Berechnung der Hypotenuse mit C

Einführung

In diesem Lab lernen Sie, wie man die Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks mit C-Programmierung berechnet. Das Lab deckt den schrittweisen Prozess ab, die Längen der beiden Katheten einzulesen und anschließend die Hypotenuse mithilfe des Satzes des Pythagoras zu berechnen. Am Ende dieses Labs haben Sie ein solides Verständnis dafür, wie trigonometrische Berechnungen in C durchgeführt werden.

Das Lab beginnt mit der Anleitung durch den Prozess des Einlesens der Längen der beiden Katheten des rechtwinkligen Dreiecks. Anschließend verwenden Sie den Satz des Pythagoras, der besagt, dass das Quadrat der Hypotenuse gleich der Summe der Quadrate der beiden anderen Seiten ist, um die Hypotenuse zu berechnen. Schließlich lernen Sie, wie man die berechnete Hypotenuse ausgibt.

Zwei Katheten eines rechtwinkligen Dreiecks einlesen

In diesem Schritt lernen Sie, wie Sie die beiden Katheten eines rechtwinkligen Dreiecks in einem C-Programm einlesen. Wir erstellen ein einfaches Programm, das die Längen der Katheten des Dreiecks als Benutzereingabe entgegennimmt.

Navigieren Sie zunächst zum Projektverzeichnis und erstellen Sie eine neue C-Datei:

cd ~/project
nano hypotenuse.c

Fügen Sie nun den folgenden Code hinzu, um die beiden Katheten des rechtwinkligen Dreiecks einzulesen:

#include <stdio.h>

int main() {
    float leg1, leg2;

    printf("Geben Sie die Länge der ersten Kathete ein: ");
    scanf("%f", &leg1);

    printf("Geben Sie die Länge der zweiten Kathete ein: ");
    scanf("%f", &leg2);

    printf("Erste Kathete: %.2f\n", leg1);
    printf("Zweite Kathete: %.2f\n", leg2);

    return 0;
}

Lassen Sie uns den Code aufschlüsseln:

• Wir verwenden float, um Dezimalzahlen für die Kathetenlängen zuzulassen.
• printf() wird verwendet, um den Benutzer nach der Eingabe zu fragen.
• scanf() liest die Benutzereingabe und speichert sie in den Variablen leg1 und leg2.
• Anschließend geben wir die eingegebenen Kathetenlängen aus, um die Eingabe zu bestätigen.

Kompilieren Sie das Programm:

gcc hypotenuse.c -o hypotenuse

Beispielausgabe beim Ausführen des Programms:

Geben Sie die Länge der ersten Kathete ein: 3
Geben Sie die Länge der zweiten Kathete ein: 4
Erste Kathete: 3.00
Zweite Kathete: 4.00

Satz des Pythagoras anwenden: c = sqrt(a² + b²)

In diesem Schritt modifizieren Sie das vorherige Programm, um die Hypotenuse mithilfe des Satzes des Pythagoras zu berechnen. Wir verwenden die Funktion sqrt() aus der Mathematikbibliothek, um die Quadratwurzel zu berechnen.

Öffnen Sie die vorhandene Datei und aktualisieren Sie den Code:

cd ~/project
nano hypotenuse.c

Ersetzen Sie den vorherigen Code durch die folgende Implementierung:

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main() {
    float leg1, leg2, hypotenuse;

    printf("Geben Sie die Länge der ersten Kathete ein: ");
    scanf("%f", &leg1);

    printf("Geben Sie die Länge der zweiten Kathete ein: ");
    scanf("%f", &leg2);

    // Berechnung der Hypotenuse nach dem Satz des Pythagoras
    hypotenuse = sqrt(leg1 * leg1 + leg2 * leg2);

    printf("Erste Kathete: %.2f\n", leg1);
    printf("Zweite Kathete: %.2f\n", leg2);
    printf("Hypotenuse: %.2f\n", hypotenuse);

    return 0;
}

Kompilieren Sie das Programm mit der Mathematikbibliothek:

gcc hypotenuse.c -o hypotenuse -lm

Beispielausgabe beim Ausführen des Programms:

Geben Sie die Länge der ersten Kathete ein: 3
Geben Sie die Länge der zweiten Kathete ein: 4
Erste Kathete: 3.00
Zweite Kathete: 4.00
Hypotenuse: 5.00

Wichtige Punkte zum Code:

• #include <math.h> fügt die Mathematikbibliothek für die Funktion sqrt() hinzu.
• sqrt(leg1 * leg1 + leg2 * leg2) berechnet die Hypotenuse.
• Der Flag -lm wird während der Kompilierung verwendet, um die Mathematikbibliothek zu verknüpfen.

Ausgabe der Hypotenuse

In diesem Schritt erweitern Sie das vorherige Programm, um eine formatierte und benutzerfreundlichere Ausgabe der Hypotenusenberechnung zu erhalten.

Öffnen Sie die vorhandene Datei und aktualisieren Sie den Code:

cd ~/project
nano hypotenuse.c

Ändern Sie den Code, um die Ausgabe zu formatieren:

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main() {
    float leg1, leg2, hypotenuse;

    printf("Hypotenusenrechner für rechtwinklige Dreiecke\n");
    printf("--------------------------------------------\n");

    printf("Geben Sie die Länge der ersten Kathete ein: ");
    scanf("%f", &leg1);

    printf("Geben Sie die Länge der zweiten Kathete ein: ");
    scanf("%f", &leg2);

    // Berechnung der Hypotenuse nach dem Satz des Pythagoras
    hypotenuse = sqrt(leg1 * leg1 + leg2 * leg2);

    // Formatierte Ergebnisse ausgeben
    printf("\nDreiecksmaße:\n");
    printf("Erste Kathete:   %.2f\n", leg1);
    printf("Zweite Kathete:  %.2f\n", leg2);
    printf("Hypotenuse:  %.2f\n", hypotenuse);

    // Zusätzliche Berechnungsdetails
    printf("\nBerechnungsdetails:\n");
    printf("Formel: c = √(a² + b²)\n");
    printf("        = √(%.2f² + %.2f²)\n", leg1, leg2);
    printf("        = √(%.2f + %.2f)\n", leg1 * leg1, leg2 * leg2);
    printf("        = %.2f\n", hypotenuse);

    return 0;
}

Kompilieren Sie das Programm:

gcc hypotenuse.c -o hypotenuse -lm

Führen Sie das Programm aus und sehen Sie sich die detaillierte Ausgabe an:

./hypotenuse

Beispielausgabe:

Hypotenusenrechner für rechtwinklige Dreiecke
--------------------------------------------
Geben Sie die Länge der ersten Kathete ein: 3
Geben Sie die Länge der zweiten Kathete ein: 4

Dreiecksmaße:
Erste Kathete:   3.00
Zweite Kathete:  4.00
Hypotenuse:  5.00

Berechnungsdetails:
Formel: c = √(a² + b²)
        = √(3.00² + 4.00²)
        = √(9.00 + 16.00)
        = 5.00

Wichtige Verbesserungen:

• Hinzufügen von beschreibenden Überschriften
• Formatierte Ausgabe mit ausgerichteten Spalten
• Einschließen von Schritt-für-Schritt-Berechnungsdetails
• Verbesserte Lesbarkeit für Benutzer

Zusammenfassung

In diesem Labor haben Sie zunächst gelernt, wie man die beiden Katheten eines rechtwinkligen Dreiecks in einem C-Programm einliest, indem Sie den Benutzer nach Eingaben fragen und die Werte in Variablen speichern. Anschließend haben Sie den Satz des Pythagoras angewendet, der besagt, dass das Quadrat der Hypotenuse gleich der Summe der Quadrate der beiden anderen Seiten ist, um die Hypotenuse zu berechnen. Das Programm verwendet die Funktion sqrt() aus der Mathematikbibliothek, um die Quadratwurzel zu berechnen und die Länge der Hypotenuse zu bestimmen.