Практикум по программированию на языке Си

Ïðàêòèêóì
ïî ïðîãðàììèðîâàíèþ
íà ÿçûêå Ñè

Â.Â. Ïîäáåëüñêèé

Ìîñêâà
“Ôèíàíñû è ñòàòèñòèêà”

Äîïóùåíî Ìèíèñòåðñòâîì îáðàçîâàíèÿ
Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè â êà÷åñòâå ó÷åáíîãî ïîñîáèÿ
äëÿ ñòóäåíòîâ âûñøèõ ó÷åáíûõ çàâåäåíèé,
îáó÷àþùèõñÿ ïî íàïðàâëåíèÿì
"Ïðèêëàäíàÿ ìàòåìàòèêà è èíôîðìàòèêà",
"Èíôîðìàòèêà è âû÷èñëèòåëüíàÿ òåõíèêà"
è ñïåöèàëüíîñòè "Ïðèêëàäíàÿ ìàòåìàòèêà è èíôîðìàòèêà"

2022/10/Podbelskiy_Praktikum-po-programmirovaniyu-na
     

УДК 004.438(076.5) 
ББК 32.973.26-018.1я73 
         П44 

 
РЕЦЕНЗЕНТЫ: 

Кафедра
 
системного
 
программирования
 
факультета
 
вычислительной
 
математики
 
и
 
кибернетики
 
МГУ
 
им. М.В.Ломоносова; 
П.А. Андросенко,
 
доктор
 
физико-математических
 
наук, профессор, 
заведующий
 
кафедрой
 
информационно-компьютерных
 
дисциплин
 
Обнинского
 
государственного
 
технического
 
университета
 
атомной
 
энергетики
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
  

 
 
  
  
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
  
  
 
 
 
 
  
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
 

УДК 004.438(076.5) 
ББК 32.973.26-018.1я73 

 
 

П44
Подбельский В.В.
Практикум по программированию на языке Си: учеб.
пособие / В.В. Подбельский. – М.: Финансы и статистика,
2022. – Режим доступа: https://finstat.ru/wp-content/uploads/

yazyke-C.pdf, ограниченный. – Загл. с экрана. – 576 с.: ил.
ISBN 978-5-00184-080-0
Практикум содержит более 200 задач с решениями в виде программ (вместе с функциями их около 400) на языке Си. Сформулированы условия экспериментов, которые можно проделать с программами. Задачи, программы и эксперименты иллюстрируют средства
языка Си и приемы современного программирования. Задачи подобраны и распределены по главам так, что объем средств языка, используемых для их решения, постепенно расширяется. Тексты программ и компилятор DJGPP доступны в Интернете на Web-странице
https://finstat.ru/programmy-i-kompilyator/.
Для студентов и преподавателей вузов, учащихся специализированных средних учебных заведений, а также для читателей, желающих изучить профессиональное программирование на языке Си.

© Подбельский В.В., 2004, 2022
© ООО «Издательство «Финансы
ISBN 978-5-00184-080-0
и статистика», 2022

 

 
  

ПРЕДИСЛОВИЕ
    

В 2002 г. языку
 
Си
 
исполнилось 30 лет. Как
 
латинский
 
язык
 
явился
 
основой
 
многих
 
европейских
 
языков, 
так
 
и
 
язык
 
Си
 
стал
 
родоначальником
 
языков Cи++, Java, 
Perl, С#, PHP, JavaScript и
 
т.д.. В
 
отличие
 
от
 
мертвой
 
латыни
 
язык
 
Си
 
не
 
только
 
живой
 
язык, но
 
и
 
наиболее
 
распространенный
 
и
 
эффективный
 
из
 
универсальных
 
языков
 
программирования. Программы
 
на
 
языке
 
Си
 
исполняются
 
почти
 
на
 
всех
 
компьютерах, он
 
работает
 
со
 
средой
 
программирования UNIX, и
 
сама
 
операционная
 
система UNIX написана
 
на
 
нем. На
 
Си
 
написано
 
множество
 
библиотечных
 
функций
 
и
 
утилит. Сотни
 
тысяч
 
программистов
 
знают
 
язык
 
Си, он
 
неотделим
 
от
 
общечеловеческой
 
культуры
 
программирования. Любой
 
программист
 
должен
 
владеть
 
языком
 
Си, чтобы
 
профессионально
 
работать
 
в
 
области
 
информационных
 
технологий
 
и
 
понимать
 
своих
 
коллег. В
 
учебных
 
программах
 
и
 
стандартах
 
высших
 
и
 
средних
 
специальных
 
учебных
 
заведений
 
для
 
большинства
 
естественно-научных
 
специальностей
 
предусмотрено
 
изучение
 
программирования
 
на
 
языке
 
Си.  
Уже
 
много
 
лет
 
издаются
 
монографии
 
и
 
учебные
 
пособия, где
 
подробно
 
рассмотрены
 
синтаксис
 
и
 
семантика
 
языка
 
Си.
 
Однако
 
невозможно
 
профессионально
 
овладеть
 
языком
 
программирования, только
 
читая
 
учебник, 
необходимо
 
писать
 
свои
 
программы
 
и
 
изучать
 
тексты
 
написанных
 
программ. Предлагаемый
 
Практикум
 
содержит
 
задания
 
для
 
разработки
 
программ, объяснения
 
алгоритмов  и
 
прокомментированные
 
тексты
 
программ. 
 
Цель
 
Практикума – помочь
 
читателю
 
усовершенствовать
 
свои
 
знания
 
языка
 
Си
 
и
 
освоить
 
рациональные
 
приемы
 

3333

 
  

составления
 
программ
 
на
 
этом
 
классическом
 
языке. При
 
этом
 
выбор
 
тем  и
 
изложение
 
материала
 
таковы, что
 
читатель
 
освоит: 
! синтаксис, семантику  и
 
выразительные
 
возможности
 
языка
 
Си; 
! основные
 
приемы
 
работы
 
с
 
конкретным
 
компилятором; 
! принципы
 
структурного
 
программирования
 
на
 
языке
 
Си; 
! макрообработку
 
средствами
 
препроцессора; 
! особенности
 
реализации
 
на
 
языке
 
Си
 
классических
 
алгоритмов
 
обработки
 
данных; 
! возможности
 
модульного
 
подхода
 
к
 
разработке
 
программ. 
Таким
 
образом, назначение  Практикума
 
состоит
 
не
 
только
 
в
 
обучении
 
языку
 
Си, но
 
и
 
в
 
том, чтобы
 
научить
 
читателя
 
эффективно
 
применять
 
средства
 
языка
 
Си
 
для
 
решения
 
конкретных
 
задач.  
В
 
совокупности
 
задачи
 
и
 
соответствующие
 
им
 
программы
 
иллюстрируют
 
все
 
механизмы
 
языка
 
Си
 
и
 
способы
 
их
 
применения
 
при
 
решении
 
типовых
 
проблем, 
возникающих
 
в
 
практике
 
программирования. 
Структура
 
книги.
 
Материал
 
Практикума
 
разбит
 
на
 
темы. Каждая
 
из
 
них
 
начинается
 
с
 
перечня
 
вопросов, 
ответы
 
на
 
которые
 
будут
 
получены
 
при
 
разработке
 
алгоритмов, выбираемых
 
для
 
решения
 
задач, при
 
описании
 
их
 
программной
 
реализации
 
и
 
обсуждении
 
результатов
 
выполнения
 
программ
 
с
 
разными
 
исходными
 
данными. 
Темы
 
включают
 
по
 
нескольку
 
разделов. Содержание
 
каждого
 
раздела
 
составляют "задачи", "задания" и "эксперименты". Каждая
 
задача
 
решена
 
автором, и
 
результат
 
в
 
виде
 
текста
 
программы
 
с
 
необходимыми
 
объяснениями
 
приведен
 
в
 
книге. После
 
текстов
 
программ
 
помещены
 
результаты
 
их
 
выполнения
 
при
 
выбранных
 
исходных
 
данных. Для
 
ряда
 
программ
 
показано, как
 
они
 
будут "себя
 
вести" при
 
ошибках
 
в
 
исходных
 
данных. 
В
 
связи
 
с
 
тем
 
что
 
при
 
решении
 
задач
 
программирования
 
результат (в
 
виде
 
программы) обычно
 
не
 
может
 
быть
 
единственным, задачу
 
сопровождают
 
задания. В
 

4444

 

 
  

них
 
предлагается
 
изменить
 
либо
 
условие
 
задачи, либо
 
предложенный
 
автором
 
вариант
 
ее
 
решения. Для
 
нового
 
варианта
 
задачи (или
 
программы) решение
 
не
 
всегда
 
приведено
 
в
 
тексте
 
книги. В
 
большинстве
 
случаев
 
программа, соответствующая
 
заданию, приведена
 
в
 
электронной
 
поддержке1
 
Практикума. Учащемуся
 
предлагается
 
самостоятельно "поработать" на
 
компьютере
 
с
 
имеющимся
 
текстом
 
программы
 
либо
 
написать
 
свой
 
вариант
 
выполнения
 
задания. 
Эксперименты, роль
 
которых
 
особенно
 
велика
 
в
 
начальных
 
темах
 
Практикума, еще
 
в
 
большей
 
степени
 
рассчитаны
 
на
 
самостоятельную
 
работу
 
читателя. Часто
 
цель
 
эксперимента – привести
 
имеющуюся
 
программу
 
к
 
аварийному
 
завершению. Именно
 
здесь
 
автор
 
следует
 
поговорке "На
 
ошибках
 
учимся". 
Материал  тем
 
расположен
 
по
 
возрастанию
 
сложности. Если
 
в
 
первых
 
темах
 
требуется, например, напечатать
 
значение
 
выражения, то
 
в
 
последующих
 
читатель
 
знакомится
 
с
 
макросами, рекурсией, бинарными
 
деревьями, регулярными
 
выражениями, хешированием
 
и
 
другими
 
профессиональными
 
средствами  и
 
приемами
 
разработки
 
программ. 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

В
 
завершение
 
каждой
 
темы
 
в
 
рубрике "Коротко
 
о
 

важном" приводятся
 
выводы, практические
 
советы
 
и
 

                                                

 

 
 
 
  
 
 
 
 
  

1 Тексты программ доступны в Интернете на Web-странице
https://finstat.ru/programmy-i-kompilyator/

Последовательное постепенное усложнение материала связано с тем, что по мере продвижения по темам
у читателя накапливается "багаж" знаний о все большем количестве средств языка и появляется возможность их активного одновременного применения. При
этом автор никогда не ставил целью сформулировать
и решить как можно более сложную задачу. Наоборот,
часто из нескольких алгоритмов выбирался наиболее
наглядный и простой, чтобы трудности разбора алгоритма не заслоняли особенностей изучаемых средств
языка.

5555

 
  

рекомендации
 
по
 
изученным
 
в
 
теме
 
средствам
 
языка
 
Си
 
и
 
особенностям
 
их
 
применения. 
Кому
 
предназначена
 
книга. Материал
 
Практикума
 
адресован
 
как
 
начинающим
 
программистам, так
 
и
 
специалистам, знакомым
 
с
 
языком
 
Си. Для
 
начинающих
 
программистов (это
 
учащиеся
 
и
 
студенты
 
средних
 
и
 
высших
 
учебных
 
заведений) Практикум
 
послужит
 
путеводителем
 
при
 
написании
 
своих
 
программ. Предполагается, что
 
необходимые
 
знания
 
по
 
синтаксису
 
и
 
семантике
 
языка
 
Си
 
можно
 
получить
 
из
 
какого-либо
 
руководства
 
по
 
языку, например, из
 
учебного
 
пособия "Программирование
 
на
 
языке
 
Си" (авторы
 
В.В. Подбельский, 
С.С.Фомин). Практикум
 
может
 
служить
 
как
 
самоучителем, так
 
и
 
пособием
 
для
 
занятий
 
в
 
учебных
 
группах. При
 
использовании
 
Практикума
 
в
 
качестве
 
самоучителя
 
наилучшая
 
форма
 
освоения
 
материала – последовательное
 
чтение
 
книги, сопровождаемое
 
выполнением
 
на
 
компьютере
 
задач, заданий
 
и
 
экспериментов. Именно
 
при
 
таком
 
изучении
 
будет
 
происходить
 
постепенное
 
накапливание
 
знаний
 
и
 
повышение
 
квалификации
 
обучаемого. 
Тексты
 
программ
 
в
 
электронном
 
виде
 
становятся
 
особенно
 
незаменимыми
 
при
 
планировании
 
экспериментов
 
с
 
программами, когда
 
в
 
заданиях
 
Практикума
 
приводятся
 
рекомендации
 
по
 
таким
 
модификациям
 
программы, 
которые
 
сделают
 
ее
 
ошибочной, заставят
 
компилятор
 
выдавать
 
диагностические
 
сообщения
 
и
 
тем
 
самым
 
позволят
 
обучаемому
 
активно
 
воспринимать
 
излагаемый
 
материал, суть
 
которого
 
иллюстрирует
 
программа. При
 
занятиях
 
в
 
учебных
 
группах
 
тексты
 
программ
 
служат
 
образцами
 
для
 
решения
 
задач, предлагаемых
 
преподавателем
 
на
 
семинарах, или
 
при
 
выполнении
 
практических
 
работ
 
на
 
компьютере.  
Выводы
 
по
 
темам "Коротко
 
о
 
важном" сформулированы
 
в
 
виде "рецептов", определений
 
и
 
предупреждений. 
Они
 
могут
 
оказать
 
пользу
 
при
 
подготовке
 
к
 
экзамену
 
и
 
незаменимы
 
при
 
необходимости
 
быстро
 
разобраться
 
в
 
тонкостях
 
того
 
или
 
иного
 
средства
 
языка, незнание
 
которых
 
мешает
 
разработке
 
конкретных
 
программ. 

6666

 

 
  

Программисты, знающие
 
Си, могут
 
использовать
 
Практикум
 
как
 
справочник, как "книгу
 
для
 
чтения" и
 
как
 
сборник
 
типовых
 
решений. В
 
нем
 
есть
 
ответы
 
на
 
многие
 
вопросы, задаваемые
 
не
 
только
 
начинающими
 
программистами. Вот
 
некоторые
 
из
 
них: 
! Как
 
создать
 
динамически
 
растущий
 
массив? 
! Как
 
при
 
чтении
 
данных, вводимых
 
с
 
клавиатуры, 
воспользоваться
 
EOF? 
! Чем
 
отличается
 
ввод
 
данных
 
функцией
 
gets() от
 
ввода
 
данных
 
функцией
 
scanf() со
 
спецификацией "%s"? 
! Как
 
защитить
 
фрагмент
 
текста
 
от
 
непредусмотренного
 
повторного
 
включения
 
в
 
программу? 
! Чем
 
отличается
 
результат
 
применения
 
функции
 
gets() от
 
результата
 
fgets()? 
! Как
 
написать
 
макрос
 
для
 
удобного
 
ввода
 
значений
 
переменных? 
! Как
 
сортировать
 
разноименные
 
однотипные
 
объекты? 
! Как
 
написать
 
функцию, возвращающую
 
в
 
виде
 
символьного
 
массива
 
очередную
 
строку
 
из
 
входного
 
потока? 
! Как
 
вывести
 
в
 
окно MS-DOS-приложений
 
текст
 
на
 
русском
 
языке
 
из
 
программы, подготовленной
 
в
 
кодах MS Windows? 
! Как
 
использовать
 
регулярные
 
выражения? 
! Как
 
и
 
когда
 
полезно
 
применять
 
хеширование? 
И
 
т.д. 
Ответы
 
на
 
перечисленные
 
и
 
подобные
 
им
 
вопросы
 
можно
 
найти, прочитав
 
краткие
 
выводы
 
по
 
темам (разделы "Коротко
 
о
 
важном"). Затем
 
можно
 
обратиться
 
к
 
указанным
 
в
 
выводах
 
задачам
 
и
 
программам. 
Благодарности. Подготовке
 
рукописи
 
Практикума
 
предшествовала
 
многолетняя
 
преподавательская
 
работа
 
автора
 
на
 
факультете
 
прикладной
 
математики
 
Московского
 
института
 
электроники
 
и
 
математики. В
 
течение
 
этого
 
времени
 
на
 
его
 
взгляды
 
и
 
методику
 
преподавания
 
оказали
 
влияние
 
многие
 
специалисты. Автор
 
признателен
 
своим
 
коллегам-программистам
 
старшего
 
поколения
 
Л.И. Шатровскому, З.Н. Мамотко, В.Н. Лебедеву,

7777

 

 
    

В.И. Сердобольскому. Среди
 
тех, с
 
кем
 
обсуждались
 
особенности
 
языка
 
Си
 
и
 
ставились
 
соответствующие
 
учебные
 
курсы, автор
 
с
 
благодарностью
 
называет
 
имена
 
С.М. Лавренова, Н.Н. Ионцева, Е.В. Полякова, Т.Л. Федосеевой, С.Г. Чернацкого, В.Г. Воросколевской. Особую
 
роль
 
в
 
подготовке
 
Практикума
 
сыграл
 
С.С. Фомин, 
в
 
соавторстве
 
с
 
которым
 
ранее
 
были
 
написаны
 
пособия
 
по
 
программированию
 
на
 
Си. Многочисленные
 
продолжительные
 
беседы
 
с
 
С.С. Фоминым
 
предшествовали
 
и
 
началу
 
работы
 
над
 
рукописью
 
Практикума. Именно
 
в
 
результате
 
этих
 
бесед
 
были
 
продуманы
 
концепции
 
и
 
цели
 
ее
 
первоначального
 
проекта.  
Автор
 
глубоко
 
признателен
 
рецензентам
 
за
 
проявленное
 
внимание
 
и
 
содержательную
 
конструктивную
 
критику, способствовавшую
 
улучшению
 
рукописи. 

Тема 1        

Базовые сведения     
о программе на Си    

Сомневаться во всем, верить всему – два решения, 
одинаково удобные: и то и другое избавляет нас от необходимости размышлять. 

А. Пуанкаре. Наука и Гипотеза 

Основные вопросы темы    

! Структура простейшей программы на языке Си. 
! Представление исходного текста программы в электронном виде. 
! Общие требования стандарта ANSI/ISO к обработке программ на 
языке Си. 
! Этапы формирования исполнимого модуля программы (исходный 
текст – единица трансляции – исполнимый модуль). 
! Отношение единицы трансляции и библиотечных функций. 
! Трансляция и выполнение программы из командной строки ОС. 
! Роль прототипов функций и назначение заголовочных файлов. 
! Источник данных при исполнении программы. 
! Диагностические сообщения компилятора. 
! Формат препроцессорной директивы #include. 
! Размещение прототипа вызываемой функции. 
! Комментарии в тексте программы на Си. 
! Особенности функции puts(). 
! Управляющие символы в выводимой строке. 

1.1.
1.1.
1.1.
1.1.    Исходный текст программ    

Программа на языке Си может состоять из одного или нескольких текстовых файлов, содержащих описания и определения объектов и функций. Эти исходные файлы могут транслироваться либо 
совместно, либо отдельно друг от друга, а затем на этапе компоновки 
(linkage) результаты трансляции объединяются в исполнимую про

10
10
10  

грамму (executable program). Почти обязательно в эту исполнимую 
программу компоновщик (linker) включает коды заранее оттранслированных библиотечных функций, вызов которых предусмотрен в 
исходном тексте программы. 
Текст в каждом файле программы на языке Си – это конечная последовательность знаков (character – знак, символ, буква, литера). 
При электронном представлении программы для обработки на ЭВМ 
каждый знак представляется соответствующим кодом. (Вопрос о выборе того или иного кода пока оставим в стороне. Сейчас будет достаточно, если читатель понимает, что при нажатии на клавишу клавиатуры компьютер получает некоторый код, а при выводе символа 
на экран дисплея коду внутри ЭВМ соответствует изображение на 
экране.) Подготовка программы к обработке на ЭВМ состоит в 
оформлении ее текста в виде файла (source file - исходный файл) с 
помощью того или иного текстового редактора. В указанный исходный файл заносятся коды всех знаков текста программы (в том числе 
и коды пробелов) и вспомогательные (служебные) коды, обеспечивающие правильное форматирование ее текста при печати и/или отображении на экране дисплея. Тот факт, что программа – это конечная 
последовательность кодов ее знаков, достаточно привычен и мало 
кого может удивить. Но роль, влияние и значение вспомогательных 
кодов, включаемых текстовым редактором в файл программы при 
наборе ее текста, часто остаются непонятными. 
Например, до ознакомления с влиянием вспомогательных кодов  
невозможно правильно и обоснованно ответить на следующий вопрос: "Можно ли исходный текст программы на языке Си записать в 
виде единственной (может быть, очень длинной) строки, т.е. не добавлять в код ее текста переходов на новые строки?" Существуют и 
другие вопросы, затрагивающие роль вспомогательных кодов в тексте программы на Си, но рассмотрим сами вспомогательные коды. 
В исходный текст программы на Си стандартом предусмотрено 
включение следующих вспомогательных кодов, называемых управляющими символами (control characters): 
! горизонтальная табуляция  
(horizontal tab); 
! вертикальная табуляция 
 
(vertical tab); 
! перевод страницы   
 
(form feed); 
! индикация конца строки 
 
(end-of-line indicator); 
! звуковой или световой сигнал 
(alert); 
! возврат на одну позицию   
(backspace);