C语言基础编程免费分享循环的小艺术

写代码,有两类追求,一种是追求实用(Coder),一种是追求代码艺术(Artist)

我是那种追实用追腻了,偶然追一下艺术(就是偶然和艺术有一腿)的那种Coder

很多人,已经习惯了for(i=0; i

但在特殊场合,特殊的循环写法,不但能提升循环的效率,还能使代码更精巧

1. 质数判断

对于这个,很多人可能会直接这样写:

int isPrime(int n) //函数返回1表示是质数,返回0表示不是质数

{

int i;

for (i = 2; i

if (n % i == 0)

break;

return i >= n;

}

又或者,有的人知道平方根的优化:

int isPrime(int n)

{

int i, s = (int)(sqrt((double)n) + 0.01);

for (i = 2; i

if (n % i == 0)

break;

return i > s;

}

再或者,消除偶数:

int isPrime(int n)

{

int i, s = (int)(sqrt((double)n) + 0.01);

if (n

if (n % 2 == 0) return 0;

for (i = 3; i

if (n % i == 0)

break;

return i > s;

}

当然,这样还不是很够的话,我们可以考虑这个事实:

所有大于4的质数,被6除的余数只能是1或者5

比如接下来的5,7,11,13,17,19都满足

所以,我们可以特殊化先判断2和3

但后面的问题就出现了,因为并非简单的递增,从5开始是+2,+4,+2,+4,....这样递增的

这样的话,循环应该怎么写呢?

首先,我们定义一个步长变量step,循环大概是这样 for (i = 5; i

那么,就是每次循环,让step从2变4,或者从4变2

于是,可以这么写:

#include

#include

int isPrime(int n)

{

int i, s = (int)(sqrt((double)n) + 0.01), step = 4;

if (n

if (n % 2 == 0) return 0;

if (n % 3 == 0) return 0;

for (i = 5; i

{

if (n % i == 0)

break;

step ^= 6;

}

return i > s;

}

int main()

{

int n;

for (n = 2; n

{

if (isPrime(n)) printf("%d,", n);

}

getchar();

return 0;

}

如上代码,一个 step ^= 6; 完成step在2和4之间转换(这个 ^ 符号是C里的异或运算)

理由是,2化二进制是010,4是100,6是110,于是2异或4得到6:

2 ^ 4 => 6

6 ^ 2 => 4

6 ^ 4 => 2

于是利用异或,就可以构造这种步长在两个值之间来回变化的循环

思考题:前面说的是双值循环,那么如何构造三值或者四值循环?

2.菱形打印

很多人,打印菱形在控制台的思路是,把菱形上下拆分,分两段很接近的代码来打印,

其实这样代码很不好看,并且不好阅读

我们知道,要打印的图案是这种:

*

***

*****

***

*

满足上下对称,左右对称,那么,你能不能也弄一个二重循环,同样是对称的?

很简单,首先我们要抛开习惯性思维,for循环不一定要在0开始或者0结束

我们可以让循环从 -c 到 c ,这样不就轻松产生一个对称的吗?(只要取个绝对值)

我们把菱形的中心看成是坐标0,0,那么,会输出星号的坐标,是 |x| + |y|

由此可得

#include

#define IABS(x) ( (x) >= 0 ? (x) : -(x) ) //定义一个计算绝对值的宏

void print(int size) // size是这个菱形的半径,直径会是size * 2 + 1

{

int x, y;

for (y = -size; y

{

for (x = -size; x

{

if ( IABS(x) + IABS(y)

putchar('*');

else

putchar(' ');

}

putchar(' ');

}

}

int main()

{

print(5); //输出一个半径为5的菱形

getchar();

return 0;

}

如果我需要得到空心菱形呢?非常非常简单,因为菱形边界上的点,满足的是|x| + |y| == c

所以,我们只要把那个if里的小于等于号,改成双等于号 == 就可以了

再类似地,如果我不要*号,我要最外层是字母A,然后里一层是B这样呢?即:

A

ABA

ABCBA

ABA

A

那么,我们只要在putchar那里做一个字符计算:

void print(int size) // size是这个菱形的半径,直径会是size * 2 + 1

{

int x, y;

for (y = -size; y

{

for (x = -size; x

{

if ( IABS(x) + IABS(y)

putchar( 'A' + (size - IABS(x) - IABS(y)) ); //留意这里的计算方法

else

putchar(' ');

}

putchar(' ');

}

}

类似地,如果我们要打印的是X形:

* *

* *

*

* *

* *

同样可以利用这个思路完成,这题就作为思考题吧

3. 奇数阶幻方

所谓幻方(最基本的那种),就是横,竖,对角线上的数的和等于一个常数的数字方阵

4 3 8

9 5 1

2 7 6

以上这个图,有什么规律?容易写成代码吗?

我们把这个图,向右复制五次,向下复制三次,展开一下:

4 3 8 4 3 8 4 3 8 4 3 8 4 3 8

9 5 1 9 5 1 9 5 1 9 5 1 9 5 1

2 7 6 2 7 6 2 7 6 2 7 6 2 7 6

4 3 8 4 3 8 4 3 8 4 3 8 4 3 8

9 5 1 9 5 1 9 5 1 9 5 1 9 5 1

2 7 6 2 7 6 2 7 6 2 7 6 2 7 6

4 3 8 4 3 8 4 3 8 4 3 8 4 3 8

9 5 1 9 5 1 9 5 1 9 5 1 9 5 1

2 7 6 2 7 6 2 7 6 2 7 6 2 7 6

注意蓝色数字的走向

怎么样,现在呢?

现在看起来显得规律性强了很多,但是,你会不会觉得循环还是不太好写?

我们如何从一个给定的n,直接得知它的坐标呢?

不难,找一下规律就可以发现对于任意的数值n+1有(以左上角为0,0坐标):

x = 2 + n + n / 3;

y = 1 + n - n / 3;

其实这个规律可以简单扩展到任意奇数阶幻方(以下size是奇数):

x = size / 2 + 1 + n + n / size; (注意这里的除法是取整除法,不带小数)

y = size / 2 + n - n / size;

这样,我们就可以把原来复杂的循环,化简成一重简单循环

于是有程序:

#include

#define SIZE 5 //定义幻方阶数,这个数只能是奇数

int main()

{

int x, y, i, sqSize, hSize;

int sqMap[SIZE][SIZE];

sqSize = SIZE * SIZE;

hSize = SIZE / 2;

//计算1至SIZE * SIZE的数的位置并记录

for ( i = 0; i

{

x = hSize + 1 + i + i / SIZE;

y = hSize + i - i / SIZE;

sqMap[y % SIZE][x % SIZE] = i + 1;

}

//以下是输出

for (y = 0; y

{

for (x = 0; x

printf("%4d", sqMap[y][x]);

puts("");

}

return 0;

}

这个比你网上能找到的很多求奇数阶幻方的代码都短小很多(不过网上较多称之为魔方阵,不知为何)

4. 字符串循环移位

问题,给你一个字符串,要求循环左移n位

比如对"abcdefg" 循环左移2位,我们要得到"cdefgab"

附加条件,不能使用连续辅助空间(包括动态分配),只能使用若干单个变量(即O(1)空间)

首先,我们知道,反转一个字符串操作("abcd"变"dcba"),是不需要额外数组辅助的,只要头尾数据交换就可以了

然而,可能你不知道,仅仅使用字符串反转可以实现字符串循环移位:

//反转字符串,把st与ed所指向的中间的内容反转(包含st不包含ed)

void str_rev(char* st, char *ed)

{

for (--ed; st

{

char c;

c = *st; *st = *ed; *ed = c;

}

}

//用三反转等效左移字符串(st与ed之间,包含st不包含ed的内容)

char* str_shl(char* st, char* ed, int n)

{

str_rev(st, &st[n]);

str_rev( &st[n], ed);

str_rev(st, ed);

return st;

}

#include

#include

int main()

{

puts( str_shl(str, str + strlen(str), 6) );

getchar();

return 0;

}

这里,如果要循环左移n位,只要把原来字符串分成两段,前n字符,和后面其它字符

两段分别反转,最后再整体反转,就实现了循环左移(如果先整体再两部分,就是循环右移)

而在那个字符串反转函数里,参与循环的,不再是int,而是两个指针,

为什么选择使用两个指针呢?如果你写一个str_rev(char* str, int len)的版本,相信你就明白了,这里不多废话

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  • 原文链接http://kuaibao.qq.com/s/20180406A0A66D00?refer=cp_1026
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