C 語言 | 程式碼基本要素 | if else / if 差別

Bicky

發佈於電腦科學新手村

更新於 2024/10/27發佈於 2024/08/20閱讀時間約 11 分鐘

為什麼從 C 開始 ? 為什麼不是 Python？

因為 C 是個「麻煩」的程式語言，而 Python 其實已經簡化很多步驟。先學 C 語言了解程式語言的架構，再學其他語言就會覺得更簡單。在學習 C 語言的過程中可以了解電腦科學較接近底層的基本運作，不只有侷限在單純寫出漂亮的程式碼。

首先，我們從印出 hello,world 認識標頭檔。

怎麼寫出 Hello World？

怎麼運行 Hello World？記得要編譯阿！

初學者可以用 CS50.dev 內建的雲端版，寫自己第一個程式。每一行程式都可以解釋，請見下圖程式碼：

#include <stdio.h>  //第一步：加入標頭檔，讓程式能使用「標準輸入輸出」的功能。

int main(void)  // 主程式的起點
{
    printf("hello, world"); // 最後加上;表示結束
}

// 是程式的註解，在此之後的資訊都不會被運行。
這個標頭檔叫做 <stdio.h>，是 C 語言裡負責處理輸入和輸出的函式庫。函式庫的概念是前人寫好的功能包，只要導入標頭檔，即可使用該函式庫的所有功能。注意，stdio 是 "standard input/output" 的縮寫，不是 "studio"。
主程式的起點。int 表示這個主程式會回傳一個整數結果，main 是程式的主要函式。(void)表示這個程式不需要從使用者接收任何資料。C 語言中，需要定義每個函數的型態。雖然結果是印出「hello,word」，但實際上程式的最後一段會有return 0 表示程式執行成功，並結束主程式，所以這個函式仍是int 類別。
printf 是用來輸出文字到螢幕上的函式。這裡會顯示 "hello, world"。每個命令結尾要用分號 (;) 表示這一行程式碼結束。

寫完之後還不能直接跑，必須先用 make 檔名編譯轉成電腦，再輸入 ./ 才會跑出程式的結果。

make hello 才是對的，多打了 hello.c 就跑不出來。

跑出另外一個檔是由 0 和 1 組成，電腦才看得懂得檔案~ 點開沒有 .c 的檔案會被告知檔案是二進位檔案。

編譯之後，再 ./ 檔名，就會跑出「hello, world」，

最後的成果

咦？奇怪怎麼出現 $

解法是要「換行」，輸入 \n （注意 \ 跟 / 的差別）。完整的寫法會是：

`printf("hello, world\n")`。

而 `\n` 是屬於 Escape Sequence 跳脫序列的其中，除了 `\n` 還有

\t：水平跳位 (tab)
- 插入一個水平跳位，相當於按下 Tab 鍵。
- 範例：printf("Hello\tWorld"); 會輸出：Hello World
\\：反斜線 (backslash)
- 用來輸出一個反斜線字符。
- 範例：printf("C:\\Program Files"); 會輸出：C:\Program Files
\"：雙引號 (double quote)
- 用來在字串中輸出雙引號。
- 範例：printf("\"Hello, World\""); 會輸出："Hello, World"

這些跳脫序列讓你可以在字串中包含特殊的格式或字符。

C 語言的資料型別：int, float, char...

電腦新手村的第一篇提到，電腦的 0 和 1 都需要有空間儲存。能處理的數值範圍越廣，占用的空間也越大。

int (整數型別):

一般來說，int 是 4 個位元組（32 位元），因此範圍是：
- 有號整數: -2,147,483,648 到 2,147,483,647
- 無號整數 (unsigned int): 0 到 4,294,967,295 （把負數的數值移到正數，想像範圍是一把尺，起始點不同但是區間內包含的數量相同）

float (浮點數型別):

通常是 4 個位元組（32 位元），可以表示的範圍約為：
- 正或負的範圍：約 ±3.4 × 10³⁸ 到 ±1.2 × 10^-38
- 小數點精度: 通常能提供 6 到 7 位有效數
需要更廣的範圍要用到 double

int 的 Truncation （截斷）問題：

1 除以 3 應該得到 0.3333333 但是最後只有 0。因為電腦只保留整數部分，把小數點後面的數字直接捨去。更多的基本資料型別請按這裡。

float 浮點數不精確：

float 不等於小數的原因是，超過記憶體負荷，後面的小數就會出現亂碼，並不符合數學定義的小數條件。

假設我要算 1/3 到小數第20位：

#include <stdio.h>
#include <cs50.h>
int main(){
    int x = get_int("x: ");
    int y = get_int("y: ");
    float z = (float) x/ (float) y; //整數計算不會出現浮點數 (會出現0.000)，所以要先轉成浮點數
    printf("%.20f\n",z); // 取到20
}

應該要是 0.3333 但是已經超出 float 所用的空間，後面就出現亂數。

解決方式：改成 double的資料型別。

儲存空間不足造成的問題：Integer overflow（整數溢位）

如果我不改變資料型別，會造成 Integer overflow（整數溢位）的問題。

前面提到，int 範圍是 -2,147,483,648 到 2,147,483,647。如果你嘗試加一個大於這個範圍的數字，結果就會發生「溢位」。代表數值爆掉，會從頭開始。例如：

最大整數 2,147,483,647 + 1 會變成 -2,147,483,648，而不是你預期的 2,147,483,648。

C 語言沒有字串 String !!!如何讓使用者輸入字串？

如果是在 CS50 的環境，先導入<cs50.h> 的函式庫才可以繼續使用 string 這個字串；至於一般在電腦本機運行的Ｃ語言則是要用「字元陣列」的方式表達。( 之後再細講這個部分。

#include <stdio.h>  
#include <cs50.h> 

int main(){
    string name = get_string("請問你叫什麼名字?\n"); //()括弧裡面是提示
    int age = get_int("請問你幾歲?\n"); // 程式從右邊讀到左邊，即將使用者輸入的值，「賦值給age這個變數」
    printf("Hi %s, 你 %d 歲\n", name, age);
//因為使用者輸入名字和歲數都不固定所以要用%s表示變數，而%s代表的數值又是從剛剛問的name得到，同理用%d表示整數，整數來自剛剛使用者輸入的age 
}

賦值

=：這是賦值的符號。它的作用是把右邊的值賦給左邊的變數。可以把它想像成把右邊的內容放到左邊的容器中。舉個例子：
- 如果你寫 count = 1，這表示把數字 1 放到變數 count 中。
- 如果後來你寫 count = count + 1，這表示把 count 現在的值加 1，然後把這個新值再放回 count 中。
count++：這是一種簡化的寫法，等同於 count = count + 1。它的作用是把 count 的值增加 1。使用 count++ 可以更簡潔地完成這個操作。

小結：

= 是用來賦值的，把右邊的內容給左邊的變數。
count = count + 1 和 count++ 都是用來讓變數 count 的值增加 1
%d和 %s 是格式化輸出（format specifiers）用來顯示變數的不同類型

變數表示 `%d`、`%i` 和 `%s`

printf("Hi %s, 你 %d 歲\n", name, age);

舉例來說，%d 是指輸出的變數型態為整數，而輸出的值要對應到 age 。如果直接輸入 age 而不是變數，最後的結果會變成「你 age 歲」，而不是「你 25 歲」。

進階練習

看起來都可以得到正確答案，但假如使用者亂回答，我們怎麼避免呢？我們來做進階的練習～

如果使用者回答 200 歲或是 -10，可以在前面多設一個關卡。這裡會用到「 C 語言中的邏輯運算子」

AND: &&

OR: ||

NOT: !

#include <stdio.h>
#include <cs50.h>
#include <string.h>

int main()
{
    string name = get_string("請問你叫什麼名字?\n"); // ()括弧裡面是提示
    int age = get_int("請問你幾歲?\n"); // 程式從右邊讀到左邊，即將使用者輸入的值，「賦值給age這個變數」

    while (age > 100 || age < 0) {
        age = get_int("請重新輸入年齡\n");
    }

    if (age >= 65) {
        printf("Hi %s, 你 %d 歲是老年\n", name, age);
    } else if (age >= 18 && age <= 65) {
        printf("Hi %s, 你 %d 歲是成年\n", name, age);
    } else {
        printf("Hi %s, 你 %d 歲是未成年\n", name, age);
    }
}

while 在這裡的用意是確認使用者輸入到正確的年齡才可以進行判斷，若單純用 if 只會問一次「請重新輸入年齡」。

C 語言| 迴圈寫法| 函數作用域

三個 if 跟 if/else if/else 差在哪裡？

連續三個 if 是 前一個判斷的結果都沒有功能

相關補充

「布林值」就是 true 跟 false 兩個答案，true 代表 1 ，false 代表 0 ，所以寫 if 60 <= a <= 100 居然是錯的邏輯，因為程式從左邊讀到右邊，首先讀 60 <=a ，不管答案是true (1) 或是false (0)。再往右邊讀，0 或 1都小於等於 100，所以答案會永遠都是 true。參考筆記

終端機使用技巧與寫程式小工具分享

`clear` 清除前面終端的指令

參考資源：

越南放大鏡 X 下班資工系電腦科學新手村

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雙重身份：越南放大鏡 X 下班資工系政大東南亞語言學系是我接觸越南語的起點，畢業後找越南外派工作的生活跟資訊時，發現幾乎都是清單式的分享，很難身歷其境。所以我希望「越南放大鏡」可以帶讀者看到更多細節和深入的觀察。 - 下班資工系則是自學資工系的課程內容，記錄實際操作的過程，學習理論的過程。希望可以跟讀者一起成長。

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