3.4  设计程序

在第3章的最后，要应用所学的内容，建立一个有用的程序。

3.4.1  问题

我们要编写一个简单的计算器，进行加、减、乘、除操作，在执行除操作时，还要确定其余数。这个程序必须能以自然的方式进行计算，例如5.6 * 27 或3 + 6。

3.4.2  分析

本程序涉及的所有数学知识都很简单，但输入过程会增加复杂性。我们需要检查输入，确保用户没有要求计算机完成不可能的任务。还必须允许用户一次输入一个计算式，例如：

34.87 + 5

或者

9 * 6.5

编写这个程序的步骤如下：

(1) 获得用户要求计算机执行计算所需的输入。

(2) 检查输入，确保输入是可以理解的。

(3) 执行计算。

(4) 显示结果。

3.4.3  解决方案

本节列出解决该问题的步骤。

1. 步骤1

获得用户输入是很简单的，可以使用printf()和scanf()，所以需要<stdio.h>头文件。这里介绍的唯一的新知识是获得输入的方式。如前所述，可以让用户更自然地输入每个数字和要执行的操作，而不是逐个输入它们。可以这么做是因为scanf()允许这么做，这里在列出程序的第一部分之后讨论其细节。下面是读取输入的程序代码：

/*Program 3.11 A calculator*/

#include <stdio.h>

int main(void)

{

double number1 = 0.0; /* First operand value a decimal number */

double number2 = 0.0; /* Second operand value a decimal number */

char operation = 0;    /* Operation - must be +, -, *, /, or % */

printf("\nEnter the calculation\n");

scanf("%lf %c %lf", &number1, &operation, &number2);

/* Plus the rest of the code for the program */

return 0;

}

scanf()函数在读取数据方面相当聪明。其实并不需要在一行上输入每个数据项，只要在输入的每一项之间流出一个或多个空白即可。(按空格键、Tab键或回车键，都可以创建空白字符)。

2. 步骤2

接着，检查输入是否正确。最明显的检查是要执行的操作是否有效。有效的操作有+、–、/和 %，所以需要检查输入的操作是否是其中的一个。

还需要检查第二个数字，如果操作是/或 %，第二个数字就不能是0。如果右操作数是0，这些操作就是无效的。这些操作都可以使用if语句来完成，switch语句则为此提供了一种更好的方式，因为它比一系列if语句更容易理解。

/*Program 3.11 A calculator*/

#include <stdio.h>

int main(void)

{

double number1 = 0.0; /* First operand value a decimal number */

double number2 = 0.0; /* Second operand value a decimal number */

char operation = 0; /* Operation - must be +, -, *, /, or % */

printf("\nEnter the calculation\n");

scanf("%lf %c %lf", &number1, &operation, &number2);

/* Code to check the input goes here */

switch(operation)

{

case '+':          /* No checks necessary for add */

break;

case '-':          /* No checks necessary for subtract */

break;

case '*':          /* No checks necessary for multiply */

break;

case '/':

if(number2 == 0) /* Check second operand for zero */

printf("\n\n\aDivision by zero error!\n");

break;

case '%':          /* Check second operand for zero */

if((long)number2 == 0)

printf("\n\n\aDivision by zero error!\n");

break;

default:           /* Operation is invalid if we get to here */

printf("\n\n\aIllegal operation!\n");

break;

}

/* Plus the rest of the code for the program */

return 0;

}

当运算符是%时，将第二个操作数转换为一个整数，所以仅检查第二个操作数是否为0是不够的，还必须检查number2在转换为long时，其值是否为0。

3. 步骤3和4

检查了输入后，就可以计算结果了。这里有一个选择。可以在switch中计算每个结果，存储它们，在执行完switch后输出它们，也可以在每个case中输出结果。这里采用第二种方式。需要添加的代码如下：

/*Program 3.11 A calculator*/

#include <stdio.h>

int main(void)

{

double number1 = 0.0; /* First operand value a decimal number */

double number2 = 0.0; /* Second operand value a decimal number */

char operation = 0;    /* Operation - must be +, -, *, /, or % */

printf("\nEnter the calculation\n");

scanf("%lf %c %lf", &number1, &operation, &number2);

/* Code to check the input goes here */

switch(operation)

{

case '+':           /* No checks necessary for add */

printf("= %lf\n", number1 + number2);

break;

case '-':           /* No checks necessary for subtract */

printf("= %lf\n", number1 - number2);

break;

case '*':           /* No checks necessary for multiply */

printf("= %lf\n", number1 * number2);

break;

case '/':

if(number2 == 0) /* Check second operand for zero */

printf("\n\n\aDivision by zero error!\n");

else

printf("= %lf\n", number1 / number2);

break;

case '%':            /* Check second operand for zero */

if((long)number2 == 0)

printf("\n\n\aDivision by zero error!\n");

else

printf("= %ld\n", (long)number1 % (long)number2);

break;

default:             /* Operation is invalid if we get to here */

printf("\n\n\aIllegal operation!\n");

break;

}

return 0;

}

注意，在执行取模运算时，将两个数字从double转换为long。这是因为在C语言中，%运算符只能用于整数。剩下的就是试运行代码了，下面是输出：

Enter the calculation

25*13

= 325.000000

下面是另一个例子：

Enter the calculation

999/3.3

= 302.727273

下面是另一个例子：

Enter the calculation

7%0

Division by zero error!