3. cvičení

Přehled základních datových typů

Paměť počítače je lineární a rozdělená na bajty (1 bajt = 8 bitů). Každý bajt v paměti má svou jedinečnou adresu. Interpretace jednotlivých dat uložených v paměti počítače závisí na datovém typu příslušné proměnné.

Při vyhodnocování aritmetických operací obsahujících proměnné různých typů dochází k implicitní konverzi proměnných na „ten větší“ ze zúčastněných typů. Tedy např. součet proměnné typu short a proměnné typu int proběhne tak, že se hodnota proměnné typu short převede na typ int a součet se provede pro typ int. Při výpočtech může dojít k chybám způsobeným přetečením nebo podtečením maximálního rozsahu hodnot pro daný typ.

Pozor: Celočíselné proměnné lze dělit pouze celočíselně. Pokud je potřeba neceločíselný výsledek, je třeba explicitně provést přetypování, např. (float) x / y.

Pozor: Konverze na typ bool funguje jinak než konverze na ostatní celočíselné typy. Výraz (bool) 0.5 dává 1, kdežto (int) 0.5 dává 0.

Pozor: Hodnoty typu char (znaky) je třeba ve zdrojovém kódu zapisovat pomocí jednoduchých uvozovek, tedy 'a', 'b', 'c' apod. Pomocí dvojitých uvozovek se zapisují textové řetězce, kterými se budeme zabývat později.

Důležité pojmy

• Rekurzivní funkce je funkce volající sama sebe. Aby se program nezacyklil, je nutné předávat jiné hodnoty parametrů funkce a správně ošetřit počáteční (resp. koncovou) podmínku.

Probrané příklady

1. Program demonstrující deklaraci proměnných celočíselného typu int a neceločíselného typu float, provedení operace sčítání a výpis výsledku pomocí funkce printf.

   #include <stdio.h>
   
   int main()
   {
       float a = 1.5;
       int b = 2;
       float c = a + b;
       printf("%f + %d = %f\n", a, b, c);
       return 0;
   }
   

   Proměnné jsou vypisovány pomocí speciálního symbolu pro daný datový typ (%d pro typ int a %f pro typ float). Přehled všech možností funkce printf bude ukázán později.

2. Program pro výpočet obvodu a obsahu kruhu.

3. Výpočet faktoriálu pomocí rekurzivní funkce. Pro příliš vysoké hodnoty proměnné n dojde při výpočtu k tzv. přetečení rozsahu pro daný typ (zde long) a program vrátí špatný výsledek.

   #include <stdio.h>
   
   long factorial(int n)
   {
       if (n == 1)
           return 1;
       else
           return n * factorial(n - 1);
   }
   
   int main()
   {
       int n = 10;
       long f = factorial(n);
       printf("%d! = %ld\n", n, f);
       return 0;
   }
   

   Nerekurzivní funkci pro výpočet faktoriálu lze zapsat např. pomocí cyklu for:

   long factorial(int n)
   {
       long vysledek = 1;
       for (int i = 2; i <= n; i++)
           vysledek *= i;
       return vysledek;
   }
   

   Nebo pomocí cyklu while:

   long factorial(int n)
   {
       long vysledek = 1;
       while (n > 1) {
           vysledek *= n;
           n--;
       }
       return vysledek;
   }
   

4. Výpočet členů Fibonacciho posloupnosti. Rekurzivní verze je jednoduchá, ale velmi pomalá (i výpočet prvních 200 členů trvá dlouho):

   #include <stdio.h>
   
   int fibonacci(int n)
   {
       if (n == 1)
           return 1;
       else if (n == 2)
           return 1;
       else
           return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
   }
   
   int main()
   {
       for (int i = 1; i <= 200; i++)
           printf("fibonacci(%d) = %d\n", i, fibonacci(i));
       return 0;
   }
   

   Nerekurzivní verze je komplikovanější, ale mnohem rychlejší. Efektivitu výpočtu zdůvodňovat nebudeme, to bude náplní předmětu ZALG v letním semestru.

   int fibonacci(int n)
   {
       // dve pomocne promenne pro predchozi cleny posloupnosti
       int f_i_minus_1 = 1;
       int f_i_minus_2 = 1;
   
       for (int i = 3; i <= n; i++) {
           // vypocet aktualniho clenu
           int f_i = f_i_minus_1 + f_i_minus_2;
           // posun promennych pro dalsi iteraci
           f_i_minus_2 = f_i_minus_1;
           f_i_minus_1 = f_i;
       }
   
       // vysledek (clen f_n) je v promenne f_i_minus_1
       return f_i_minus_1;
   }