Введение
В этом лабораторном занятии вы научитесь выполнять основные арифметические операции в программировании на языке C, включая объявление и инициализацию переменных, выполнение сложения и вычитания, умножения и деления, а также комбинирование этих операций. Вы напишете программу на языке C, которая демонстрирует эти фундаментальные концепции и выводит конечные результаты.
В лабораторном занятии рассматриваются следующие шаги: объявление и инициализация переменных, выполнение сложения и вычитания, выполнение умножения и деления, комбинирование арифметических операций и вывод конечного результата. По завершении этого лабораторного занятия вы получите тщательное понимание того, как выполнять основные арифметические операции на языке C, что является важным навыком для любого программиста на C.
Объявление и инициализация переменных
На этом шаге вы научитесь объявлять и инициализировать переменные в программировании на языке C. Переменные являются важными для хранения и манипулирования данными в ваших программах.
Сначала откройте WebIDE и создайте новый файл с именем arithmetic.c в директории ~/project:
cd ~/project
touch arithmetic.c
Теперь напишем простую программу на языке C для объявления и инициализации переменных:
#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;
}
Разберём код по частям:
- Мы объявляем две целочисленные переменные
num1иnum2и инициализируем их значениями 10 и 5. - Мы также объявляем две переменные с плавающей точкой
float1иfloat2со значениями 3.14 и 2.5. - Функция
printf()используется для вывода значений этих переменных. %dиспользуется для форматирования целых чисел, а%.2f- для чисел с плавающей точкой с двумя знаками после запятой.
Скомпилируйте и запустите программу:
gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic
Пример вывода:
Integer variables: num1 = 10, num2 = 5
Floating-point variables: float1 = 3.14, float2 = 2.50
Выполнение сложения и вычитания
На этом шаге вы научитесь выполнять операции сложения и вычитания с переменными, которые вы объявили на предыдущем шаге. Мы изменим существующий файл arithmetic.c, чтобы включить эти арифметические операции.
Обновите программу, чтобы включить сложение и вычитание:
#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;
}
Разберём новый код по частям:
- Мы добавили целочисленное сложение и вычитание, используя
num1иnum2. - Мы также добавили сложение и вычитание чисел с плавающей точкой, используя
float1иfloat2. - Результаты сохраняются в новых переменных:
sum_int,diff_int,sum_floatиdiff_float. - Мы используем
printf()для отображения результатов этих операций.
Скомпилируйте и запустите обновлённую программу:
gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic
Пример вывода:
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
Выполнение умножения и деления
На этом шаге вы научитесь выполнять операции умножения и деления с переменными, с которыми вы работали ранее. Мы продолжим модификацию файла arithmetic.c, чтобы включить эти арифметические операции.
Обновите программу, чтобы включить умножение и деление:
#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;
}
Разберём новый код по частям:
- Мы добавили целочисленное умножение, используя
num1 * num2. - Мы добавили целочисленное деление, используя
num1 / num2. - Мы также добавили умножение и деление чисел с плавающей точкой.
- Результаты сохраняются в новых переменных:
product_int,quotient_int,product_floatиquotient_float. - Мы используем
printf()для отображения результатов этих операций.
Примечание: Целочисленное деление в языке C отбрасывает дробную часть, поэтому 10 / 5 даст результат 2.
Скомпилируйте и запустите обновлённую программу:
gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic
Пример вывода:
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
Комбинирование арифметических операций
На этом шаге вы научитесь комбинировать несколько арифметических операций в одном выражении. Это поможет вам понять, как язык C обрабатывает сложные вычисления и порядок выполнения операций.
Обновите программу, чтобы комбинировать арифметические операции:
#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;
}
Разберём новый код по частям:
- Мы добавили новую целочисленную переменную
num3. - Мы демонстрируем два типа комбинированных операций:
- Стандартный порядок выполнения операций (умножение перед сложением).
- Использование скобок для изменения порядка выполнения операций.
- Результаты показывают, как скобки могут существенно изменить результат вычислений.
- Мы используем
printf()для отображения результатов этих комбинированных операций.
Скомпилируйте и запустите обновлённую программу:
gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic
Пример вывода:
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
Основные выводы:
- В первой операции сначала вычисляется
5 * 3, а затем результат прибавляется к10. - Во второй операции сначала вычисляется
(10 + 5), а затем результат умножается на3. - Те же принципы применяются и к числам с плавающей точкой.
Вывод итогового результата
На этом последнем шаге вы научитесь создавать комплексную программу для арифметических вычислений, которая выполняет несколько операций и выводит итоговые результаты в отформатированном виде.
Создайте окончательную версию программы:
#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;
}
Разберём новый код по частям:
- Мы создали отдельные переменные для каждой арифметической операции.
- Мы добавили сложное итоговое вычисление, комбинирующее несколько операций.
- Мы используем отформатированные операторы
printf()для создания чистого и читаемого вывода. - Разное форматирование используется для целых чисел (
%d) и чисел с плавающей точкой (%.2f).
Скомпилируйте и запустите программу:
gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic
Пример вывода:
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
Резюме
В этом практическом занятии (лабораторной работе) вы научились объявлять и инициализировать переменные, как целочисленные, так и с плавающей точкой. Затем вы выполнили основные арифметические операции, такие как сложение, вычитание, умножение и деление, используя эти переменные. Наконец, вы объединили несколько арифметических операций и вывели итоговый результат. Основные аспекты, изученные в этом практическом занятии, включают объявление и инициализацию переменных, а также синтаксис и использование общих арифметических операторов в программировании на языке C.
