Grundlegende arithmetische Operationen in C

Einführung

In diesem Lab lernen Sie, wie Sie grundlegende arithmetische Operationen in der C-Programmierung ausführen, einschließlich der Deklaration und Initialisierung von Variablen, der Durchführung von Addition und Subtraktion, Multiplikation und Division sowie der Kombination dieser Operationen. Sie werden ein C-Programm schreiben, das diese grundlegenden Konzepte demonstriert und die endgültigen Ergebnisse ausgibt.

Das Lab umfasst die folgenden Schritte: Deklaration und Initialisierung von Variablen, Durchführung von Addition und Subtraktion, Durchführung von Multiplikation und Division, Kombination von arithmetischen Operationen und Ausgabe des endgültigen Ergebnisses. Am Ende dieses Labs werden Sie ein solides Verständnis davon haben, wie man grundlegende arithmetische Operationen in C ausführt, was für jeden C-Programmierer eine entscheidende Fähigkeit ist.

Deklaration und Initialisierung von Variablen

In diesem Schritt lernen Sie, wie Sie Variablen in der C-Programmierung deklarieren und initialisieren. Variablen sind essentiell für die Speicherung und Manipulation von Daten in Ihren Programmen.

Zunächst öffnen Sie die WebIDE und erstellen Sie eine neue Datei namens arithmetic.c im Verzeichnis ~/project:

cd ~/project
touch arithmetic.c

Nun schreiben wir ein einfaches C-Programm, um Variablen zu deklarieren und zu initialisieren:

#include <stdio.h>

int main() {
    // Declare and initialize integer variables
    int num1 = 10;
    int num2 = 5;

    // Declare and initialize floating-point variables
    float float1 = 3.14;
    float float2 = 2.5;

    // Print the initialized variables
    printf("Integer variables: num1 = %d, num2 = %d\n", num1, num2);
    printf("Floating-point variables: float1 = %.2f, float2 = %.2f\n", float1, float2);

    return 0;
}

Lassen Sie uns den Code analysieren:

• Wir deklarieren zwei Ganzzahlvariablen num1 und num2 und initialisieren sie mit den Werten 10 und 5.
• Wir deklarieren auch zwei Fließkommazahlenvariablen float1 und float2 mit den Werten 3.14 und 2.5.
• Die Funktion printf() wird verwendet, um die Werte dieser Variablen auszugeben.
• %d wird für die Formatierung von Ganzzahlen verwendet, und %.2f wird für Fließkommazahlen mit 2 Dezimalstellen verwendet.

Kompilieren und führen Sie das Programm aus:

gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic

Beispielausgabe:

Integer variables: num1 = 10, num2 = 5
Floating-point variables: float1 = 3.14, float2 = 2.50

Addition und Subtraktion durchführen

In diesem Schritt lernen Sie, wie Sie Addition und Subtraktion mit den Variablen ausführen, die Sie im vorherigen Schritt deklariert haben. Wir werden die vorhandene Datei arithmetic.c ändern, um diese arithmetischen Operationen einzubeziehen.

Aktualisieren Sie das Programm, um Addition und Subtraktion einzubeziehen:

#include <stdio.h>

int main() {
    // Declare and initialize integer variables
    int num1 = 10;
    int num2 = 5;

    // Declare and initialize floating-point variables
    float float1 = 3.14;
    float float2 = 2.5;

    // Perform addition with integers
    int sum_int = num1 + num2;

    // Perform subtraction with integers
    int diff_int = num1 - num2;

    // Perform addition with floating-point numbers
    float sum_float = float1 + float2;

    // Perform subtraction with floating-point numbers
    float diff_float = float1 - float2;

    // Print the results of addition and subtraction
    printf("Integer Addition: %d + %d = %d\n", num1, num2, sum_int);
    printf("Integer Subtraction: %d - %d = %d\n", num1, num2, diff_int);
    printf("Floating-point Addition: %.2f + %.2f = %.2f\n", float1, float2, sum_float);
    printf("Floating-point Subtraction: %.2f - %.2f = %.2f\n", float1, float2, diff_float);

    return 0;
}

Lassen Sie uns den neuen Code analysieren:

• Wir haben die Ganzzahladdition und -subtraktion mit num1 und num2 hinzugefügt.
• Wir haben auch die Fließkommaaddition und -subtraktion mit float1 und float2 hinzugefügt.
• Die Ergebnisse werden in neuen Variablen gespeichert: sum_int, diff_int, sum_float und diff_float.
• Wir verwenden printf(), um die Ergebnisse dieser Operationen anzuzeigen.

Kompilieren und führen Sie das aktualisierte Programm aus:

gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic

Beispielausgabe:

Integer Addition: 10 + 5 = 15
Integer Subtraction: 10 - 5 = 5
Floating-point Addition: 3.14 + 2.50 = 5.64
Floating-point Subtraction: 3.14 - 2.50 = 0.64

Multiplikation und Division durchführen

In diesem Schritt lernen Sie, wie Sie Multiplikation und Division mit den Variablen ausführen, mit denen Sie gearbeitet haben. Wir werden die Datei arithmetic.c weiter ändern, um diese arithmetischen Operationen einzubeziehen.

Aktualisieren Sie das Programm, um Multiplikation und Division einzubeziehen:

#include <stdio.h>

int main() {
    // Declare and initialize integer variables
    int num1 = 10;
    int num2 = 5;

    // Declare and initialize floating-point variables
    float float1 = 3.14;
    float float2 = 2.5;

    // Previous addition and subtraction operations
    int sum_int = num1 + num2;
    int diff_int = num1 - num2;
    float sum_float = float1 + float2;
    float diff_float = float1 - float2;

    // Perform multiplication with integers
    int product_int = num1 * num2;

    // Perform division with integers
    int quotient_int = num1 / num2;

    // Perform multiplication with floating-point numbers
    float product_float = float1 * float2;

    // Perform division with floating-point numbers
    float quotient_float = float1 / float2;

    // Print the results of multiplication and division
    printf("Integer Multiplication: %d * %d = %d\n", num1, num2, product_int);
    printf("Integer Division: %d / %d = %d\n", num1, num2, quotient_int);
    printf("Floating-point Multiplication: %.2f * %.2f = %.2f\n", float1, float2, product_float);
    printf("Floating-point Division: %.2f / %.2f = %.2f\n", float1, float2, quotient_float);

    return 0;
}

Lassen Sie uns den neuen Code analysieren:

• Wir haben die Ganzzahlmultiplikation mit num1 * num2 hinzugefügt.
• Wir haben die Ganzzahldivision mit num1 / num2 hinzugefügt.
• Wir haben auch die Fließkommamultiplikation und -division hinzugefügt.
• Die Ergebnisse werden in neuen Variablen gespeichert: product_int, quotient_int, product_float und quotient_float.
• Wir verwenden printf(), um die Ergebnisse dieser Operationen anzuzeigen.

Hinweis: Die Ganzzahldivision in C schneidet den Dezimalteil ab, daher ergibt 10 / 5 2.

Kompilieren und führen Sie das aktualisierte Programm aus:

gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic

Beispielausgabe:

Integer Multiplication: 10 * 5 = 50
Integer Division: 10 / 5 = 2
Floating-point Multiplication: 3.14 * 2.50 = 7.85
Floating-point Division: 3.14 / 2.50 = 1.26

Kombination von arithmetischen Operationen

In diesem Schritt lernen Sie, wie Sie mehrere arithmetische Operationen in einem einzigen Ausdruck kombinieren können. Dies hilft Ihnen zu verstehen, wie C komplexe Berechnungen und die Operatorrangfolge behandelt.

Aktualisieren Sie das Programm, um arithmetische Operationen zu kombinieren:

#include <stdio.h>

int main() {
    // Declare and initialize variables
    int num1 = 10;
    int num2 = 5;
    int num3 = 3;

    float float1 = 3.14;
    float float2 = 2.5;

    // Combine arithmetic operations with integers
    int combined_int = num1 + num2 * num3;
    int complex_int = (num1 + num2) * num3;

    // Combine arithmetic operations with floating-point numbers
    float combined_float = float1 + float2 * num3;
    float complex_float = (float1 + float2) / num2;

    // Print the results of combined operations
    printf("Integer Combined Operation 1: %d + %d * %d = %d\n", num1, num2, num3, combined_int);
    printf("Integer Combined Operation 2: (%d + %d) * %d = %d\n", num1, num2, num3, complex_int);
    printf("Floating-point Combined Operation 1: %.2f + %.2f * %d = %.2f\n", float1, float2, num3, combined_float);
    printf("Floating-point Combined Operation 2: (%.2f + %.2f) / %d = %.2f\n", float1, float2, num2, complex_float);

    return 0;
}

Lassen Sie uns den neuen Code analysieren:

• Wir haben eine neue Ganzzahlvariable num3 hinzugefügt.
• Wir demonstrieren zwei Arten von kombinierten Operationen:
  1. Standard-Operatorrangfolge (Multiplikation vor Addition)
  2. Verwendung von Klammern, um die Operatorrangfolge zu ändern
• Die Ergebnisse zeigen, wie sich Klammern erheblich auf das Rechenergebnis auswirken können.
• Wir verwenden printf(), um die Ergebnisse dieser kombinierten Operationen anzuzeigen.

Kompilieren und führen Sie das aktualisierte Programm aus:

gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic

Beispielausgabe:

Integer Combined Operation 1: 10 + 5 * 3 = 25
Integer Combined Operation 2: (10 + 5) * 3 = 45
Floating-point Combined Operation 1: 3.14 + 2.50 * 3 = 10.64
Floating-point Combined Operation 2: (3.14 + 2.50) / 5 = 1.13

Wichtige Beobachtungen:

• Bei der ersten Operation wird zuerst 5 * 3 berechnet und dann zu 10 addiert.
• Bei der zweiten Operation wird zuerst (10 + 5) berechnet und dann mit 3 multipliziert.
• Die gleichen Prinzipien gelten auch für Fließkommazahlen.

Ausgabe des Endergebnisses

In diesem letzten Schritt lernen Sie, wie Sie ein umfassendes arithmetisches Rechenprogramm erstellen, das mehrere Operationen ausführt und die Endresultate in formatierter Form ausgibt.

Erstellen Sie die Endversion des Programms:

#include <stdio.h>

int main() {
    // Declare and initialize variables
    int num1 = 10;
    int num2 = 5;
    int num3 = 3;

    float float1 = 3.14;
    float float2 = 2.5;

    // Perform arithmetic operations
    int sum = num1 + num2;
    int difference = num1 - num2;
    int product = num1 * num2;
    int quotient = num1 / num2;

    float float_sum = float1 + float2;
    float float_difference = float1 - float2;
    float float_product = float1 * float2;
    float float_quotient = float1 / float2;

    // Combined complex operation
    float final_result = (num1 + num2) * float1 / num3;

    // Print a formatted final result summary
    printf("Arithmetic Operations Summary\n");
    printf("==============================\n");
    printf("Integer Operations:\n");
    printf("  Addition:      %d + %d = %d\n", num1, num2, sum);
    printf("  Subtraction:   %d - %d = %d\n", num1, num2, difference);
    printf("  Multiplication:%d * %d = %d\n", num1, num2, product);
    printf("  Division:      %d / %d = %d\n\n", num1, num2, quotient);

    printf("Floating-Point Operations:\n");
    printf("  Addition:      %.2f + %.2f = %.2f\n", float1, float2, float_sum);
    printf("  Subtraction:   %.2f - %.2f = %.2f\n", float1, float2, float_difference);
    printf("  Multiplication:%.2f * %.2f = %.2f\n", float1, float2, float_product);
    printf("  Division:      %.2f / %.2f = %.2f\n\n", float1, float2, float_quotient);

    printf("Final Complex Calculation:\n");
    printf("  (%d + %d) * %.2f / %d = %.2f\n", num1, num2, float1, num3, final_result);

    return 0;
}

Lassen Sie uns den neuen Code analysieren:

• Wir haben separate Variablen für jede arithmetische Operation erstellt.
• Wir haben eine komplexe Endberechnung hinzugefügt, die mehrere Operationen kombiniert.
• Wir verwenden formatierte printf()-Anweisungen, um eine saubere und lesbare Ausgabe zu erstellen.
• Es werden unterschiedliche Formate für Ganzzahlen (%d) und Fließkommazahlen (%.2f) verwendet.

Kompilieren und führen Sie das Programm aus:

gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic

Beispielausgabe:

Arithmetic Operations Summary
==============================
Integer Operations:
  Addition:      10 + 5 = 15
  Subtraction:   10 - 5 = 5
  Multiplication:10 * 5 = 50
  Division:      10 / 5 = 2

Floating-Point Operations:
  Addition:      3.14 + 2.50 = 5.64
  Subtraction:   3.14 - 2.50 = 0.64
  Multiplication:3.14 * 2.50 = 7.85
  Division:      3.14 / 2.50 = 1.26

Final Complex Calculation:
  (10 + 5) * 3.14 / 3 = 15.70

Zusammenfassung

In diesem Lab haben Sie gelernt, wie Sie Variablen deklarieren und initialisieren, sowohl Ganzzahl- als auch Fließkommatypen. Anschließend haben Sie grundlegende arithmetische Operationen wie Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division mit diesen Variablen durchgeführt. Schließlich haben Sie mehrere arithmetische Operationen kombiniert und das Endergebnis ausgegeben. Die wichtigsten Lernpunkte dieses Labs umfassen die Variablendeklaration und -initialisierung sowie die Syntax und Verwendung gängiger arithmetischer Operatoren in der C-Programmierung.