46170 (Язык С), страница 5

Составьте программу для функции EXPAND(S1,S2), которая расширяет сокращенные обозначения вида а-Z из строки S1 в эквивалентный полный список авс...XYZ в S2. Допускаются сокращения для строчных и прописных букв и цифр. Будьте готовы иметь дело со случаями типа а-в-с, а-Z0-9 и -а-Z. (Полезное соглашение состоит в том, что символ -, стоящий в начале или конце, воспринимается буквально).

3.6. Цикл DO - WHILE

Как уже отмечалось в главе 1, циклы WHILE и FOR обладают тем приятным свойством, что в них проверка окончания осуществляется в начале, а не в конце цикла. Третий оператор цикла языка “C”, DO-WHILE, проверяет условие окончания в конце, после каждого прохода через тело цикла; тело цикла всегда выполняется по крайней мере один раз. Синтаксис этого оператора имеет вид:

DO оператор WHILE (выражение) Сначала выполняется оператор, затем вычисляется выражение.

Если оно истинно, то оператор выполняется снова и т.д. Если выражение становится ложным, цикл заканчивается.

Как и можно было ожидать, цикл DO-WHILE используется значительно реже, чем WHILE и FOR, составляя примерно пять процентов от всех циклов. Тем не менее, иногда он оказывается полезным, как, например, в следующей функции ITOA, которая преобразует число в символьную строку (обратная функции ATOI). Эта задача оказывается несколько более сложной, чем может показаться сначала. Дело в том, что простые методы выделения цифр генерируют их в неправильном порядке. Мы предпочли получить строку в обратном порядке, а затем обратить ее.

ITOA(N,S) /*CONVERT N TO CHARACTERS IN S */ CHAR S[];

INT N;

{ INT I, SIGN;

IF ((SIGN = N) < 0) /* RECORD SIGN */

N = -N; /* MAKE N POSITIVE */ I = 0;

DO { /* GENERATE DIGITS IN REVERSE ORDER */ S[I++] = N % 10 + '0';/* GET NEXT DIGIT */

} WHILE ((N /=10) > 0); /* DELETE IT */

IF (SIGN < 0)

S[I++] = '-'

S[I] = '\0';

REVERSE(S);

}

Цикл DO-WHILE здесь необходим, или по крайней мере удобен,

поскольку, каково бы ни было значение N, массив S должен со держать хотя бы один символ. Мы заключили в фигурные скобки

один оператор, составляющий тело DO-WHILе, хотя это и не

обязательно, для того, чтобы торопливый читатель не принял

часть WHILE за начало оператора цикла WHILE.

Упражнение 3-3.

------------- При представлении чисел в двоичном дополнительном коде

наш вариант ITOA не справляется с наибольшим отрицательным

числом, т.е. Со значением N рAвным -2 в степени м-1, где м размер слова. объясните почему. Измените программу так, что бы она правильно печатала это значение на любой машине.

Упражнение 3-4.

------------- Напишите аналогичную функцию ITOB(N,S), которая преобра зует целое без знака N в его двоичное символьное представле ние в S. Запрограммируйте функцию ITOH, которая преобразует

целое в шестнадцатеричное представление.

Упражнение 3-5.

-------------- Напишите вариант Iтоа, который имеет три, а не два аргу мента. Третий аргумент - минимальная ширина поля; преобразо ванное число должно, если это необходимо, дополняться слева

пробелами, так чтобы оно имело достаточную ширину.

3.7. Оператор BREAK Иногда бывает удобным иметь возможность управлять выходом из цикла иначе, чем проверкой условия в начале или в конце. Оператор BRеак позволяет выйти из операторов FOR, WHILE и DO до окончания цикла точно так же, как и из переключателя. Оператор BRеак приводит к немедленному выходу из самого внутреннего охватывающего его цикла (или переключателя).

Следующая программа удаляет хвостовые пробелы и табуляции из конца каждой строки файла ввода. Она использует оператор BRеак для выхода из цикла, когда найден крайний правый отличный от пробела и табуляции символ.

#DEFINE MAXLINE 1000 MAIN() /* REMOVE TRAILING BLANKS AND TABS */

{ INT N;

CHAR LINE[MAXLINE];

WHILE ((N = GETLINE(LINE,MAXLINE)) > 0) { WHILE (--N >= 0) IF (LINE[N] != ' ' && LINE[N] != '\T' && LINE[N] != '\N') BREAK;

LINE[N+1] = '\0';

PRINTF(“%S\N”,LINE);

}

}

Функция GETLINE возвращает длину строки. Внутренний цикл начинается с последнего символа LINE (напомним, что—N уменьшает N до использования его значения) и движется в обратном направлении в поиске первого символа , который отличен от пробела, табуляции или новой строки. Цикл прерывается, когда либо найден такой символ, либо N становится отрицательным (т.е., когда просмотрена вся строка). Советуем вам убедиться, что такое поведение правильно и в том случае, когда строка состоит только из символов пустых промежутков.

В качестве альтернативы к BRеак можно ввести проверку в сам цикл: WHILE ((N = GETLINE(LINE,MAXLINE)) > 0) { WHILE (--N >= 0 && (LINE[N] == ' ' \!\! LINE[N] == '\T' \!\! LINE[N] == '\N'))

;

...

}

Это уступает предыдущему варианту, так как проверка становится труднее для понимания. Проверок, которые требуют переплетения &&, \!\!, ! И круглых скобок, по возможности следует избегать.

3.8. Оператор CONTINUE

Оператор CONTINUE родственен оператору BRеак, но используется реже; он приводит к началу следующей итерации охватывающего цикла (FOR, WHILE, DO ). В циклах WHILE и DO это означает непосредственный переход к выполнению проверочной части; в цикле FOR управление передается на шаг реинициализации. (Оператор CONTINUE применяется только в циклах, но не в переключателях. Оператор CONTINUE внутри переключателя внутри цикла вызывает выполнение следующей итерации цикла).

В качестве примера приведем фрагмент, который обрабатывает только положительные элементы массива а; отрицательные значения пропускаются.

FOR (I = 0; I < N; I++) { IF (A[I] < 0) /* SKIP NEGATIVE ELEMENTS */ CONTINUE;

... /* DO POSITIVE ELEMENTS */

}

Оператор CONTINUE часто используется, когда последующая часть цикла оказывается слишком сложной, так что рассмотрение условия, обратного проверяемому, приводит к слишком глубокому уровню вложенности программы.

Упражнение 3-6.

Напишите программу копирования ввода на вывод, с тем исключением, что из каждой группы последовательных одинаковых строк выводится только одна. (Это простой вариант утилиты UNIQ систем UNIX).

3.9. Оператор GOTO и метки

В языке “C” предусмотрен и оператор GOTO, которым бесконечно злоупотребляют, и метки для ветвления. С формальной точки зрения оператор GOTO никогда не является необходимым, и на практике почти всегда можно обойтись без него. Мы не использовали GOTO в этой книге.

Тем не менее, мы укажем несколько ситуаций, где оператор GOTO может найти свое место. Наиболее характерным является его использование тогда, когда нужно прервать выполнение в некоторой глубоко вложенной структуре, например, выйти сразу из двух циклов. Здесь нельзя непосредственно использовать оператор BRеак, так как он прерывает только самый внутренний цикл. Поэтому:

FOR ( ... ) FOR ( ... ) {

...

IF (DISASTER) GOTO ERROR;

}

...

ERROR: CLEAN UP THE MESS Если программа обработки ошибок нетривиальна и ошибки могут возникать в нескольких местах, то такая организация оказывается удобной. Метка имеет такую же форму, что и имя переменной, и за ней всегда следует двоеточие. Метка может быть приписана к любому оператору той же функции, в которой находится оператор GOTO.

В качестве другого примера рассмотрим задачу нахождения первого отрицательного элемента в двумерном массиве. (Многомерные массивы рассматриваются в главе 5). Вот одна из возможностей:

FOR (I = 0; I < N; I++) FOR (J = 0; J < M; J++) IF (V[I][J] < 0) GOTO FOUND;

/* DIDN'T FIND */

...

FOUND: /* FOUND ONE AT POSITION I, J */

...

Программа, использующая оператор GOTO, всегда может быть написана без него, хотя, возможно, за счет повторения некоторых проверок и введения дополнительных переменных. Например, программа поиска в массиве примет вид:

FOUND = 0;

FOR (I = 0; I < N && !FOUND; I++) FOR (J = 0; J < M && !FOUND; J++) FOUND = V[I][J] < 0;

IF (FOUND) /* IT WAS AT I-1, J-1 */

...

ELSE /* NOT FOUND */

...

Хотя мы не являемся в этом вопросе догматиками, нам все же кажется, что если и нужно использовать оператор GOTO, то весьма умеренно.

73

4. Функции и структура программ.

Функции разбивают большие вычислительные задачи на маленькие подзадачи и позволяют использовать в работе то, что уже сделано другими, а не начинать каждый раз с пустого места. Соответствующие функции часто могут скрывать в себе детали проводимых в разных частях программы операций, знать которые нет необходимости, проясняя тем самым всю программу, как целое, и облегчая мучения при внесении изменений.

Язык “C” разрабатывался со стремлением сделать функции эффективными и удобными для использования; “C”-программы обычно состоят из большого числа маленьких функций, а не из нескольких больших. Программа может размещаться в одном или нескольких исходных файлах любым удобным образом; исходные файлы могут компилироваться отдельно и загружаться вместе наряду со скомпилированными ранее функциями из библиотек. Мы здесь не будем вдаваться в детали этого процесса, поскольку они зависят от используемой системы.

Большинство программистов хорошо знакомы с “библиотечными” функциями для ввода и вывода /GETCHAR , PUTCHAR/ и для численных расчетов /SIN, COS, SQRT/. В этой главе мы сообщим больше о написании новых функций.

4.1. Основные сведения.

Для начала давайте разработаем и составим программу печати каждой строки ввода, которая содержит определенную комбинацию символов. /Это - специальный случай утилиты GREP системы “UNIX”/. Например, при поиске комбинации “THE” в наборе строк

NOW IS THE TIME FOR ALL GOOD MEN TO COME TO THE AID OF THEIR PARTY в качестве выхода получим NOW IS THE TIME MEN TO COME TO THE AID OF THEIR PARTY

основная схема выполнения задания четко разделяется на три части:

WHILE (имеется еще строка) IF (строка содержит нужную комбинацию) вывод этой строки

Конечно, возможно запрограммировать все действия в виде одной основной процедуры, но лучше использовать естественную структуру задачи и представить каждую часть в виде отдельной функции. С тремя маленькими кусками легче иметь дело, чем с одним большим, потому что отдельные не относящиеся к существу дела детали можно включить в функции и уменьшить возможность нежелательных взаимодействий. Кроме того, эти куски могут оказаться полезными сами по себе.

“Пока имеется еще строка” - это GETLINE, функция, которую мы запрограммировали в главе 1, а “вывод этой строки” это функция PRINTF, которую уже кто-то подготовил для нас.

Это значит, что нам осталось только написать процедуру для определения, содержит ли строка данную комбинацию символов или нет. Мы можем решить эту проблему, позаимствовав разработку из PL/1: функция INDEX(S,т) возвращает позицию, или индекс, строки S, где начинается строка T, и -1, если S не содержит т . В качестве начальной позиции мы используем 0, а не 1, потому что в языке “C” массивы начинаются с позиции нуль. Когда нам в дальнейшем понадобится проверять на совпадение более сложные конструкции, нам придется заменить только функцию INDEX; остальная часть программы останется той же самой.

После того, как мы потратили столько усилий на разработку, написание программы в деталях не представляет затруднений. ниже приводится целиком вся программа, так что вы можете видеть, как соединяются вместе отдельные части. Комбинация символов, по которой производится поиск, выступает пока в качестве символьной строки в аргументе функции INDEX, что не является самым общим механизмом. Мы скоро вернемся к обсуждению вопроса об инициализации символьных массивов и в главе 5 покажем, как сделать комбинацию символов параметром, которому присваивается значение в ходе выполнения программы.

Программа также содержит новый вариант функции GETLINE; вам может оказаться полезным сравнить его с вариантом из главы 1.

#DEFINE MAXLINE 1000 MAIN() /* FIND ALL LINES MATCHING A PATTERN */

{ CHAR LINE[MAXLINE];

WHILE (GETLINE(LINE, MAXLINE) > 0) IF (INDEX(LINE, “THE”) >= 0) PRINTF(“%S”, LINE);

}

GETLINE(S, LIM) /* GET LINE INTO S, RETURN LENGTH * CHAR S[];

INT LIM;

{ INT C, I;