初学C语言，写给自己的第一个实用程序 ｜文末赠书

在 C 语言编程的学习之路上同学们在了解基本概念、掌握基础语法之后一定跃跃欲试想开发一款有意义的实用程序。编程实现计算器是一个不错的选择。因为它难度适中需要用到的知识又恰好涵盖了 C 语言的基本关键点还具有一定的实用性是 C 语言初学者比较适合的练手项目。在进行下一步练习之前同学们先对照一下自己是否掌握以下知识如果上述知识点你都已经掌握那么我们就可以了解一下计算器程序都有哪些功能了。大家都使用过手持式计算器它有一个窗口可以显示输入的数字和计算的结果还有若干包含数字和运算符的按键我们通过按键输入数字和运算符以完成计算。以手持式计算器作为参考我们可以将程序设计为命令行式交互接收键盘输入的数字和运算符计算后将结果显示在屏幕上。这需要考虑如何对四则运算表达式求值、数据的验证、交互的友好性等问题。我们现在开始手撸一个计算器程序吧。手写计算器在动手写代码前要先确定计算器的具体功能。因为直接一头扎到代码的细节里写着写着就会发现难度比自己想象中要大。例如四则运算的混合运算就要判断运算符的优先级这对于初学者来说实现起来并不容易。所以我们可以遵循最小可用原则即规划功能尽量从简单实现开始但要保证核心功能是完备的。在完成一个版本之后再增加复杂度不断迭代前进。这样既可以保证每一步都能得到可用的程序还能逐渐增强自己的信心。对于第一版计算器程序规划以下核心功能根据上述功能规划实现的第一版程序同学们可以参考一下#include#includeint main(int argc, char *argv[]) {double num1, num2, result; // 声明变量char op;printf(请输入第一个数字);scanf(%lf, num1);printf(请输入运算符);scanf( %c, op);printf(请输入第二个数字);scanf(%lf, num2);switch(op) { // 根据运算符进行相应运算case :result num1 num2;break;case -:result num1 - num2;break;case *:result num1 * num2;break;case /:if(num2 0) { // 处理除数为0的情况printf(错误除数不能为0\n);exit(1);}result num1 / num2;break;default: // 处理无效运算符的情况printf(错误%c 是无效运算符\n, op);exit(1);}printf(%.2f %c %.2f %.2f\n, num1, op, num2, result);return 0;}审查上述代码我们以double类型来定义待计算的变量以char类型将运算符作为字符型存储然后通过switch-case条件分支语句对运算符进行识别并处理。我们可以在 Linux 环境下使用 gcc 工具编译、调试、测试示例代码。正常运行示例判断出是无效字符的错误运行示例判断出除数不能为零的错误运行示例至此一个能完成两个数之间四则运算的简单计算器程序就开发好了。同学们一定会发现这个程序还有许多地方是可以优化的例如输入的不是数字而是字符串时会发生什么交互方式是不是还可以更加友好一些所有有待改进之处同学们都可以去积极探索。接下来我们就将挑战一个更有难度的功能那就是如何实现复杂表达式的计算。更进一步复杂表达式的计算一款实用计算器要能够依据运算符的优先级实现对多个数的混合四则运算并且还支持括号的优先级处理。这里需要引入一个数据结构——栈stack它的特点是“先进后出”只能在栈顶执行压入push和弹出pop操作。我们需要创建两个栈一个操作数栈和一个运算符栈。简单起见栈可以用数组来实现。有了栈之后就要对表达式进行解析通过对运算符和操作数的入栈、出栈操作完成整个表达式的计算工作。根据运算符和括号的优先级顺序从左至右遍历表达式下面以伪代码的形式说明求值规则#define STACK_SIZE 128double eval_expr(char* expr) {// 定义运算符栈和操作数栈char op_stack[STACK_SIZE];double num_stack[STACK_SIZE];对于每个token in expr:如果 token 是操作数:将 token 解析为操作数并压入 num_stack如果 token 是运算符:当 op_stack 非空 且 栈顶运算符的优先级 token 的优先级:弹出栈顶运算符从 num_stack 弹出两个操作数进行运算并将结果压入 num_stack将 token 压入 op_stack当 op_stack 非空:弹出栈顶运算符从 num_stack 弹出两个操作数进行运算并将结果压入 num_stackreturn num_stack 的栈顶元素}为了更好地理解我们来观察一个混合运算示例3 * 4 (2 - 1) / 5 ^ 2。// 在“3 * 4”入栈后栈中数据如下num_stack [3, 4];op_stack [*];// 遇到 号它的优先级低于 * 号暂停入栈将 3 * 4 出栈先行计算再将结果12入栈num_stack [12];op_stack [];// “(2-1”入栈之后数据如下num_stack [12, 2, 1];op_stack [, (, -];// 遇到右括号停止入栈要匹配左括号并弹出栈中数据进行计算num_stack [12, 1];op_stack [];// “/5^2”入栈后数据如下num_stack [12, 1, 5, 2];op_stack [, /, ^];// 接下来依次对出栈数据进行计算得到结果num_stack [12.04];op_stack;同学们可以在前面完成的完整示例的基础上添加功能将伪代码改写为具体的功能实现。这个功能更加复杂实现的时候要有耐心把握细节同时多考虑错误处理和异常情况。通过这个主题同学们了解了如何使用 C 语言构建一个简单的计算器并掌握了处理用户输入、表达式解析和求值的基本技术。同时可以进一步扩展计算器的功能或进行其他有趣的项目以便继续发展和挑战自己。对于有更高追求的同学们可以系统地学习《C Primer Plus 第版》这本书它包含了更丰富、更详细的 C 语言知识学会它你就能实现任何想要的功能。限时特惠5折读懂《C Primer Plus第版》给自己写更多实用程序《C Primer Plus第版》是一本面向初学者的经典 C 语言教材作者是 Stephen Prata他在加州的 Kentfield 的 Marin 学院教授天文学、物理学和程序设计课程以独特的教学风格赢得了广泛赞誉。该书以简明易懂的语言和通俗易懂的示例帮助同学们快速入门 C 语言编程了解计算机科学的基础知识。本书主要有以下特点《C Primer Plus第6版》通过分章的方式组织内容使得学习过程更加系统和有序。每一章都有明确定义的目标和主题帮助同学们逐步掌握 C 语言编程的核心要点。此外本书的内容更新也很及时已经覆盖了 C99 和 C11 标准的一些新特性和编程技巧。作者也对 C 语言在实际项目中的应用进行了介绍帮助同学们了解并掌握实际编程中的常用技巧和经验。总结一下《C Primer Plus第6版》以简洁明了的语言、丰富的示例和实践项目帮助读者快速掌握 C 语言编程的基础知识和技巧。同学们想用 C 语言写出真正有实用价值的程序吗翻开《C Primer Plus 第6版》吧都写在里面了。文末福利在评论区分享你的编程学习经历小编会从评论区选择 3 位赠送《C Primer Plus 第 6 版》一本。