用 C 语言确定球体的体积

简介

在本实验中，你将学习如何使用C语言编程来确定球体的体积。该实验主要包括两个步骤：读取球体的半径，然后使用公式V = (4.0/3.0) _ π _ r³ 计算体积。你将创建一个简单的程序，提示用户输入半径，计算体积，并显示结果。完成本实验后，你将对几何计算以及如何在C语言中实现它们有更深入的理解。

Skills Graph

读取半径

在这一步中，你将学习如何使用C语言编程读取球体的半径。我们将创建一个简单的程序，提示用户输入半径并将其存储在一个变量中。

首先，让我们在 ~/project 目录中创建一个新的C文件：

cd ~/project
nano sphere_volume.c

现在，让我们编写读取半径的代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 声明一个变量来存储半径
    double radius;

    // 提示用户输入半径
    printf("Enter the radius of the sphere: ");

    // 从用户输入中读取半径
    scanf("%lf", &radius);

    // 打印输入的半径以进行确认
    printf("Radius entered: %.2f\n", radius);

    return 0;
}

示例输出：

Enter the radius of the sphere: 5.5
Radius entered: 5.50

让我们来分析一下这段代码：

• double radius; 声明一个变量，将半径存储为浮点数
• printf() 显示一个提示，让用户输入半径
• scanf() 读取用户的输入并将其存储在 radius 变量中
• %.2f 格式化输出，显示两位小数

编译程序：

gcc sphere_volume.c -o sphere_volume

示例输出：

labex@ubuntu:~/project$ gcc sphere_volume.c -o sphere_volume

现在你可以运行程序了：

./sphere_volume

计算体积 = (4.0/3.0)PIr³

在这一步中，你将学习如何使用数学公式V = (4.0/3.0) _ π _ r³ 来计算球体的体积。我们将修改之前的程序以包含体积计算。

打开现有文件并更新代码：

cd ~/project
nano sphere_volume.c

将之前的代码替换为以下内容：

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

int main() {
    // 声明变量
    double radius, volume;

    // PI的常量
    const double PI = 3.14159265358979323846;

    // 提示用户输入半径
    printf("Enter the radius of the sphere: ");

    // 从用户输入中读取半径
    scanf("%lf", &radius);

    // 使用球体体积公式计算体积
    volume = (4.0 / 3.0) * PI * pow(radius, 3);

    // 打印半径和计算出的体积
    printf("Radius: %.2f\n", radius);
    printf("Volume of the sphere: %.2f\n", volume);

    return 0;
}

编译更新后的程序：

gcc sphere_volume.c -o sphere_volume -lm

示例输出：

labex@ubuntu:~/project$ gcc sphere_volume.c -o sphere_volume -lm

注意 -lm 标志，它链接了 pow() 函数所需的数学库。

运行程序：

./sphere_volume

示例输出：

Enter the radius of the sphere: 5.5
Radius: 5.50
Volume of the sphere: 696.46

让我们来分析一下关键的变化：

• 添加了 #include <math.h> 以使用 pow() 函数
• 定义了常量 PI 以进行精确计算
• 使用公式 volume = (4.0 / 3.0) * PI * pow(radius, 3)
• pow(radius, 3) 计算 r³
• 打印了半径和计算出的体积

打印体积

在这最后一步中，我们将改进输出格式，使体积计算结果更具可读性且对用户更友好。

打开现有文件：

cd ~/project
nano sphere_volume.c

使用改进后的格式更新代码：

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

int main() {
    // 声明变量
    double radius, volume;

    // PI的常量
    const double PI = 3.14159265358979323846;

    // 提示用户输入半径
    printf("球体体积计算器\n");
    printf("------------------------\n");
    printf("请输入球体的半径：");

    // 从用户输入中读取半径
    scanf("%lf", &radius);

    // 使用球体体积公式计算体积
    volume = (4.0 / 3.0) * PI * pow(radius, 3);

    // 打印格式化后的输出
    printf("\n计算结果：\n");
    printf("-------------------\n");
    printf("半径：        %.2f 单位\n", radius);
    printf("体积：        %.2f 立方单位\n", volume);

    // 额外的说明性输出
    printf("\n注意：体积是使用公式V = (4/3) * π * r³ 计算得出的\n");

    return 0;
}

编译程序：

gcc sphere_volume.c -o sphere_volume -lm

运行程序时的示例输出：

球体体积计算器
------------------------
请输入球体的半径：5.5

计算结果：
-------------------
半径：        5.50 单位
体积：        696.46 立方单位

注意：体积是使用公式V = (4/3) * π * r³ 计算得出的

主要改进点：

• 添加了描述性标题
• 格式化输出并带有单位
• 包含了关于计算公式的说明
• 提高了结果的可读性

运行程序进行验证：

./sphere_volume

总结

在本实验中，你将学习如何从用户输入中读取球体的半径，并使用公式V = (4.0/3.0) _ π _ r³ 计算其体积。首先，你将声明一个变量来存储半径，并提示用户输入该值。然后，你将使用数学公式和π的常数值来计算球体的体积。最后，你将把计算出的体积打印到控制台。