实验4 控制台IO和表达式练习

实验4 控制台I/O和表达式练习
一.实验目的及要求
1. 熟悉C、标准C++和C++/CLI三种方式的控制台I/O编程。

2. 初步学会使用算术表达式和逻辑表达式解决简单的计算问题。

二.实验内容及步骤
1. 关于控制台I/O的知识点和例题
C语言、标准C++和C++/CLI控制台I/O的方式是不同的，我们来针对如下具体问题，平行地使用三种不同的I/O方式，了解一下它们的区别所在。

问题：打印出int和double两种数据类型的长度（byte和bit）、数据表示范围（整型用十六进制和十进制两种方式表示）和精度（对浮点数而言），并分别对一个整型数和浮点数进行输入和输出（从键盘输入一个值到变量中，再将其原封不动地输出到屏幕上）。

⑴C语言控制台I/O
C语言的所有功能（包括控制台I/O）都是靠“函数”来完成的。

C语言的主要控制台I/O函数是printf（输出）和scanf（输入）。

⑵标准C++控制台I/O
标准C++的控制台I/O是靠对象cout（输出）和cin（输入）来完成的。

它们分别来自ostream和istream类。

⑶C++/CLI控制台I/O
C++/CLI的控制台I/O主要是靠System::Console类中的静态成员函数WriteLine（输出）和ReadLine（输入）来完成的。

#include"stdafx.h"// CLR控制台应用必需
#include<stdio.h>// 包含Ｃ的I/O函数声明
#include<iostream>// 包含标准C++输入输出类定义
#include<iomanip>// 包含标准C++输出有效位定义
using namespace std; // 包含<iostream>和<iomanip>必需
using namespace System; // 使用C++/CLI系统类必需
int main(array<System::String ^> ^args) {
int idata; double fdata; // 声明一个整型变量和一个浮点变量// C语言：
printf("int：\n");
printf("长度：%dbyte = %dbit\n", sizeof(int), sizeof(int) * 8);
printf("范围：%x～%x\n", int::MinValue, int::MaxValue);
printf("最小值：%d，最大值：%d\n", int::MinValue, int::MaxValue);
printf("double：\n");
printf("长度：%dbyte = %dbit\n", sizeof(double), sizeof(double) * 8);
printf("最小值：%.14le，最大值：%.14le\n", double::MinValue, double::MaxValue);
printf("PI = %.14lf\n",Math::PI);
printf("请输入一个整型数和一个浮点数：");
scanf_s("%d %lf", &idata, &fdata);
printf("idata = %d, fdata = %lf\n\n", idata, fdata);
// 标准C++：
cout << "int：" << endl;
cout << "长度：" << sizeof(int) << "byte = " << sizeof(int) * 8 << "bit" << endl;
cout << "范围：" << hex << int::MinValue << "～" << int::MaxValue << endl;
cout << "最小值：" << dec << int::MinValue << "，最大值：" << int::MaxValue << endl;
cout << "double：" << endl;
cout << "长度："<< sizeof(double) << "byte = "<< sizeof(double) * 8 << "bit"<< endl;
cout << "最小值："<< setprecision(15) << double::MinValue << "，最大值："<< double::MaxValue << endl;
cout << "PI = " << Math::PI << endl;
cout << "请输入一个整型数和一个浮点数：";
cin >> idata >> fdata;
cout << "idata = " << idata << ", fdata = " << fdata << endl << endl;
// C++/CLI：
Console::WriteLine("int：");
Console::WriteLine("长度：{0}byte = {1}bit", sizeof(int), sizeof(int) * 8);
Console::WriteLine("范围：{0:x}～{1:x}", int::MinValue, int::MaxValue);
Console::WriteLine("最小值：{0}，最大值：{1}", int::MinValue, int::MaxValue);
Console::WriteLine("double：");
Console::WriteLine("长度：{0}byte = {1}bit", sizeof(double), sizeof(double) * 8);
Console::WriteLine("最小值：{0}，最大值：{1}", double::MinValue, double::MaxValue);
Console::WriteLine("PI = {0}", Math::PI);
Console::WriteLine("请输入一个整型数：");
idata = Convert::ToInt32(Console::ReadLine());
Console::WriteLine("请输入一个浮点数：");
fdata = Convert::ToDouble(Console::ReadLine());
Console::WriteLine("idata = {0}, fdata = {1}", idata, fdata);
}
将此程序粘贴到一个新建项目的源代码编辑页面（覆盖原有代码），运行、阅读并努力理解它。

2. 关于表达式的知识点和例题
⑴表达式的概念
在程序规定的一项运算中，常量和变量都是作为数据的载体参加运算的，我们称它们为“操作数”(operand)。

施加到操作数上的运算由运算符或函数来完成，我们称它们为“操作符”(operator)。

由操作数和操作符的有效组合构成的一个有意义的算式（其中可用括号改变运算顺序）称为表达式(expression) ，运算的结果产生一个值。

根据与一个运算符有关的操作数的数目，运算符可分为单目、双目和三目的。

根据操作符和值的类型，表达式可以分为算术（包括增量）表达式、赋值（包括复合）表达式、逻辑（包括关系）表达式、位表达式等。

除此之外还有一个特殊的三目表达式——条件表达式。

⑵表达式的种类
算术运算符：+（加）、-（减）、*（乘）、/（除）、%（取余）
增量运算符：++（增1）、--（减1），全部为单目
赋值运算符：=（双目，将右边表达式赋给左边变量）
复合运算符：+=（加等）、-=（减等）、*=（乘等）、/=（除等）、%=（余等），等等。

关系运算符：<（小于）、<=（小于等于）、>（大于）、>=（大于等于）、==（等于）、!=（不等于）逻辑运算符：!（非）、&&（与）、||（或）
位运算符有：&（按位与）、|（按位或）、^（按位异或）、~（按位取反）、<<（左移位）、>>（右移位）条件运算符：? :，构成的表达式形如：(表达式1)?(表达式2):(表达式3)
另外还有逗号运算符“,”和sizeof运算符。

表达式按如下“优先级”次序进行运算（优先级高的运算符先运算）：( ) 优先级最高
++，--，sizeof
*, /, %
+, -
==, !=
<, <=, >, >=
&, |, ^, ~, <<, >>
!
&&
||
? :
=, +=, -=, *=, /=, %=
, 优先级最低
⑶表达式应用实例
// 计算体重指数BMI（Body Mass Index）并给出健康建议
#include"stdafx.h"
using namespace System;
int main(array<System::String ^> ^args) {
double kg, cm;
Console::Write("你的体重(kg) = ");
kg = Convert::ToDouble(Console::ReadLine());
Console::Write("你的身高(cm) = ");
cm = Convert::ToDouble(Console::ReadLine());
double pound = kg * 2.205; // 将千克转换为磅
double inch = cm * 0.3937; // 将厘米转换为英寸
double BMI = Math::Round(pound * 703.0 / (inch * inch), 3); // 计算BMI
Console::WriteLine("体重＝{0}（磅），身高＝{1}（英寸），体重指数（BMI）＝{2}", pound, inch, BMI);
if (BMI < 20) // 如果体重指数小于
Console::WriteLine("你的体型偏瘦，请喝杯奶昔。

");
else if (BMI >=20 && BMI < 25) // 如果体重指数大于等于但小于
Console::WriteLine("你的体型适中，请喝杯牛奶。

");
else if (BMI >=25 && BMI < 30) // 如果体重指数大于等于但小于
Console::WriteLine("你的体型偏胖，请喝杯冰茶。

");
else// 否则（体重指数大于）
Console::WriteLine("你患了肥胖症，请去看医生。

");
return 0;
}
3. 控制台I/O 和表达式编程练习
⑴ 用Stirling 公式计算n!的近似值
求阶乘近似值的Stirling 公式为：
n n e
n n
n
π2!-≈
分别用C 、标准C++、C++/CLI 三种方式输入n 的值和输出计算结果。

⑵ 计算月还贷额
计算月还贷额的公式如下：
1
)
1()
1(-+⨯+⨯=
Np Np
Mi Mi
Mi La Mp
其中：
Mp —— 月还贷额（Monthly payment ） La —— 总贷款额（Loan amount ） Mi —— 月利率（Monthly interest ）
Np —— 还贷月数（Number of Payments ）
以任何一种方式从键盘输入总贷款额La 、贷款年数Ny 、年利率Yi ，计算出月还贷额并输出到屏幕上。

计算案例：总贷款额La = 50000，贷款年数Ny = 7，年利率Yi = 5.24%，问月还贷额Mp 是多少？
⑶ 位表达式练习
根据课件2.3.6“位表达式”程序实例的描述，求出MODE 、ACCEL 、SUMM 、EXPR.和SAMPLER 的值并以字符串的形式输出到屏幕上。

三. 实验结果及总结
1. 编写程序，解决二.3.中的三个问题，在编译、运行正确的基础上将源代码拷入实验报告的“实验结果”一栏。

2. 总结一下三种不同I/O 方式的异同，并谈谈针对问题独立编写C++程序的体会。