智能程序设计（C语言）

这一串打印出来是四行诗 (诗只在这里出现一次):

Candy
Is dandy
But liquor
Is quicker.
  --Ogden Nash

字符串字面量可以包含转义序列; 转义字符经常出现在 printf/scanf 的格式串里.

最常用的是 \n: 每个 \n 使光标移到下一行.

printf("one\ntwo\n");

输出为两行:

one
two

当C编译器在程序中遇到长度为 \(n\) 的字符串字面量时, 它会为该字符串分配 \(n + 1\) 个字节的内存.

这块空间存字符串的字符, 外加一个额外字符: 空字符 标记字符串的结尾.

空字符是所有位都为0的字节, 因此它用转义序列 '\0' 表示.

字符串字面量 "abc" 存储成 4 个字符的数组:

空串 "" 只存一个空字符:

char *p;
p = "abc";          /* p 指向 'a' */

char ch;
ch = "abc"[1];      /* ch = 'b' */

赋值让 p 指向字符串的第一个字符; "abc"[1] 就是字符 'b'.

把 0 ~ 15 的数字转成十六进制字符:

char digit_to_hex_char(int digit)
{
  return "0123456789ABCDEF"[digit];
}

这里把字符串字面量当作只读数组: digit 是下标, 返回值是对应字符.

char date[] = "June 14";   /* 数组 */
char *date = "June 14";    /* 指针 */

两种声明都能当字符串用, 但:

• 数组: date 是数组名, 内容可以修改, 存放的是自己的一份副本.

• 指针: date 是变量, 可以改指向; 指向不应修改的字符串字面量.

char *p;
char str[STR_LEN + 1];
p = str;        /* 让 p 指向字符数组 */

char *p; 不会为字符串分配空间. 使用 p 作为字符串前, 必须让它指向一个字符数组; 也可以指向以后动态分配的字符串.

char str[] = "Are we having fun yet?";
printf("%.6s\n", str);
puts(str);

要打印字符串的一部分, 可以使用转换说明 %.ps

p 是要打印的字符数量.

printf("%.6s\n", str); 将打印 Are we

puts(str); 打印整个字符串并自动换行 (相当于 printf("%s\n", str)).

转换说明 %s 允许 scanf 把字符串读入字符数组:

char str[20];
scanf("%s", str);   /* str 是数组名, 无需 & */

• scanf 先跳过空白字符, 再读入字符, 直到遇到空白;

• 空格、制表符、换行符都会让它停止;

• 它在末尾自动存储一个空字符.

因此 scanf 通常读不到整行.

要读取整行, 历史上常用 gets, 它的特点是:

• 不跳过开头的空白字符, 一直读到换行符才停止;

• 丢弃换行符, 用空字符代替.

但 gets 有严重缺陷, 下一页细讲; 现在应改用 fgets.

不要使用 gets 读取字符串:

• gets 不检查缓冲区大小, 输入过长会溢出 (缓冲区溢出漏洞的经典来源)

• C11 标准已把 gets 从语言中移除; OJ 平台上的老题也要改用 fgets

fgets 会连换行符一起读入 (和 gets 不同), 需要时手工去掉末尾的 \n.

去掉换行符的写法 (strlen 声明在 <string.h> 中).

char line[100];

/* Wrong: gets(line);  —— 危险且已移除 */
fgets(line, sizeof(line), stdin);   /* 正确: 带上限长度 */

size_t l = strlen(line);
if (l > 0 && line[l - 1] == '\n')
  line[l - 1] = '\0';

程序员经常自己编写输入函数. 设计时要考虑:

• 是否在存储前跳过空白字符?

• 什么字符让函数停止读取 (换行/任意空白/其他)? 这个字符存不存?

• 输入太长无法存储时, 丢弃多余字符还是留给下一次输入?

假设需要这样一个函数: 不跳过空白, 在第一个换行符处停止 (不存储), 并丢弃多余字符.

函数原型: int read_line(char str[], int n);

若输入行超过 n-1 个字符, 多出的字符被丢弃; 函数返回实际存入的字符数.

int count_spaces(const char s[])
{
  int count = 0;
  for (int i = 0; s[i] != '\0'; i++) {
    if (s[i] == ' ')
      count++;
  }
  return count;
}

int count_spaces(const char *s)
{
  int count = 0;
  for (; *s != '\0'; s++) {
    if (*s == ' ')
      count++;
  }
  return count;
}

由于字符串是以数组的方式存储的, 可以使用下标来访问字符串中的字符.

要处理字符串 s 中的每个字符, 可以设置一个循环来对计数器 i 进行自增并通过表达式 s[i] 选择字符.

计算字符串中空格数的函数:

用指针运算代替下标:

strcpy(str2, "abcd");
/* str2 现在包含 "abcd" */

strcpy(str1, str2);
/* str1 现在包含 "abcd" */

strcpy函数的原型:

char *strcpy(char *s1, const char *s2);

strcpy、strlen、strcat、strcmp 都声明在 <string.h> 中, 使用前要 #include <string.h>.

strcpy将字符串s2复制到字符串s1中.

准确地说, strcpy将 s2指向的字符串 复制到 s1指向的数组中.

strcpy返回s1(指向目标字符串的指针).

调用strcpy, 把字符串"abcd"存储到str2中:

把str2的内容复制到str1:

• 字符串以 '\0' 结尾, 长度不包含这个空字符

• s[i] 就是 *(s + i): 下标版和指针版本质相同, 只是写法不同

• 指针版用 p - s 得到走过的元素个数——这就是 11-1 讲的指针相减

• 参数写 const char * 表明函数不会修改字符串

• <string.h> 的 strlen 返回 size_t (无符号); 自己实现返回 int 便于 %d 打印

char str1[20], str2[20];
strcpy(str1, "abc");
strcat(str1, "def");
 /* str1 now contains "abcdef" */
strcpy(str1, "abc");
strcpy(str2, "def");
strcat(str1, str2);
 /* str1 now contains "abcdef" */ 

char str1[20], str2[20];
strcpy(str1, "abc");
strcpy(str2, "def");
strcat(str1, strcat(str2, "ghi"));
/* str1 now contains "abcdefghi";
   str2 contains "defghi" */

strcat函数的原型:

char *strcat(char *s1, const char *s2);

strcat将字符串s2的内容附加到字符串s1的末尾.

它返回s1(指向结果字符串的指针). strcat示例:

与strcpy一样, strcat返回的值通常会被丢弃.

左侧最后一段代码使用了返回值:

int strcmp(const char *s1, const char *s2);

if (strcmp(str1, str2) < 0)    /* is str1 < str2? */
  …

if (strcmp(str1, str2) <= 0) /* is str1 <= str2? */
  …

strcmp函数的原型:

strcmp比较字符串s1和s2, 根据s1是小于、等于还是大于s2, 返回一个小于、等于或大于0的值.

检查str1是否小于str2:

检查str1是否小于或等于str2 :

通过选择适当的运算符(<、 <=、 >、 >=、 ==、 !=), 可以测试str1和str2之间的任何可能的关系.

输入日期和提醒: 24 妈妈的生日
输入日期和提醒: 5 18:00 与朋友聚餐
输入日期和提醒: 26 看电影
输入日期和提醒: 7 10:30 看牙医
输入日期和提醒: 12 交作业
输入日期和提醒: 5 上课
输入日期和提醒: 12 上课
输入日期和提醒: 0

日期  提醒
  5 上课
  5 18:00 与朋友聚餐
  7 10:30 看牙医
 12 上课
 12 交作业
 24 妈妈的生日
 26 看电影

remind.c 维护一个月的每日提醒列表: 用户逐条输入"日期 + 提醒", 输入 0 结束, 程序按日期排序打印全部提醒.

总体策略:

• 读入一系列日期和提醒;

• 按日期有序存储;

• 显示.

日期用 scanf, 整行提醒用 read_line: 排序要比较日期, 读提醒要保留空格.

下面是 main 的核心代码 (节选), 完整程序见 code/remind.c.

• reminders 是二维字符数组, 每一行存"日期 + 提醒".

• 日期先用 sprintf 格式化成两位字符串, 再与提醒拼接.

• 插入时从后向前腾出位置, 保持按日期有序.

• 使用 strcmp、strcpy、strcat, 需要 #include <string.h>.

• 最后的按顺序打印循环省略了, 见 remind.c：for (i = 0; i < num_remind; i++) printf(" %s\n", reminders[i]);

size_t strlen(const char *s)
{
  size_t n = 0;

  for (; *s != '\0'; s++) {
    n++;
  }

  return n;
}

size_t strlen(const char *s)
{
  size_t n = 0;

  for (; *s; s++) {
    n++;
  }

  return n;
}

n的初始化移到它的声明中:

条件*s != '\0'与*s != 0相同, 这又与*s相同.

使用这些观察的strlen版本:

字符串复制的惯用法:

while ((*s1++ = *s2++))
  ;

先把 *s2 赋给 *s1, 再让两个指针后移; 赋值为空字符时循环结束.

二维字符数组, 每行一个字符串:

char planets[][8] = {"Mercury", "Venus", "Earth",
                     "Mars", "Jupiter", "Saturn",
                     "Uranus", "Neptune", "Pluto"};

行数可以省略, 但必须指定列数.

用指针数组模拟不规则数组:

char *planets[] = {"Mercury", "Venus", "Earth",
                   "Mars", "Jupiter", "Saturn",
                   "Uranus", "Neptune", "Pluto"};

每个元素是一个指针, 指向对应字符串字面量; 各行长度可以不同.