C語言基礎語法總結

1. const關鍵字聲明的常量需要在一個語句中完成

2. C語言把任何非零和非空的值定為 true,把零或null定為false

3. switch :

switch(a){
        case 1:printf("Monday\n");
        break;
        case 2:printf("Tuesday\n");
        break;
        case 3:printf("Wednesday\n");
        break;
        case 4:printf("Thursday\n");
        break;
        case 5:printf("Friday\n");
        break;
        case 6:printf("Saturday\n");
        break;
        case 7:printf("Sunday\n");
        break;
        default:printf("error\n");
    }

4. 枚舉

#include <stdio.h>
 
enum DAY{
      MON=1, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN
} day;
int main(){
    // 遍歷枚舉元素
    for (day = MON; day <= SUN; day++) {
        printf("枚舉元素：%d \n", day);
    }
}

5. 指針就是內存地址，是存放內存地址的變量

#include <stdio.h>
 
int main (){
   int  *ptr = NULL;
 
   printf("ptr 的地址是 %p\n", ptr  );
 
   return 0;
}
//ptr 的地址是 0x0
//if(ptr)     /* 如果 p 非空，則完成 */
//if(!ptr)    /* 如果 p 為空，則完成 */

7. 字符串，使用 null 字符 \0 終止的一維字符數組，C編譯器會在初始化數組時，自動把\0放在字符串末尾。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main (){
   char site[7] = {'R', 'U', 'N', 'O', 'O', 'B', '\0'};
 
   printf("site: %s\n", site );

   char str1[14] = "runoob";
   char str2[14] = "google";
   char str3[14];
   int  len ;
 
   /* 復制 str1 到 str3 */
   strcpy(str3, str1);
   printf("strcpy( str3, str1) :  %s\n", str3 );
 
   /* 連接 str1 和 str2 */
   strcat( str1, str2);
   printf("strcat( str1, str2):   %s\n", str1 );
 
   /* 連接后，str1 的總長度 */
   len = strlen(str1);
   printf("strlen(str1) :  %d\n", len );
 
   return 0;
}
//site: RUNOOB
//strcpy( str3, str1) :  runoob
//strcat( str1, str2):   runoobgoogle
//strlen(str1) :  12

//字符串函數
/*
1. strcpy(s1, s2); 復制字符串 s2 到字符串 s1。
2. strcat(s1, s2); 連接字符串 s2 到字符串 s1 的末尾。
3. strlen(s1); 返回字符串 s1 的長度。
4. strcmp(s1, s2); 如果 s1 和 s2 是相同的，則返回 0；如果 s1<s2 則返回小於 0；如果 s1>s2 則返回大於 0。
5. strchr(s1, ch); 返回一個指針，指向字符串 s1 中字符 ch 的第一次出現的位置。
6. strstr(s1, s2); 返回一個指針，指向字符串 s1 中字符串 s2 的第一次出現的位置。
7. memset(str, c, n);返回一個指向存儲區str的指針 str-指向要填充的內存塊，c-要被設置的值，該值以int形式傳遞，n-要被設置為該值的字符數。
*/

8. 結構體

#include <stdio.h>

struct Books {
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
} book;

struct B;    //對結構體B進行不完整聲明
 
//結構體A中包含指向結構體B的指針
struct A {
    struct B *partner;
    //other members;
};
 
//結構體B中包含指向結構體A的指針，在A聲明完后，B也隨之進行聲明
struct B {
    struct A *partner;
    //other members;
};

//初始化
Books book = {"C 語言", "RUNOOB", "編程語言", 123456};
int main(){
    printf("title : %s\nauthor: %s\nsubject: %s\nbook_id: %d\n", book.title, book.author, book.subject, book.book_id);

    struct Books Book1;        /* 聲明 Book1，類型為 Books */
   /* Book1 詳述 */
   strcpy( Book1.title, "C Programming");
   strcpy( Book1.author, "Nuha Ali"); 
   strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial");
   Book1.book_id = 6495407;

   /* 輸出 Book1 信息 */
   printf( "Book 1 title : %s\n", Book1.title);
   printf( "Book 1 author : %s\n", Book1.author);
   printf( "Book 1 subject : %s\n", Book1.subject);
   printf( "Book 1 book_id : %d\n", Book1.book_id);
    
  return 0;  
}

8.1 使用結構指針

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
struct Books
{
   char  title[50];
   char  author[50];
   char  subject[100];
   int   book_id;
};
 
/* 函數聲明 */
void printBook( struct Books *book );
int main( )
{
   struct Books Book1;        /* 聲明 Book1，類型為 Books */
   struct Books Book2;        /* 聲明 Book2，類型為 Books */
 
   /* Book1 詳述 */
   strcpy( Book1.title, "C Programming");
   strcpy( Book1.author, "Nuha Ali"); 
   strcpy( Book1.subject, "C Programming Tutorial");
   Book1.book_id = 6495407;
 
   /* Book2 詳述 */
   strcpy( Book2.title, "Telecom Billing");
   strcpy( Book2.author, "Zara Ali");
   strcpy( Book2.subject, "Telecom Billing Tutorial");
   Book2.book_id = 6495700;
 
   /* 通過傳 Book1 的地址來輸出 Book1 信息 */
   printBook( &Book1 );
 
   /* 通過傳 Book2 的地址來輸出 Book2 信息 */
   printBook( &Book2 );
 
   return 0;
}
void printBook( struct Books *book )
{
   printf( "Book title : %s\n", book->title);
   printf( "Book author : %s\n", book->author);
   printf( "Book subject : %s\n", book->subject);
   printf( "Book book_id : %d\n", book->book_id);
}
/*
Book title : C Programming
Book author : Nuha Ali
Book subject : C Programming Tutorial
Book book_id : 6495407
Book title : Telecom Billing
Book author : Zara Ali
Book subject : Telecom Billing Tutorial
Book book_id : 6495700
*/

9. typedef VS #define

//#define 是 C 指令，用於為各種數據類型定義別名，與 typedef 類似，但是它們有以下幾點不同：
//typedef 僅限於為類型定義符號名稱，#define 不僅可以為類型定義別名，也能為數值定義別名，比如您可以定義 1 為 ONE。
//typedef 是由編譯器執行解釋的，#define 語句是由預編譯器進行處理的。

#include <stdio.h>
 
#define FALSE 0
#define ONE 1
 
int main( )
{
   printf( "ONE 的值: %d\n", ONE );
   printf( "FALSE 的值: %d\n", FALSE);
 
   return 0;
}

10. 輸入&輸出

//C 語言中的 I/O (輸入/輸出) 通常使用 printf() 和 scanf() 兩個函數。
//scanf() 函數用於從標准輸入（鍵盤）讀取並格式化， printf() 函數發送格式化輸出到標准輸出（屏幕）。
//stdio.h 是一個頭文件 (標准輸入輸出頭文件) and #include 是一個預處理命令，用來引入頭文件。 當編譯器遇到 printf() 函數時，如果沒有找到 stdio.h 頭文件，會發生編譯錯誤。
//long long類型 scanf("%lld",num);//long double -> scanf("%Lf",num);

10.1 getchar()&putchar函數

//int getchar(void) 函數從屏幕讀取下一個可用的字符，並把它返回為一個整數。同一時間只會讀取一個單一字符，可在循環中使用
//int putchar(int c) 函數把字符輸出到屏幕上，並返回相同的字符。同一時間只會輸出一個單一字符，可在循環中使用。
#include <stdio.h>
 
int main( )
{
   int c;
 
   printf( "Enter a value :");
   c = getchar( );
 
   printf( "\nYou entered: ");
   putchar( c );
   printf( "\n");
   return 0;
}
/*
當上面的代碼被編譯和執行時，它會等待您輸入一些文本，當您輸入一個文本並按下回車鍵時，程序會繼續並只會讀取一個單一的字符
Enter a value :runoob

You entered: r
*/

10.2 gets()&puts()函數

//char *gets(char *s) 函數從 stdin 讀取一行到 s 所指向的緩沖區，直到一個終止符或 EOF。
//int puts(const char *s) 函數把字符串 s 和一個尾隨的換行符寫入到 stdout。
#include <stdio.h>
 
int main( )
{
   char str[100];
 
   printf( "Enter a value :");
   gets( str );
 
   printf( "\nYou entered: ");
   puts( str );
   return 0;
}
/*
被編譯和執行時，輸入文本並回車，會繼續讀取一整行直到結束
Enter a value :runoob

You entered: runoob
*/

10.3 scanf()&printf()函數

//int scanf(const char *format, ...) 函數從標准輸入流 stdin 讀取輸入，並根據提供的 format 來瀏覽輸入。
//int printf(const char *format, ...) 函數把輸出寫入到標准輸出流 stdout ，並根據提供的格式產生輸出。

10.4 格式化輸入輸出

/*把"1"輸出為"01"*/
//第一種 標准C語言格式輸出
#include <stdio.h> //引用標准輸出頭文件
int main()
{
    int a=1;
    printf("%02d", a ); //%02d中2是指輸出字符的最少個數，0是指不足位時前補0，d表示輸出一個整數，詳情可查閱"c語言printf()函數說明"
    return 0;
}
//第二種 C++格式化輸出
#include <iostream> //引用相關輸出頭文件
#include <iomanip> //引用格式控制頭文件
using namespace std ; 
int main()
{
    int a=1;
    cout.setf(ios::right);      //設置對齊方式為右對齊 
    cout.fill('0');             //設置填充方式,不足位補0
    cout.width(2);              //設置寬度為2，只對下條輸出有用 
    cout<<a<<endl; 
    return 0;
}

 

11. 文件讀寫

12. 預處理

//#define 定義宏 ，使用 #define 定義常量來增強可讀性。
//#define MAX_ARRAY_LENGTH 20

#include <stdio.h>// CPP 從系統庫中獲取 stdio.h，並添加文本到當前的源文件中。 引用系統頭文件
#include "myheader.h"// CPP 從本地目錄中獲取 myheader.h，並添加內容到當前的源文件中。 引用用戶頭文件

13. 強制類型轉換：強制類型轉換運算符的優先級大於除法

13.1 整數轉浮點數

#include <stdio.h>
 
int main() {
   int sum = 17, count = 5;
   double mean;
 
   mean = (double) sum / count;
   printf("Value of mean : %f\n", mean );
 
}
/*
Value of mean : 3.400000
注意：強制類型轉換運算符的優先級大於除法。因此 sum 的值首先被轉換為 double 型，然后除以 count，得到一個類型為 double 的值。
*/
//int->long->long long ->float -> double ->long double

13.2 數字轉為字符串&sprintf()函數

//用法：　此函數調用方式為intsprintf(char *string,char *format,arg_list);

//函數sprintf()的用法和printf()函數一樣，只是sprintf()函數給出第一個參數string(一般為字符數組）

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    
    int a,b,sum;
    char s1[20];//分配足夠空間
    char s2[20];
    char s3[20];
    scanf("%d %d",&a,&b);
    sum = a + b;
    sprintf(s1,"%d",sum);//字符串地址，第三個參數類型，寫入的數據;該函數為清空寫入
    sprintf(s2,"%-8d%8d",a,b);//左對齊
    sprintf(s3,"%8x",a);//小寫16進制，寬度占8個位置，右對齊
    printf("%s\n",s1);
    printf("%s\n",s2);
    printf("%s\n",s3);
    return 0;
}
/*
輸入：-88 8
輸出：
-80
-88            8
ffffffa8
*/
 
 //注意：因為C在進行字符串操作時不檢查字符串的空間是否夠大，所以可能會出現數組越界而導致程序崩潰的問題。所以一定要在調用sprintf之前分配足夠大的空間給buf。

14. 遞歸

//一對兔子，從出生后第3個月起每個月都生一對兔子。小兔子長到第3個月后每個月又生一對兔子。假如兔子都不死，請問第1個月出生的一對兔子，至少需要繁衍到第幾個月時兔子總數才可以達到N對？
#include <stdio.h>

int df(int n) {//n表示月份，返回兔子對數 遞歸滿足條件退出和遞歸調用自身
    if (n==1) return 1;
    else if (n==2) return 1;
    else return df(n-1)+df(n-2);
}

int main() {
    int n,i=1;
    scanf("%d",&n);
    while(1) {
        if (df(i)>=n) break;
        i++;
    }
    printf("%d",i);
    return 0;
}

 

15. 可變參數 &int,...

//需要使用 stdarg.h 頭文件，該文件提供了實現可變參數功能的函數和宏。
#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
 
double average(int num,...) {
 
    va_list valist;
    double sum = 0.0;
    int i;
 
    /* 為 num 個參數初始化 valist */
    va_start(valist, num);
 
    /* 訪問所有賦給 valist 的參數 */
    for (i = 0; i < num; i++)
    {
       sum += va_arg(valist, int);
    }
    /* 清理為 valist 保留的內存 */
    va_end(valist);
 
    return sum/num;
}
 
int main() {
   printf("Average of 2, 3, 4, 5 = %f\n", average(4, 2,3,4,5));
   printf("Average of 5, 10, 15 = %f\n", average(3, 5,10,15));
}
/*
Average of 2, 3, 4, 5 = 3.500000
Average of 5, 10, 15 = 10.000000
*/

16. 動態內存管理

//需要引入 <stdlib.h>頭文件
//1. void *calloc(int num, int size);
//在內存中動態地分配 num 個長度為 size 的連續空間，並將每一個字節都初始化為 0。所以它的結果是分配了 num*size 個字節長度的內存空間，並且每個字節的值都是0。
//2. void free(void *address);
//該函數釋放 address 所指向的內存塊,釋放的是動態分配的內存空間。
//3. void *malloc(int num);
//在堆區分配一塊指定大小的內存空間，用來存放數據。這塊內存空間在函數執行完成后不會被初始化，它們的值是未知的。
//4. void *realloc(void *address, int newsize);
//該函數重新分配內存，把內存擴展到 newsize。
//注意：void * 類型表示未確定類型的指針。C、C++ 規定 void * 類型可以通過類型轉換強制轉換為任何其它類型的指針。

16.1 動態內存分配(預先不hi的存儲的文本長度) 重新調整內存大小和釋放內存

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
int main() {
   char name[100];
   char *description;
 
   strcpy(name, "Zara Ali");
 
   /* 動態分配內存 */
   description = (char *)malloc( 200 * sizeof(char) );
   if( description == NULL )
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcpy( description, "Zara ali a DPS student in class 10th");
   }
    /*假設您想要存儲更大的描述信息*/
   description = (char *) realloc( description, 100 * sizeof(char) );
   {
      fprintf(stderr, "Error - unable to allocate required memory\n");
   }
   else
   {
      strcat( description, "She is in class 10th");
   }
   printf("Name = %s\n", name );
   printf("Description: %s\n", description );
   /* 使用 free() 函數釋放內存 */
   free(description);
}
/*
Name = Zara Ali
Description: Zara ali a DPS student in class 10th
也可使用calloc(200, sizeof(char));代替
*/
//當動態分配內存時，您有完全控制權，可以傳遞任何大小的值。而那些預先定義了大小的數組，一旦定義則無法改變大小。

17. 排序算法

17.1 冒泡排序 （英語：Bubble Sort）是一種簡單的排序算法。它重復地走訪過要排序的數列，一次比較兩個元素，如果他們的順序（如從大到小、首字母從A到Z）錯誤就把他們交換過來。

#include <stdio.h>
void bubble_sort(int arr[], int len) {
    int i, j, temp;
    for (i = 0; i < len - 1; i++)
        for (j = 0; j < len - 1 - i; j++)
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
}
int main() {
    int arr[] = { 22, 34, 3, 32, 82, 55, 89, 50, 37, 5, 64, 35, 9, 70 };
    int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
    bubble_sort(arr, len);
    int i;
    for (i = 0; i < len; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

17.2 選擇排序 選擇排序（Selection sort）是一種簡單直觀的排序算法。它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再從剩余未排序元素中繼續尋找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此類推，直到所有元素均排序完畢。

void selection_sort(int a[], int len) 
{
    int i,j,temp;
 
    for (i = 0 ; i < len - 1 ; i++) 
    {
        int min = i;                  // 記錄最小值，第一個元素默認最小
        for (j = i + 1; j < len; j++)     // 訪問未排序的元素
        {
            if (a[j] < a[min])    // 找到目前最小值
            {
                min = j;    // 記錄最小值
            }
        }
        if(min != i)
        {
            temp=a[min];  // 交換兩個變量
            a[min]=a[i];
            a[i]=temp;
        }
        /* swap(&a[min], &a[i]);  */   // 使用自定義函數交換
    }
}
 
/*
void swap(int *a,int *b) // 交換兩個變量
{
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
*/

17.3 插入排序 

插入排序（英語：Insertion Sort）是一種簡單直觀的排序算法。它的工作原理是通過構建有序序列，對於未排序數據，在已排序序列中從后向前掃描，找到相應位置並插入。插入排序在實現上，通常采用in-place排序（即只需用到 {\displaystyle O(1)} {\displaystyle O(1)}的額外空間的排序），因而在從后向前掃描過程中，需要反復把已排序元素逐步向后

挪位，為最新元素提供插入空間。

void insertion_sort(int arr[], int len){
    int i,j,temp;
    for (i=1;i<len;i++){
            temp = arr[i];
            for (j=i;j>0 && arr[j-1]>temp;j--)
                    arr[j] = arr[j-1];
            arr[j] = temp;
    }
}

17.4 希爾排序 

希爾排序，也稱遞減增量排序算法，是插入排序的一種更高效的改進版本。希爾排序是非穩定排序算法。

希爾排序是基於插入排序的以下兩點性質而提出改進方法的：

• 插入排序在對幾乎已經排好序的數據操作時，效率高，即可以達到線性排序的效率
• 但插入排序一般來說是低效的，因為插入排序每次只能將數據移動一位

void shell_sort(int arr[], int len) {
    int gap, i, j;
    int temp;
    for (gap = len >> 1; gap > 0; gap = gap >> 1)
        for (i = gap; i < len; i++) {
            temp = arr[i];
            for (j = i - gap; j >= 0 && arr[j] > temp; j -= gap)
                arr[j + gap] = arr[j];
            arr[j + gap] = temp;
        }
}

17.5 歸並排序 把數據分為兩段，從兩段中逐個選最小的元素移入新數據段的末尾。可從上到下或從下到上進行。

/*迭代法*/
int min(int x, int y) {
    return x < y ? x : y;
}
void merge_sort(int arr[], int len) {
    int* a = arr;
    int* b = (int*) malloc(len * sizeof(int));
    int seg, start;
    for (seg = 1; seg < len; seg += seg) {
        for (start = 0; start < len; start += seg + seg) {
            int low = start, mid = min(start + seg, len), high = min(start + seg + seg, len);
            int k = low;
            int start1 = low, end1 = mid;
            int start2 = mid, end2 = high;
            while (start1 < end1 && start2 < end2)
                b[k++] = a[start1] < a[start2] ? a[start1++] : a[start2++];
            while (start1 < end1)
                b[k++] = a[start1++];
            while (start2 < end2)
                b[k++] = a[start2++];
        }
        int* temp = a;
        a = b;
        b = temp;
    }
    if (a != arr) {
        int i;
        for (i = 0; i < len; i++)
            b[i] = a[i];
        b = a;
    }
    free(b);
}

/*遞歸法 */
void merge_sort_recursive(int arr[], int reg[], int start, int end) {
    if (start >= end)
        return;
    int len = end - start, mid = (len >> 1) + start;
    int start1 = start, end1 = mid;
    int start2 = mid + 1, end2 = end;
    merge_sort_recursive(arr, reg, start1, end1);
    merge_sort_recursive(arr, reg, start2, end2);
    int k = start;
    while (start1 <= end1 && start2 <= end2)
        reg[k++] = arr[start1] < arr[start2] ? arr[start1++] : arr[start2++];
    while (start1 <= end1)
        reg[k++] = arr[start1++];
    while (start2 <= end2)
        reg[k++] = arr[start2++];
    for (k = start; k <= end; k++)
        arr[k] = reg[k];
}
void merge_sort(int arr[], const int len) {
    int reg[len];
    merge_sort_recursive(arr, reg, 0, len - 1);
}

17.6 快速排序 在區間中隨機挑選一個元素作基准，將小於基准的元素放在基准之前，大於基准的元素放在基准之后，再分別對小數區與大數區進行排序。

/*迭代法*/
typedef struct _Range {
    int start, end;
} Range;
Range new_Range(int s, int e) {
    Range r;
    r.start = s;
    r.end = e;
    return r;
}
void swap(int *x, int *y) {
    int t = *x;
    *x = *y;
    *y = t;
}
void quick_sort(int arr[], const int len) {
    if (len <= 0)
        return; // 避免len等於負值時引發段錯誤（Segment Fault）
    // r[]模擬列表,p為數量,r[p++]為push,r[--p]為pop且取得元素
    Range r[len];
    int p = 0;
    r[p++] = new_Range(0, len - 1);
    while (p) {
        Range range = r[--p];
        if (range.start >= range.end)
            continue;
        int mid = arr[(range.start + range.end) / 2]; // 選取中間點為基準點
        int left = range.start, right = range.end;
        do
        {
            while (arr[left] < mid) ++left;   // 檢測基準點左側是否符合要求
            while (arr[right] > mid) --right; //檢測基準點右側是否符合要求
 
            if (left <= right)
            {
                swap(&arr[left],&arr[right]);
                left++;right--;               // 移動指針以繼續
            }
        } while (left <= right);
 
        if (range.start < right) r[p++] = new_Range(range.start, right);
        if (range.end > left) r[p++] = new_Range(left, range.end);
    }
}

/*遞歸法*/
void swap(int *x, int *y) {
    int t = *x;
    *x = *y;
    *y = t;
}
void quick_sort_recursive(int arr[], int start, int end) {
    if (start >= end)
        return;
    int mid = arr[end];
    int left = start, right = end - 1;
    while (left < right) {
        while (arr[left] < mid && left < right)
            left++;
        while (arr[right] >= mid && left < right)
            right--;
        swap(&arr[left], &arr[right]);
    }
    if (arr[left] >= arr[end])
        swap(&arr[left], &arr[end]);
    else
        left++;
    if (left)
        quick_sort_recursive(arr, start, left - 1);
    quick_sort_recursive(arr, left + 1, end);
}
void quick_sort(int arr[], int len) {
    quick_sort_recursive(arr, 0, len - 1);
}