arr[i])
    24. max = arr[i];
    26. printf("最大值是：%d ", max);
    28. return 0;
    29. }

    步骤二：将程序中所有与数组长度相关的数字10，均改为宏名

    代码如下：

    1. #include <stdio.h>
    2. #include <time.h>
    3. #include <stdlib.h>
    5. #define SIZE 10
    7. int main()
    8. {
    9. int max;
    10. int arr[SIZE];
    12. srand((unsigned)time(0));
    13. for (int i = 0; i< SIZE; i++)
    14. arr[i] = (int)rand() % 100;
    16. printf("数组中的数据为：");
    17. for (int i = 0; i < SIZE; i++)
    18. printf(" %d", arr[i]);
    19. printf(" ");
    21. max = arr[0];
    22. for (int i = 1; i < SIZE; i++)
    23. if (max < arr[i])
    24. max = arr[i];
    26. printf("最大值是：%d ", max);
    28. return 0;
    29. }

    这样，当数组长度需要修改时，只需要修改如下宏定义即可。

    1. #define SIZE 10

    在编译之前的与处理时，将自动替换程序中的所有宏名，避免了人工查找的麻烦。

    2.4 完整代码

    本案例的完整代码如下所示：

    1. #include <stdio.h>
    2. #include <time.h>
    3. #include <stdlib.h>
    5. #define SIZE 10
    7. int main()
    8. {
    9. int max;
    10. int arr[SIZE];
    12. srand((unsigned)time(0));
    13. for (int i = 0; i< SIZE; i++)
    14. arr[i] = (int)rand() % 100;
    16. printf("数组中的数据为：");
    17. for (int i = 0; i < SIZE; i++)
    18. printf(" %d", arr[i]);
    19. printf(" ");
    21. max = arr[0];
    22. for (int i = 1; i < SIZE; i++)
    23. if (max < arr[i])
    24. max = arr[i];
    26. printf("最大值是：%d ", max);
    28. return 0;
    29. }

    3 定义宏函数并在程序中使用

    3.1 问题

    定义宏函数，完成以下操作：

    1) 求最大值。

    2) 判断奇偶。

    3) 小写字母转大写。

    4) 变量值交换。

    3.2 方案

    宏函数，又被称为带参数的宏，其定义有如下格式：

    1. #define 标识符(x1,x2,…,xn) 替换列表

    它的使用方法例如：

    1. #define FUN(x) ((x)*(x))
    2. int main()
    3. {
    4. int a;
    5. a = FUN(5);
    6. ……
    7. }

    在编译前的预处理阶段，预处理器首先将a=FUN(5)中的5替换#define FUN(x) ((x)*(x))中的x，使其成为#define FUN(5) ((5)*(5))，然后，用替换列表((5)*(5))替换a=FUN(5)中的FUN(5)，使其成为a=((5)*(5))。

    在上述宏函数中，在替换列表中会发现存在许多括号，这些括号是必不可少的。例见下面程序：

    1. #define FUN(x) ((x)*(x))
    2. int main()
    3. {
    4. int a;
    5. a = FUN(5+3);
    6. ……
    7. }

    在编译前的预处理阶段，预处理器首先将a=FUN(5+3)中的5+3替换#define FUN(x) ((x)*(x))中的x，使其成为#define FUN(5+3) ((5+3)*(5+3))，然后，用替换列表((5+3)*(5+3))替换a=FUN(5+3)中的FUN(5+3)，使其成为a=((5+3)*(5+3))。这是符合题意的。

    如果上例中宏函数的替换列表没有括号，如下例所示：

    1. #define FUN(x) x*x
    2. int main()
    3. {
    4. int a;
    5. a = FUN(5+3);
    6. ……
    7. }

    那么，替换的过程将是首先将a=FUN(5+3)中的5+3替换#define FUN(x) x*x中的x，使其成为#define FUN(5+3) 5+3*5+3，然后，用替换列表5+3*5+3替换a=FUN(5+3)中的FUN(5+3)，使其成为a=5+3*5+3。这是不符合题意的。

    3.3 步骤

    实现此案例需要按照如下步骤进行。

    步骤一：求最大值

    代码如下：

    1. #include <stdio.h>
    3. #define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
    5. int main()
    6. {
    7. printf("3和5的最大值为：%d ", MAX(3, 5));
    9. return 0;
    10. }

    步骤二：判断奇偶

    代码如下：

    1. #include <stdio.h>
    3. #define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
    4. #define IS_EVEN(a) ((a) % 2 == 1)
    6. int main()
    7. {
    8. printf("3和5的最大值为：%d ", MAX(3, 5));
    9. printf("3是否为奇数：%s ", IS_EVEN(3) ? "是" : "否");
    11. return 0;
    12. }

    步骤三：小写字母转大写

    代码如下：

    1. #include <stdio.h>
    3. #define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
    4. #define IS_EVEN(a) ((a) % 2 == 1)
    5. #define UPPER(c) c - 32
    7. int main()
    8. {
    9. printf("3和5的最大值为：%d ", MAX(3, 5));
    10. printf("3是否为奇数：%s ", IS_EVEN(3) ? "是" : "否");
    11. printf("a转为大写字母是：%c ", UPPER('a'));
    13. return 0;
    14. }

    步骤四：变量值交换

    代码如下：

    1. #include <stdio.h>
    3. #define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
    4. #define IS_EVEN(a) ((a) % 2 == 1)
    5. #define UPPER(c) c - 32
    6. #define SWAP(a, b) {int t = a; a = b; b = t;}
    8. int main()
    9. {
    10. printf("3和5的最大值为：%d ", MAX(3, 5));
    11. printf("3是否为奇数：%s ", IS_EVEN(3) ? "是" : "否");
    12. printf("a转为大写字母是：%c ", UPPER('a'));
    14. int a = 3;
    15. int b = 5;
    16. SWAP(a, b);
    17. printf("交换后a=%d，b=%d ", a, b);
    19. return 0;
    20. }

    3.4 完整代码

    本案例的完整代码如下所示：

    1. #include <stdio.h>
    3. #define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
    4. #define IS_EVEN(a) ((a) % 2 == 1)
    5. #define UPPER(c) c - 32
    6. #define SWAP(a, b) {int t = a; a = b; b = t;}
    8. int main()
    9. {
    10. printf("3和5的最大值为：%d ", MAX(3, 5));
    11. printf("3是否为奇数：%s ", IS_EVEN(3) ? "是" : "否");
    12. printf("a转为大写字母是：%c ", UPPER('a'));
    14. int a = 3;
    15. int b = 5;
    16. SWAP(a, b);
    17. printf("交换后a=%d，b=%d ", a, b);
    19. return 0;
    20. }
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