【谭浩强C程序设计精讲 7】数据的输入输出

3.5 数据的输入输出

3.5.1 输入输出举例

首先介绍一个含有输入函数 scanf 和输出函数 printf 的示例。

• 功能要求：求 $a{x}^2+bx+c=0$ 方程的根。$a,b,c$ 由键盘输入。
• 解题思路：首先要知道求方程式的根的方法。由数学知识已知：如果 $b^2?4ac\ge 0$,则一元二次方程有两个实根：
  $$x_1=\frac{?b+\sqrt{b^2?4ac}}{2a},x_2=\frac{?b?\sqrt{b^2?4ac}}{2a}$$
  可以将上面的分式分成两项：
  $$p=\frac{?b}{2a},q=\frac{\sqrt{b^2?4ac}}{2a}$$

则
$$x1=p+q,x2=p?q$$

有了以上公式，只要知道$a,b,c$ 的值，就能顺利地求出方程的两个根。

#include <stdio.h>
#include <math.h>   //程序中用到求平方根函数sqrt
int main(void)
{
  double a,b,c,disc,x1,x2,p,q;    //disc用来存放判别式（b*b-4*a*c）的值
  printf("请输入a,b,c的值：");
  scanf("%lf%lf%lf",&a,&b,&c);    //输入双精度型变量的值要用格式声明“%lf”，输入变量前面要加取地址符&
  disc=b*b-4*a*c;                 //求判别式的值
  while(disc<0)                   //判断输入的a,b,c值是否符合判别式大于等于0的要求
  {
      printf("输入的a,b,c的值不符合要求，请重新输入：");
      scanf("%lf%lf%lf",&a,&b,&c); 
      disc=b*b-4*a*c;             //重新求判别式的值
  }
  p=-b/(2.0*a);
  q=sqrt(disc)/(2.0*a);
  x1=p+q;x2=p-q;                 //求出方程的两个根
  printf("x1=%7.2f\nx2=%7.2f\n",x1,x2);   //“%7.2”表示整数部分占用7列，小数部分保留两位有效数字，且第三位小数按四舍五入。
  return 0;
}

测试结果1：

测试结果2：

3.5.2 有关数据输入输出的概念

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• 输入输出是以计算机主机为主体而言的。
• 输出：从计算机向输出设备（如显示器、打印机等）输出数据称为输出。
• 输入：从输入设备（如键盘、光盘、扫描仪等）向计算机输入数据称为输入。

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• C语言本身不提供输入输出语句，输入和输出操作是由C标准函数库中的函数来实现的。

• C语言函数库中有一批标准的输入输出函数，它是以标准的输入输出设备（一般为终端设备）为输入输出对象的。其中有：

  函数名	说明	函数名	说明	函数名	说明
  putchar	输出字符	printf	格式输出	puts	输出字符串
  getchar	输入字符	scanf	格式输入	gets	输入字符串

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• 要在程序文件的开头用预处理指令#include把有关头文件放在本程序中。
  如：

  #include <stdio.h>      //如果程序调用标准输入输出函数，必须包含该头文件
  #include <math.h>       //如果程序中用到标准数学库函数，必须包含该头文件
  

  需要说明的是：如果包含的头文件在C编译系统的子目录下使用#include <xxx.h>形式；如果包含的头文件在用户的当前目录（一般是用户存放源程序文件的子目录）中，则按#include "xxx.h"形式。

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3.5.3 用 printf 函数输出数据

1. printf 的一般格式

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printf 函数的一般形式：
printf(格式控制，输出表列)
例如：

printf("%d,%c\n",i,c);

• “格式控制” 是用双撇号括起来的一个字符串，称为格式控制字符串，简称格式字符串。它包括两个信息：
  ① 格式声明：由 “%” 和格式字符组成，如 %d、%f 等。

  它的作用是将输出的数据转换为指定的格式后输出。

  ② 普通字符：需要在输出时原样输出的字符。如 逗号、空格、换行符或其他字符。

• 输出表列：是程序需要输出的一些数据，可以是常量、变量或表达式。

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printf函数的一般形式也可以表示为：
printf(参数1, 参数2, 参数3, …, 参数n)

• 参数1是格式控制字符串，参数2~参数n是需要输出的数据。
• 执行 printf 时，参数2~参数n按参数1所指定的格式进行输出。
• 参数1是必须有的，参数2~参数n是可选的。

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2. 格式字符

表3.6 printf 函数中用到的格式字符

格式字符	说明
d, i	以带符号的十进制形式输出整数（正数不输出符号）
o	以八进制无符号形式输出整数（不输出前导符0）
x, X	以十六进制无符号形式输出整数（不输出前导符0x），用 x 则输出十六进制数的 a~f 时以小写形式输出，用 X 时，则以大写字母输出。
u	以无符号十进制形式输出整数
c	以字符形式输出，只输出一个字符
s	输出字符串
f	以小数形式输出单、双精度数，隐含输出6位小数
e, E	以指数形式输出实数，用 e 时指数以 “e” 表示（如1.2e+02），用 E 时指数以 “E” 表示（如1.2E+02）
g, G	选用 %f 或 %e 格式中输出宽度较短的一种格式，不输出无意义的0。用 G 时，若以指数形式输出，则指数以大写表示

表3.7 printf 函数中用到的格式附加字符

格式字符	说明
l	长整型数，可加在格式符 d、o、x、u前面
m(代表一个正整数)	数据最小宽度
n(代表一个正整数)	对实数，表示输出 n 位小数；对字符串，表示截取的字符个数
-（负号）	输出的数字或字符在域内向左靠

以下将举例说明：
【例1】d格式符

printf("%5d\n%5d\n",12,-345);//%5d指定输出数据的位宽

运行结果:

说明：12前面有3个空格；-345前面有1个空格。

【例2】ld,lld格式符

#include <stdio.h>
int main()
{
    long i=123456;
    long long j=1234567890;
    printf("%ld\n%lld\n",i,j);//长整型用%ld打印，长长整型用%lld打印
    return 0;
}

运行结果：

【例3】c格式符

#include <stdio.h>
int main()
{
    char ch='a';
    printf("未指定位宽:%c\n",ch);
    printf("  指定位宽:%5c\n",ch);
    return 0;
}

运行结果：

说明：指定位宽的a前面有4个空格。

【例4】c格式符

#include <stdio.h>
int main()
{  
    short a=121;//定义一个值范围在0~127范围的整数，也可以用%c打印是字符y
    short b=377;//若值超过127，再用%c打印，则把最后一个字节的信息按字符形式输出
    printf("%c\n%c\n",a,b);//377的最后一个字节数值也是121
    return 0;
}

运行结果：

【例5】s格式符

printf("%s\n","CHINA");

运行结果：

【例6】f格式符
（1）基本型，%f，系统默认，整数部分全部输出，小数部分输出6位；
（2）指定数据宽度和小数位数，用 %m.nf，数据总的宽度为m，其中小数占列宽为n。

#include <stdio.h>
int main()
{  
    double a=1.0;
    printf("%f\n",a/3);//系统一般默认：整数部分全部输出，小数部分输出6位
    printf("%20.15f\n",a/3);//数据总的宽度为20，其中小数占列宽为15
    return 0;
}

说明：0前面有3个空格，为什么？可以在评论区讨论（标注：讨论1）。

【例7】float 型数据的有效位数

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    float a;
    a=10000/3.0;
    printf("%f\n",a);
    return 0;
}

运行结果：

结果说明：因为float型数据只能保证6~7位有效数字，因此，虽然程序输出了6位小数，但从左边数第7位数字（即第3位小数）以后的数字并不保证是绝对正确的。

【例8】将例7中的a改成double

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    double a;
    a=10000/3.0;
    printf("%f\n",a);
    return 0;
}

运行结果：

【例9】输出的数据向左对齐，用%-m.nf。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    double a;
    a=10000/3.0;
    printf("%-25.15f\n%25.15f\n",a,a);
    return 0;
}

运行结果：

【例10】e 格式符

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    printf("%e\n",1234.567);
    printf("%13.2e\n",1234.567);
    return 0;
}

运行结果：

【例11】i 格式符。作用与d格式符相同，一般用d少用i。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    printf("%i\n",1234);  
    return 0;
}

运行结果：

【例12】o 格式符。以八进制整数形式输出。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    int a=-1;
    printf("%d\t%o\n",a,a);  
    return 0;
}

运行结果：

结果说明：-1在内存中是按补码形式存放4个字节的（1111 1111 1111 1111），因此%o按内存单元实际的二进制按3位一组（从右向左）构成八进制数形式。

【例13】x 格式符。十六进制整数形式输出。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    int a=-1;
    printf("%d\t%o\t%x\n",a,a,a);  
    return 0;
}

运行结果：

【例14】u 格式符。用来输出无符号型数据，以十进制形式输出。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    unsigned int a=10;
    int b=-10;
    printf("%d\t%u\n",a,a);  
    printf("%d\t%u\n",b,b);  
    return 0;
}

运行结果：

【例15】g 格式符。用来输出浮点数,系统自动选择f和e格式输出中长度短的那个。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    double a=12345678954321;
    printf("%f\n%e\n%g\n",a,a,a);   
    return 0;
}

运行结果：

【例16】普通字符原样输出，%字符输出。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    printf("输出%%\n");   
    return 0;
}

运行结果：

3.5.4 用 scanf 函数输入数据

1. scanf 函数的一般形式

• scanf(格式控制，地址表列)
• “格式控制”的含义同printf。
• “地址表列”是由若干个地址组成的表列，可以是变量的地址，或字符串的首地址。

2. scanf 函数中的格式声明

• 以 % 开始，以一个格式字符结束，中间可以插入附加的字符。

  scanf("a=%f,b=%f,c=%f",&a,&b,&c);
  

表3.8 scanf 函数中用到的格式字符

格式字符	说明
d, i	输入有符号的十进制整数
u	输入无符号的十进制整数
o	输入无符号的八进制整数
x, X	输入无符号的十六进制整数（大小写作用相同）
c	输入单个字符
s	输入字符串，将字符串送到一个字符数组中，在输入时以非空白字符开始，以第一个空白字符结束。字符串以串结束标志 ‘\0’ 作为其最后一个字符
f	输入实数，可以用小数形式或指数形式输入
e,E,g,G	与 f 作用相同，e 与 f、g 可以互相替换（大小写作用相同）

表3.9 scanf 函数中用到的格式附加字符

格式字符	说明
l	输入长整型数据（可用%ld,%lo,%lx,%lu）以及 double 型数据（%lf或%le）
h	输入短整型数据（可用%hd,%ho,%hx）
域宽	指定输入数据所占宽度（列数），域宽应为正数
*	本输入项在读后不赋给相应的变量

3. 使用 scanf 函数时应注意的问题

（1）scanf 函数中的格式控制后面应当是变量地址，而不是变量名。

scanf("%f%f%f",a,b,c);      //错误
scanf("%f%f%f",&a,&b,&c);   //正确

（2）如果在格式控制字符串中除了格式声明以外，还有其他字符，则在输入数据时在对应的位置上输入与这些字符相同的字符。

#include <stdio.h>
int main()
{  
    float a,b,c;
    scanf("a=%f,b=%f,c=%f",&a,&b,&c);
    printf("%f\t%f\t%f\n",a,b,c);
    return 0;
}

运行结果：

结果说明：在输入时必须按照原字符原样输入，比如控制字符串中有逗号，如果不输入逗号改成空格是错误的，输入结束后回车。

（3）在用 “%c” 格式声明输入字符时，空格字符和“转义字符”中的字符都作为有效字符输入。

#include <stdio.h>
int main()
{  
    char c1,c2,c3;
    scanf("%c%c%c",&c1,&c2,&c3);
    printf("%c\t%c\t%c\n",c1,c2,c3);
    return 0;
}

测试结果1：

测试结果2：

（4）在输入数值数据时，如输入空格、回车、Tab键或遇非法字符（不属于数值的字符）认为该数据结束。

#include <stdio.h>
int main()
{  
    int a;
    char b;
    float c;
    scanf("%d%c%f",&a,&b,&c);
    printf("%d\t%c\t%f\n",a,b,c);
    return 0;
}

运行结果：

结果说明：第一个要求输入的是整型数值，输入1234后面输入了一个非数值字符a，则第一个整型变量值就为1234了。因为第2个要求输入一个字符，所以输入的字符a即为第2个字符型变量的值。第3个要求输入浮点型数据，第一个数字开始到非数值结束，因为遇到字母o（字母o实际上是要输入数字0的，但是输入错误了，结果也错了）时结束。

3.5.5 字符输入输出函数

1. 用 putchar 函数输出一个字符

• putchar 函数的一般输出格式：
  putchar?
  举例：

  #include <stdio.h>
  int main()
  {  
      char a='B',b='O',c='Y';  //定义三个字符变量并初始化
      int a1=66,b1=79,c1=89;  //定义三个整型变量并初始化BOY三个字符的ASCII码值
      putchar(a);
      putchar(b);
      putchar(c);
      putchar('\n');
      putchar(a1);
      putchar(b1);
      putchar(c1);
      putchar('\n');
  }
  

  运行结果：
  

2. 用 getchar 函数输入一个字符

• getchar 函数的一般格式：
  getchar()

• getchar函数没有参数，它的作用是从计算机终端输入一个字符。

• 示例1：

    #include <stdio.h>
    int main()
    {  
        char a,b,c;     //定义三个字符变量
        
        a = getchar();     //从键盘输入一个字符，送入字符变量a
        b = getchar();     //从键盘输入一个字符，送入字符变量b
        c = getchar();     //从键盘输入一个字符，送入字符变量c
        putchar(a);
        putchar(b);
        putchar(c);
        putchar('\n');
    }
  

  （1）若键盘输入三个字符boy，中间无任何字符，然后回车，输出打印boy。
  测试结果1：
  

  （2）若键盘每输入一个字符，按一次enter回车键，输出是什么样的？
  测试结果2：
  

• 示例2：输入的字符不传送给变量直接输出boy

  #include <stdio.h>
  int main()
  {  
      putchar(getchar());
      putchar(getchar());
      putchar(getchar());
      putchar('\n');
  }
  

  测试结果：
  

• 示例3：从键盘上输入任意一个大写字母，在显示屏上显示相应的小写字母。

   #include <stdio.h>
   int main()
   {  
       char c1,c2;
       c1 = getchar();     //从键盘上输入一个大写字母，送给字符变量c1
       c2 = c1+32;         //求对应小写字母的ASCII代码，放在字符变量c2中
       //使用puchar输出
       putchar(c2);
       putchar('\n');
       //使用printf输出
       printf("大写字母：%c\n小写字母：%c\n",c1,c2);
   }
  

  运行结果：
  

  ---

  本节完