第章顺序结构程序设计程序里要对数据进行各种操作其中进行各种运算操作是最基本的操作之一在语言程序中使用表达式也就是通常所说的计算式子描述各种运算表达式是由参与运算的数据和表示运算的符号按照一定的规则组成的式子描述运算的符号称为运算符由一个或两个特定符号表示一种运算语言具有丰富

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构让锺
4 years ago
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1 第章顺序结构程序设计程序里要对数据进行各种操作其中进行各种运算操作是最基本的操作之一在语言程序中使用表达式也就是通常所说的计算式子描述各种运算表达式是由参与运算的数据和表示运算的符号按照一定的规则组成的式子描述运算的符号称为运算符由一个或两个特定符号表示一种运算语言具有丰富的运算符可分为多种类型包括算术运算符? 9 关系运算符 >> > > > 逻辑运算符位运算符赋值运算符 > >?> > > 9> 等 8 条件运算符逗号运算符 4 指针运算符和求字节数运算符 '(7 强制类型转换运算符类型分量运算符 2? 下标运算符! 其他如函数调用运算符语言的运算符按照参与运算的数据个数分为单目运算符一个运算数双目运算符两个运算数据和三目运算符三个运算数据按照运算的先后次序分为个优先等级见附录 + 另外还规定了运算符的结合性即在相同优先级的运算符相邻时是先计算左边的还是先计算右边的先计算左边的是左结合先计算右边的是右结合双目运算符都是左结合的单目和三目运算符都是右结合的本章主要讨论算术运算赋值运算自增自减运算以及位运算的运算符以及由它们构成的表达式同时介绍各种运算符的优先级和结合性最后讲解顺序结构程序设计方法

2 算术运算和算术表达式算术运算是最常用的运算在大多数程序里都要进行表 2 列出了语言提供的算术运算符表算术运算符语言中的操作算术运算符语言中的操作算术运算符加法运算除法运算减法运算? 取模运算求余数 9 乘法运算需要注意的是语言中使用的特殊符号星号表示乘号斜杠表示除号百分号 9 表示求整数相除的余数另外加号除了可以表示两个数相加外还表示正号例如类似地减号? 除了可以表示两个数相减外还表示负号例如? 整数算术运算如果参与运算的操作数都是整数例如 :,1 语言规定运算的结果一定是整数也就是说的结果是 4? 的结果是? 的结果是 8 的结果是 9 的结果是特别需要注意的是整数除法运算和求余数运算与数学中的规定有所不同再例如, 结果为 1 结果为商余特别注意运算符 + 只能用于整数运算 + 的值为则能被整除 + 的值在, 之间 + 结果的符号与相同这些性质在以后的程序中会经常用到思考语言中的运算结果是多少实数算术运算如果参与运算的操作数都是实数例如第章顺序结构程序设计

3 :, 语言规定运算的结果一定是实数也就是说 22 的结果是 22?2 的结果是?222 的结果是的结果是 2 特别需要注意的是实数不能使用运算符 + 思考语言中 222 的运算结果是多少混合算术运算如果参与运算的操作数一个是整数另一个是实数例如 :, 语言规定运算的结果一定是实数也就是说 2 的结果是 422? 的结果是?22 的结果是 2828 的结果是 2 这种情况也不能使用运算符 9 思考语言中 2 的运算结果是多少算术表达式算术表达式是由参与算术运算的操作数可以是常量变量函数等算术运算符和小括号组成的符合语言语法规则的式子形式和数学中的算术表达式类似但语言中的算术表达式必须写成一行的形式例如数学中的在语言中必须写成的形式再例如数学表达式的语言表达式是数学表达式? 的语言表达式是..?%) 数学表达式的语言表达式是 %.)?/? 数学表达式的语言表达式是 28!! 是常数不可以写成符号数学表达式的语言表达式是 %. ' 算术表达式的计算规则算术表达式按照运算符的优先规则是从左到右计算语言中算术运算符的优先规则和数学中的规定是一样的即高, 1 低 : 例如算术表达式 4?4?89 先从左到右计算 489 得到语言程序设计第版

4 4?? 再从左到右计算得到和数学中一样算术表达式中可以有括号但无论多少层都只使用小括号括号中的表达式优先级别是最高的要先计算括号中的表达式例如 4?4?89 先计算 4? 和 89 其中 89 先计算 89 再计算结果是再计算? 图 2 表达式计算过程示意图再计算 4 再计算? 结果是参见图 2 赋值运算符基本赋值运算赋值运算和赋值表达式语言的赋值运算符是 > 一般表达形式是变量 " 表达式其中表达式可以是常量变量函数等赋值运算是优先级很低的运算赋值运算过程是先计算赋值运算符 > 右边的表达式的值然后将计算结果赋给赋值运算符 > 左边的变量这里一定要注意 > 左边一定要是一个变量否则有语法错误赋值运算是改变变量取值的一个重要手段例如,, 将赋值给. '$#,,, 将 '$# 的值除以再赋值给. 赋值运算的类型转换问题经常会遇到赋值运算符两侧的数据类型不一致的情况在执行赋值运算时就要进行类型转换转换时以赋值运算符左侧的变量的类型为准进行例如有以下定义 (% 0 %! 执行 %>24 时 % 的取值是执行 >8 时的取值是 82 复合的赋值运算符语言允许将形式为第章顺序结构程序设计

5 变量 " 变量算术运算符表达式的表达式简洁地写成变量算术运算符 " 表达式注意在双目算术运算符与赋值号之间不允许有任何空格共有种算术复合赋值运算符如表 2 所示表算术复合赋值运算符语言中的操作复合赋值运算符语言中的操作复合赋值运算符加赋值运算 > 除赋值运算 > 减赋值运算?> 取余赋值运算 9> 乘赋值运算 > 例如 %> 等同于 %>% 将 % 的当前值加上后再赋值给 %?> 等同于 >? %>. 等同于 %>%. >& 等同于 >& 9> 等同于 >9 语言还提供了种位逻辑复合赋值运算符 >>> >> 赋值表达式由赋值运算符将一个变量和一个表达式连接起来的式子称为赋值表达式例如 >8% 是一个赋值表达式如果 % 的值是则语言规定表达式 8% 的值为 8 变量赋值后的值为 8 表达式 >8% 的值也为 8 赋值运算符右侧的表达式可以是任意合法的表达式当然也可以是一个赋值表达式例如 >> 赋值运算符右侧括号内的 > 就是一个赋值表达式它的值等于执行表达式 >> 相当于执行 > 得到后再执行为赋值的操作结果也取值赋值运算符是右结合性的运算符即按照自右而左的结合顺序因此 >> 与 >> 等价赋值表达式也可以包含复合的赋值运算符例如 %>%>% 假设 % 的初始值为按照自右而左的结合顺序先进行 %>% 的运算它相当于 %>%%%% 的值为等于赋值给赋值运算符左侧的 %% 的新值成为也就是表达式 % >% 的值是再进行 %> 的运算相当于 %>%% 的最终值为 > 作为表达式的一种赋值表达式还可以出现在其他语句如输出语句循环语句等中例如 3!&76976> 如果的值为先完成表达式 > 的运算的值为语言程序设计第版

6 再输出表达式 > 的值其值为这样在一个语句中可以完成赋值和输出两种操作功能自增自减运算在程序设计中经常会用到给变量加或减的运算语言为此专门提供了两个运算符自增运算符和自减运算符?? 如表 2 所示表自增自减运算符用法表语言中的操作运算符用法含义 & 先将 & 的值加后使用 & 的值自增运算 & 先使用 & 的值后将 & 的值加????& 先将 & 的值减后使用 & 的值自减运算?? &?? 先使用 & 的值后将 & 的值减自增自减运算符只对单个变量进行操作称为单目运算符常用于循环语句中使循环控制变量自动加或减也用于指针变量使指针指向上一个或下一个地址对于 & 和 & 单独使用时意义相同执行运算后都是使变量 & 的值加如果用在赋值语句中意义有所不同例如假设有变量定义 && 并对变量 & 赋初始值 &> 执行语句 >& 与执行语句 >& 变量和的值是不同的执行 >& 是先将 & 的值加再将 & 的值赋值给因此的值为执行 >& 是先将 & 的值赋值给再将 & 的值加因此的值为例自增运算符的前置后置对比 ()$ *'%+* (% #( (%(!" (! ( / (%0*( 1%! 1(*(! ( " ( / (%0*( 1%" 1(*(" %$ ( 程序的运行结果为 (! ( " 第章顺序结构程序设计

7 类似地对于??& 和 &?? 单独使用时意义也相同都是使变量 & 在原值的基础上减但如果用在赋值语句中意义就有所不同例自减运算符的前置与后置对比 ()$*'%+* (% #( (%(!" (! : : ( / (%0*( 1%! 1(*(! ( " (: : / (%0*( 1%" 1(*(" %$ ( 程序的运行结果为 (! ( " 如果用于 3!&7 函数的输出项意义也有差别例自增自减运算用在输出语句中 ()$*'%+* (% #( (%( ( / (%0*1%*( / (%0*1%* ( / (%0*1((*( ( / (%0*1%*( / (%0*1%*( / (%0*1((*( ( / (%0*1%*( / (%0*1%*: : ( / (%0*1((*( ( / (%0*1%*( / (%0*1%*(: : / (%0*1((*( %$ ( 语言程序设计第版

8 程序的运行结果是优先级和类型转换如果一个表达式中有多个运算符那么运算的先后顺序就显得很重要在语言中优先级顺序由符合标准数学用法的一系列排列规则决定称为优先级法则如果一个表达式中参与运算的数据类型不同在运算前就需要进行类型转换在语言中有自动转换和强制转换两种方法优先级在 2 节中已经介绍了由多个算术运算符构成的算术表达式中运算符的优先级别由高到低是小括号双目算术运算符乘除取余 9 双目算术运算法加减? 这些运算符的结合性是由左向右如果加入单目算术运算符?? 正号? 负号则算术运算符的优先级别由高到低变为小括号单目算术运算符??? 双目算术运算符乘除取余 9 双目算术运算符加减? 其中单目算术运算符??? 的结合性是由右向左赋值运算符的优先级别低于所有算术运算符结合性是由右向左上述规则用表格总结如表 2 所示表前面已学的运算符的优先级和结合性??? 9? 运算符优先级别结合性类型高由左向右圆括号由右向左单目算术运算符由左向右双目算术运算符乘除取余由左向右双目算术运算符加减低由右向左赋值运算符 >>?>>>9> 第章顺序结构程序设计

9 类型转换自动类型转换在前面的 2 节和 2 节中都提到不同类型数据参与运算时语言采用自动类型转换的方式处理转换处理隐含在计算过程中将一种类型的数据转换为另一种兼容的类型例如表达式 2 的计算将整型数据转换为 /#.$( 型数 2 再与 2 进行加法运算这个转换是语言编译系统自动完成的无须程序员关心在有赋值运算符参与的表达式中也可以进行自动转换例如如果有变量定义 /#.$( 则赋值运算 > 的结果是变量取值为 2 整型数据自动转换为 /#.$( 型数据注意这时如果是将一个 /#.$( 型数据赋值给一个整型变量会出现截尾情况例如如果有变量定义 &% 执行赋值运算 %>28 的结果是变量 % 取值小数部分被截去语言自动类型转换规则如图 2 所示当不同数据进行混合运算时基本原则就是表达数据范围小的类型会自动转换为表达数据范围大的类型进行运算强制类型转换图 2 类型自动转换规则语言也允许根据需要按与自动类型转换不同的方式进行强制类型转换例自动转换效果示例 ()$*'%+* (% #( (%!" 0%! "! ", / (%0* 10(* %$ ( 程序的运行结果为其中表达式由于变量都为整数因此要依据整数除法的规则进行按照语言的运算规则表达式的值为整数 4 赋值给 7$% 型变量 %;( 结果为 42 所以在输出时得到了 %;(>42 的结果 '#%$ 默认 8 位小数语言程序设计第版

10 例 ' 使用强制类型转换示例 ()$*'%+* (% #( (%!" 0%! " 0%! ", / (%0* 10(* %$ ( 程序的运行结果为其中表达式 7$% 中将整型表达式强制转换为 7$% 类型再按照自动转换规则进行实数除法的规则进行运算表达式的值为 42 为了得到 42 的实型结果程序中也可不对进行强制转换而将整数写成 2 请读者自行尝试比如在以下程序中 ()$*'%+* (% #( $.'$# '$#,,,, / (%0*'$# 10(*'$# %$ ( 由于所有的分数计算中分子小于分母分数结果为整数除法结果若 '#" 计算改为如下的形式 '$#,$.,$.,$.,$. 虽然可以得到结果 '#">24 但书写稍显烦琐为此可将计算 '#" 的语句写为 '$#,,,, 此外对于这样的分数表达式如果和都是整型变量要想得到实型的商可以使用下列表达之一!,"!,," 强制类型转换的一般形式是类型名表达式第章顺序结构程序设计

11 其中类型名表示语言的标准数据类型表达式可以是常量变量或表达式例如 $. 按照 $. 类型参与运算 (%! "! " 的值转换成整型参与运算 0%1 将 1 的值转换成 0% 型参与运算需要注意的是知道了语言的自动运算规则可以灵活采用简洁的形式达到所需的要求并不一定要使用强制类型转换强制类型转换并不是真的把被转换的对象变成了强制的类型而是让被强制的对象在这次运算时按照强制的类型参与运算比如 /#.$(%;( 如果 %;( 原来是整型经过 /#.$(%;( 后 %;( 还是整型不会因为曾被强制按 /#.$( 型参与运算而改变 %;( 本身的类型 ' 位运算符位运算是指按二进制位进行的运算在系统软件中常常需要处理二进制位的问题语言提供了 8 个位操作运算符这些运算符只能用于整型操作数即只能用于带符号或无符号的 )*%!'*!& 与 $&0 类型语言提供的位运算符如表 2 所示表 ' 位运算符运算符含义描述按位与如果两个相应的二进制位都为则该位的结果值为否则为按位或两个相应的二进制位中只要有一个为该位的结果值为按位异或若参加运算的两个二进制位值相同则为否则为按位取反用来对一个二进制数按位取反即将变将变左移用来将一个数的各二进制位左移位右补右移将一个数的各二进制位右移位移到右端的低位被舍弃对于无符号数高位补 ' 按位与运算符按位与是指参加运算的两个数据按二进制位进行与运算如果两个相应的二进制位都为则该位的结果值为否则为这里的可以理解为逻辑中的!#( 可以理解为逻辑中的 7%$'( 按位与其实与后面要讲的逻辑运算符的运算规则一致逻辑运算符只有参与运算的运算数都不为这里的是指十进制数据而不是二进制位也就是说参与运算的数据整体的值而不是某一个二进制位的值结果才为只要有一个是结果为语言程序设计第版

12 若 >!#(+>!#( 则 +>!#( 例如的二进制编码是为了区分十进制和其他进制本教材中凡是非十进制的数据均给数据加上括号括号后下标注明其进制二进制则下标为内存储器存储数据的基本单位是字节 + 一个字节由 4 个二进制位. 组成位是用以描述数据量的最小单位二进制系统中每个或就是一个二进制位将补足成一个字节则是的二进制编码是将其补足成一个字节结果则是按位与运算由此可知 > 用语言程序验证 ()$*'%+* (% #( (% (%. / (%0*1(*. %$ ( 按位与有以下用途清零若想对一个存储单元清零即使其全部二进制位为只要找一个二进制数其中各个位符合以下条件原来的数中为的位新数中相应位为然后使二者进行运算即可达到清零目的例如原数为即另找一个数设它为 4 即将两者按位与运算语言源代码 ()$ *'%+* (% #( (% (%. / (%0*1(*. %$ ( 第章顺序结构程序设计

13 取一个数中某些指定位若有一个整数 % 个字节想要取其中的低字节只需要将 % 与 4 个按位与即可 %. ) 保留指定位与一个数进行按位与运算此数在该位取例如有一个数 4 即想把其中从左边算起的第 4 位保留下来运算如下 %. 即 %>4.>)>%.>8 语言源代码 ) ()$ *'%+* (% #( (% (%. / (%0*1(*. %$ ( ' 按位或运算符两个相应的二进制位中只要有一个为该位的结果值为借用逻辑学中或运算的话来说就是一真为真例如将八进制数 8 与八进制数进行按位或运算 %. 语言源代码 ) ()$*'%+* (% #( (% (%. / (%0*1*B. %$ ( 语言程序设计第版

14 按位或运算常用来对一个数据的某些位定值为例如如果想使一个数 % 的低位改为则只需要将 % 与 4 进行按位或运算即可 ' 按位异或运算符按位异或的运算规则是若参加运算的两个二进制位值相同则为否则为即 >>>> 例如 %. 语言源代码 ) ()$ *'%+* (% #( (% (%. / (%0*1(*C. %$ ( 按位异或运算有以下几个用途使特定位翻转设有数想使其低位翻转即变变可以将其与进行异或运算即运算结果的低位正好是原数低位的翻转可见要使哪几位翻转就将与其进行运算的这几位置为即可与相异或保留原值例如 > 因为原数中的与进行异或运算得得故保留原数交换两个值不用临时变量例如 %> 即.> 即想将 % 和. 的值互换可以用以下赋值语句实现 C...C C. 第章顺序结构程序设计

15 具体计算过程如下 %>.> %> %>%. 的结果 % 已变成.>.>.% 的结果. 已变成 %> %>%. 的结果 % 已变成上述过程等效于以下两步执行前两个赋值语句 %>%. 和.>.% 相当于.>. %. 再执行第三个赋值语句 %>%. 由于 % 的值等于 %.. 的值等于.%. 因此相当于 %>%..%. 即 % 的值等于 %%... 等于. 语言源代码 ()$*'%+* (% #( (% (%. C...C C. / (%0* 1. 1(*. %$ ( ' 按位取反运算符取反运算符是单目运算符用于求整数的二进制反码即分别将操作数各二进制位上的变为变为例如求 4 的语言源代码 ()$*'%+* (% #( (% / (%0*1(*D %$ ( '' 按位左移运算符左移运算符是用来将一个数的各二进制位左移若干位移动的位数由右操作数指定右操作数必须是非负值其右边空出的位用填补高位左移溢出则舍弃该高位语言程序设计第版

16 例如将 % 的二进制数左移位右边空出的位补左边溢出的位舍弃若 %> 即左移位得语言源代码 ()$*'%+* (%#( (% / (%0*1(*E E %$ ( 左移位相当于该数乘以左移位相当于该数乘以 >>8 即乘以但此结论只适用于该数左移时被溢出舍弃的高位中不包含的情况假设以一个字节 4 位存一个整数若 % 为无符号整型变量则 %>8 时左移一位时溢出的是而左移位时溢出的高位中包含 ' 按位右移运算符右移运算符是用来将一个数的各二进制位右移若干位移动的位数由右操作数指定右操作数必须是非负值移到右端的低位被舍弃对于无符号数高位补对于有符号数某些机器将左边空出的部分用符号位填补即算术移位而另一些机器则将左边空出的部分用填补即逻辑移位注意对无符号数右移时左边高位移入对于有符号的值如果原来符号位为该数为正则左边也是移入如果符号位原来为即负数则左边移入还是要取决于所用的计算机系统有的系统移入有的系统移入移入的称为逻辑移位即简单移位移入的称为算术移位例如 % 的值是八进制数 4 即 % 逻辑右移时算术右移时在有些系统中 % 得八进制数 88 而在另一些系统上可能得到的是八进制数 88'#%$ 和其他一些语言编译系统采用的是算术右移即对有符号数右移时如果符号位原来为左边移入高位的是源代码 ()$*'%+* (% #( (% / (%0*1(* %$ ( 第章顺序结构程序设计

17 '( 位运算赋值运算符位运算符与赋值运算符可以组成复合赋值运算符如 >> > > > 等例如. 相当于. E E 相当于 E E 使用数学库函数语言程序是由一个一个的函数组成的有一些函数是用户编写的自定义函数第 8 章详细介绍还有一些是预先定义的标准函数程序中经常用到的一些操作例如输入输出等都被事先编写成相应的函数保存在的函数库中可以供用户使用时直接调用预定义的含义就是该函数已编写好并已编译在连接时与用户写的程序连接在一起形成可执行的程序在 5 中所有的函数在使用之前都必须被声明根据标准函数不同的类别将其声明信息放在不同的头文件中例如 3!&7 和 ')%&7 等输入输出函数的声明信息放在头文件 '/ 2* 中需要时使用预编译处理命令 &)$#/(6'/ 2*6 进行声明标准函数中还有一类是数学函数用来完成一些常用的数学计算这些数学函数的声明信息放在头文件 "%*2* 中需要时使用预编译处理命令 &)$#/(6"%*2*6 进行声明告诉编译器应该去访问数学函数库这个命令要放在程序的开始处函数通常是按如下顺序书写的函数名左圆括号参数或用逗号分隔的参数列表右圆括号例如计算的平方根的函数 'B! 的书写格式是 'B! 计算 ( 的函数 (3 的书写格式是 (3 计算的函数 3 的书写格式是 3 计算的函数 7%.' 的书写格式是 7%.' 计算弧度值的三角函数的书写格式是 '&)' %& 等等当需要处理的表达式中出现数学函数时表达式要按照语言的格式书写例如 ( 的语言表达式是 (3? 槡? 的语言表达式是?.'B!..?%)% " &(!%( (%! 的语言表达式是 " &(3!%((%! 数学函数中没有提供余切函数可以利用正弦函数和余弦函数进行计算假设要计算的角度是以角度为单位的还需要将它转换为弧度的余切计算公式是 )'!,, '(!, 语言程序设计第版

18 或者利用正切函数,%(!, ( 顺序结构程序设计结构化程序的基本结构之一是顺序结构语言程序由函数组成而函数的功能靠语句实现因此需要先学习语句的语法 ( 语句概述语言的语句用来向计算机系统发出指令完成特定操作一个语句经编译后产生若干条机器指令一个实际的语言程序通常包含若干语句语言的语句分成两大类简单语句和控制语句包括复合语句简单语句执行一些基本的操作控制语句控制程序中语句的执行流程默认情况下语言程序的执行流程是顺序的即逐个执行按书写顺序排列的语句除非遇到控制语句改变流程的执行顺序 ( 简单语句简单语句由一个表达式以及紧跟其后的分号构成虽然任何表达式都可以加分号构成语句但只有赋值类表达式语句才有实际意义表达式语句格式如下表达式例如 (! :. ' %..: ),! :.: ' %..: ), &! 1(%! "1, > 0%., (%!1(%" / #(" /> % " 函数调用语句格式如下函数调用例如 / (%0*8?* / (%0*'$# 10(*'$# 第章顺序结构程序设计

19 ')(0*11*. /$%)+ )+ 两者结合构成的赋值语句示例如下 )+ 4%)+ ( 顺序结构程序设计顺序结构是最简单最常用的程序结构这种结构的语言程序完全按照语句书写的先后顺序执行主要由表达式语句和标准库函数调用语句构成例如由赋值操作输入输出操作构成的程序有很多都是顺序结构的通常编程序解决实际问题的步骤如下分析实际问题写出算法根据算法写出相应的语言程序下面举例说明顺序结构的程序设计过程例编写程序实现两个变量值的交换功能例如假设两个变量是 % 和.% 的初始值是. 的初始值是经过程序的处理结果使得 % 的值为. 的值为要求分别输出交换前后的变量值问题分析交换两个变量的值是一种非常有用的运算以后在很多问题的解决中都会用到由于一个变量在任意时刻只能保存一个数据要想实现两个变量值的交换需要借助于第三变量假设为先把 % 的值暂存在中然后将. 的值存入 % 中最后将的值 % 原来的值存入. 中源程序如下 ()$*'%+* (% #( (%.% / (%0* 请输入. 的初始值 ( * ')(0*11*. / (%0* 交换之前. 的值 (* / (%0* 1%. 1(*. %.. % / (%0* 交换之后. 的值 (* / (%0* 1%. 1(*. %$ ( 语言程序设计第版

20 运行情况如下程序显示请输入. 的初始值用户输入并回车以下为程序显示交换之前. 的值. 交换之后. 的值. 例 ( 编写程序实现从键盘输入三角形的边长求三角形面积的功能问题分析假设保证输入的三角形个边长的值能构成三角形用变量分别表示个边长根据已有的数学知识有以下面积公式 %!(% 槡这里要用到平方根函数 'B! 因此要将数学库函数头文件包含在程序中源程序如下 ()$*'%+* ()$*#%++* (% #( $..)' / (%0* 请输入三角形的三边长值 ( * ')(0*101010*. ),,$. 型变量输入用 10 格式 / (%0* 输入的三角形三边长值 * / (%0* ) 10(*. ) '. ), ' %'': ':.': ) / (%0* 三角形面积值 * / (%0* 10(* %$ ( 运行情况如下程序显示请输入三角形的三边长值用户输入并回车第章顺序结构程序设计

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