一、实验目的
- 能正确使用c语法规则定义、声明、调用函数
- 能正确编写递归函数
- 针对具体问题场景，能合理抽象出独立的功能模块，正确定义函数并使用，使得代码更具可读性、 可维护性
- 针对具体问题场景，能正确、合理使用全局变量和局部static变量，解决实际问题
二、实验准备
- 函数定义、声明、调用的语法规则
- 什么是形参、什么是实参，以及，参数传递和返回过程
- 什么是递归函数，以及，递归函数的编写规范
- 全局变量、局部static变量的特性
三、实验内容
1. 实验任务1
在c开发环境下，输入如下程序。结合注释和运行结果，理解程序的功能，观察源代码中是如何使用函数 模块组织代码的。
task1.c
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <time.h>
4 #include <windows.h>
5 #define N 80
6
7 void print_text(int line, int col, char text[]); // 函数声明
8 void print_spaces(int n); // 函数声明
9 void print_blank_lines(int n); // 函数声明
10
11 int main() {
12 int line, col, i;
13 char text[N] = "hi, November~";
14
15 srand(time(0)); // 以当前系统时间作为随机种子
16
17 for (i = 1; i <= 10; ++i) {
18 line = rand() % 25;
19 col = rand() % 80;
20 print_text(line, col, text);
21 Sleep(1000); // 暂停1000ms
22 }
23 return 0;
24 }
25
26 // 打印n个空格
27 void print_spaces(int n) {
28 int i;
29
30 for (i = 1; i <= n; ++i)
31 printf(" ");
32 }
33
34 // 打印n行空白行
35 void print_blank_lines(int n) {
36 int i;
37
38 for (i = 1; i <= n; ++i)
39 printf("\n");
40 }
41
42 // 在第line行第col列打印一段文本
43 void print_text(int line, int col, char text[]) {
44 print_blank_lines(line - 1); // 打印(line-1)行空行
45 print_spaces(col - 1); // 打印(col-1)列空格
46 printf("%s", text); // 在第line行、col列输出text中字符串
47 }
2. 实验任务2
在c开发环境下，输入如下程序:
task2_1.c
1 // 利用局部static变量的特性，计算阶乘
2 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
3 #include <stdio.h>
4
5 long long fac(int n); // 函数声明
6
7 int main() {
8 int i, n;
9
10 printf("Enter n: ");
11 scanf("%d", &n);
12 for (i = 1; i <= n; ++i)
13 printf("%d! = %lld\n", i, fac(i));
14
15 return 0;
16 }
17
18 // 函数定义
19 long long fac(int n) {
20 static long long p = 1;
21
22 p = p * n;
23
24 return p;
25 }
编译、运行程序，从键盘输入5，结合运行结果，理解函数模块fac()定义中，局部static变量p在这里起到的作用。
在代码line20和line22之间，增加一行代码，打印每次进入函数fac时局部变量p的值，结合实践结果，理解局部static变量的特性。
1 printf("p = %lld\n", p);
基于上述实践，先从理论上分析程序task2_2.c的结果是什么，然后，在软件中运行该程序，验证是否一致。
task2_2.c
1 // 练习：局部static变量特性
2 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
3
4 #include <stdio.h>
5
6 int func(int, int); // 函数声明
7
8 int main() {
9 int k = 4, m = 1, p1, p2;
10
11 p1 = func(k, m); // 函数调用
12 p2 = func(k, m); // 函数调用
13 printf("%d, %d\n", p1, p2);
14
15 return 0;
16 }
17
18 // 函数定义
19 int func(int a, int b) {
20 static int m = 0, i = 2;
21
22 i += m + 1;
23 m = i + a + b;
24
25 return m;
26 }
3. 实验任务3
已知数学函数式如下：（限定n取值范围为[0, 32]）
设计一个函数模块func()，用来实现：提供n的数值，返回该函数计算式的结果。
要求：
- 使用递归算法实现
- 不使用标准库函数pow()
补足代码task3.c中的函数模块定义部分，实现题目要求。
task3.c
1 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
2 #include <stdio.h>
3
4 long long func(int n); // 函数声明
5
6 int main() {
7 int n;
8 long long f;
9
10 while (scanf("%d", &n) != EOF) {
11 f = func(n); // 函数调用
12 printf("n = %d, f = %lld\n", n, f);
13 }
14
15 return 0;
16 }
4. 实验任务4
编写函数计算组合数，要求算法分别用迭代方式和递归方式实现。
设函数原型如下：int func(int n, int m);其功能是计算从n个不同元素中取出m个元素的组合数。
main函数代码已经在task4.c中给出，补足函数func()的定义，实现题目要求。
补足代码task4.c中函数模块定义部分，分别用两种方式实现函数：
- 实现方式1：迭代方式
- 实现方式2：递归方式
待补足的源码task4.c
1 #include <stdio.h>
2 int func(int n, int m);
3 int main() {
4 int n, m;
5 while(scanf("%d%d", &n, &m) != EOF)
6 printf("n = %d, m = %d, ans = %d\n", n, m, func(n, m));
7
8 return 0;
9 }
10 // 函数定义
11 // 待补足。。。（分别用迭代思维和递归思维实现）
5. 实验任务5
对教材「例4.9 Hanoi塔问题」稍做改写，使其满足以下要求：
- 支持多组输入：输入不同的n值，打印输出不同的移动盘子方案
- 对于每个n，除了打印盘子移动方案之外，还要打印输出移动盘子的总次数
6. 实验任务6
编写函数func，实现将一个长整型数s的每一数位上的奇数依次取出来，构成一个新的数，高位仍在高位，低位仍在低位，返回这个新数。例如，s=20231030时，调用函数fun后，返回313。
在主函数中，通过多组输入方式，多次调用fun()，实现对多组数据的测试。
7.实验任务7
编写程序，找出一个符合下列条件的数字：它的平方值与立方值一共使用了0到9十个数字，且一个数字只是用一次。
以17为例：
172 = 289
173 = 4913
17不满足条件，因为它的平方和立方只包含1,2,3,4,8,9这几个数字，没有包含0,5,6,7，而且，9重复了两次。
编写程序，找出符合条件的一个数字，只要找到一个就终止程序。打印出找到的数字。
四、实验结论
1. 实验任务1
task1.c:
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <time.h>
4 #include <windows.h>
5 #define N 80
6
7 void print_text(int line, int col, char text[]); // 函数声明
8 void print_spaces(int n); // 函数声明
9 void print_blank_lines(int n); // 函数声明
10
11 int main() {
12 int line, col, i;
13 char text[N] = "hi, November~";
14
15 srand(time(0)); // 以当前系统时间作为随机种子
16
17 for (i = 1; i <= 10; ++i) {
18 line = rand() % 25;
19 col = rand() % 80;
20 print_text(line, col, text);
21 Sleep(1000); // 暂停1000ms
22 }
23 return 0;
24 }
25
26 // 打印n个空格
27 void print_spaces(int n) {
28 int i;
29
30 for (i = 1; i <= n; ++i)
31 printf(" ");
32 }
33
34 // 打印n行空白行
35 void print_blank_lines(int n) {
36 int i;
37
38 for (i = 1; i <= n; ++i)
39 printf("\n");
40 }
41
42 // 在第line行第col列打印一段文本
43 void print_text(int line, int col, char text[]) {
44 print_blank_lines(line - 1); // 打印(line-1)行空行
45 print_spaces(col - 1); // 打印(col-1)列空格
46 printf("%s", text); // 在第line行、col列输出text中字符串
47 }
运行截图：
回答问题：
该程序的功能是在随机的位置（25行，80个空格内）生成打印文本“hi, November~”。
2. 实验任务2
task2_1.c
1 // 利用局部static变量的特性，计算阶乘
2 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
3 #include <stdio.h>
4
5 long long fac(int n); // 函数声明
6
7 int main() {
8 int i, n;
9
10 printf("Enter n: ");
11 scanf("%d", &n);
12 for (i = 1; i <= n; ++i)
13 printf("%d! = %lld\n", i, fac(i));
14
15 return 0;
16 }
17
18 // 函数定义
19 long long fac(int n) {
20 static long long p = 1;
21 printf("p = %lld\n", p);
22 p = p * n;
23
24 return p;
25 }
运行截图：
task2_2.c
1 // 练习：局部static变量特性
2 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
3
4 #include <stdio.h>
5
6 int func(int, int); // 函数声明
7
8 int main() {
9 int k = 4, m = 1, p1, p2;
10
11 p1 = func(k, m); // 函数调用
12 p2 = func(k, m); // 函数调用
13 printf("%d, %d\n", p1, p2);
14
15 return 0;
16 }
17
18 // 函数定义
19 int func(int a, int b) {
20 static int m = 0, i = 2;
21
22 i += m + 1;
23 m = i + a + b;
24
25 return m;
26 }
运行截图：
运行结果与我分析得到的结果一致。
回答问题：
- 局部static变量的生命周期与程序的执行周期相同，而不是随着函数的调用和返回而创建和销毁。它会在首次执行到定义它的代码行时初始化，并保持其值直到程序终止。
- 局部static变量仅在定义它的函数中可见，不能被其他函数访问。这使得它成为在函数内部共享信息的一种方式。
- 局部static变量被定义时，它会被自动初始化为默认值（例如数值类型为0，指针类型为NULL）。只有在第一次执行到定义它的代码行时才会发生初始化，之后每次函数调用都会保留上一次执行结束时的值。
- 局部static变量的内存空间在程序的整个生命周期中保持不变。它通常存储在静态数据区，而不是栈上，因此不会受到函数调用和返回的影响。
3. 实验任务3
task3.c
1 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
2 #include <stdio.h>
3
4 long long func(int n); // 函数声明
5
6 int main() {
7 int n;
8 long long f;
9
10 while (scanf("%d", &n) != EOF) {
11 f = func(n); // 函数调用
12 printf("n = %d, f = %lld\n", n, f);
13 }
14
15 return 0;
16 }
17
18 long long func(int n) {
19 if (n == 0) {
20 return 0;
21 }
22 else {
23 return 2 * func(n - 1) + 1;
24 }
25 }
运行截图：
4. 实验任务4
task4_1.c
1 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
2 #include <stdio.h>
3
4 int func(int n, int m);
5
6 int main() {
7 int n, m;
8
9 while (scanf("%d%d", &n, &m) != EOF)
10 printf("n = %d, m = %d, ans = %d\n", n, m, func(n, m));
11
12 return 0;
13 }
14 // 函数定义
15 //迭代方法
16 int func(int n, int m) {
17 double ans = 1.0;
18 if (m > n) {
19 return 0;
20 }
21
22 for (int i = 1; i <= m; i++) {
23 ans = ans * ((double)(n - i + 1) / (double)(i));
24 }
25
26 return (int)ans;
27 }
运行截图：
task4_2.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int func(int n, int m);
int main() {
int n, m;
while (scanf("%d%d", &n, &m) != EOF)
printf("n = %d, m = %d, ans = %d\n", n, m, func(n, m));
return 0;
}
// 函数定义
//递归方法
int func(int n, int m) {
if (m > n) {
return 0;
}
else if (m == n || m == 0) {
return 1;
}
else {
return func(n - 1, m) + func(n - 1, m - 1);
}
}
运行截图：
5. 实验任务5
task5.c
1 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
2 #include <stdio.h>
3
4 int a = 0;
5
6 void moveplate(unsigned nth, char from, char to) {
7 printf("%u: %c --> %c\n", nth, from, to);
8 ::a++;
9 }
10
11 void hanoi(unsigned n, char from, char temp, char to) {
12 if (n == 1) {
13 moveplate(n, from, to);
14 }
15 else {
16 hanoi(n - 1, from, to, temp);
17 moveplate(n, from, to);
18 hanoi(n - 1, temp, from, to);
19 }
20 }
21
22 int main() {
23 unsigned n;
24
25 while (scanf("%u", &n) != EOF) {
26 hanoi(n, 'A', 'B', 'C');
27 printf("一共移动了%d次\n", ::a);
28 ::a = 0;
29 }
30
31 return 0;
32 }
运行截图：
6. 实验任务6
task6.c
1 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
2 #include <stdio.h>
3 #include <math.h>
4
5 long func(long s); // 函数声明
6
7 int main() {
8 long s, t;
9
10 printf("Enter a number: ");
11 while (scanf("%ld", &s) != EOF) {
12 t = func(s); // 函数调用
13 printf("new number is: %ld\n\n", t);
14 printf("Enter a number: ");
15 }
16
17 return 0;
18 }
19 // 函数定义
20 long func(long s) {
21 int num = 0;
22 int a;
23 int b = 1;
24
25 while (s != 0) {
26 a = s % 10;
27 if (a % 2 != 0) {
28 num = num + b * a;
29 b = b * 10;
30 }
31 s = s / 10;
32 }
33
34 return num;
35 }
运行截图：
7.实验任务
task7.c
1 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
2 #include <stdio.h>
3 #include <math.h>
4
5 int a[10];
6
7 int if_OK() {
8 for (int i = 0; i < 10; i++) {
9 if (a[i] != 1) {
10 return 0;
11 }
12 }
13
14 return 1;
15 }
16
17 int main() {
18 int n = 1;
19 int pingf;
20 int lif;
21 int yicif;
22
23 while (true) {
24 for (int i = 0; i < 10; i++) {
25 a[i] = 0;
26 }
27 pingf = pow(n, 2);
28 lif = pow(n, 3);
29
30 int temp;
31 while (pingf != 0) {
32 temp = pingf % 10;
33 a[temp]++;
34 pingf = pingf / 10;
35 }
36 while (lif != 0) {
37 temp = lif % 10;
38 a[temp]++;
39 lif = lif / 10;
40 }
41
42 if (if_OK()) {
43 printf("%d\n", n);
44 break;
45 }
46 else {
47 n++;
48 }
49 }
50 }
运行截图：
