Mdr-C-Tutorial

14.4 单文件综合示例：求数组最大值 ​

下面的程序综合使用数组、循环、选择、sizeof、断言和格式化输出。它适合在完成第 14 章后阅读，不作为第一个 C 程序。

c
#include <assert.h>
#include <float.h>
#include <stdio.h>

int main(void) {
    double maximum = -DBL_MAX;
    double numbers[6] = {
        [0] = 1,
        [2] = 2.26,
        [3] = (double)(5 / 2),
        [4] = .1,
        [5] = 3.E-2
    };

    size_t count = sizeof numbers / sizeof numbers[0];
    assert(count == 6);

    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        if (numbers[i] > maximum) {
            maximum = numbers[i];
        }
    }

    printf("The maximum in the %zu numbers is %g\n", count, maximum);
    return 0;
}

输出：

bash

The maximum in the 6 numbers is 2.26

(double)(5 / 2) 先执行整数除法，再把结果转换为 double，因此数组中的该元素是 2.0，不是 2.5。

1. 习题 ​

#11414
⚡2⏳2

阅读下面程序，回答四个问题：

c
#include <float.h>
#include <stdio.h>

int main(void) {
    double maximum = -DBL_MAX;
    double numbers[5] = {
        [1] = -3.5,
        [3] = (double)(7 / 2),
        [4] = 1 / 4
    };
    size_t count = sizeof numbers / sizeof numbers[0];

    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        if (numbers[i] > maximum) {
            maximum = numbers[i];
        }
    }

    printf("The maximum in the %zu numbers is %g\n", count, maximum);
    return 0;
}
  1. numbers 的五个元素各是多少？
  2. 程序求出的最大值是多少？[1] 处的元素是 -3.5，绝对值比它大，为什么没有成为结果？
  3. 把 (double)(7 / 2) 改成 (double)7 / 2 后，最大值变成多少？这个改动改变了哪一步的计算类型？
  4. 页首的示例在算出 count 之后写了 assert(count == 6);，上面这段程序没有写。这个断言检查的是什么？只要 numbers 的声明不变，它就一定成立，那它还有什么用？如果后来有人往初始化器里加了一个元素却忘了改断言，会发生什么？
#11415
⚡3⏳2

把页示例里的求最大值循环提取成函数，得到下面的程序：

c
#include <float.h>
#include <stdio.h>

static double array_max(const double values[]) {
    double maximum = -DBL_MAX;
    size_t count = sizeof values / sizeof values[0];

    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        if (values[i] > maximum) {
            maximum = values[i];
        }
    }
    return maximum;
}

int main(void) {
    double numbers[4] = {3.5, -1.0, 8.25, 2.0};
    printf("%g\n", array_max(numbers));
    return 0;
}
  1. 用 -std=c17 -Wall -Wextra 编译，贴出与 sizeof 有关的警告，说明函数里的 values 是什么类型。
  2. 运行程序，写出实际输出，解释为什么不是 8.25。
  3. 修改函数签名和调用处，让结果正确，同时保持函数能处理任意长度的数组。写出改后的完整程序和输出。
  4. 说明为什么 sizeof numbers / sizeof numbers[0] 写在 main 里是对的，搬进函数就错了。
#11416
⚡4⏳3

写一个程序 stats，从标准输入读取空白分隔的 double，输出一行统计结果：

text
count=5 max=12 mean=2.6

要求：

  1. 用 scanf("%lf", ...) 逐个读取（double 对应的转换说明是 %lf），循环条件是读取成功；遇到第一个无法转换的内容就视为输入结束，已经读到的数照常统计。
  2. 输入的数值可能全是负数，最大值不能因此错成 0。
  3. 一个数也没读到时，向标准错误输出 no numbers，以状态 1 结束。这是对输入内容的处理，不要用 assert。
  4. 计数的输出可以照页示例用 %zu，也可以把 size_t 转成 int 后用 %d；两种写法的输出相同。

验收：

  • 输入 3 -7 12 0 5，输出 count=5 max=12 mean=2.6。
  • 输入 -4.5 -8.25 -0.5，输出 count=3 max=-0.5 mean=-4.41667。
  • 输入 1 2 x 4，输出 count=2 max=2 mean=1.5。
  • 空输入时标准错误上出现 no numbers，退出状态为 1。
#11417
⚡5⏳3

页示例把求最大值的循环直接写在 main 里，数组长度也在同处算出。换到需要反复统计别的数组的场合，这段逻辑就得复制一遍。把它做成一个模块：

c
#include <stddef.h>

typedef enum {
    STATS_OK,
    STATS_EMPTY
} StatsResult;

typedef struct {
    size_t count;
    double max;
    double min;
    double mean;
} Stats;

StatsResult stats_compute(const double *values, size_t count, Stats *out);

要求：

  1. count == 0 时返回 STATS_EMPTY，并且不写 *out。
  2. 非空时只遍历数组一遍，同时求出最大值、最小值和总和；mean 用总和除以 count，除法按浮点进行。
  3. 不要用 -DBL_MAX、DBL_MAX 之类的哨兵初值：先检查 count，再从 values[0] 开始初始化。
  4. 写一个驱动程序，从标准输入最多读 8 个 double（scanf("%lf", ...)），调用 stats_compute 并按 count=... min=... max=... mean=... 输出：count 用 %zu（或转成 int 用 %d），另三项用 %g；返回 STATS_EMPTY 时输出 empty。

验收：

  • 输入 3 -7 12 0 5，输出 count=5 min=-7 max=12 mean=2.6。
  • 输入 -4.5 -8.25 -0.5，输出 count=3 min=-8.25 max=-0.5 mean=-4.41667。
  • 空输入输出 empty。

最后回答：

  1. 若把 maximum 初值写成 0.0 而不是从 values[0] 开始，哪一组验收数据会暴露错误？输出会错成什么？
  2. 页示例用 -DBL_MAX 作初值，在这个新接口里为什么不再需要它？返回 STATS_EMPTY 比返回一个特殊数值好在哪里？