Преобразование строки в целое: stoi( )
Сначала опишем, каким должен быть вход и выход у этой функции. Вход будет символьной строкой, поэтому stoi( ) будет иметь символьную строку в качестве аргумента. На выходе должно быть получено два значения: состояние и преобразованное целое число. Мы применяем return для состояния и поэтому должны использовать указатель для возврата другого значения. Таким образом, появится второй аргумент - указатель на целое число. Скелет нашей функции будет выглядеть примерно так:
stoi(string, intptr)
char string[ ]; /* вводимая строка * /
int *intptr; /* указатель на переменную, получающую целое значение*/
{
int status;
...
return(status);
}
Прекрасно, а что можно сказать об алгоритме выполнения преобразования? На некоторое время проигнорируем знак и предположим, что строка содержит только цифры. Возьмем первый символ и преобразуем его в числовой эквивалент. Предположим, это символ '4'. Он имеет в коде ASCII числовое значение 52 и в таком виде запоминается. Если мы из него вычтем 48, то получим 4, т. е.
'4' - 48 = 4
Но 48 - это ASCII-код символа '0', поэтому
'4' - '0' =4
Действительно, этот последний оператор был бы справедлив в любом коде, в котором используются последовательные числа для представления последовательных цифр. Поэтому если num- числовое значение, a chn- символ цифры, то
num = chn - '0';
Итак, мы используем этот метод для преобразования первой цифры в число. Теперь возьмем следующий элемент массива. Если он ' ', то у нас была только одна цифра, и мы закончили работу. Предположим, однако, что этот элемент '3'. Превратим его в числовое значение 3. Но если оно равно 3, то 4 должно было быть числом 40, а оба числа вместе 43:
num = 10 * num + chn - '0';
Теперь просто продолжим этот процесс, умножая старое значение num на 10 каждый раз, когда мы находим следующую цифру. Наша функция будет использовать этот метод.
Вот определение функции stoi( ). Мы храним ее в том же файле, что и getint( ), так что она может использовать те же самые директивы #define.
/* превращает строку в целое число и сообщает о состоянии */
stoi(string, intptr)
char string[ ]; /* строка, подлежащая преобразованию в целое*/
int *intptr; /* значение целого */
{
int sign = 1; /* проверяет наличие знака + или - */
int index = 0;
if(string[index] == '-' || string[index] == '+')
sign = (string[index ++] == '-') ? -1 : 1; /* установить знак */
*intptr = 0; /* начальное значение */
while(string[index] >= '0' && string[index] <= '9')
*intptr = 10 * (*intptr) + strmg[index++] - '0';
if(string[index] == ' ')
{
*intptr = sign * (*intptr);
return(YESNUM); }
else /* найден символ, отличный от цифры, знака или ' ' */
return(NONUM);
}
Оператор while продолжает работу, преобразуя цифры в числа, пока не достигнет нецифрового символа. Если это символ' ', все прекрасно, потому что он означает конец строки. Любой другой нецифровой символ отсылает программу кelse для сообщения об ошибке.
Стандартная библиотека языка Си содержит функцию atoi( ) (перевод кода ASCII в целое число), очень похожую на stoi( ). Основная разница заключается в том, что stoi( ) проверяет на нецифровые строки, a atoi( ) использует return вместо указателя, для возврата числа, и пропускает пробел, как мы это делали в getint(). Можно было бы осуществить все проверки состояния в getint( ) и использовать atoi( ) вместо stoi( ), но мы полагаем, что было бы интереснее разрабoтать нашу собственную версию.
Проверка
Так ли уж правильны наши рассуждения? Давайте проверим нашу функцию на учебной программе:
/* проверка функции getint( )*/
#define STOP - 1
#define NONUM 1
#define YESNUM 0
main( )
{
int num, status;
printf(" Программа прекращает считывание чисел, если встречает EOF. n" );
while((status = getint(&num)) != STOP)
if(status = = YESNUM)
printf(" Число %d принято. n", num);
else
printf(" Это не целое число! Попытайтесь снова. n");
printf("Этo оно. n");
}
Вот пример работы программы:
Программа прекращает считывание чисел, если встречает EOF.
100 -23
Число 100 принято.
Чмсло -23 принято.
+892.
Число 892 принято.
wonk
Это не целое число! Попытайтесь снова.
23skidoo
Это не целое число! Попытайтесь снова.
775
Число 775 принято.
Клавиша [control z] (посылает символ EOF в нашу программу).
Это оно.
Как видите, программа выполняется. Обратите внимание на то, как мы сумели организовать цикл для неограниченного считывания целых чисел до тех пор, пока не будет введен символ EOF. Это удобное свойство.
Есть ли здесь ошибки? По меньшей мере одна. Если непосредственно за числом следует символ EOF без разделяющего пробела или символа новой строки, ввод прекращается, и это число не принимается во внимание:
706 EOF /* 706 принято*/
706 EOF /* 706 не принято*/
Мы не хотели делать пример слишком сложным, поэтому допустили возможность этой ошибки. Дальнейшую разработку программы, как мы думаем, может осуществить сам читатель в качестве упражнения.
СОРТИРОВКА ЧИСЕЛ
Одним из наиболее распространенных тестов для машин является сортировка. Мы хотим разработать программу для сортировки целых чисел. Снова применим принцип черного ящика и подумаем в терминах ввода и вывода. Наш общий замысел, показанный на рис. 10.4, довольно прост.
РИС. 10.4. Программа сортировки, рассматриваемая как черный яшик
На данном этапе программа еще недостаточно определена, чтобы ее кодировать. Следующий шаг заключается в определении главных задач, которые должна выполнить программа для достижения поставленных целей. Их три:
1. Считывание чисел.
2. Сортировка чисел.
3. Печать отсортированных чисел. На рис. 10.5 показано это разделение при движении от верхнего уровня конструкции вниз к более детальному.
РИС. 10.5 Программа сортировки: содержание
Теперь мы имеем три черных ящика, каждый со своим входом и выходом. Можно передать каждую часть разным группам программистов, если мы уверены в том, что числа, выводимые блоком "считывание", представлены в той же самой форме, которую использует блок "сортировка" для ввода.
Как вы можете видеть, делается упор на модульность. Мы разделили исходную задачу на три более мелких, но лучше управляемых.
Что дальше? Теперь приложим наши усилия к каждому из трех модулей в отдельности, разделяя их на более простые элементы до тех пор, пока не достигнем момента, когда программа станет очевидной. Делая это, обратим внимание на такие важные проблемы, как выбор представления данных, локализация ошибок и передача информации. Вернемся к нашему примеру и займемся сначала задачей считывания.
Считывание числовых данных
Многие программы включают считывание чисел, поэтому идеи, которые мы развиваем здесь, будут полезны везде. Общий вид первой части программы ясен: использовать цикл для считывания чисел до тех пор, пока все числа не будут считаны. Но в этом есть нечто большее, чем вы можете себе представить!
Выбор представления данных
Как мы представляем группу чисел? Можно использовать группу переменных, по одной на каждое число. Об этом даже страшно подумать. Можно использовать массив, по одному элементу на каждое число. Это значительно лучше, поэтому давайте использовать массив.
Однако какого типа будет массив? Типа int? Типа double? Нам нужно знать, как такую программу можно будет применять. Предположим, что она должна работать с целыми числами. (А что если она должна применять и целые и нецелые числа? Это возможно, но потребуется работы больше, чем нам бы хотелось сейчас.) Будем использовать массив целых чисел для запоминания чисел, которые мы считываем.