Programming C ex06

講義で学んだ、関数の引数としてポインタを与える「アドレス渡し」と、関数の引数として配列の先頭アドレスを与える方法を確認しよう。

1.プログラムAは、キーボードから浮動小数点型の数値を３つ入力すると、それらの平均を計算して表示するとともに、入力値から平均値を引き算した結果（ここでは平均からの差分と呼ぶことにする。+/-符号付き、小数点以下第３位まで）を表示するプログラムである。仕様に合うように、プログラムの空欄を埋めて完成させなさい。
(提出ファイル名: prog01a.c)

仕様

キーボードからの数値の入力と変数への格納、最後の結果表示は、main側で行う。
関数aveandsub_ptr() は、mainで入力された値を格納した3つの変数へのポインタを引数として受取る。3つの値の平均値を計算し、戻り値とする。さらに、引数であるポインタ変数を介して各入力値を平均からの差分の値に書き換える。
main側では戻ってきた平均値と、aveandsub_ptr()関数の中で書き換えられた平均からの差分を出力する。

プログラムA：

#include <stdio.h>

______ aveandsub_ptr(________, ________, ________);   /* プロトタイプ宣言 */

int main()
{
  double a, b, c, ave;

  printf("3つ値を入力してください:\n");
  scanf("%lf%lf%lf", &a, &b, &c);

  _____ = aveandsub_ptr( _____, ______, _____ );   /* 関数の呼び出し */

  printf("平均:  %.3f\n", ave);
  printf("平均からの差分:  %+.3f  %+.3f  %+.3f\n", a, b, c);
  return 0;
}

/* 平均を計算して戻り値とするとともに、ポインタ渡しされた値も平均からの差分に書き換える関数。 */
______ aveandsub_ptr(________, ________, ________)
{

  /* ここを適宜作成 */

}

実行例

% ./a.out
3つ値を入力してください:
1.0 3.0 5.0
平均:  3.000
平均からの差分:  -2.000  +0.000  +2.000
% ./a.out
3つ値を入力してください:
5.0 9.0 -6.5
平均:  2.500
平均からの差分:  +2.500  +6.500  -9.000

2. 同じ機能をもつプログラムを、配列を利用して作成したい。新しい仕様に合うように、プログラムの空欄を埋めて完成させなさい。
(提出ファイル名: prog01b.c)

仕様

キーボードからの数値の入力と配列 data[] への格納、最後の結果表示は、main側で行う。
関数aveandsub_arr() は、mainで入力された値を格納した配列の先頭アドレス（配列へのポインタ）を引数として受取る。配列中の3つの値の平均値を計算し、戻り値とする。さらに、引数を介して配列中の各入力値を平均からの差分の値に書き換える。
main側では戻ってきた平均値と、aveandsub_arr()関数の中で書き換えられた平均からの差分を出力する。

プログラムB：

#include <stdio.h>

______ aveandsub_arr(________);   /* プロトタイプ宣言 */

int main()
{
  double data[3], ave;

  printf("3つ値を入力してください:\n");
  scanf("%lf%lf%lf", _____, _____, _____);

  _____ = aveandsub_arr( _____ );   /* 関数の呼び出し */

  printf("平均:  %.3f\n", ave);
  printf("平均からの差分:  %+.3f  %+.3f  %+.3f\n", data[0], data[1], data[2]);
  return 0;
}

/* 平均を計算して戻り値とするとともに、ポインタ渡しされた値も平均からの差分に書き換える関数。 */
______ aveandsub_arr(__________)
{

  /* ここを適宜作成 */

}

実行例は前と同じである。

演習問題２

コマンドライン引数として得点（評点）をいくつか与えると、実行例のようにその評価（A/B/C/D/F）を出力するプログラムを作成しなさい。（得点と評価の対応は、 A: 80～100点, B: 65～79点, C: 50～64点, D: 35～49点, F: 35点未満）

なお、得点から評価への変換には、演習第１回問題３で作成した関数を流用してもよい。また、コマンドライン引数には評点をいくつ書いても良いこととし、引数が無い場合は何もせずに終了する。なお、評点として0から100までの整数以外が入力された場合の処理は考えなくてよい。
(提出ファイル名: prog02.c)

実行例:

% ./a.out  100  79  64  34  48
評点:100  評価: A
評点: 79  評価: B
評点: 64  評価: C
評点: 34  評価: F
評点: 48  評価: D
% ./a.out
%

コマンドライン引数はあくまで文字列なので、それを得点としての整数型の値に変換する必要がある。変換を行うには、Lec06-14（p112）で紹介された関数 atoi() を用いると良い。関数 atoi の引数は文字ポインタ、戻り値は int型である。なお、この関数を使用するには、 stdlib.h をプログラムの最初でインクルードしておく必要がある。

演習問題３

２つの数値の間を等間隔に分割して、数値の列（つまり等差数列）を作る事を考える。例えば、0.0 から始まり 2.0 で終わる5つの数値を作るとすると、 0.0 から 2.0 の間を 5-1 = 4つの区間に等分することになり、刻み（等差数列の公差に相当する）は 0.5 である。よって、0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 という数値の列が得られる。

この考え方に基づいて、最初の値、最後の値、数値の個数を入力すると、「最初の値」～「最後の値」まで等間隔に並ぶ値が格納された配列を 動的メモリ割り当てによって作成し、格納された値すべてを表示し、さらに各々の値の２倍値も表示する（小数点以下３桁まで；実行例参照）プログラムを作成しなさい。

なお、「最初の値」と「最後の値」は浮動小数点数、「数値の個数」は2以上の整数とする（エラーチェックはしなくてよい）。動的メモリ割り当てで確保するメモリは「数値の個数」に応じた必要最小限のサイズとすること。
(提出ファイル名: prog03.c)

実行例:

% ./a.out
最初の値, 最後の値, 個数を入力: 0.0  2.0  5
数値の列
0.000 0.500 1.000 1.500 2.000
２倍値
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000
% ./a.out
最初の値, 最後の値, 個数を入力: 1.0  3.0  11
数値の列
1.000 1.200 1.400 1.600 1.800 2.000 2.200 2.400 2.600 2.800 3.000
２倍値
2.000 2.400 2.800 3.200 3.600 4.000 4.400 4.800 5.200 5.600 6.000 
%

プログラム例:

#include <stdio.h>
#include ________

int main()
{
  int num, i;
  double v0, vn;
  double *x;

  /* 最初の値、最後の値、数値の個数を入力 */
  printf("最初の数値, 最後の数値, 個数を入力: ");
  scanf("%lf%lf%d", &v0, &vn, &num);

  /* これ以降を作成すること */

  /* メモリ確保 */

 /* 格納する値の決定。
    端の値のぶんを考慮して分割数を決める事と、整数除算しないように注意 */

  /* 結果の表示 */

  /* メモリ確保したので後処理をする */
  
  return 0;
}

演習問題４

コマンドラインから複数の文字列が入力されたとき、その文字列から新たな文字列を表示するプログラムを、以下の方針に基づいて作成せよ。
(提出ファイル名: prog04.c)

入力文字列が ".in" で終っていれば、それを ".out" に変えたものを出力文字列とする
それ以外は文字列に ".out" を加えたものを出力文字列とする
文字列一つごとにその都度メモリを動的に確保し、そこに文字列をコピー・変更する処理を行う。なお、一つの文字列に対して確保する領域は一つだけとし、確保するバイト数は最小限にするように注意せよ。Lec04-11を参照）
確保したメモリは次の文字列を処理する前に解放する
注意: 文字列を作らずに printf の出力だけを変更する答えは不可です。
ヒント: strlen関数で（ヌル文字を除いた）文字数が分かるので、「後ろから 3文字目」が先頭から何文字目かも分かるはずです。なお、strlen関数や strcmp関数を使う時は、string.h をプログラム冒頭でインクルードすること。（Lec04-18参照）

実行例:

% ./a.out  test  text.in  x.in.in  hoge.out  prog.c
test -> test.out
text.in -> text.out
x.in.in -> x.in.out
hoge.out -> hoge.out.out
prog.c -> prog.c.out
%

演習問題５

テキストファイルに書かれている単語を読みこみ、その単語を編集してファイルに保存するプログラムを作成する。
(提出ファイル名: prog05.c)

このプログラムはコマンドライン引数を２つ受け取り、最初の引数を入力ファイル名、２番目の引数を出力ファイル名とする。
まず、入力ファイルから、空白で区切られた単語を１つずつ読みこんで記憶するが、単語の長さはまちまちであるため、下図のような可変長二次元配列を使う。この問題での可変長二次元配列は、1024要素のポインタの配列と、動的に確保したメモリ領域を使って実現する。単語を読み込む手順は以下のようになる。

ファイルから一次元配列（バッファと呼ぶ）に単語を１つ読む。バッファの大きさは256バイトとする。
読んだ文字数＋１（ヌル文字の分）の大きさのメモリを動的に確保
ポインタ配列の行数番目の要素に確保した領域のアドレスを代入
バッファにある読みこんだ単語（最後にヌル文字）を、確保した領域にコピー
行数カウンタをインクリメント
１に戻る

図：可変長二次元配列

次に、以下のコマンドを受け付けながら、単語を編集していく。編集中は end 以外のコマンドは何度も受け付けるようにする。

show
- 現在処理中のすべての単語を１行に１つずつ表示する。この際、各行に行番号を付けて表示する。
insert 行番号文字列
- 行番号の前の行に文字列で示された単語を付け加える
remove 行番号
- 行番号で示された単語を消去する
swap 行番号１行番号２
- 行番号１と行番号２で示された単語を入れ替える
end
- 編集を終了し、内容を保存する

最後に内容を保存するが、このとき可変長二次元配列に格納されているすぺての単語を、空白区切りで出力ファイルに出力する。

実行例 （テスト用入力：uoa.in）

% cat uoa.in
The University offers one of top-class computer education in Japan
% ./a.out uoa.in uoa.out
>show
   0: The
   1: University
   2: offers
   3: one
   4: of
   5: top-class
   6: computer
   7: education
   8: in
   9: Japan
>insert 2 of
>insert 2 Aizu
>show
   0: The
   1: University
   2: Aizu
   3: of
   4: offers
   5: one
   6: of
   7: top-class
   8: computer
   9: education
  10: in
  11: Japan
>swap 2 3
>remove 8
>show
   0: The
   1: University
   2: of
   3: Aizu
   4: offers
   5: one
   6: of
   7: top-class
   8: education
   9: in
  10: Japan
>end
% cat uoa.out
The University of Aizu offers one of top-class education in Japan
%

注意：必ず動的メモリ割り当てを使って単語を保持すること。ポインタの配列に入っている要素を適切に移動することによって、単語を削除して空いた要素を詰めたり、単語を挿入するために要素を空けたりすることができる。また、単語を削除する際には、正しくメモリを解放すること。

プログラミングＣ第６回 演習問題

プログラミングＣ
第６回演習問題