程序设计基础第二周答疑要点整理

格式符和数据类型要匹配

使用scanf读入或使用printf输出的时候一定要注意变量类型与格式符匹配：int类型对应%d，long long int类型对应%lld，double类型对应%lf（注意double类型的输出需要使用%f），需要输出字符时使用%c，unsigned int对应%u，unsigned long long对应%llu

如果不匹配，在C99标准中属于“未定义行为”，编译器可以任意实现未定义的行为。是的，按理来说，如果出现未定义行为，编译器给你弹出一个俄罗斯方块游戏，那也是合理的！所以，不要试图讨论“未定义行为”的结果，无论它是对了，还是错了，都没有意义。

也就是说很有可能在你的电脑上，它按照你的想法运行，但是换一个环境，它就不按照你的想法运行了。

学会使用字符字面值

在编写代码时，如果需要使用字符的ASCII值，不必查表记忆，可以直接使用字符字面值，字符字面值为由单引号括起来的单个字符。这样做一来可以减少大家记忆的工作量，二来可以使得你的程序更易读。

例如：

if ('0'<=c && c<='9')//判断 c 是不是数字字符
if ('a'<=c && c<='z')//判断 c 是不是小写字母
if ('A'<=c && c<='Z')//判断 c 是不是大写字母

再次强调：由单引号括起来的单个字符才是字符字面值，没有单引号括起来的字符是变量名，若该变量在此前未被声明，则编译时会报错（变量未定义），若该变量在此前已被声明和使用（但存入的值不是它对应的字符字面值），则编译时可能不会报错，但代码运行结果可能与期望的相差很远

//char类型变量c与字符字面量'A'进行比较
char c;
scanf("%c", &c);
if (c == 'A'){
    ...
}

//char类型变量c与变量A进行比较
//若变量A未定义则会编译报错
//若已定义使用则编译可能不会报错，但结果可能非预期
char c;
scanf("%c", &c);
if (c == A){
    ...
}

循环中变量的处理与重置

在进入循环前定义的变量，如果在每趟循环开始或结束时不进行重置值操作，那么在进入下一趟循环后会保持原有值不变，从而导致存在多组数据的题目中产生输出出错的问题。此问题尤见于多组输入输出问题中。

下面是一道例题，以及一种典型的错误写法：

/*
例题：给定n,m，分别计算n组输入中每组的m个数之和
*/

//一种比较典型的错误写法如下
int n, m, sum = 0, tmp;
scanf("%d%d", &n, &m);
for (int i = 0; i < n; ++i){
    for (int j = 0; j < m; ++j){
        scanf("%d", &tmp);
        sum = sum + tmp;
    }
    printf("%d\n", sum);
}

错误的原因：sum 变量虽然在声明时被初始化置为 \(0\) ，但在内层循环结束、输出 sum 的值后，sum 并没有被重新置为 \(0\)，而是在进入下一次外层循环时保持原值，这就导致当外层循环跑后面的 \(n-1\) 趟时，sum 变量的初始值不是 \(0\)，从而每次累加 tmp 值都会出错

要避免这样的错误，就需要在每次跑 \(m\) 趟循环累加之前，先将sum变量置为 \(0\) ，或者在输出sum变量后，立刻将sum的值置\(0\)，如下：

/*
例题：给定n,m，分别计算n组输入中每组的m个数之和
*/

//正确写法之一
int n, m, sum = 0, tmp;
scanf("%d%d", &n, &m);
for (int i = 0; i < n; ++i){
    sum = 0;	//可以在内层循环开始前，置sum为0
    for (int j = 0; j < m; ++j){
        scanf("%d", &tmp);
        sum = sum + tmp;
    }
    printf("%d\n", sum);
    //也可以在输出sum后，在这里将sum置为0
}

另外，由于 C99 不要求所有的变量定义声明都写在main函数中的最上面，也可以在进入内层循环之前定义计数变量sum。这样，新定义的变量作用域就是本次外层循环，当外层循环的一趟结束时，在循环内定义的变量sum会被清理掉，在循环外无法使用该变量，进入下一趟外层循环时，又会重新定义声明一个新的sum变量：

/*
例题：给定n,m，分别计算n组输入中每组的m个数之和
*/

//正确写法之二
int n, m;
scanf("%d%d", &n, &m);
for (int i = 0; i < n; ++i){
    int sum = 0;	//循环内定义并初始化sum变量
    for (int j = 0; j < m; ++j){
        int tmp;
        scanf("%d", &tmp);
        sum = sum + tmp;
    }
    printf("%d\n", sum);
}

运算过程中的数据类型问题

int类型变量所能存入的整数是有大小范围的。当两个int类型变量执行运算时，如果结果超出了int变量所能存入的范围，就会立即发生溢出，即使将结果赋值给long long int变量也是将错误的值存入了变量。因此，当题给数据范围存在溢出风险时，要么直接使用long long int类型变量存储和运算，要么在运算前将其中一个运算数使用强制类型转换先转为long long int，这样才能得到正确的结果。

举个例子，请大家猜一猜下面这个代码会输出什么：

#include <stdio.h>
int main(){
    long long int a=2000000000*2;
    printf("%lld\n",a);
    return 0;
}

它会输出正确答案4000000000吗？错了！它的运行结果是：

image-20230927165310913

可以看到结果和我们预料到的不一样，因为出现了有符号整型数溢出的未定义行为。如果你看了上一期答疑要点，在编译选项里加入了-Wall，那么这段代码会有一个警告：

[警告] integer overflow in expression [-Woverflow]

为了得到正确的结果，我们可以进行类型转换，在两个乘数后面加个LL，来表示它是long long int型：

#include <stdio.h>
int main(){
    long long int a=2000000000LL*2LL;
    printf("%lld\n",a);
    return 0;
}

这样就对了：

image-20230927165807322

同样的道理，当除号的两个运算数都是整型时，本次执行的除法是整除，即使将结果赋给double类型变量也只是存入了错误的值。例如：

image-20230927171426815

如果想要让除法成为浮点数除法，需要在执行除法前，先使用强制类型转换将运算数转为double类型。

image-20230927171548493

我们的建议是：如果一个表达式，你希望它最终的结果是浮点数，那么其中的每个量都要是浮点数。变量，使用强制类型转换(double)或使用乘以 1.0 的方式转为浮点数；常量，不要写作 2 而是写作 2.0 来声明其为浮点数。

数组的定义使用与全局数组

数组的定义方式为：

数组中元素的类型 数组名[数组大小];

注意数组的下标范围是从0 ~ 数组大小-1，而不是1 ~ 数组大小，使用时一定要注意不要访问超出数组下标范围的位置

全局数组定义的位置在main函数的前面，和在main函数内定义的数组相比，一般可以有更大的容量。以经验来看，当所使用的int类型数组大小超过100000时，就需要改为在main函数前面定义全局数组，而不是在main函数里定义数组。main函数中过大的数组会导致栈溢出错误，进而直接使程序终止。

循环结构的使用错误

在for循环和while循环的圆括号后面，不能输入分号，否则会使这个循环在遇到分号后就会结束，无法“管住”后面花括号包裹的代码块，进而导致循环体在循环结束后才去执行（且只执行一次），或因为循环条件无法被打破而无尽循环、卡住代码执行的问题。

错误：

for(int i=1;i<=n;++i);
{
    //需要循环执行的代码
}

正确：

for(int i=1;i<=n;++i)
{
    //需要循环执行的代码
}

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作者：梁秋月，逐月的流星