CCF中学生计算机程序设计基础篇-小.pdf-资料库

CCF 中学生计算机程序设计教材 CCF 中学生计算机程序设计基础篇中国计算机学会组编江涛宋新波朱全民主编北京

第1 章模块化编程—函数我们处理任何问题都有诸多环节，比如煮饭，先要准备米，将米淘净后，然后根据米的吸水特性加水，弄好后放入电饭煲中，按下电饭煲的煮饭开关，等电饭煲灯熄灭，然后饭就做好了。现在煮饭看起来变得十分简单，其关键原因是煮饭的技术活都被电饭煲干了。电饭煲煮饭是如何控制火候和时间的，其实我们并不关心，我们所关心的是用电饭煲将饭煮熟的结果，这个方法我们叫封装。在计算机程序设计中，封装是一个非常重要的概念，它是实现程序模块化结构的重要手段。在 C + + 中，我们通常采用函数来进行模块封装，对于函数，我们所关心的是对给定的自变量输入，能否得到我们想要的输出。有些函数系统已经做好了 , 可直接调用，比如诸多的数学函数、字符串处理函数等，有些函数则需要根据自己的需求进行个性开发，这章我们就重点讲授如何创作自己的函数。 1.1 自定义函数的引入【例 1 . 1 】给出平面上两个点的坐标，求两点之间的曼哈顿距离。提示：平面上 A 点 (x1,y1) 与 B 点 (x2,y2) 的曼哈顿距离为：|x1- x2|+|y1- y2|。分析：计算曼哈顿距离可以用前面学过的分支结构来解决。程序如下： 1 //eg1.1_1 2 #include 3 using namespace std; 4 int main() 5 { 6 double x1,y1,x2,y2; 7 double dx,dy; 8 cin>>x1>>y1>>x2>>y2; 9 if(x1>x2) // 计算 |x1-x2| 运行结果：输入：1.2 1.5 2.5 3.8 输出：3.6

10 dx=x1-x2; 11 else 12 dx=x2-x1; 13 if(y1>y2) // 计算 |y1-y2| 14 dy=y1-y2; 15 else 16 dy=y2-y1; 17 cout< 3 using namespace std; 4 double abs(double x) // 计算 x 的绝对值函数 5 { 6 if(x>0) 7 return x; 8 else 9 return -x; 10 } 11 int main() 12 { 13 double x1,y1,x2,y2; 14 double dx,dy,mht; 15 cin>>x1>>y1>>x2>>y2; 16 mht=abs(x1-x2)+abs(y1-y2); 17 cout<

1.2 函数的定义 1.2 函数的定义前面我们用过了很多 C++ 标准函数，但是这些标准函数并不能满足所有需求。当我们需要特定的功能函数时，这就需要我们要学会自定义函数，根据需求定制想要的功能。 1 . 2 . 1 函数定义的语法函数体返回类型函数名 ( 参数列表 ) { } 关于函数定义的几点说明：（1 ）自定义函数符合 “ 根据已知计算未知 ” 这一机制，参数列表相当于已知，是自变量，函数名相当于未知，是因变量。如程序 eg1.1_2 中的 abs 函数的功能是根据给定的数 x 计算 x 的绝对值，参数列表中 x 相当于已知— 自变量，abs 函数的值相当于未知— 因变量。（ 2 ）函数名是标识符，一个程序中除了主函数名必须为 main 外，其余函数的名字按照标识符的取名规则命名。（3 ）参数列表可以是空的，即无参函数，也可以有多个参数，参数之间用逗号隔开，不管有没有参数，函数名后的括号不能省略。参数列表中的每个参数，由参数类型说明和参数名组成。如程序 eg1.1_2 中 abs 函数的参数列表只有一个参数，参数数据类型是 double，参数名是 x 。（ 4 ）函数体是实现函数功能的语句，除了返回类型是 void 的函数，其他函数的函数体中至少有一条语句是 “return 表达式； ” 用来返回函数的值。执行函数过程中碰到 return 语句，将在执行完 return 语句后直接退出函数，不去执行后面的语句。（ 5 ）返回值的类型一般是前面介绍过的 int、 double、 char 等类型，也可以是数组。有时函数不需要返回任何值，例如函数可以只描述一些过程用 printf 向屏幕输出一些内容，这时只需定义函数返回类型为 void，并且无须使用 return 返回函数的值。 1 . 2 . 2 函数定义应用实例根据上述定义，我们知道 C++ 函数形态有以下四类： 3

（1 ）返回类型函数名 ( 参数列表 ) 。（2 ）返回类型函数名 ( （3 ）void 函数名（参数列表）。（4 ）void 函数名 ( 下面我们一起来看几个例子： )。 )。【例 1 . 2 】给定两个非负整数 n 和 m ，编写函数计算组合数 Cm 分析：首先分析函数的功能，根据给定的 n,m 计算 Cm n 。 n 。n,m 已知，相当于自变量； Cm n 未知，相当于因变量。设计以下函数： long long C(int n,int m) 其中，函数的返回值为 Cm n , 返回类型为 long long, 函数名为 C ，参数列表中有两个参数 n,m，类型都是 int。函数体是实现函数功能的语句，根 m! ∗ (n − m)! 发现需要三次用到 “ 计算一个数的阶乘 ” 这个功能，据 Cm n = n! 因此把这个功能独立出来设计一个函数来实现： long long f(int n) 该函数的返回值为 n!，返回类型为 long long, 函数名为 f, 需要一个参数 n ，类型为 int。综上，该函数的代码如下： 1 //eg1.2 2 long long f(int n) 3 { 4 long long ans=1; 5 for(int i=1;i<=n;i++) 6 ans*=i; 7 return ans; 8 } 9 10 long long C(int n,int m) 11 { 12 return f(n)/(f(m)*f(n-m)); 13 } 提示：（1 ）函数体中的语句可以是对另一个函数的调用。（2 ）对于较大的 n,m 来说，上述程序可能会产生溢出。 4 第1章模块化编程—函数

【例 1 . 3 】编写函数输出斐波那契数列的第 n 项。其中斐波那契数列 f(n) 的定义如下： 1.3 函数调用与参数传递 f(1)=0,f(2)=1 f(n)=f(n- 1)+f(n- 2)(n>=2) 分析：因为该函数不需要返回值，只需要输出 f(n) 即可，所以该函数的返回类型为 void，函数体部分只需计算出 f(n) 再输出即可。函数代码如下： 1 //eg1.3 2 void output(int n) 3 { 4 if(n<=2) 5 cout<

两大类：其中一类有返回值，如程序 eg1.1_2 中的 abs 函数、例 1.2 中的 f 函数和 C 函数；另一类没有返回值，如例 1.3 中的 output 函数。对于有返回值的函数，调用时必须以值的形式出现在表达式中。比如程序 eg1.1_2 第 16 行： mht=abs(x1- x2)+abs(y1- y2); 该语句对 abs 函数的调用出现在赋值语句的右边，程序 eg1.2 第 12 行： return f(n)/(f(m)*f(n- m)); 该语句对 f 函数的调用出现在 return 语句中，作为 C 函数的返回值。对于没有返回值的函数，直接写“ 函数名 ( 参数 ) ；”即可。如例 1.3 中，如果需要输出斐波那契数列的第 10 项，用 “output(10)； ” 即可实现。程序可以调用任何前面已经定义的函数，如果我们需要调用在后面定义的函数，就要先声明该被调用的函数。声明方法如下： // 声明 sgn 函数返回类型函数名 ( 参数列表 ) ；程序如下： 1 #include 2 using namespace std ; 3 int sgn(int n); 4 int main() 5 { 6 int n; 7 cin>>n; 8 cout<0)?1:-1; 15 } 2 ．形式参数与实际参数函数调用需要理解形式参数与实际参数：（1 ）函数定义中的参数名称为形式参数，如 long long C(int n,int m) 中的 n 和 m 是形式参数，我们完全可以把 n 换成 a, 把 m 换成 b ，再把函数体中的 n 换成 a,m 换成 b, 函数的功能完全一样。（2 ）实际参数是指实际调用函数时传递给函数的参数的值。如调用函 6 第1章模块化编程—函数

1.3 函数调用与参数传递数 C(6,3)，这里的 6,3 就是实际参数，其中 6 传递给形式参数 n ，3 传递给形式参数 m 。 3 ．调用函数的执行过程调用函数的执行过程如下：（ 1 ）计算实际参数的值。如程序 eg1.1_2 中输入 x1=1.2， y1=1.5， x2=2.5， y2=3.8，程序第 16 行调用函数 abs(x1- x2) 和 abs(y1- y2)，首先计算参数 x1- x2=- 1.3， y1- y2=- 2.3，这里的 -1.3 和 -2.3 就是实际参数。（2 ）把实际参数传递给被调用函数的形式参数，程序执行跳到被调用的函数中。如程序 eg1.1_2 中，调用 abs(x1- x2) 时就会把 -1.3 赋值给函数定义中的形式参数 x ，然后执行 abs(- 1.3)。（ 3 ）执行函数体，执行完后如果有返回值，则把返回值返回给调用该函数的地方继续执行。如上面的例子中，就会在执行完 abs(- 1.3) 后返回 1.3，再执行 abs(- 2.3) 后返回 2.3，接着就可以计算出 abs(x1- x2)+abs(y1- y2) 的值等于 1.3+2.3=3.6，再赋值给左边的变量 mht。 1 . 3 . 2 参数传递 1 ．传值参数函数通过参数来传递输入数据，参数通过传值机制来实现。前面的程序中的函数都采用了传值参数，采用的传递方式是值传递，函数在被调用时，用克隆实参的办法得到实参的副本传递给形参，改变函数形参的值并不会影响外部实参的值。【例 1 . 4 】编写程序利用函数交换两个变量的值。 1 //eg1.4_1( 错误 ) 2 #include 3 using namespace std; 4 void swap(int a,int b) 5 { 6 int t=a; 7 a=b; 8 b=t; 9 } 10 11 int main() 运行结果：输入：3 4 输出：3 4 7

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