!153 第五講 函式 講師 : 李根逸 (Ken-Yi Lee),

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1 153 第五講 函式 講師 : 李根逸 (Ken-Yi Lee), feis.tw@gmail.com

2 154 課程 大綱 函式宣告 [P.155] 函式呼叫 [P.156] C 標準函式庫 [P.157] 數學函式庫 [P.158] 函式定義 [P.160] 定義數學函式 [P.163] 定義模組化函式 [P.166] 變數可視範圍 [P.167] 在 for 的 小括號內宣告變數 [P.170] 產 生亂數 [P.173] 產 生夠亂的亂數 [P.175] 函式遞迴 [P.176]

3 155 函式宣告 函式的概念來 自於數學 可以把每個函式想成是 一個程式模組, 包含 一段程式 片段, 具有某種設計好的功能 函式宣告 : 輸 入參數 函式 回傳值 回傳值的資料型態函式名稱 ( 參數資料型態 [ 參數名稱 ],...); double sqrt(double x); 一個函式可以接受零到多個參數輸 入, 並回傳 一個值在函式宣告時, 參數名稱不是必要可以省略 : double sqrt(double);

4 156 函式呼叫 函式呼叫語法 : 函式名稱 ([ 引數值 ],...) 範例 : 呼叫函式時, 會將函式需要的引數值算出後再執 行函式 函式執 行完後則會回傳 一個回傳值型態的值 ( 暫時變數 ) sqrt(4.0) double v = 2.0; double s = sqrt(2.0*v); -> double s = sqrt(2.0*2.0); -> double s = sqrt(4.0); -> double s = 2.0; 在程式碼呼叫函式之前需要宣告或定義函式

5 157 C 標準函式庫 C 語 言有內建已經寫好的的函式庫, 例如 sqrt ( 求平 方根 ) 這類的數學函式 : sqrt sqrt(4.0) == 2.0 呼叫 sqrt 需引 用 <math.h> ( 內含 sqrt 宣告 ) 除此之外還有 printf scanf 和 system 這種 非數學函式 : Hello world 11 printf printf( Hello world ) == 11

6 [ 查詢函式 ] Windows: MSDN 網站, Linux 或 Unix-like: man 指令 158 <math.h> 數學函式庫 常 見的數學函式 double sqrt(double x ) double exp(double x) 說明 回傳 x 的平 方根 回傳 e 的 x 次 方 double log(double x) 回傳 x 的 自然對數 ( 底為 e) double fabs(double x) double ceil(double x) double floor(double x) double pow(double x, double y) double fmod(double x, double y) double sin(double x) double cos(double x) double tan(double x) 回傳 x 的絕對值回傳不 小於 x 的最 小整數回傳不太於 x 的最 大整數回傳 x 的 y 次 方回傳 x 除以 y 的浮點餘數回傳 x 的正弦值回傳 x 的餘弦值回傳 x 的正切值

7 159 補充 C 的標準函式庫 <assert.h> 協助偵錯函式 <signal.h> 訊號 (signal) 處理 <ctype.h> 字元處理 <stdarg.h> 使 用不固定個數函式參數 <errno.h> 錯誤處理函式 <stddef.h> 標準定義 <float.h> 浮點數相關定義 <stdio.h> 輸 入輸出 <limits.h> 資料型態屬性 <stdlib.h> 一般函式 <locale.h> 地區相關 <string.h> 字串處理 <math.h> 數學 <time.h> 時間計算 <setjmp.h> 在函式間跳躍

8 160 函式定義 函式定義語法 : 回傳值的資料型態函式名稱 ( 參數資料型態參數名稱,...) { /* 程式碼內容 */ return 回傳值 ; } 同 一函式只能定義 一次, 且不可在函式内定義函式 範例 : max2(int,int) 是 一個會回傳兩整數最 大值的函式 int max2(int x, int y) { if (x >= y) { return x; } else { return y; } main 也是 一個函式, 會在程式 一開始執 行時被呼叫

9 /* 求兩整數最 大值 */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int max2(int x, int y) { if (x >= y) { return x; } else { return y; } int main() { int a, b; printf(" 請輸 入 一個整數 :"); scanf("%d", &a); printf(" 請輸 入另 一個整數 : "); scanf("%d", &b); } 函式定義 ( 函式的真正內容所在 ) printf(" 其中 比較 大的整數是 %d\n", max2(a, b)); system("pause"); return 0; 將定義放置在呼叫前可以省去宣告的動作 函式呼叫 ( 執 行指定的函式 ) 161

10 /* 求兩整數最 大值 */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int max2(int, int); int main() { int a, b; printf(" 請輸 入 一個整數 :"); scanf("%d", &a); printf(" 請輸 入另 一個整數 : "); scanf("%d", &b); printf(" 其中 比較 大的整數是 %d\n", max2(a, b)); system("pause"); return 0; } int max2(int x, int y) { if (x >= y) { return x; } } else { return y; 函式定義 ( 函式的真正實作所在 ) 思考 為什麼要分成宣告跟定義? 函式宣告 ( 跟變數 一樣, 在呼叫函式之前我們需要先宣告 ) 函式呼叫 ( 執 行指定的函式 ) 函式呼叫時會先將參數的值算出後再傳 入函式 將定義放置在呼叫前後都可以, 但是在呼叫前 一定要宣告或定義 162

11 163 範例 定義數學函式 試寫 一名為 myabs 的函式, 傳 入 一個整數後回傳該整數的絕對值 範例 myabs.cpp 試寫 一名為 mypow 的函式, 傳 入底數 x 與指數 y 兩個浮點數 (double) 後, 回傳 x 的 y 次 方是多少? 範例 mypow.cpp

12 164 範例 比 大 小 試寫 一函式 max3 讓使 用者輸 入三個數字, 並回傳三個數字中最 大的 提 示 : 可以利 用 max2 來幫你完成 範例 max3.cpp

13 3, 5, 4 傳 入引數 3, max3(3, 5, 4) 回傳值 max2(3, 5) 5 max2 5 max3 main max2(5, 4) 5, 4 5 max2 int max3(int a, int b, int c) { return max2(max2(a, b), c); } 可以利 用呼叫其他函式來完成 一個函式是 C 語 言的重要 手法

14 166 範例 定義模組化函式 修改範例, 將 畫 N 個星星 模組化 這裡我們寫 一個函式 void draw_stars(int len) 來畫 len 個星星 Please enter an integer: 3 * ** *** Please enter an integer: 5 * ** *** **** ***** void 是個特殊的資料型態, 代表虛無的意思, 這裡 用在不需要回傳值的函式 當回傳值型態是 void 時,return 後不接回傳值 範例 triangle.cpp

15 167 變數可視範圍 (scope) 我們可以依照變數宣告在程式碼的位置分為兩種變數 : 全域變數 (global variable) 宣告在函式外 因為容易造成名稱污染, 請避免使 用全域變數 區域變數 (local variable) 宣告在區塊内 ( 成對的左右 大括號 ) 一個變數可以被某段程式碼使 用要同時滿 足兩個條件 : 該變數是全域變數或宣告該變數的區塊包含這段程式碼這段程式碼位於該變數宣告以後變數 生命週期 : 全域變數 : 程式開始時配置記憶體, 程式結束時釋放區域變數 : 宣告時配置記憶體, 離開區塊時釋放

16 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int i = 5; void p(){ /* int i = -1; */ i = i + 1; printf("%d\n", i); return; } int main(){ printf("%d\n", i); int i = 6; i = i + 1; p(); printf("%d\n", i); system("pause"); return 0; } 這程式的執 行結果是? 168

17 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(){ int i = 3; printf("%d\n", i); if (i == 3) { i = i + 1; int i = 6; printf("%d\n", i); i = i + 1; if (i == 3) { printf("%d\n", i); system("pause"); return 0; } 這程式的執 行結果是? 169

18 170 在 for 的 小括號内宣告變數 在迴圈前宣告的變數, 在迴圈結束後 一樣可以存取 : int i = 1; while (i <= 10) { printf( %d\n, i); i++; printf( %d\n, i); int i; for (i = 1; i <= 10; i++) { printf( %d\n, i); printf( %d, i); 在 C99 或 C++ 我們可以在 for 小括號的初始式內宣告變數, 此時的變數在迴圈執 行過程中指的是同 一個, 而離開迴圈後該變數就離開可視範圍 : for (int i = 1; i <= 10; i++) { int j = i; printf( %d\n, j); printf( %d\n, i); /* 不合法 */ 這個特性可以讓 for 計數 用的變數不會污染到後 面的程式碼

19 171 補充 靜態修飾字 (static) 除了之前所提的全域變數和區域變數外, 我們在變數前可以加上 static 修飾字 : 加在全域變數前 : 該變數的 生命週期不變該變數的可視範圍由全程式變成該檔案本 身 加在區域變數前 : 該變數的 生命週期與全域變數相同, 於整個程式開始時配置, 結束時釋放該變數從程式開始到結束只會初始化 一次 該變數的可視範圍不變 範例 triangle.cpp

20 172 補充 函式的引數預設值 我們在定義函式的參數時可以給予預設值 : 例如 : int max3(int a, int b, int c = 0) {... } 當呼叫 max3(3, 4) 時, 就會如同呼叫 max3(3, 4, 0) 注意的是, 在有多個參數時, 前 面的參數如果設定有預設值的話, 後 面的參數也 一定要有 : 這個是不合法的 : int max3(int a, int b = 0, int c) {... }

21 173 產 生亂數 C 標準函式庫中包含了 一個能產 生整數亂數的函式 : int rand(): 回傳 一 長整數型態的亂數 [ 宣告於 stdlib.h] 每次呼叫 rand() 函式都會得到隨機的回傳值 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { for (int i = 1; i <= 5; i++) { printf( 產 生的亂數 : %d\n, rand()); system( pause ); return 0; }

22 174 範例 擲骰 子 試寫 一程式讓電腦亂數產 生 十個 一到六之間的數字, 模擬擲骰 子的結果 提 示 : rand() 的回傳值的範圍是 [0, RAND_MAX], 我們可以利 用求餘數 (%) 運算 子來求取某固定範圍的整數亂數 範例 dice.cpp

23 175 產 生夠亂的亂數 電腦產 生亂數是利 用內定的 一個亂數表, 因此我們必須利 用 <stdlib.h> 內的 srand 函式適當的選取第 一個開始的亂數種, 否則亂數出現的順序將是固定可預測的 可以 用 srand(time(0)) 指令初始化亂數表 void srand(unsigned int seed): 用 seed 初始化亂數表 time_t time(time_t *): 回傳 目前時間 [ 宣告於 time.h] int main(){ srand(time(0)); printf( A random number: %d\n, rand()); system( pause ); return 0; }

24 176 函式遞迴 遞迴是函式應 用上最迷 人 而容易困惑的 一種觀念 函式遞迴指的是在函式定義内 又呼叫同名函式 : 在 test 函式定義內 又呼叫 test, 試想這樣會產 生怎樣的結果? void test() { test(); return; int main() { test(); return 0;

25 test() test() test() test() 177 test test test main 注意這裡每個 test 都是分別存在的 1: void test() { 2: test(); 3: return; 4: 5: 6: int main() { 7: test(); 8: return 0; 9:

26 178 範例 數數字 [1] 試想 一下下列程式碼會產 生怎樣的結果? #include <stdio.h> #include <stdlib.h> void countdown(int count) { printf("%d\n", count); if (count = 0) { countdown(count-1); return; } int main() { countdown(2); system("pause"); return 0; } 範例 countdown_1.cpp

27 179 2 countdown(2) countdown(1) 1 countdown(0) 0 main countdown countdown countdown

28 int main() { countdown(2); return 0; void countdown(int count=2) { printf("%d\n", count); if (count = 0) { countdown(count-1); return; } void countdown(int count=1) { printf("%d\n", count); if (count = 0) { countdown(count-1); return; } void countdown(int count=0) { printf("%d\n", count); if (count = 0) { countdown(count-1); return; } 180 輸出 : 2 1 0

29 181 範例 數數字 [2] 試想 一下下列程式碼會產 生怎樣的結果? #include <stdio.h> #include <stdlib.h> void countdown(int count) { if (count = 0) { countdown(count-1); printf("%d\n", count); return; } int main() { countdown(2); system("pause"); return 0; } 範例 countdown_2.cpp

30 int main() { countdown(2); return 0; void countdown(int count=2) { if (count = 0) { countdown(count-1); printf("%d\n", count); return; } void countdown(int count=1) { if (count = 0) { countdown(count-1); printf("%d\n", count); return; } void countdown(int count=0) { if (count = 0) { countdown(count-1); printf("%d\n", count); return; } 182 輸出 : 0 1 2

31 183 範例 求數字和 試寫 一 sum 的函式去計算 N 的值 sum(n) == N + sum(n-1) 且 sum(1) == 1 int sum(int N) { if (N == 1) { return 1; } else { return N + sum(n-1); 可以 用迴圈 (while 或 for) 來寫嗎? 範例 sum.cpp

32 184 補充 C++ 的函式重載 在 C 語 言裡 面, 同樣名字的函式, 只能有 一個 在 C++ 語 言裡 面, 同樣名字的函式, 只要參數個數或型別不同就可以有很多個, 稱為函式重載 (function overloading) void print(int v) { printf( %d\n, v); void print(double v) { printf( %f\n, v); print(3); // 呼叫 print(int) print(3.0); // 呼叫 print(double)

33 185 習題 [1] [E0501] 試寫 一函式 max4 讓使 用者輸 入四個整數, 並回傳四個數字中最 大的 請試著寫出上 面兩例在執 行時呼叫函式的歷程? [E0502] 試寫 一個 round 函式, 傳回輸 入參數四捨五 入 至整數位後的值 int round(float num) {... } 數學函式庫 (math.h) 中有 一 floor 函式可以將輸 入參數無條件捨去 [E0503] 試寫 一個程式讓電腦擲 6000 次骰 子, 並統計 一到六各個數字分別出現了幾次

34 186 習題 [2] [E0504] 試寫 一程式, 產 生 一 0 至 9 之間整數亂數, 讓使 用者猜測該數字為何, 直到使 用者猜對 [E0505] 試寫 一程式, 輸 入 一元 二次 方程式的三個參數 (a, b, c), 求該 一元 二次 方程式的實數解 無實數解時請印出警告訊息 ax 2 +bx+c = 0 <math.h> 内有 sqrt 函式可以 用來平 方根值

35 187 習題 [3] ( 遞迴 ) [E0506] 試 用遞迴函式寫 一程式, 讓使 用者輸 入 一正整數 N 後顯 示 N 的值 N = 1 * 2 * 3 *... * N = (N-1) * N [E0507] Fibonacci 數列 : 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 規則 : 數列中的前兩個數是 0 和 1 數列中的其他的數是前兩個數字的和 試寫 一遞迴程式去計算第 N 個的 Fibonacci 數是多少

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