整理自 由片語學習C程式設計 - Ch03 : 運算
[ 筆記內容 ]
（一）指定
1. 使用"等號( = )" 作"指定"的動作
(1) "等號( = )" 的意義
[ 範例 3-1 ] 設定 i 為 j
(2) 交換兩個變數的值
[ 範例 3-2 ] 交換變數 i 和 變數 j 的值
(3) "指定"敘述本身也可以"作為算式"
[ 範例 3-3 ] 使用指定當算式
（二）算術運算
[ 背景知識 ] 運算子 (operator) 及 運算元 (operand)
1. 加減運算
[ 範例 3-4 ] 設定 k 為 i 及 j 的和或差
2. 乘除運算
[ 範例 3-5 ] 設定 k 為 i 及 j 的商
[ 範例 3-6 ] 設定 k 為 i 除以 j 的餘數
[ 範例 3-7 ] 計算一個二位數的十位數及個位數
3. 負數運算
[ 範例 3-8 ] 計算一個數的負數
4. 調整變數值
5. 整數的範圍
[ 範例 3-9 ] 用 "sizeof()" 計算 int 所占記憶體的位元組數
6. 運算先後順序
[ 範例 3-10 ] 數學運算的先後順序
（三）比較運算
1. 比較運算的結果
[ 範例 3-11 ] 印出比較運算的結果
（四）邏輯運算
1. 運算順序及結果
[ 範例 3-12 ] 整數使用邏輯運算
[ 範例 3-13 ] 判斷閏年
2. 快捷運算
[ 範例 3-14 ] 快捷運算可能造成意料之外的執行結果
[ 範例 3-15 ] "避免"快捷運算可能造成意料之外的執行結果 (繼範例 3-14)
（五）作業
[ 作業 3-16 ]
[ 作業 3-17 ]
[ 作業 3-18 ]
[ 作業 3-19 ]
[ 作業 3-20 ]
[ 作業 3-21 ]
[ 作業 3-22 ]
[ 作業 3-23 ]
[ 作業 3-24 ]
[ 範例程式碼 ] GitHub
（一）指定
1. 使用”等號( = )” 作”指定”的動作
(1) “等號( = )” 的意義
- 將 “=” 右邊的值指定給 “=” 左邊的值。
- 代表指定而非相等。
// 使用"等號(=)"進行指定的動作
i = 0; // 將"變數 i"的內容指定為 0
i = j; // 將"變數 i"的內容設定為另一個"變數 j"
[ 範例 3-1 ] 設定 i 為 j
// "3-1.c"
#include <stdio.h>
main()
{
int i;
int j;
scanf("%d", &i);
scanf("%d", &j);
printf("%d\n", i);
i = j;
printf("%d\n", i);
}
< 執行結果 >
(2) 交換兩個變數的值
- 建立一個變數作為暫存之用。
// 利用暫存變數"temp"來交換兩個變數("i"和"j")的值
temp = i;
i = j;
j = temp;
[ 範例 3-2 ] 交換變數 i 和 變數 j 的值
// "3-2.c"
#include <stdio.h>
main()
{
int i;
int j;
int temp; // 宣告暫存變數"temp"
scanf("%d", &i);
scanf("%d", &j);
// **** 開始交換變數 i 和 變數 j ****
temp = i;
i = j;
j = temp;
// **** 交換結束 ****
printf("%d\n", i);
printf("%d\n", j);
}
< 執行結果 >
(3) “指定”敘述本身也可以”作為算式”
- 使用指定當算式
// 使用指定當算式
i = j = 0;
// 由於"="右邊會優先運算，此時可視為"i = (j = 0)": 0 先給 j 作為新值，再將 j 的新值指定給 i
[ 範例 3-3 ] 使用指定當算式
// "3-3.c"
#include <stdio.h>
main()
{
int i = 1;
int j = 2;
int k = 3;
scanf("%d", &i);
k = j = i;
printf("%d\n", i);
printf("%d\n", j);
printf("%d\n", k);
}
< 執行結果 >
（二）算術運算
[ 背景知識 ] 運算子(operator) 及 運算元(operand)
- 算術運算是由 “運算子 (operator)” 及 “運算元 (operand)” 所構成：
- 運算子 (operator)
- 和 ( + )、差 ( - ) 、積 ( * )、商 ( / )、餘數 ( % ) 等運算子稱為 “二元運算子 (binary operator)”：需要兩個運算元。
- 取負數 稱為 “一元運算子 (unary operator)”：只需要一個運算元。
- 和 ( + )、差 ( - ) 、積 ( * )、商 ( / )、餘數 ( % ) 等運算子稱為 “二元運算子 (binary operator)”：需要兩個運算元。
- 運算子 (operator)
圖片來源(C 語言運算子) - https://zh.wikipedia.org/wiki/C%E8%AF%AD%E8%A8%80
- 運算元 (operand)
- 進行算術運算中所使用到的”變數或數字” (運算子以外的字元)。
- 運算子與運算元的差異
/* 認識運算子與運算元 */
a = b + 7; // 運算式一定在"等號(=)"右邊，在此"b + 7"為運算式
// "a" 及 "b" 為運算元；
// "=" 及 "+" 為運算子
/* 計算和、差、積、商、或是餘數 */
// **** 包含 "二元運算子" ****
k = i + j;
k = i - j;
k = i * j;
k = i / j;
k = i % j;
// **** 包含 "一元運算子" ****
k = -i;
1. 加減運算
- 基本的加減運算
[ 範例 3-4 ] 設定 k 為 i 及 j 的和或差
// "3-4.c"
#include <stdio.h>
main()
{
int i, j, k;
scanf("%d", &i);
scanf("%d", &j);
k = i + j;
printf("%d\n", k);
k = i - j;
printf("%d\n", k);
}
< 執行結果 >
2. 乘除運算
- 基本的乘除運算
[ 範例 3-5 ] 設定 k 為 i 及 j 的商
// "3-5.c"
#include <stdio.h>
main()
{
int i, j, k;
// 第一次輸入
scanf("%d", &i);
scanf("%d", &j);
k = i / j;
printf("%d\n", k);
// 第二次輸入
scanf("%d", &i);
scanf("%d", &j);
k = i / j;
printf("%d\n", k);
}
< 執行結果 >
[ 範例 3-6 ] 設定 k 為 i 除以 j 的餘數
// "3-6.c"
#include <stdio.h>
main()
{
int i, j, k;
// 第一次輸入
scanf("%d", &i);
scanf("%d", &j);
k = i % j;
printf("%d\n", k);
// 第二次輸入
scanf("%d", &i);
scanf("%d", &j);
k = i % j;
printf("%d\n", k);
}
< 執行結果 >
[ 範例 3-7 ] 計算一個二位數的十位數及個位數
// "3-7.c"
#include <stdio.h>
main()
{
int i;
int k;
scanf("%d", &i);
k = i / 10;
printf("%d\n", k);
k = i % 10;
printf("%d\n", k);
}
< 執行結果 >
3. 負數運算
[ 範例 3-8 ] 計算一個數的負數
// "3-8.c"
#include <stdio.h>
main()
{
int i;
int j;
scanf("%d", &i);
j = -i;
printf("%d\n", j);
}
< 執行結果 >
4. 調整變數值
- 運算的簡潔表示
/* 簡潔表示 */
i += j; // 相當於 i = i + j
i -= j; // 相當於 i = i - j
i *= j; // 相當於 i = i * j
i /= j; // 相當於 i = i / j
i %= j; // 相當於 i = i % j
/* 把 i 的值加、減 "1" */
i++; // 相當於 i = i + 1;
i--; // 相當於 i = i - 1;
5. 變數的範圍
- 用 “sizeof()” 印出變數所占記憶體的位元組數
// "sizeof()"的用法
printf("%d\n", sizeof(variable));
- 如果計算的結果超過一個變數所能表示的範圍就稱為 “溢位”，溢位會使計算結果不正確。
[ 範例 3-9 ] 用 “sizeof()” 計算 int 所占記憶體的位元組數
- 一個 “int” 所能表示的範圍：2^31 - 1 到 -2^31，若輸入的整數超過 “int” 的範圍將會產生 “整數溢位”。
// "3-9.c"
#include <stdio.h>
main()
{
int i;
printf("%d\n", sizeof(i));
scanf("%d", &i);
printf("%d\n", i);
i++;
printf("%d\n", i);
}
< 執行結果 >
6. 運算先後順序
- 在C語言中，先做 “乘法”、”除法”、”求餘數”；後做 “加法”、”減法”。
- 可以用 “小括號” 進行強制優先運算。
[ 範例 3-10 ] 數學運算的先後順序
// "3-10.c"
#include <stdio.h>
main()
{
int i, j, k;
scanf("%d", &i);
scanf("%d", &j);
k = i + 4 * j;
printf("%d\n", k);
k = (i + 4) * j;
printf("%d\n", k);
}
< 執行結果 >
（三）比較運算
- 相關運算符號
| 符號 | 意義 |
|---|---|
| >= | 大於等於 |
| > | 大於 |
| <= | 小於等於 |
| < | 小於 |
| == | 等於 |
| != | 不等於 |
- 常見用法
- 註：算術運算先做，比較運算後做。
| 比較”常數” | 比較”整數變數” | 比較”整數算術算式” |
|---|---|---|
| i >= 0 | i >= j | i >= (j+n) |
| i > 0 | i > j | i > (j+n) |
| i <= 0 | i <= j | i <= (j+n) |
| i < 0 | i < j | i < (j+n) |
| i == 0 | i == j | i == (j+n) |
| i != 0 | i != j | i != (j+n) |
- 特殊用法
| 偶數判斷 | 直角三角形判斷 |
|---|---|
| (i % 2) == 0 | (a)(a) + (b)(b) == (c)(c) |
1. 比較運算的結果
- 在C語言裡面，”0” 代表 “偽”、”非零的整數” 代表 “真”。
[ 範例 3-11 ] 印出比較運算的結果
#include <stdio.h>
main()
{
int i, j, k;
scanf("%d", &i);
scanf("%d", &j);
k = (i == 3);
printf("%d\n", k);
k = (i == j);
printf("%d\n", k);
}
< 執行結果 >
（四）邏輯運算
[ 邏輯運算符號 ]
- 且(and)：
- 兩者都要為 “真”，答案才為 “真”。
// "且"(and)的運算 i && j - 或(or)：
- 兩者間只要有一個答案為 “真”，答案即為 “真”。
// "或"(or)的運算 i || j - 反(not)：!
- 變數為 “真” 時，答案為 “偽”；變數為 “偽” 時，答案為 “真”。
// "反"(not)的運算 !i
1. 運算順序及結果
一元運算子 >> 算術運算 >> 比較運算 >> 邏輯運算 >> 調整運算
| 優先順序 | C 語言表示法 | ||
|---|---|---|---|
| 1 | ++ (加1)、- - (減1) | ||
| 2 | - (求負數) | ||
| 3 | ! (非) | ||
| 4 | * (乘)、/ (除)、% (求餘數) | ||
| 5 | + (加)、- (減) | ||
| 6 | == (等於)、!= (不等於)、> (大於)、< (小於)、>= (大於等於)、<= (小於等於) | ||
| 7 | && (且)、 | (或) | |
| 8 | 指定及調整變數值：+=、- =、*=、/=、%= |
[ 範例 3-12 ] 整數使用邏輯運算
#include <stdio.h>
main()
{
int i = 3;
int j = 0;
int k;
k = (i && j);
printf("%d\n", k);
k = (i || j);
printf("%d\n", k);
k = !i;
printf("%d\n", k);
}
< 執行結果 >
[ 範例 3-13 ] 判斷閏年
- 一個閏年必須是 400 的倍數，或是 4 的倍數但非 100 的倍數。
#include <stdio.h>
main()
{
int year;
int k;
scanf("%d", &year);
k = (year % 400 == 0) || ((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0));
printf("%d\n", k);
}
< 執行結果 >
2. 快捷運算 (short circuit evalutaion)
- 適用在 “不更改任何變數值” 的邏輯算式：如果一個邏輯算式經由部份算式已經可以確認真偽，則剩下的部分不會執行。
[ 範例 3-14 ] 快捷運算可能造成意料之外的執行結果
#include <stdio.h>
main()
{
int i, j, k = 3, l = 4;
scanf("%d", &i);
scanf("%d", &j);
if ((k = i) > 0 || (l = j) > 0)
{
printf("%d\n", k);
printf("%d\n", l);
}
}
< 執行結果 >
[ 範例 3-15 ] “避免”快捷運算可能造成意料之外的執行結果 (繼範例 3-14)
#include <stdio.h>
main()
{
int i, j, k = 3, l = 4;
scanf("%d", &i);
scanf("%d", &j);
k = i;
l = j;
if (k > 0 || l > 0)
{
printf("%d\n", k);
printf("%d\n", l);
}
}
< 執行結果 >
（五）作業
[ 作業 3-16 ]
- 寫一個程式讀入三個˙整數，計算並輸出他們的連乘積。
#include <stdio.h>
main()
{
int i1, i2, i3, total;
scanf("%d %d %d", &i1, &i2, &i3);
total = i1 * i2 * i3;
printf("%d * %d * %d = %d", i1, i2, i3, total);
}
< 執行結果 >
[ 作業 3-17 ]
- 寫一個程式讀入一個整數，如果該整數為偶數則輸出 1 ，否則輸出 0。
#include <stdio.h>
main()
{
int i;
scanf("%d", &i);
i = ((i % 2 == 0)) && (!(i % 2 == 1));
printf("%d", i);
}
< 執行結果 >
[ 作業 3-18 ]
- 寫一個程式讀入一個四位正整數並計算四個位數的和。如果輸入為 1234，則輸出為 10。
#include <stdio.h>
main()
{
int i;
int i1, i2, i3, i4;
int total;
scanf("%d", &i);
i1 = i % 10; // 计
i2 = (i % 100 - i % 10) / 10; // 计
i3 = ((i % 1000) - (i % 100)) / 100; // κ计
i4 = i / 1000; // 计
total = i1 + i2 + i3 + i4;
printf("%d", total);
}
< 執行結果 >
[ 作業 3-19 ]
- 寫一個程式讀入一個正整數。如果該整數為 3 的倍數但不為 5 的倍數則輸出 1 ，或是為 5 的倍數但不為 3 的倍數則輸出 1；其他狀況均輸出 0。例如輸入為 36 或 20，則輸出為 1；如果輸入為 30 或 7，則輸出為 0。
#include <stdio.h>
main()
{
int i = 0;
scanf("%d", &i);
i = (!(i % 3) && (i % 5)) || (!(i % 5) && (i % 3));
printf("%d", i);
}
< 執行結果 >
[ 作業 3-20 ]
- 寫一個程式找零錢。程式首先讀入一介於 1 與 100 之間的整數，然後使用最少數目的 50、10、5、1 硬幣湊足給定的整數。
#include <stdio.h>
main()
{
int i;
int i1, i2, i3, i4;
scanf("%d", &i); // 輸入的整數須介於"1 ~ 100"之間
i1 = i / 50; // 取得"50元"的數量
i2 = (i - (50 * i1)) / 10; // 取得"10元"的數量
i3 = (i - (50 * i1 + 10 * i2 )) / 5; // 取得"5元"的數量
i4 = (i - (50 * i1 + 10 * i2 + 5 * i3)) / 1; // 取得"1元"的數量
printf("%d\n", i1);
printf("%d\n", i2);
printf("%d\n", i3);
printf("%d\n", i4);
}
< 執行結果 >
[ 作業 3-21 ]
- 寫一個程式讀入四個正整數 a、b、c、d 並保證點 (a, b) 及 (c, d) 為不同點。如果連接點 (a, b) 及 (c, d) 的直線通過原點則輸出 1，其他狀況均輸出 0。
#include <stdio.h>
main()
{
int a, b, c, d;
int A, B, A1, B1;
int result = 0;
printf("請分別輸入正整數\n");
printf("a = ");
scanf("%d", &a);
printf("b = ");
scanf("%d", &b);
printf("c = ");
scanf("%d", &c);
printf("d = ");
scanf("%d", &d);
// 判斷"商"
A = (d-b)/(c-a);
B = (b-0)/(a-0);
// 判斷"餘數"
A1 = (d-b)%(c-a);
B1 = (b-0)%(a-0);
result = ((A == B) && (A1 == B1)); // 利用"商"跟"餘數"來判斷斜率是否相同
printf("%d", result);
}
< 執行結果 >
[ 作業 3-22 ]
- 寫一個程式讀入四個整數 a、b、c、d 並且保證 c > a 且 d > b 。計算以 (a, b) 為左下角，(c, d) 為右上角的長方形面積及周長。
#include <stdio.h>
main()
{
int a, b, c, d;
int area, length;
printf("請分別輸入四個整數\n");
printf("必須要保證 c > a 和 d > b\n");
printf("a = ");
scanf("%d", &a);
printf("b = ");
scanf("%d", &b);
printf("c = ");
scanf("%d", &c);
printf("d = ");
scanf("%d", &d);
area = (c-a) * (d-b); // 計算面積
length = 2 * ((c-a) + (d-b)); // 計算周長
printf("面積為：%d\n", area);
printf("周長為：%d", length);
}
< 執行結果 >
[ 作業 3-23 ]
- 寫一個程式讀入三個整數 a、b、c，其中 a 不等於 0。如果方程式 f(x) = ax^2 + bx + c = 0 有重根則輸出 1，其他狀況均輸出 0。
#include <stdio.h>
main()
{
int a, b, c;
int result;
printf("請分別輸入三個整數\n");
printf(" 'a' 不能為0\n");
printf("a = ");
scanf("%d", &a);
printf("b = ");
scanf("%d", &b);
printf("c = ");
scanf("%d", &c);
// 利用 b*b - 4*a*c 公式來判別方程式是否為重根
result = (b * b - 4 * a * c) == 0;
printf("%d", result);
}
< 執行結果 >
[ 作業 3-24 ]
- 寫一個程式讀入三個整數，分別為一個長方體的高度、寬度和深度。計算並輸出其表面積及體積。
#include <stdio.h>
main()
{
int height, width, depth;
int area, volume;
printf("請分別輸入高度、寬度、深度\n");
printf("高度(height) = ");
scanf("%d", &height);
printf("寬度(width) = ");
scanf("%d", &width);
printf("深度(depth) = ");
scanf("%d", &depth);
// 計算表面積
area = 4 * (height * width) + 2 * (height * depth);
// 計算體積
volume = height * width * depth;
printf("表面積為：%d\n", area);
printf("體積為：%d", volume);
}
< 執行結果 >
