C 语言基本算术运算教程 | 变量声明与四则运算

介绍

在本实验中，你将学习如何在 C 编程中执行基本的算术运算，包括声明和初始化变量、执行加法和减法、乘法和除法，以及组合这些操作。你将编写一个 C 程序来演示这些基本概念，并打印最终结果。

本实验涵盖以下步骤：声明和初始化变量、执行加法和减法、执行乘法和除法、组合算术运算以及打印最终结果。通过本实验，你将掌握如何在 C 中执行基本算术运算，这是任何 C 程序员的关键技能。

Skills Graph

%%%%{init: {'theme':'neutral'}}%%%% flowchart RL c(("C")) -.-> c/BasicsGroup(["Basics"]) c(("C")) -.-> c/FunctionsGroup(["Functions"]) c(("C")) -.-> c/UserInteractionGroup(["User Interaction"]) c/BasicsGroup -.-> c/variables("Variables") c/BasicsGroup -.-> c/data_types("Data Types") c/BasicsGroup -.-> c/operators("Operators") c/FunctionsGroup -.-> c/math_functions("Math Functions") c/UserInteractionGroup -.-> c/output("Output") subgraph Lab Skills c/variables -.-> lab-438262{{"C 语言中的基本算术运算"}} c/data_types -.-> lab-438262{{"C 语言中的基本算术运算"}} c/operators -.-> lab-438262{{"C 语言中的基本算术运算"}} c/math_functions -.-> lab-438262{{"C 语言中的基本算术运算"}} c/output -.-> lab-438262{{"C 语言中的基本算术运算"}} end

声明和初始化变量

在这一步骤中，你将学习如何在 C 编程中声明和初始化变量。变量对于存储和操作程序中的数据至关重要。

首先，打开 WebIDE 并在 ~/project 目录下创建一个名为 arithmetic.c 的新文件：

cd ~/project
touch arithmetic.c

接下来，编写一个简单的 C 程序来声明和初始化变量：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 声明并初始化整型变量
    int num1 = 10;
    int num2 = 5;

    // 声明并初始化浮点型变量
    float float1 = 3.14;
    float float2 = 2.5;

    // 打印初始化后的变量
    printf("整型变量：num1 = %d, num2 = %d\n", num1, num2);
    printf("浮点型变量：float1 = %.2f, float2 = %.2f\n", float1, float2);

    return 0;
}

让我们分解这段代码：

我们声明了两个整型变量 num1 和 num2，并分别初始化为 10 和 5。
我们还声明了两个浮点型变量 float1 和 float2，并分别初始化为 3.14 和 2.5。
printf() 函数用于打印这些变量的值。
%d 用于整型格式化，%.2f 用于保留两位小数的浮点数。

编译并运行程序：

gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic

示例输出：

整型变量: num1 = 10, num2 = 5
浮点型变量: float1 = 3.14, float2 = 2.50

执行加法和减法

在这一步骤中，你将学习如何使用上一步中声明的变量执行加法和减法操作。我们将修改现有的 arithmetic.c 文件以包含这些算术运算。

更新程序以包含加法和减法：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 声明并初始化整型变量
    int num1 = 10;
    int num2 = 5;

    // 声明并初始化浮点型变量
    float float1 = 3.14;
    float float2 = 2.5;

    // 执行整型加法
    int sum_int = num1 + num2;

    // 执行整型减法
    int diff_int = num1 - num2;

    // 执行浮点型加法
    float sum_float = float1 + float2;

    // 执行浮点型减法
    float diff_float = float1 - float2;

    // 打印加法和减法的结果
    printf("整型加法：%d + %d = %d\n", num1, num2, sum_int);
    printf("整型减法：%d - %d = %d\n", num1, num2, diff_int);
    printf("浮点型加法：%.2f + %.2f = %.2f\n", float1, float2, sum_float);
    printf("浮点型减法：%.2f - %.2f = %.2f\n", float1, float2, diff_float);

    return 0;
}

让我们分解新增的代码：

我们使用 num1 和 num2 执行了整型加法和减法。
我们还使用 float1 和 float2 执行了浮点型加法和减法。
结果存储在新的变量中：sum_int、diff_int、sum_float 和 diff_float。
使用 printf() 显示这些操作的结果。

编译并运行更新后的程序：

gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic

示例输出：

整型加法: 10 + 5 = 15
整型减法: 10 - 5 = 5
浮点型加法: 3.14 + 2.50 = 5.64
浮点型减法: 3.14 - 2.50 = 0.64

执行乘法和除法

在这一步骤中，你将学习如何使用之前操作的变量执行乘法和除法运算。我们将继续修改 arithmetic.c 文件以包含这些算术运算。

更新程序以包含乘法和除法：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 声明并初始化整型变量
    int num1 = 10;
    int num2 = 5;

    // 声明并初始化浮点型变量
    float float1 = 3.14;
    float float2 = 2.5;

    // 之前的加法和减法操作
    int sum_int = num1 + num2;
    int diff_int = num1 - num2;
    float sum_float = float1 + float2;
    float diff_float = float1 - float2;

    // 执行整型乘法
    int product_int = num1 * num2;

    // 执行整型除法
    int quotient_int = num1 / num2;

    // 执行浮点型乘法
    float product_float = float1 * float2;

    // 执行浮点型除法
    float quotient_float = float1 / float2;

    // 打印乘法和除法的结果
    printf("整型乘法：%d * %d = %d\n", num1, num2, product_int);
    printf("整型除法：%d / %d = %d\n", num1, num2, quotient_int);
    printf("浮点型乘法：%.2f * %.2f = %.2f\n", float1, float2, product_float);
    printf("浮点型除法：%.2f / %.2f = %.2f\n", float1, float2, quotient_float);

    return 0;
}

让我们分解新增的代码：

我们使用 num1 * num2 执行了整型乘法。
我们使用 num1 / num2 执行了整型除法。
我们还执行了浮点型乘法和除法。
结果存储在新的变量中：product_int、quotient_int、product_float 和 quotient_float。
使用 printf() 显示这些操作的结果。

注意：C 语言中的整型除法会截断小数部分，因此 10 / 5 的结果是 2。

编译并运行更新后的程序：

gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic

示例输出：

整型乘法: 10 * 5 = 50
整型除法: 10 / 5 = 2
浮点型乘法: 3.14 * 2.50 = 7.85
浮点型除法: 3.14 / 2.50 = 1.26

组合算术运算

在这一步骤中，你将学习如何在单个表达式中组合多个算术运算。这将帮助你理解 C 语言如何处理复杂计算以及运算顺序。

更新程序以组合算术运算：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 声明并初始化变量
    int num1 = 10;
    int num2 = 5;
    int num3 = 3;

    float float1 = 3.14;
    float float2 = 2.5;

    // 组合整型算术运算
    int combined_int = num1 + num2 * num3;
    int complex_int = (num1 + num2) * num3;

    // 组合浮点型算术运算
    float combined_float = float1 + float2 * num3;
    float complex_float = (float1 + float2) / num2;

    // 打印组合运算的结果
    printf("整型组合运算 1: %d + %d * %d = %d\n", num1, num2, num3, combined_int);
    printf("整型组合运算 2: (%d + %d) * %d = %d\n", num1, num2, num3, complex_int);
    printf("浮点型组合运算 1: %.2f + %.2f * %d = %.2f\n", float1, float2, num3, combined_float);
    printf("浮点型组合运算 2: (%.2f + %.2f) / %d = %.2f\n", float1, float2, num2, complex_float);

    return 0;
}

让我们分解新增的代码：

我们新增了一个整型变量 num3。
我们演示了两种组合运算：
1. 标准的运算顺序（先乘法后加法）。
2. 使用括号改变运算顺序。
结果显示括号如何显著改变计算结果。
使用 printf() 显示这些组合运算的结果。

编译并运行更新后的程序：

gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic

示例输出：

整型组合运算 1: 10 + 5 * 3 = 25
整型组合运算 2: (10 + 5) * 3 = 45
浮点型组合运算 1: 3.14 + 2.50 * 3 = 10.64
浮点型组合运算 2: (3.14 + 2.50) / 5 = 1.13

关键观察：

在第一个运算中，先计算 5 * 3，然后加上 10。
在第二个运算中，先计算 (10 + 5)，然后乘以 3。
同样的原则适用于浮点数。

打印最终结果

在这最后一步中，你将学习如何创建一个综合的算术计算程序，执行多个操作并以格式化方式打印最终结果。

创建程序的最终版本：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 声明并初始化变量
    int num1 = 10;
    int num2 = 5;
    int num3 = 3;

    float float1 = 3.14;
    float float2 = 2.5;

    // 执行算术运算
    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;

    // 组合复杂运算
    float final_result = (num1 + num2) * float1 / num3;

    // 打印格式化的最终结果摘要
    printf("算术运算摘要\n");
    printf("==============================\n");
    printf("整型运算:\n");
    printf("  加法：     %d + %d = %d\n", num1, num2, sum);
    printf("  减法：     %d - %d = %d\n", num1, num2, difference);
    printf("  乘法：     %d * %d = %d\n", num1, num2, product);
    printf("  除法：     %d / %d = %d\n\n", num1, num2, quotient);

    printf("浮点型运算:\n");
    printf("  加法：     %.2f + %.2f = %.2f\n", float1, float2, float_sum);
    printf("  减法：     %.2f - %.2f = %.2f\n", float1, float2, float_difference);
    printf("  乘法：     %.2f * %.2f = %.2f\n", float1, float2, float_product);
    printf("  除法：     %.2f / %.2f = %.2f\n\n", float1, float2, float_quotient);

    printf("最终复杂计算:\n");
    printf("  (%d + %d) * %.2f / %d = %.2f\n", num1, num2, float1, num3, final_result);

    return 0;
}

让我们分解新增的代码：

我们为每个算术运算创建了单独的变量。
我们添加了一个组合多个操作的复杂最终计算。
使用格式化的 printf() 语句创建清晰、易读的输出。
对整型（%d）和浮点型（%.2f）使用了不同的格式化。

编译并运行程序：

gcc arithmetic.c -o arithmetic
./arithmetic

示例输出：

算术运算摘要
==============================
整型运算:
  加法:      10 + 5 = 15
  减法:      10 - 5 = 5
  乘法:      10 * 5 = 50
  除法:      10 / 5 = 2

浮点型运算:
  加法:      3.14 + 2.50 = 5.64
  减法:      3.14 - 2.50 = 0.64
  乘法:      3.14 * 2.50 = 7.85
  除法:      3.14 / 2.50 = 1.26

最终复杂计算:
  (10 + 5) * 3.14 / 3 = 15.70

总结

在本实验中，你学习了如何声明和初始化变量，包括整型和浮点型变量。随后，你使用这些变量执行了基本的算术运算，例如加法、减法、乘法和除法。最后，你组合了多个算术运算并打印了最终结果。本实验涵盖的关键知识点包括变量的声明和初始化，以及 C 编程中常见算术运算符的语法和用法。