[C語言] 基本觀念語法

本章節內容主要是幫助由Python作為第一次學習程式語言的學生，快速了解C語言的語法與觀念，以面對APCS考試的命題方式。

C語言的歷史

C 前身為B語言， 在美國Bell Lab (貝爾實驗室)，由當時的研究員 Dennis Ritchie發展，目的是為了開發UNIX作業系統， 替代部份組合語言的所完成的系統功能， 並可在不同的環境上開發系統與執行。

基本程式結構

C語言的格式中預設程式執行時，從主程式main()開始執行，int main()中的int代表程式執行結束後，會傳回一個整數(integer)值

#include <stdio.h>          /*宣告I/O函式庫*/

int main(void) {            /*程式執行進入點由main函式開始*/
  printf("Hello World\n");

  return 0;
}

資料輸入輸出

輸出資料

使用printf()函式，進行資料輸出。

要使用這個函式，必須加入它的宣告，定義在stdio.h 這個檔案中，所以要在程式碼最前頭進行宣告

#include <stdio.h>

int main(void) {
  printf("Hello World\n");

  return 0;
}

輸入資料

使用scanf()來讓使用者可以輸入資料到程式中。

請先宣告變數，請注意C語言是靜態語言，宣告變數須預先宣告型態

#include <stdio.h>

int main(void) {
  int age;
  printf("please enter your age> ");
  scanf("%d", &age);
  printf("You are %d\n",age);

  return 0;
}

C語言內建的資料型態

以下是 C 語言的資料型態：

• 基礎型態 (fundamental types)
  • 布林數 (boolean)
  • 整數 (integer)(unsigned/signed)
    • short
    • int
    • long
  • 浮點數 (floating-point number)
    • float
    • double
    • long double
  • 字元 (character)
    • char
  • 複數 (complex number)
  • 列舉 (enumeration)
• 衍生型態 (derived types)
  • 陣列 (array)
  • 結構體 (structure)
  • 指標 (pointer)
  • 函式 (function)
  • 聯合體 (union)

流程控制：迴圈

for迴圈

for(int i=0; i < 10; i++){
    ...
}

while迴圈

有兩種，do-while跟while-do

int i = 0;
while(i < 10){
    ...
    i++;
}

int i = 0;
do {
    ...
    i++;
} while(i < 10)

隨堂練習

1. 請使用for迴圈，列印1,3,5,7,9
2. 請使用while迴圈，列印2,4,6,8,10

流程控制：條件判斷

Switch-Case

switch(變數名稱或運算式) {
    case 符合數字或字元:
        陳述句一;
        break;
    case 符合數字或字元:
        陳述句二;
        break;
    default:
        陳述三;
        break;
}

if-else

if( 條件 ) {
    如果條件成立時做什麼...
}

else {
    否則做什麼...
}

練習題：請讓使用者輸入成績（1~100）
如果使用者輸入90~100的數字: 顯示結果“You Got A”
如果使用者輸入80~89的數字: 顯示結果“You Got B”
如果使用者輸入70~79的數字: 顯示結果“You Got C”
如果使用者輸入60~69的數字: 顯示結果“You Got D”
如果使用者輸入60~0的數字: 顯示結果“You Got F”
如果使用者輸入範圍以外的數字，顯示結果“請輸入正確範圍數字”

Break/Continue

在迴圈敘述中，我們可以使用break指令讓它強制離開迴圈，或是用 continue指令來忽略下面的指令而繼續下一次的迴圈

break示範使用：猜數字

count = 1 ;
while (true)
{
    printf ("第 %d 次猜測：\n", count) ;
    printf ("請猜測一數：") ;
    scanf ("%d", &guess) ;
    if (guess > num){
        printf ("太大！\n") ;
    }  
    else if (guess < num){
        printf ("太小！\n") ;
    }   
    else{
        printf ("猜中了！\n") ;
        break ;
    }
    count++ ;         //  如果猜中了則此行不會執行
}   // while loop

Continue示範使用

範例：將 2到100中的偶數相加，但必須排除10的倍數，也就是2+4+6+8+12+14+…，最後印出總和。

sum = 0 ;
for (x=2 ; x<=100 ; x+=2)
{
    /* 如果 x是10的倍數則閃過後面的 sum = sum + x; 敘述 */
    if  (x % 10 == 0)   
        continue ;
    sum = sum + x;
}
printf("總和：%d \n", sum) ;

隨堂練習

請設計一個程式，讓使用者輸入數字1~3

• 如果使用者輸入1: 顯示結果“你輸入的是選項1”
• 如果使用者輸入2: 顯示結果“你輸入的是選項2”
• 如果使用者輸入2: 顯示結果“你輸入的是選項3”
• 如果使用者輸入非1~3的數字: 顯示結果“請輸入正確範圍數字”

函式

我們使用函式（Function）將重複出現的程式碼，通常是一系列的程序，做成函式，可以隨時呼叫使用，增加開發效率、以及讓程式碼更容易維護。

主要好處如下：

• 減少撰寫重覆的程式碼
• 將程式碼以有意義的方式組織起來
• 相同的流程下，可藉由參數調整程式的行為
• 藉由函式庫可組織和分享程式碼
• 做為資料結構 (data structures) 和物件 (objects) 的基礎

函式的宣告

函式的類型

函式分成兩種類型，有回傳值與無回傳值。
請參考以下範例程式碼：

#include<stdio.h>

/*無回傳值*/
void function1(){
  printf("Hello\n");
}

/*有回傳值*/
int function2(){
  int a = 0;
  a++;
    
  return a;
}

int main(){
  int x = 0;

  /* 呼叫function 1 */
  function1();

  /* 呼叫function 2 */
  x = function2();
  printf("%d\n", x);
    
  return 0;
}

函式的參數

函式可以帶入參數，在函式內使用該參數進行運算，但也可以不帶入參數。

#include<stdio.h>

/*無參數*/
int function1(){
  int a = 0;
  int b = 0;
  
  a += 1;
  b = a;
  
  return b;
}

/*有帶入參數*/
int function2(int a){
  int b = 0;
  
  a += 2;
  b = a;
    
  return b;  
}

int main(){
  int x = 0;
  int y = 0;

  //呼叫function 1
  y = function1();
  printf("%d\n", y);
  
  //呼叫function 2
  y = function2(x);
  printf("%d\n", y);
    
  return 0;
}

隨堂練習

請使用遞迴設計程式，計算階乘5!的值

tags: C/C++程式語言觀念