Aire et périmètre d'un cercle en C

Introduction

Dans ce laboratoire, nous allons créer un programme C qui calcule l'aire et le périmètre d'un cercle. Ce programme simple illustre plusieurs concepts de programmation fondamentaux, notamment la déclaration de variables, le traitement des entrées utilisateur, les calculs mathématiques et l'affichage de sorties formatées.

Nous allons utiliser les formules mathématiques suivantes :

• Aire d'un cercle = π × rayon²
• Périmètre d'un cercle = 2 × π × rayon

À la fin de ce laboratoire, vous aurez écrit un programme C complet qui prend des entrées utilisateur et effectue des calculs en utilisant ces formules.

Création du fichier de programme et structure de base

Commençons par créer le fichier de notre programme C et en définir la structure de base. Nous allons créer un fichier appelé circle.c dans le répertoire ~/project/circle_program.

1. Accédez au répertoire du projet :

   cd ~/project/circle_program
   

2. Créez un nouveau fichier nommé circle.c en utilisant l'éditeur WebIDE. Cliquez sur le menu "File" en haut de l'interface WebIDE, puis sélectionnez "New File". Alternativement, vous pouvez cliquer avec le bouton droit dans le panneau de l'explorateur de fichiers et sélectionner "New File".

3. Nommez le fichier circle.c et enregistrez-le dans le répertoire ~/project/circle_program.

4. Maintenant, ajoutons la structure de base de notre programme C au fichier :

   #include <stdio.h>
   
   int main() {
       // We will add our code here
   
       return 0;
   }
   

Dans le code ci-dessus :

• #include <stdio.h> est une directive du préprocesseur qui indique au compilateur d'inclure la bibliothèque Standard Input/Output (entrée/sortie standard), qui fournit des fonctions telles que printf() et scanf().
• int main() définit la fonction principale, qui est le point d'entrée de tout programme C.
• Les accolades { } marquent le début et la fin du corps de la fonction principale.
• return 0; indique que le programme s'est exécuté avec succès.

5. Enregistrez le fichier en appuyant sur Ctrl+S ou en utilisant le menu "File" et en sélectionnant "Save".

Déclaration des variables et des constantes

Maintenant que nous avons la structure de base de notre programme, ajoutons les variables et les constantes dont nous aurons besoin pour nos calculs.

1. Ouvrez votre fichier circle.c dans l'éditeur (s'il n'est pas déjà ouvert).

2. Nous aurons besoin de plusieurs variables :

   • Une variable pour stocker le rayon du cercle
   • Une constante pour stocker la valeur de π (pi)
   • Des variables pour stocker l'aire et le périmètre calculés

3. Mettez à jour votre code comme suit :

   #include <stdio.h>
   
   int main() {
       // Declare variables and constants
       float radius;         // to store the radius of the circle
       const float PI = 3.14159; // the mathematical constant π (pi)
       float area;           // to store the calculated area
       float circumference;  // to store the calculated circumference
   
       return 0;
   }
   

Comprenons les déclarations de variables :

• float radius; - Nous utilisons le type de données float car le rayon peut être un nombre décimal.
• const float PI = 3.14159; - Nous définissons PI comme une constante car sa valeur ne devrait pas changer pendant l'exécution du programme. Le mot-clé const garantit cela.
• float area; et float circumference; - Ces variables stockeront les résultats de nos calculs, qui peuvent être des nombres décimaux.

En programmation C, nous déclarons généralement toutes les variables au début d'une fonction. Cette pratique rend le programme plus organisé et plus facile à comprendre.

4. Enregistrez votre fichier (Ctrl+S).

Obtention des entrées de l'utilisateur

Maintenant, ajoutons le code pour demander à l'utilisateur le rayon du cercle et lire son entrée.

1. Ouvrez votre fichier circle.c dans l'éditeur (s'il n'est pas déjà ouvert).

2. Ajoutez le code pour inviter l'utilisateur et lire son entrée :

   #include <stdio.h>
   
   int main() {
       // Declare variables and constants
       float radius;         // to store the radius of the circle
       const float PI = 3.14159; // the mathematical constant π (pi)
       float area;           // to store the calculated area
       float circumference;  // to store the calculated circumference
   
       // Prompt user for radius
       printf("Please enter the radius of the circle: ");
   
       // Read the radius value from user input
       scanf("%f", &radius);
   
       // Validate input (optional but good practice)
       if (radius <= 0) {
           printf("Error: Radius must be a positive number\n");
           return 1;  // Exit with error code
       }
   
       return 0;
   }
   

Comprenons ce que nous avons ajouté :

• printf("Please enter the radius of the circle: "); - Cela affiche un message demandant à l'utilisateur d'entrer le rayon.
• scanf("%f", &radius); - Cela lit une valeur à virgule flottante saisie par l'utilisateur et la stocke dans la variable radius.
  • %f est un spécificateur de format pour les nombres à virgule flottante.
  • &radius passe l'adresse mémoire de la variable radius, permettant à scanf() de modifier sa valeur.
• Nous avons ajouté une vérification de validation simple pour nous assurer que le rayon est positif, car un cercle ne peut pas avoir un rayon nul ou négatif.

La fonction scanf() est utilisée pour lire des entrées formatées à partir de l'entrée standard (le clavier). Il est important d'utiliser le bon spécificateur de format (%f pour les nombres flottants) et de passer l'adresse de la variable en utilisant l'opérateur &.

3. Enregistrez votre fichier (Ctrl+S).

Calcul de l'aire et du périmètre

Maintenant que nous avons le rayon, nous pouvons calculer l'aire et le périmètre du cercle en utilisant nos formules.

1. Ouvrez votre fichier circle.c dans l'éditeur (s'il n'est pas déjà ouvert).

2. Ajoutez le code de calcul :

   #include <stdio.h>
   
   int main() {
       // Declare variables and constants
       float radius;         // to store the radius of the circle
       const float PI = 3.14159; // the mathematical constant π (pi)
       float area;           // to store the calculated area
       float circumference;  // to store the calculated circumference
   
       // Prompt user for radius
       printf("Please enter the radius of the circle: ");
   
       // Read the radius value from user input
       scanf("%f", &radius);
   
       // Validate input
       if (radius <= 0) {
           printf("Error: Radius must be a positive number\n");
           return 1;  // Exit with error code
       }
   
       // Calculate the area of the circle
       area = PI * radius * radius;
   
       // Calculate the circumference of the circle
       circumference = 2 * PI * radius;
   
       return 0;
   }
   

Comprenons les calculs :

• area = PI * radius * radius; - Cela calcule l'aire en utilisant la formule π × r², où r est le rayon.
• circumference = 2 * PI * radius; - Cela calcule le périmètre en utilisant la formule 2 × π × r.

En C, l'opérateur de multiplication est *. Pour calculer r², nous multiplions simplement le rayon par lui-même (radius * radius). Pour des opérations mathématiques plus complexes, nous utiliserions des fonctions de la bibliothèque math.h, mais nos calculs sont assez simples sans cela.

3. Enregistrez votre fichier (Ctrl+S).

Affichage des résultats et test du programme

Terminons notre programme en ajoutant le code pour afficher les résultats, puis compilons-le et exécutons-le pour vérifier s'il fonctionne correctement.

1. Ouvrez votre fichier circle.c dans l'éditeur (s'il n'est pas déjà ouvert).

2. Ajoutez le code pour afficher les résultats :

   #include <stdio.h>
   
   int main() {
       // Declare variables and constants
       float radius;         // to store the radius of the circle
       const float PI = 3.14159; // the mathematical constant π (pi)
       float area;           // to store the calculated area
       float circumference;  // to store the calculated circumference
   
       // Prompt user for radius
       printf("Please enter the radius of the circle: ");
   
       // Read the radius value from user input
       scanf("%f", &radius);
   
       // Validate input
       if (radius <= 0) {
           printf("Error: Radius must be a positive number\n");
           return 1;  // Exit with error code
       }
   
       // Calculate the area of the circle
       area = PI * radius * radius;
   
       // Calculate the circumference of the circle
       circumference = 2 * PI * radius;
   
       // Display the results
       printf("\nResults for a circle with radius %.2f units:\n", radius);
       printf("Area: %.2f square units\n", area);
       printf("Circumference: %.2f units\n", circumference);
   
       return 0;
   }
   

Comprenons le code d'affichage :

• printf("\nResults for a circle with radius %.2f units:\n", radius); - Cela affiche le rayon avec 2 décimales.
• printf("Area: %.2f square units\n", area); - Cela affiche l'aire calculée avec 2 décimales.
• printf("Circumference: %.2f units\n", circumference); - Cela affiche le périmètre calculé avec 2 décimales.

Le spécificateur de format %.2f indique à printf() d'afficher les nombres à virgule flottante avec 2 décimales, rendant la sortie plus lisible.

3. Enregistrez votre fichier (Ctrl+S).

4. Maintenant, compilons le programme. Dans le terminal, accédez au répertoire de votre projet et utilisez le compilateur gcc :

   cd ~/project/circle_program
   gcc circle.c -o circle
   

   L'option -o circle indique au compilateur de créer un fichier exécutable nommé circle.

5. Si la compilation est réussie, vous pouvez exécuter votre programme avec :

   ./circle
   

6. Lorsque vous y êtes invité, entrez une valeur de rayon (par exemple, 5) et appuyez sur Entrée. Vous devriez voir une sortie similaire à :

   Please enter the radius of the circle: 5
   
   Results for a circle with radius 5.00 units:
   Area: 78.54 square units
   Circumference: 31.42 units
   

7. Essayez d'exécuter le programme à nouveau avec différentes valeurs de rayon pour confirmer qu'il fonctionne correctement.

Félicitations ! Vous avez créé avec succès un programme C qui calcule et affiche l'aire et le périmètre d'un cercle en fonction des entrées de l'utilisateur.

Résumé

Dans ce laboratoire, vous avez créé avec succès un programme C qui :

1. Demande à l'utilisateur d'entrer le rayon d'un cercle
2. Lit et valide les entrées de l'utilisateur
3. Calcule l'aire du cercle en utilisant la formule π × r²
4. Calcule le périmètre du cercle en utilisant la formule 2 × π × r
5. Affiche les résultats calculés avec un formatage approprié

Au cours de ce processus, vous avez appris plusieurs concepts importants de la programmation en C :

• L'inclusion de fichiers d'en-tête avec #include
• La définition et l'utilisation de variables et de constantes
• La lecture des entrées de l'utilisateur avec scanf()
• L'exécution de calculs mathématiques
• L'affichage de sorties formatées avec printf()
• La compilation et l'exécution d'un programme C

Ces compétences fondamentales constituent les éléments de base pour des programmes C plus complexes. Vous pouvez maintenant développer ces connaissances pour créer des applications plus sophistiquées impliquant des interactions avec l'utilisateur et des calculs mathématiques.