การเขียนโปรแกรมภาษา C Introduction to C Programming
ดร. จันทร์จิรา สินทนะโยธิน, วิศรุต พลสิทธิ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช)ฝึกฝนและพัฒนาการเขียนโปรแกรมภาษา C Introduction to C Programming การพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ บางคนก็ว่ายาก บางคนก็ว่าเป็นเรื่องสนุก หลายคนบอกว่า ขอเป็นแค่ผู้ใช้สนุกที่สุด แต่จะมีซักกี่คนที่จะมีใจรักที่จะก้าวไปบนถนนแห่งการพัฒนาฝีมือและฝึกฝนการเขียนโปรแกรมด้วยตัวเอง เพื่อให้มีผู้ที่สนใจนำไปใช้งาน และเพิ่มประสิทธิ์ภาพในการทำงาน และ ความสะดวกสบายๆ ต่างๆมากขึ้น ว่าไปแล้วนักโปรแกรมเมอร์เหล่านี้ ก็ไม่แตกต่างจากผู้ที่ปิดทองหลังพระมากนัก เพราะหลายๆ โปรแกรมที่มีให้ใช้งานกันในปัจจุบัน จะมีใครทราบบ้างไหมว่า ผู้เขียนโปรแกรมเหล่านั้นมีใครกันบ้าง ดังนั้น ผู้ที่คิดจะก้าวมาเป็นนักพัฒนาโปรแกรมมืออาชีพ คงต้องอาศัยใจรักที่จะอยากจะพัฒนา และฝึกฝนฝืมือในการเป็นโปรแกมเมอร์มืออาชีพมาเป็นอันดับหนึ่ง สำหรับบทความนี้จะเริ่มต้นด้วยการสอนให้เข้าใจในหลักการพื้นฐานของการการพัฒนาโปรแกรมในภาษา C ความรู้และความเข้าใจที่จำเป็นต่อการเป็นโปรแกรมเมอร์มืออาชีพในอนาคต เราลองเริ่มมาเรียนรู้กันอย่างคร่าวๆ กันเลยล่ะกัน โดยผู้เขียนจะอธิบายเป็นตอนๆ ทั้งหมด 8 ตอนด้วยกันได้แก่ 1. พื้นฐานโปรแกรมภาษา C (Introduction to C Programming) 2. การเขียนโปรแกรมทางเลือก (Selection Structures) 3. การเขียนโปรแกรมแบบ วนซ้ำ (Repetition & Loop) 4. ฟังก์ชัน และการเขียนโปรแกรมแยกเป็นโมดูล (Functions & Modular Programming) 5. ตารางอาเรย์ (Arrays) 6. ตัวแปรพอยเตอร์ (Pointers) 7. ตัวแปรสตริง (String) 8. โครงสร้างสตักเจอร์ (Structure) 1. พื้นฐานโปรแกรมภาษา C (Introduction to C Programming) ก่อนอื่นของแนะนำพื้นฐานเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์กันซักนิด ก่อนที่จะเริ่มเรียนรู้ภาษา C กัน หน่วยสำคัญที่สุดของคอมพิวเตอร์ก็คือ หน่วยประมวลผลหรือที่เรียกกันว่า CPU โดยปกติ CPU จะมีภาษาของตัวเองที่เรียกว่า ภาษาเครื่อง (Machine Language) ซึ่งจะเป็นภาษาที่ประกอบไปด้วยเลขฐานสองมากมาย ดังนั้นการที่จะเขียนโปรแกรมควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ โดยใช้ภาษาเครื่องโดยตรงนั้นจึงทำได้ยาก จึงได้มีการพัฒนาตัวแปรภาษาเครื่องที่เรียกว่า โปรแกรมภาษาระดับสูงขึ้นมา หรือที่เรียกว่า High Level Languages โดยภาษาในระดับสูงเหล่านี้ จะมีลักษณะรูปแบบการเขียน (Syntax) ที่ทำให้เข้าใจได้ง่ายต่อการสื่อสารกับผู้พัฒนา และถูกออกแบบมาให้ง่ายต่อการใช้งาน และจะเปลี่ยนคำสั่งจากผู้ใช้งาน ไปเป็นเป็นภาษาเครื่อง เพื่อที่จะควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ต่อไป ตัวอย่างของโปรแกรมภาษาระดับสูง ได้แก่ COBOL ใช้กันมากสำหรับโปรแกรมทางด้านธุรกิจ, Fortran ใช้กันมากสำหรับการพัฒนาโปรแกรมด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ เพราะง่ายต่อการคำนวณ, Pascal มีใช้กันทั่วไป แต่เน้นสำหรับการพัฒนาเครื่องมือสำหรับการเรียนการสอน, C & C++ ใช้ทั่วไป ปัจจุบันมีผู้เลือกที่จะใช้กันอย่างแพร่หลาย, PROLOG เน้นหนักไปทางด้านงานประเภท AI และ JAVA ใช้ได้ทั่วไป ปัจจุบันเริ่มมีผู้หันมาสนใจกันมากและเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว คราวนี้เราลองมาเตรียมตัวกันซักนิก ก่อนที่จะลงมือพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ขั้นแรก เราต้องศึกษารูปแบบความต้องการของโปรแกรมที่จะพัฒนา จากนั้นก็วิเคราะห์ถึงปัญหาตลอดจนวิธีการแก้ปัญหา จากนั้นจึงนำเอาความคิดในการแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอน ไปเขียนในรูปแบบของโปรแกรมภาษาในระดับสูง ซึ่งจะอยู่ในรูปแบบของ Source Program หรือ Source Code จากนั้นเราก็จะใช้ Complier ของภาษาที่เราเลือก มาทำการ Compile Source code หรือกล่าวง่ายๆ คือแปลง Source code ของเราให้เป็นภาษาเครื่องนั่นเอง ซึ่งในขั้นตอนนี้ ผลที่ได้ เราจะเรียกว่า Object code จากนั้น Complier ก็จะทำการ Link หรือเชื่อม Object code เข้ากับฟังก์ชันการทำงานใน Libraries ต่างๆ ที่จำเป็นต่อการใช้งาน แล้วนำไปไว้ในหน่วยความจำ แล้วเราก็จะสามารถ Run เพื่อดูผลของการทำงานโปรแกรมได้ หากโปรแกรมมีข้อผิดพลาด เราก็จะทำการแก้ หรือที่เรียกกันในภาษาคอมพิวเตอร์ว่า การ Debug นั่นเอง ภาษา C เป็นโปรแกรมภาษาระดับสูง ถูกพัฒนาขึ้นในปี 1972 ที่ AT&T Bell Lab เราสามารถใช้ภาษา C มาเขียนเป็นคำสั่งต่างๆ ที่คอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจได้ และกลุ่มของคำสั่งเหล่านี้ เราก็เรียกกันว่า อัลกอริธึม ได้มีผู้ให้คำจำกัดความของคำว่า อัลกอริธึม ว่าเป็น “A precise description of a step-by-step process that is guaranteed to terminate after a finite number of steps with a correct answer for every particular instance of an algorithmic problem that may occur.” สำหรับ Compiler ภาษา C ที่มีในปัจจุบัน มี 2 ค่ายใหญ่ๆ ที่มีผู้คนสนใจใช้กันมากได้แก่ Microsoft และ Borland การใช้งาน Compiler ทั้งสองตัวนี้ สามารถเรียนรู้ได้ไม่ยากนัก เราจึงจะมาเริ่มต้นที่การเขียนโปรแกรมในภาษา C กันเลย เราลองมาเริ่มจากตัวอย่างการเขียน ภาษา C แบบ ง่ายๆ กันก่อนกับโปรแกรม Hello World #include
!! "); } บรรทัดแรก #include 
!! "); ซึ่ง printf เป็น Function ในภาษา C ทำหน้าที่ให้โปรแกรม ทำการแสดงผลออกทางหน้าจอว่า Hello World !! และทุกครั้ง ผู้พัฒนาจะต้องทำการจบคำสั่งหรือ Statement ด้วยเครื่องหมาย semi-colon ; ดังนั้นรูปแบบของการเขียนโปรแกรม จึงเขียนออกมาในรูปแบบดังนี้ // ข้อความที่อยู่ข้างหลังเครื่องหมาย // จะเป็นคำอธิบายโปรแกรม #include
หน้าที่ 2 - ตัวแปร (Variables)
int i, j, count; float sum, product; char ch; bool passed_exam;มาถึงตอนนี้ เราก็จะสามารถปรับปรุงการเขียนโปรแกรมแบบง่ายๆ ได้ดังนี้
#includeจาก code ข้างบน ผู้อ่านจะเห็น %d เมื่อมีการเรียกใช้ฟังก์ชัน scanf และ printf ทั้งนี้ %d จะเป็น format ที่ใช้บ่งบอกชนิดของตำแหน่ง (Place Holders) ที่จะมีการส่งข้อมูล โดยในที่นี้ %d หมายถึงตำแหน่งของจำนวนเต็ม หรือ int นั่นเอง ตัวอย่างของ Place Holders อื่นๆ สามารถแสดงได้ดังตาราง คราวนี้ลองมาดูตัวอย่างของการใช้ Place Holdersmain() { int its_price; printf("How much is that ? "); scanf("%d", &its_price); printf("oh! %d ?, hmmm...., too expensivenn",its_price); }
printf("C=%f, F=%f",cel,fah);
printf("He wants to score %d goals today",9);
เมื่อ % เป็นการบ่งบอกตำแหน่งเริ่มต้นของ Place Holder จากนั้น ตัวอักษร f ตัวแรก จะบ่งบอกถึง ตัวแปรcel ว่ามีค่าเป็นจำนวนจริง (Float) ส่วน f ตัวทีสอง จะบ่งบอกคอมไพเลอร์ว่า ตัวแปร fah ก็มีค่าเป็นจำนวนจริงเช่นกัน นอกจากนี้ Place holder %d และ %f ยังสามารถใช้กับการกำหนดตำแหน่งตัวเลขตามต้องการได้ ยกตัวอย่างเช่น สมมุติให้ x=235; และ y=6.54321;
change = x1 - x2; mean = (x1 + x2)/2; x = x + 1;ตอนนี้เราลองมาเขียนโปรแกรมอย่างง่าย เพื่อทำการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ ด้วยการแปลงค่า อุณหภูมิ ในหน่วยของ ฟาเรนไฮต์ เป็น เซลเซียส เมื่ออุณหภูมิในหน่วยฟาเรนไฮต์ มีค่า = 85 และเป็นที่ทราบกันดีว่า ความสัมพันธ์ระหว่าง องศาฟาเรนไฮต์ และ เซลเซียส สามารถเขียนได้อยู่ในรูปของสมการ
#includeอีกตัวอย่าง ของโปรแกรม การบวกค่าจำนวนเต็ม 2 จำนวนเข้าด้วยกัน แล้วแสดงผลลัพธ์ออกทางหน้าจอ การเขียนโปรแกรมเพื่อแก้ปัญหานี้ สามารถเขียนได้ดังนี้void main() { float F; float C; F = 85; C = 5*(F-32)/9; printf("the result is %f",C); }
#includeจากตัวอย่างการเขียนโปรแกรมข้างต้น จะเห็นว่ามีการคำนวณทางคณิตศาสตร์เข้ามาเกี่ยวข้อง คราวนี้เราลองมาดู การคำนวณในภาษา C กันว่าจะเขียนกันได้อย่างไรบ้างvoid main() { int N1, N2, Sum; printf("please input an integer number : "); scanf("%d",&N1); printf("please input another integer number : "); scanf("%d",&N2); Sum = N1 + N2; printf("so, %d + %d = %d",N1,N2,Sum); }
หน้าที่ 3 - การเปรียบเทียบ แบบมีทางเลือก (Selection Structures)
if (x < y) a = x * 2; else a = x + y;ความหมายของ code ดังกล่าว หมายความว่า ถ้า ค่า x มีค่าน้อยกว่า y แล้ว a = x*2 แต่ถ้า x มีค่ามากกว่าหรือเท่ากับ y แล้ว a = x+y นั่นเอง รูปแบบของเงื่อนไข ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูป “ตัวแปร โอเปอเรเตอร์ ตัวแปร” โอเปอเรเตอร์ที่กล่าวถึงนี้จะมีอยู่ 2 แบบ ด้วยกันคือ โอเปอเรเตอร์สัมพันธ์ (Relational Operator) และ โอเปอเรเตอร์ลอจิก (Logical Operator) โอเปอเรเตอร์สัมพันธ์ที่ใช้ในภาษา C มีดังต่อไปนี้
if ( condition1 )
statement1 ;
else
if ( condition2 )
statement2 ;
. . .
else if ( condition-n )
statement-n ;
else
statement-e ;
ยกตัวอย่างของโปรแกรม Nested if สามารถเขียนได้ดังนี้if (x < 0.25)
count1++;
else if (x < 0.5)
count2++;
else if (x < 0.75)
count3++;
else
count4++;
นอกจากรูปแบบของ if-else แล้ว เรายังสามารถใช้เครื่องหมาย ? มาประยุกต์ในการเขียน code เพื่อให้ได้ความหมายเดียวกันกับ if-else ดังแสดงให้เห็นดังนี้if (x < y) a = x * 2; else a = x + y;สามารถเขียนได้ในอีกรูปแบบหนึ่งคือ a = x < y ? x*2: x+y ; // ซึ่งจะให้ความหมายเดียวกันกับ code ข้างบนนั่นเอง ในบางครั้งที่เราต้องเขียนโปรแกรมแบบมีทางเลือก โดยบางครั้งเราต้องการให้มีทางเลือกมากว่า 2 ทาง Nested if เป็นวิธีหนึ่งที่สามารถใช้แก้ปัญหาได้ แต่เพื่อให้ง่ายขึ้น ในภาษา C เราจึงสามารถใช้คำสั่ง switch ได้ โดยรูปแบบการเขียน คำสั่ง switch สามารถเขียนให้อยู่ในรูป
switch (selector)
{
case label1: statement1;
break;
case label2: statement2;
break;
...
case labeln: statementn;
break;
default: statementd; // optional
break;
}
โดยที่ selector จะต้องเป็นจำนวนเต็ม ตัวอักษร หรือผลลัพธ์ของการกระทำที่ให้เลขจำนวนเต็มหรือตัวอักษร ตัวอย่างของการเขียน code โดยมีการเรียกใช้คำสั่ง switch สามารถเขียนได้ดังนี้ switch (i) { case 1 : grade = 'A'; break; case 2 : grade = 'B'; break; case 3 : grade = 'c'; break; default : printf("%c not in range", i); break; } โดยหลักการของ switch คือ compiler จะทำการเปรียบเทียบค่าของ selector เทียบกับ label ถ้าไม่ตรงกับ label ใดๆ ก็จะเข้าไปทำในคำสั่งของ default นอกจากนี้ การใส่คำสั่ง break หรือไม่มีคำสั่ง break ก็จะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน ดังแสดงให้เห็นดังตัวอย่างต่อไปนี้ (ทดลอง Run แล้วจะเห็นความแตกต่าง)
หน้าที่ 4 - การเขียนโปรแกรมแบบ วนซ้ำ (Loop)
sum = 0.0;
x = 5;
while (x > 0.0)
{
sum += x;
x = x – 1;
}
ในที่นี้จะเห็นว่า ค่า x มีค่าเริ่มต้นเท่ากับ 5 ซึ่ง 5 > 0 เงื่อนไขของคำสั่ง while เป็นจริง จึงทำคำสั่งถัดมาคือ sum += x; หมายความว่า sum = sum + x = 5 จากนั้นค่า x ก็มีค่าลดลงไป 1 เหลือ 4 ก็จะทำการ check เงื่อนไขว่า 4 > 0 หรือไม่ เมื่อเงื่อนไขเป็นจริง ก็จะทำการวนซ้ำ sum ก็จะมีค่าเป็น 5 + 4 = 9 และ x ก็จะมีค่าลดลงเหลือ 3 และดำเนินการวนซ้ำเช่นนี้จนกระทั่ง x มีค่าเป็น 0 ซึ่งค่า 0 ไม่ได้มีค่ามากกว่า 0.0 เงื่อนไขจึงเป็นเท็จ โปรแกรมจึงจะจบการวนซ้ำ คราวนี้เราลองมาดูตัวอย่างของการใช้คำสั่ง while ในการเขียนโปรแกรมแบบวนซ้ำ และผลลัพท์ที่ได้x=0;
while( x <=2 ){
printf("%d %dn",x, x*2);
}
ผลลัพท์ที่ได้จะได้ดังนี้
0 0
0 0
0 0
: :
0 0 (infinite loop)
การที่ผลลัพท์ออกมาเช่นนี้ ก็เนื่องจากว่า x มีค่าเริ่มต้น 0 และเงื่อนไข x <= 2 เป็นจริงตลอด โปรแกรมจึงทำการพิมพ์ค่า 0 0 ออกมา และเนื่องจากค่า x ไม่มีการเปลี่ยนแปลง เงื่อนไขจึงเป็นจริงตลอด โปรแกรมจึงแสดงผลบนหน้าจอโดยไม่หยุดนั่นเอง อีกตัวอย่างของการใช้งาน while ในการเขียนโปรแกรมแบบวนซ้ำ แสดงได้ดังนี้scanf(“%d”,&n);
a = 10;
while (a > n) {
printf(“%dn”,a);
a = a-1;
}
ผลลัพท์ของโปรแกรมจะสามารถแสดงให้เห็นได้ดังนี้10 9 8 7คราวนี้เราลองมาแก้โจทย์ปัญหา การหาค่า ห.ร.ม (หารร่วมมาก) ของตัวเลข 2 ตัวใดๆ โดยอัลกอริทึม Euclidean โดยอัลกอริทึมดังกล่าว จะทำการแปลงค่าตัวเลข 2 ตัวเลขบวกใดๆ (m, n) เป็นค่า (d, 0) โดยการนำตัวเลขที่มีค่ามาก นำมาหารด้วยตัวเลขที่มีค่าน้อยกว่า นำค่าเศษที่หารได้มาแทนตัวเลขที่มีค่ามากกว่า ทำเช่นนี้จนกระทั่งได้ค่าเศษจากการหารมีค่าเป็น 0 ตัวเลขอีกตัวก็จะเป็นค่า ห.ร.ม. ยกตัวอย่างเมื่อเราทำการ Run โปรแกรม จะได้ผลดังนี้ Enter two positive integers: 532 112 The g.c.d. of 532 and 112 is 28 คราวนี้เราลองมาดูการเขียนโปรแกรมเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าวข้างต้น สามารถเขียนได้ดังนี้
#includeการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ สามารถเขียนให้อยู่ในรูปแบบสั้นๆ ได้ ดังตัวอย่างในตารางดังนี้void main() { int A, B, start; printf("Enter two positive intergers: "); scanf("%d %d", &A, &B); if(A < B) start = A; else start = B; while(((A%start) != 0)||((B%start) != 0)) { start = start-1; } printf("The g.c.d of %d and %d is %dn", A, B, start); }
for ( count=0 ; count < 10 ; count++)
{
printf(“count = %dn”,count);
}
ใน code ข้างต้น ตัวแปร count จะเริ่มต้นจากค่า 0 ซึ่งค่า 0 มีค่าน้อยกว่า 10 ก็จะทำคำสั่ง print ค่าของตัวแปร count จากนั้นค่า count ก็จะเพิ่มค่าเป็น 1 เงื่อนไข count < 10 ก็ยังคงเป็นจริง ก็จะทำการพิมพ์ ค่าของตัวแปร count วนซ้ำเช่นนี้ จนกระทั่ง count มีค่าเพิ่มขึ้นจนเป็น 10 เงื่อนไขก็จะเป็นเท็จ และจบโครงสร้างของการวนซ้ำ การเปลี่ยนแปลงค่าของตัวแปร อาจจะมีการเปลี่ยนแปลงมากกว่า 1 ค่า ยกตัวอย่างเช่นfor ( count=0 ; count < 10 ; count += 2) // ตัวแปร count มีค่าเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นครั้งละ 2
{
printf(“count = %dn”,count);
}
for ( count=10 ; count > 5 ; count -= 2) // ตัวแปร count มีค่าเปลี่ยนแปลงลดลงครั้งละ 2
{
printf(“count = %dn”,count);
}
นอกจากนี้เรายังสามารถใช้ตัวแปร เป็นการกำหนด ค่าเริ่มต้น เงื่อนไข และ เปลี่ยนแปลงได้ ยกตัวอย่างเช่นstart = 0; end = 20; step=3;
for ( count=start ; count < end ; count += step)
{
printf(“count = %dn”,count);
}
คราวนี้ เราลองมาทดลองเขียนโปรแกรม โดยให้โปรแกรม สามารถรับค่าตัวเลขใดๆ และแสดงค่าในรูปแบบดังตัวอย่างต่อไปนี้
Input the number > 4 0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 0 1 0เราสามารถแก้ปัญหาข้างต้น โดยใช้โครงสร้างการเขียนโปรแกรมแบบวนซ้ำดังต่อไปนี้
#includeโครงสร้างการเขียนโปรแกรมแบบวนซ้ำโดยใช้คำสั่ง do-while รูปแบบของการเขียน code สำหรับโปรแกรมแบบวนซ้ำที่ใช้ do-while สามารถเขียนให้อยู่ในรูปทั่วไปได้ดังนี้ do statement while ( เงื่อนไข ); ตัวอย่างของโครงสร้าง do-while สามารถเขียนได้ดังนี้void main() { int number, i, j; printf("Enter number: "); scanf("%d", &number); for(j= 0; j< number; j++) { for(i=0; i<= j; i++) { printf("%d ", i); } printf("n"); } for(j= number-1; j>= 0; j--) { for(i=0; i< j; i++) { printf("%d ", i); } printf("n"); } }
sum = 0.0;
scanf(“%f”, &x);
do {
sum += x;
scanf(“%f”, &x);
}
while (x > 0.0);
โปรแกรมข้างต้นจะทำการอ่านค่าจะ keyboard เมื่อ User พิมพ์ค่าที่มีค่ามากกว่าศูนย์ ก็จะทำการบวกค่าเหล่านี้ไปที่ตัวแปร sum จนกระทั่ง User พิมพ์ ตัวเลข 0 หรือค่าที่น้อยกว่า ศูนย์ ทำให้เงื่อนไขเป็นเท็จ และโปรแกรมจึงจะออกจากโครงสร้าง do-while คราวนี้เราลองมาเขียนโปรแกรมที่ใช้โครงสร้าง do-while โดยโจทย์กำหนดให้ว่า ให้โปรแกรมสามารถรับค่าตัวเลขใดๆ (X) และ แสดงผลของตัวเลข ระหว่าง 0 ถึง X ที่สามารถหารด้วย 4 ลงตัว#includeตอนนี้ผู้อ่านก็คงจะรู้จัก การเขียนโปรแกรมแบบวนซ้ำกันแล้วนะ ต่อไป เราก็จะไปเรียนรู้เกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมแบบแยกเป็นโมดูลกันvoid main() { int number, i; printf("enter the numbern"); scanf("%d", &number); i = 0; do { if((i % 4) == 0) printf("%d ", i); i++; } while(i <= number); }
หน้าที่ 5 - ฟังก์ชัน (Functions) และ โปรแกรมแยกเป็นโมดูล (Modular Programming)
{
การประกาศตัวแปรเฉพาะที่; [local-definitions declaration;]
กลไกการทำงานของฟังก์ชัน; [function-implementation;]
การคืนค่าถ้าชนิดฟังก์ชันไม่เป็น void; [return statement if function type NOT void]
}
ยกตัวอย่างเช่น
float distance(float x, float y) // float คือ ชนิดของฟังก์ชัน ส่วน distance คือ ชื่อฟังก์ชัน
{ // float x, float y คือ บัญชีตัวแปรร่วม
float dist; // float dist คือ การประกาศตัวแปรเฉพาะที่;
dist = sqrt(x*x+y*y); // dist = ระยะห่างระหว่างพิกัด (x,y) ไป (0,0)
return dist ;
}
ก่อนจะทำการเรียกใช้ฟังก์ชัน จำเป็นต้องมี การกำหนดฟังก์ชัน (function prototype) ซึ่งเป็น copy ของ function heading และมีข้อกำหนดดังนี้ 1) ตัวแปรร่วมในฟังก์ชัน ที่ประกาศไว้ และ ตัวแปรร่วมขณะเรียกใช้ฟังกชันนั้นต้องมีจำนวนเท่ากันและต้องมี type ตรงกัน มิฉะนั้นจะเกิด error ขึ้น 2) ต้องกำหนดการทำงานของฟังก์ชันก่อนการเรียกใช้ฟังก์ชัน ใน main function เพื่อให้ตัวแปรภาษารู้ว่าฟังก์ชันนี้ทำงานอย่างไร 3) แม้ฟังก์ชันที่ใช้จะไม่มีค่าตัวแปรร่วม ก็ต้องใส่วงเล็บ [ ( ) ] ไว้หลังชื่อฟังก์ชันเสมอ 4) การกำหนดฟังก์ชัน จะต้องกำหนดก่อนการใช้ Main function เพื่อให้ Main function ได้รับรู้ว่าฟังก์ชันดังกล่าวมีอะไรเป็นตัวแปรร่วม และ จะคืนค่าอะไรออกมา 5) กลไกการทำงานเต็มของฟังก์ชันย่อยจะแสดงหลังจากที่เรียก Main function แล้ว หรืออยู่ในไฟล์ที่แยกต่างหาก ซึ่งจะมีการแปรออกมาแล้วเชื่อมต่อกับ Main function การกำหนดฟังก์ชันจะมีลักษณะดังนี้float distance(float, float); // การกำหนดฟังก์ชัน [function prototype]
void main()
{
float x0 = ….,y0 = …;
float dist1 = distance(x0,y0);
}
float distance(float x, float y) // float คือ ชนิดของฟังก์ชัน distance คือ ชื่อฟังก์ชัน
{ // float x, float y คือ บัญชีตัวแปรร่วม
float dist; // float dist คือ การประกาศตัวแปรเฉพาะที่;
dist = sqrt(x*x+y*y);
return dist ;
}
ในการส่งผ่านตัวแปรเข้า ฟังก์ชัน (Passing argument) นั้นมีการเรียกได้ 2 แบบ คือ 1) ส่งผ่านตามค่า (Pass by Value) ซึ่งส่งผ่านค่า ลงในตัวแปรร่วมของฟังก์ชันโดยตรง 2) ส่งผ่านตามการอ้างอิง (pass by Reference) ซึ่งส่งผ่านค่า address ในหน่วยความจำของตัวแปร ให้กับตัวแปรร่วมของฟังก์ชัน ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงข้อมูล ณ ตำแหน่งหน่วยความจำดังกล่าว ค่าที่ส่งให้ตัวแปรร่วมของฟังก์ชันก็จะเปลี่ยนด้วยตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันคือ 1) ตัวแปรเฉพาะที่ (Local variables) เป็นตัวแปรที่อยู่และเปลี่ยนแปลงเฉพาะภายในฟังก์ชันที่เรียกใช้ตัวแปรดังกล่าว การเปลี่ยนแปลงภายนอกฟังก์ชันที่เรียกใช้ตัวแปรเฉพาะที่จะไม่มีผลต่อตัวแปรเฉพาะที่ดังกล่าว ดังตัวอย่างต่อไปนี้void test_locvar(int num)
{
int myvar; // Local variable fro this function
myvar = num;
}
void main()
{
int myvar, myvar_before, myvar_after; //Local variable for this function
myvar = 5;
myvar_before = myvar; // myvar_before = 5;
test_locvar(100); // call function
myvar_after = myvar; // myvar_after = 5;
}
2) ตัวแปรส่วนกลาง (Global variables) เป็นตัวแปรที่อยู่นอกฟังก์ชันซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงค่าภายในตัวแปรได้ตลอดเวลาเมื่อตัวแปรได้รับการเปลี่ยนแปลงโดยฟังก์ชัน ดังตัวอย่างต่อไปนี้int myvar; // Global varible
void test_locvar(int num)
{
myvar = 20;
}
void main()
{
int myvar_before, myvar_after; //Local variable fro this function
myvar = 5;
myvar_before = myvar; // myvar_before == 5;
test_locvar(100); // call function
myvar_after = myvar; // myvar_after == 20;
}
ฟังก์ชันมีหลายประเภทได้แก่ 1) ฟังก์ชันที่ไม่มี อาร์กิวเมนต์ และ ไม่คืนค่า เช่น ฟังก์ชัน void main() 2) ฟังก์ชันที่มี อาร์กิวเมนต์ แต่ ไม่คืนค่า เช่นฟังก์ชัน void do_something(float x, float y) ซึ่งจะทำงานตามที่ต้องการโดยอาศัยค่าอาร์กิวเมนต์ (ตัวแปร x,y) โดยไม่คืนค่าออกมา ฟังก์ชันดังกล่าวจะมีกลไกการับข้อมูลเข้าต่างหาก โดยไม่ต้องใช้ตัวแปรที่เป็น อาร์กิวเมนต์ 3) ฟังก์ชันที่ไม่มี อาร์กิวเมนต์ แต่ก็คืนค่า เช่น ฟังก์ชัน float do_something2() ค่าที่คืนมาได้จาก ตัวแปรเฉพาะที่และกลไกการคำนวณภายในฟังก์ชันดังกล่าว 4) ฟังก์ชันที่มี อาร์กิวเมนต์ และ คืนค่า เช่นฟังก์ชัน float distance(float x, float y) ฟังก์ชันดังกล่าว สามารถคืนค่า โดยไม่จำเป็นต้องใช้ตัวแปรเฉพาะที่ทำหน้าที่เป็นตัวแปรชั่วคราวในการคืนค่า ตัวอย่างเช่นfloat distance3D(float x, float y, float z)
{
return sqrt((x*x)+(y*y)+(z*z));
}
หน้าที่ 6 - อาเรย์ (Arrays)
Type ArrayName[size]; // Format of Blank array
Type ArrayNameInitialized[size] = {…}; // Format of initialized array
int a[5] = {0,0,0,0,0};
double air[5];
char vowel[] = {’A’,’E’,’I’,’O’,’U’};
ในกรณีใช้ตัวแปรดัชนี้ชี้ตำแหน่งข้อมูลในตาราง ค่าของตัวแปรที่จะชี้จะต้องอยู่ในช่วงระหว่าง 0 กับ N-1 โดยที่ N คือขนาดตารางอาเรย์ ดังตัวอย่างที่แสดงในภาพที่ 5.1
int a[4] = {9, 8, 7}; ซึ่งจะได้ค่าออกมาตรงกัย a[0] = 9; a[1] = 8; a[2] = 7; และ a[3] = 0;
กรณีที่ตารางมีหลายมิติ จะมีการเรียกใช้ตามรูปแบบตารางมิติเดียวต่อไปนี้
ตาราง 2 มิติ: type arrayname2D[size1][size2];
ตาราง 3 มิติ: type arrayname3D[size01][size02][size03];
การค้นข้อมูลในตารางอาเรย์นั้น สามารถเข้าถึงได้อย่างรวดเร็วไม่ว่าตารางจะใหญ่เพียงไหน เช่น
const int SIZE = 100; // #define SIZE 100 for C
float A[SIZE],B[SIZE],C[SIZE];
for(i = 0; i <= SIZE-1; i++)
{
C[i] = B[i] – A[i];
}
ในการใช้ตัวแปรอาเรย์เป็นอาร์กิวเมนต์ให้ฟังก์ชันนั้น แบ่งได้หลายกรณีได้แก่ 1) กรณีที่จะเอาข้อมูลเฉพาะช่องตาราง จะมีการส่งผ่านข้อมูลในตารางอาเรย์ดังนี้void main()
{
float X[10], X[0] = 123.23, X[1] = 24.56, X[2] = 45.67;
float total = sum_element(X[0],X[1],X[2]);
…
}
float sum_element(float A, float B, float C)
{
return (A+B+C);
}
2) กรณีที่ใช้ข้อมูลทั้งตารางอาเรย์ การส่งผ่านข้อมูลในตารางลงในฟังก์ชันจะเป็นดังนี้void main()
{
float X[10], X[0] = 123.23, X[1] = 24.56, X[2] = 45.67;
float total = sum_element_array(X)
…
}
float sum_element_array(float A[])
{
int index; float Sum = 0;
for(index =0; index <= 3-1; index++)
{
Sum +=A[index];
}
return Sum;
}
3) กรณีที่ใช้ข้อมูลทั้งตารางเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ออกมาเป็นตารางอาเรย์ให้ทำดังนี้void add_arrays(float ar1[], // input array 1
float ar2[], // input array 2
float ar_sum[], // Output array
int N) // Array Size
{
for(int i = 0; i <= N-1; i++)
{
ar_sum[i] = ar1[i] + ar[2];
}
}
การค้นหาข้อมูลในตาราง (Array searching) ในการค้นข้อมูลนั้นมักใช้ linear search หาข้อมูลในตารางตามที่ต้องการ โดยกำหนดเงื่อนไขว่า 1) ถ้าหาข้อมูลพบ ให้แสดงดัชนีของค่าที่ค้นพบ ก่อนออกจากวงรอบการค้นหา 2) ถ้าหาข้อมูลไม่พบ ให้ออกจากโปรแกรมแล้วคืนค่า ที่อยู่นอก ขอบเขต 0 – N-1, N คือ ขนาดตารางอาเรย์ (โดยมากให้คืนค่า -1) การสับเรียงข้อมูลในตาราง (Array Sorting) การสับเรียงข้อมูลมีหลายวิธี ซึ่งจะกล่าวถึงในที่นี้พอสังเขปดังนี้ 1) Bubble Sort ซึ่งเขียนใช้งานง่ายแต่ สับตำแหน่งข้อมูลได้ผลช้าที่สุด ซึ่งมีกลไกดังนี้void BubbleSort(float list[], int N)
{
int i,j;
float temp;
for(i = N-1; i>=0; i--)
{
for(j = 1; j <=i; j++)
{
if(list[j-1] > list[j])
{
temp = list[j-1];
list[j-1] = list[j];
list[j] = temp;
}
}
}
}
2) Selection Sort ซึ่งจะเลือกค่าที่ยังไม่ได้สับเปลี่ยนที่น้อยที่สุดเป็นหลัก ในการสลับที่void SelectSort(float list[], int N)
{
int i,j, MinIndex;
float temp;
for(i = 0; i<=N-2; i--)
{
MinIndex = I;
for(j = i+1; j <=N-1; j++)
{
if(list[j] < list[MinIndex])
{
minIndex = j
}
temp = list[j-1];
list[j-1] = list[j];
list[j] = temp;
}
}
}
3) Insertion Sort ซึ่งจะเติมข้อมูลลงในตำแหน่งที่เหมาะสมในขั้นสุดท้าย ซึ่งจะต้องมีตัวแปรอาเรย์ อย่างน้อย 2 ตัว โดยที่อาเรย์ตัวแรกทำหน้าที่ เป็น List เก็บข้อมูล ต้นฉบับ (Source List) และอาเรย์ตัวหลังทำหน้าที่รับข้อมูลที่ผ่านการสับตำแหน่งแล้ว (Sorted List) ในการสับที่กันนั้น จะให้ข้อมูลปัจจุบันเคลื่อนผ่านข้อมูลที่ผ่านการสับตำแหน่งแล้ว จากนั้นจึงลงมือสลับข้อมูลอีกครั้งจนกว่าข้อมูลทั้งหมดจะเข้าที่void insert_sort(float data[], int Size)
{
int i,j;
float DatElement;
for(i=1;i<=Size-1;i++)
{
DatElement = data[i];
j = i;
while((j >= 1) && data[j-1] >DatElement)
{
data[j-1] = data[j];
j = j-1;
}
data[j] = DatElement;
}
}
หน้าที่ 7 - ตัวแปรพอยเตอร์ (Pointers)
int Num[20]; int *Ptr; การกำหนดค่าต่อไปนี้ถือว่าใช้ได้เหมือนกัน Ptr = Num; มีลักษณะเท่าเทียมกับ Ptr = &Num[0];ความแตกต่างจะเกิดขึ้นเมื่อ มีการกำหนดค่าตัวต่อไป โดยที่เราสามารถกำหนดค่าแอดเดรสใหม่ให้ตัวแปร Ptr ได้ทันที ขณะที่ ตัวแปร Num จะชี้ไปที่ตำแหน่งแรกของตัวแปรจำนวนเต็ม ซึ่งมี 20 ตำแหน่งเสมอ ดังนั้น ตัวแปร Ptr จึงเป็นตัวแปรพอยเตอร์ที่เปลี่ยนตำแหน่งการชี้ได้ (Variable Pointer) ขณะที่ตัวแปร Num หรือชื่อตัวแปรอาเรย์เป็นตัวแปรพอยเตอร์ที่ตำแหน่งการชี้คงที่ตายตัว (Constant pointer) ดังตัวอย่างต่อไปนี้
int Num[20]; int *y; int *Ptr; Ptr = Num; *(Ptr+1) จะแสดงค่า Num[1]; *(Ptr+i) จะแสดงค่า Num[i]; y = &Num[0]; y++; // ตัวแปรนี้จะชี้ไปที่ Num[1] เท่านั้นตัวอย่างต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงการ ใช้ตัวแปรพอยเตอร์ชี้ไปที่ตัวแปรตารางอาเรย์ ซึ่งผลที่ได้จะแสดงให้เห็นในภาพที่ 6.4
void main(void)
{
int i, j=1,k=2;
int *ptr1, *ptr2; // Declare both variables as integer pointers
float value[100], result[100];
float *ptr3, *ptr4; // Declare both variables as integer pointers
prt1 = &j; // Defining ptr1 pointing to j
ptr2 = &k; // Defining ptr2 pointing to k
ptr3 = value; // ptr3 contain the address for the 1st element of value
ptr4 = &value[0]; // ptr4 contain the address for the 1st element of value
// Value manipulation
*ptr1 = *ptr1+2 /* การบวกค่าที่ตัวแปรพอยเตอร์ ptr ชี้ไป อีก 2 */
*ptr2 = *ptr1 /* กำหนดให้ค่าที่ ตัวแปร ptr2 ชี้ เท่ากับค่าที่ตัวแปร prt1 ชี้ */
k = *ptr2 /* กำหนดให้ k มีค่าเท่ากับ ค่าที่ตัวแปร ptr2 ชี้ */
}
การเปลี่ยนแปลง ตัวแปรพอยเตอร์ด้วยวิธีการทางคณิตศาสตร์ สามารถทำได้ดังตัวอย่างต่อนี้float *ptr3, *ptr4; float table[100]; float Pi = 3.1415927;
ptr3 = &table[0]; // กำหนดให้ ptr3 เก็บค่าตำแหน่งแอดเดรส ของตาราง table ช่องแรก
ptr3++; // เปลี่ยนค่าตำแหน่งแอดเดรส ใน ptr3 เป็นแอดเดรสตาราง table ช่องที่2
*ptr3 = Pi; // ข้อมูลช่องที่ 2 ของตาราง table มีค่าเท่ากับ Pi
ptr3+=25; // กำหนดให้ ptr3 ชี้ไปที่ตำแหน่งแอดเดรสตาราง table ช่องที่ 26
*ptr3 = 2.2222; // ข้อมูล ตาราง table ช่องที่ 26 มีคาเท่ากีบ 2.2222
ptr3 = table; // กำหนดให้ ptr3 ชี้ไปที่ table ช่องแรก
for(int ii =0; ii < 100; ii++)
{
*ptr3++ = 37.0 // กำหนดให้ข้อมูลทุกช่องของ ตาราง table เท่ากับ 37
}
ptr3 = &table[0]; // ptr3 contain the address for the 1st element of value
ptr4 = &table[0]; // ptr4 contain the address for the 1st element of value
ข้อพึงระมัดระวังคือ เครื่องหมาย ++ และ -– นั้นมีลำดับความสำคัญที่สูงกว่า * ดังนั้น *ptr++ มีค่าเท่ากับ *(ptr++) ซึ่งตัวแปรทั้ง 2 หมายถึงการเพิ่มตัวเลขตำแหน่ง แอดเดรส ไม่ใช้เพิ่มค่าที่ตัวพอยเตอร์ชี้ ส่วนกรณี *p++ = *q++ นั้น การกำหนดให้ค่าที่ตัวแปรพอยเตอร์ p มึค่าเท่ากับ ค่าที่ตัวแปรพอยเตอร์ q ชี้ จากน้นจึงมีการเลื่อนตำแหน่งแอดเดรสของตัวแปรพอยเตอร์ทั้ง 2 ไปอีก 1 ช่วง ดังตัวอย่างต่อไปนี้ *p = *q; p++; q++; ในการเตรียมพื้นที่ตารางแบบไดนามิกให้ตัวแปรพอยเตอร์นั้นทำได้ดังนี้ กรณี C: int *ptr; Ptr = (int *)malloc(6* sizeof(int)); กรณี C++: int *ptr; ptr = new int[6]; ส่วนการคืนหน่วยความจำเมื่อสิ้นสุดการทำงานของโปรแกรมทำได้ดังนี้ ซึ่งต้องทำทุกครั้งเมื่อใช้คำสั่งออกจากโปรแกรม มิฉะนั้นเครื่องคอมพิวเตอร์ จะเกิดอาการค้าง (Hang) เมื่อปิดโปรแกรมเพราะไม่ได้คืนหน่วยความจำอย่างที่ควรจะทำ กรณี C: free(ptr); กรณี C++: delete[] ptr; ตัวแปรพอยเตอร์และการเรียกฟังก์ชัน การเรียกฟังก์ชันมีหลายแบบ ได้แก่ 1) ฟังก์ชันที่ ไม่มีตัวแปรร่วมเป็นอาร์กิวเมนต์ และ ไม่คืนค่า (function with no parameter and no return value) ฟังกชันพวกนี้เพีบงแต่มีหน้าที่ทำงานอะไรบางอย่างตามที่ผู้เขียนโปรแกรมต้องการ เช่นกรณีฟังก์ชัน void skip3(void) เพื่อการกระโดดไปครั้งละ 3 บรรทัดเป็นต้น 2) ฟังก์ชันที่มีตัวแปรร่วมแต่ไม่คืนค่า ฟังก์ชันนี้จะทำงานตามค่าที่ตัวแปรร่วมกำหนด เช่นกรณีฟังก์ชัน void skip(int num) ซึ่งจะกระโดดครั้งละกี่บรรทัดตามจำนวนที่กำหนดลงในตัวแปร num 3) ฟังก์ชันที่ไม่มีตัวแปรร่วมแต่มีการคืนค่า ฟังก์ชันนี้มักจะให้ผู้ใช้โปรแกรมป้อนข้อมูลให้ฟังก์ชันจัดการประมวลผล ก่อนที่จะคืนค่าออกมา เช่นกรณีฟังก์ชัน float input(void) ที่จะคืนค่าหลังจากผู้ใช้โปรแกรมได้ป้อนข้อมูลให้ตามที่ฟังก์ชันสั่งให้ทำแล้ว 4) ฟังก์ชันที่มีตัวแปรร่วมและมีการ คืนค่า เช่นกรณีฟังก์ชัน float diff(float x, float y) ที่จะคืนค่าเป็นผลต่างระหว่างตัวแปร x และ ตัวแปร y ส่วนฟังก์ชันที่มีการใช้ตัวแปรร่วม นั้น มีวิธีการเรียกอยู่ 2 แบบคือ 1) กรณี เรียกตามค่า (Call by Value) กรณีนี้การเปลี่ยนค่าตัวแปรร่วมที่เกิดขึ้นในฟังก์ชัน จะไม่มีผลต่อ ค่าตัวแปรร่วมตั้งต้นดังตัวอย่างต่อไปนี้void skipline(int num)
{
int i ;
for(i = 0 ; i <=num-1 ; i++)
{
printf(“n”);
}
num = 100;
}
void main(void)
{
int num1 = 60;
printf(“%d”,num1);
skipline(num1) ;
}
กรณี เรียกตามค่านี้ ค่า num มีการเปลี่ยนแปลง แต่ไม่มีผลต่อค่า num1 ใน main function ตัวแปรร่วมในฟังก์ชันจะถือว่าเป็นกรณีเรียกตามค่า เมื่อการใช้ตัวแปรร่วมเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้ • ตัวแปรร่วมนั้นแค่ส่งผ่านข้อมูลไปให้ฟังก์ชัน • ตัวแปรร่วมดังกล่าวจะไม่เป้นตัวแปรที่คืนค่าหลังสิ้นสุดการทำงานของฟังก์ชัน 2) กรณี เรียกตามการอ้างอิง (Call by Reference) ซึ่งต้องมีการเรียกใช้ตัวแปรพอยเตอร์กรณีนี้การเปลี่ยนค่าตัวแปรร่วมที่เกิดขึ้นในฟังก์ชัน จะมีผลต่อ ค่าตัวแปรร่วมตั้งต้นดังตัวอย่างต่อไปนี้void flip(int *x, int *y)
{
int temp;
temp = *x;
*x = *y;
*y = temp;
}
ในการเรียกใช้ฟังก์ชัน flip นั้น จะต้องเรียกจาก แอดเดรสตัวแปร ดังนี้ flip(&a,&b) มีบางกรณีที่มีการ เรียกตามค่าและเรียกตามการอ้างอิงในฟังก์ชันเดียวกันเช่นการแก้สมการกำลัง 2bool quardsolve(float a, float b, float c, float *root1, float *root2)
{
float disc = (b*b) – (4*a*c);
if(disc < 0.0)
{
return false;
}
else
{
*root1 = (-b + sqrt(disc))/(2*a);
*root2 = (-b – sqrt(disc))/(2*a);
return true;
}
}
ตัวแปรดัชนี root1 และ root2 ทำหน้าที่เป็นตัวแปรร่วม Output ที่เรียกโดยการใช้อ้างอิง (Call by Reference) และ ตัวแปร a b c เป็นตัวแปรร่วม Input ที่ใช้กับการเรียกตามค่า (Call by Value) ถ้า การแก้สมการกำลัง 2 มีคำตอบให้คืนค่าเป็น true และ ค่า root1 และ root2 เป็นจำนวนจริง มิฉะนั้นให้ฟังก์ชันคืนค่า false ออกมาแทน เนื่องจาก ค่า root1 และ root2 นั้นได้รับการประกาศให้เป็น ตัวแปรร่วมอ้างอิง (Reference parameter) มีผลทำให้ฟังก์ชันต้นแบบ (Function Prototype) มีลักษณะเป็น bool quardsolve(float, float, float, float *, float *) เมื่อเรียกใช้งานฟังก์ชัน quardsolve ให้เรียกใช้งานฟังก์ชันดังนี้ float x1, y1; float test = quardsolve(1.0,2.0,1.0,&x,&y); ซึ่งการเรียกใช้ฟังก์ชันดังกล้าวคล้ายคลึงกับการเรียกใช้คำสั่ง scanf int number; scanf(“%d”, &number); ตัวอย่างการเรียกใช้ฟังก์ชันที่มีตัวแปรพอยเตอร์จะแสดงให้เห็นดังตัวอย่างต่อไปนี้ 1) ฟังก์ชันที่ มี ตัวแปรพอยเตอร์ที่แสดงในภาพที่ 6.5 นั้น จะอยู่ที่ฟังก์ชัน cal_cum โดยในฟังก์ชัน cal_sum มี ตัวแปร a และ b เป็น ตัวแปร input ขณะที่ตัวแปรพอยเตอร์ *r เป็นตัวแปร output เวลาเรียกใช้งานฟังก์ชัน cal_sum ในฟังก์ชัน main จะเรียกใช้งานดังนี้ double num1 = 2.4, num2 = 1.2,result; cal_cum(num1,num2,&result); แอดเดรสของตัวแปร result (&result) จะมีค่าเท่ากับชื่อตัวแปรพอยเตอร์ แม้ว่าตัวแปร result จะไม่ใช่ตัวแปรพอยเตอร์ก็ตาม 2) ฟังก์ชันที่มี ตัวแปรพอยเตอร์ที่แสดงในภาพที่ 6.6 นั้น จะอยู่ที่ฟังก์ชัน order ซึ่งใช้ตัวแปรพอยเตอร์ เป็น input และ output ทั้งคู่ ฟังก์ชัน order จะทำหน้าที่ จากเล็กไปหาใหญ่ โดยที่ ถ้า ค่าที่ตัวแปรพอยเตอร์ *small ชี้ขนาดใหญ่กว่าค่าที่ตัวแปรพอยเตอร์ *big ชี้ ให้ลงมือสับตำแหน่งการชี้ค่า
หน้าที่ 8 - ตัวแปรสตริง
S2 |A|n|o|t|h|e|r| |E|x|a|m|p|l|e|{PBODY}||?|?|?|?|
ทั้งนี้เนื่องจากการเตรียมพื้นที่ขนาด 20 ช่องตาราง แต่ใช้จริง 16 ช่อง คือตัวหนังสือ 15 ช่องและ ช่องที่ 16 เก็บตัวสิ้นสุดสตริง การตั้งต้นตัวแปรสตริง ดังตัวอย่างต่อไปนี้ถือว่าเป็นการตั้งต้นตัวแปรสตริงที่ถูกต้อง
#includeผลที่ได้การเขียนโปรแกรมเติมชื่อและนามสกุลจะแสดงให้เห็นในภาพที่ 7.1void main() { char first[100], last[100]; int i; printf("nEnter your first name:"); scanf("%s", first ); printf("nEnter your last name:"); scanf("%s", last ); printf("nYour full name is: %s %sn", first, last ); printf("First name is: "); for( i=0; (i<100 && first[i] != '{PBODY}') ; i++ ){ printf("%c ",first[i]); } printf("nLast name is: "); for( i=0; (i<100 && last[i] != '{PBODY}') ; i++ ){ printf("%c ",last[i]); } printf("n"); }
char *s;
s = (char *)malloc(sizeof(char) * 0); // - WRONG, need to allocate 1 more space
strcpy(s, "linux");
printf("%sn", s);
กรณีที่ใช้คำสั่ง strlen เพื่อหา ขนาดอาเรย์ก่อนทำ Dynamic allocation (malloc) นั้น พึงรับทราบว่า คำสั่ง strlen จะมีขนาดเพียงพอสำหรับตัวจำนวนอักษรที่ใช้ในตัวแปรสตริงเท่านั้น แต่ไม่ได้นับตัวแปร NULL ที่ใช้กำหนดจุดสิ้นสุดของสตริงด้วย โดยที่รายละเอียดเกี่ยวกับคำสั่ง strlen จะกล่าวถึงในตอนต่อไป การกำหนดค่าให้ตัวแปรสตริง (String Assignment) ตัวอย่างการกำหนดค่าให้ตัวแปรสตริงchar s[5]="SIIT"; // ใช้ได้, กำหนดค่าตัวแปรสตริงให้ตัวแปรอาเรย์
char dept[5], *d=dept; // ใช้ได้, กำหนดค่าตัวแปรสตริงให้ตัวแปรพอยเตอร์
char name[20];
name = “C. Sinthanayothin"; // ผิด อย่ากำหนดตัวแปรสตริงให้ตัวแปรอาเรย์ด้วยวิธีนี้
strcpy(name,“C. Sinthanayothin"); // ใช้ได้, ให้ก๊อปปี้ค่าสตริงโดยใช้คำสั่ง strcpy
strcpy(dept,"IT"); // ใช้ได้, ก๊อปปี้ค่าสตริง ลงในตัวแปร dept
printf("%s %s %sn",d,s,dept); // ใช้ได้, แสดงผลค่าสตริงด้ว printf
d = strcpy(s,"EE"); // ใช้ได้, นี่คือการคืนค่าตัวแปรสตริง ลงใน ตัวแปร d ด้วยคำสั่ง strcpy
printf("%s %s %s %sn",name,d,s,dept);
char c1[30], c2[30]=“This is new c1 string”;
char s[30] = "c programming ";
char str1[30]; // วิธี้ทำให้ตัวแปร str1 ไม่เป็น l-value เพราะเป็น constant array
char *str; // วิธี้ทำให้ตัวแปร str เป็น l-value เพราะเป็น ตัวแปรพอยเตอร์
strcpy(c1, c2); // ใช้ได้, ก๊อปปี้ข้อมูลใน c2 ลงใน c1
str = strcat(s,"is great!!"); // ใช้ได้, คือค่าเป็น ตัวแปรพอยเตอร์ประเภท char
str1 = strcat(s,"is great!!"); // ผิด, ฟังก์ชัน strcat ตอ้งคืนค่าด้วยตัวแปรพอยเตอร์ประเภท char ไม่ใช่ตารางอาเรย์ประเภท char
ข้อควรจำคือ: ต้องเตรียมพื้นที่หน่วยความจำไว้ให้พร้อมก่อนการกำหนดค่าให้ตัวแปรสตริงมิฉะนั้นอักษรบางตัวก็จะแหว่งหายไป ตัวแปรสตริงนั้นจะใช้ %s เป็นตัว place holder ขณะที่ใช้คำสั่ง sscanf ในการอ่านข้อมูลจำพวกสตริงแล้วจัดการแปลงข้อมูลให้อยู่รูปตามที่กำหนด ดังตัวอย่างต่อไปนี้int sscanf( const char *buffer, const char *format [, argument ] ... );
char ch, int inum, float fnum;
char buffer[100] = “A10 50.0”;
sscanf(buffer,”%c%d%f”,&ch,&inum,&fnum); /* puts ‘A’ in ch, 10 in inum and 50.0 in fnum */
sscanf(" 85 96.2 hello","%d%.3lf%s",&num,&val,word);
// results: num=85, val = 96.2, word = "hello" ส่วน sprintf ใช้แสดงผลลัพธ์ที่อยู่ในรูปแบบต่างๆ ให้เป็นตัวแปรสตริงดังตัวอย่างต่อไปนี้
int sprintf( char *buffer, const char *format [, argument] ... );
char buffer[100];
sprintf(buffer,”%s, %s”,LastName,FirstName);
if (strlen(buffer) > 15)
printf(“Long name %s %sn”,FirstName,LastName);
ถ้าต้องการแปลงตัวเลขให้เป็นข้อมูลสตริงให้ใช้ฟังก์ชัน sprintf และ ตัวแปรดัชนี้ char ทำตามคำสั่งต่อไปนี้
int sscanf(char *buffer, const char *format [, argument ] ... );
char S[10]; int day, month,year;
sprintf(S,”%d/%d/%d”, day, month, year);
ถ้า day = 23, month = 8, year = 2001 ผลลัพธ์คือ S = “23/8/2001”
ต่อไปนี้คือตัวอย่างการใช้ sprintf กับ sscanf เมื่อเปรียบเทียบกับ printf
#include
#include
int main()
{
char s[30]="85 96.2 hello";
int num, mon=8,day=23,year=2001;
double val;
char word[10]; // can we use: char *word;
// make sure your assign the proper address for pointer
sscanf(" 85 96.2 hello","%d%lf%s",&num,&val,word);
printf("num=%d val=%.3lf word=%sn",num,val,word);
sprintf(s,"%d/%d/%d", mon, day, year);
printf("s = %sn",s);
return 0;
}
ข้อทบทวน: ภาษาซี มีฟังก์ชันที่ใช้ดัดแปลงแก้ไขตัวแปรสตริง หลายแบบตามความต้องการของผู้ใช้ได้แก่:
strlen(str) – คำนวณความยาวสตริง ซึ่งจะมีการนับไปเรื่อยๆ จนกว่าจะพบตัวแปร NULL ถึงจะหยุดโดยไม่มีการนับตัวแปร NULL ที่สิ้นสุดประโยคเข้าไปด้วย ดังตัวอย่างต่อไปนี้
int strlen(char *str);
char str1 = “hello”;
strlen(str1) จะคืนค่าออกเป็น 5 เพราะ มีอักษร 5 ตัว
strcpy(dst,src) – ก็อปปี้ข้อมูลจากตัวแปรสตริง src พร้อมตัวสิ้นสุดสตริง NULL ไปที่ตัวแปรสตริง dst แต่มีเงื่อนไขว่าตัวแปร des ต้องได้รับการเตรียมพื้นที่ให้ใหญ่พอๆกับตัวแปร src และการเตรียมพื้นที่ ให้ ตัวแปร src และ ตัวแปร dst ต้องไม่ทับซ้อนกันมิฉะนั้นจะให้ผลที่คาดเดาไม่ได้ การประกาศใช้ฟังก์ชัน strcpy จะทำได้ดังนี้
char *strcpy(char *dst, char *src)
strncpy(dst,src,n) – ก็อปปี้ข้อมูลจากตัวแปรสตริง src โดยไม่ก๊อปปี้ตัวสิ้นสุดสตริง NULL ไปที่ตัวแปรสตริง dst เนื่องจากมีจำนวนตัวอักษร n เป็นตัวจำกัดไว้ แต่มีเงื่อนไขว่าตัวแปร des ต้องได้รับการเตรียมพื้นที่ให้ใหญ่พอๆกับตัวแปร src และการเตรียมพื้นที่ ให้ ตัวแปร src และ ตัวแปร dst ต้องไม่ทับซ้อนกันมิฉะนั้นจะให้ผลที่คาดเดาไม่ได้ การประกาศใช้ฟังก์ชัน strncpy จะทำได้ดังนี้
char *strncpy(char *dst, char *src, int n)
strcmp(str1,str2) – เปรียบเทียบข้อมูลในตัวแปร str1 กับข้อมูลในตัวแปรสตริง str2 โดยใช้อักษรตัวแรกที่เริ่มต่างกันเป็นหลักซึ่งให้ผลดังนี้
น้อยกว่า 0 -- ถ้าค่า ASCII ที่เริ่มแตกต่างใน str1 มีขนาดเล็กกว่า str2 หรือ str1 เริ่มต้นเหมือนกับ str2 แต่ str2 นั้นมีตัวอักษรมากกว่า
มากกว่า 0 -- ถ้าค่า ASCII ที่เริ่มแตกต่างใน str1 มีขนาดใหญ่กว่า str2 หรือ str1 เริ่มต้นเหมือนกับ str2 แต่ str1 นั้นมีตัวอักษรมากกว่า
0 ถ้าตัวแปรสตริงทั้ง 2 ตัวนั้นใช้ตัวอักษรเดียวกันและความยาวเท่ากัน
การประกาศใช้ฟังก์ชัน strcmp จะทำได้ดังตัวอย่างต่อไปนี้
int strcmp(char *str1, char *str2)
#include
#include
void main()
{
printf("%d n", strcmp("hello","hello")); // returns 0
printf("%d n", strcmp("yello","hello")); //returns value > 0
printf("%d n", strcmp("Hello","hello")); // returns value < 0
printf("%d n", strcmp("hello","hello there")); // returns value < 0
printf("%d n", strcmp("some diff","some dift")); //returns value<0
}
strncmp(str1,str2,n) – เปรียบเทียบข้อมูลในตัวแปร str1 กับข้อมูลในตัวแปรสตริง str2 เป็นจำนวนอักษร n ตัวโดยใช้อักษรตัวแรกที่เริ่มต่างกันเป็นหลัก และ จะมีการเปรียบเทียบในกรณีที่อักษรในตัวแปรมีจำนวนน้อยกว่า n
การประกาศใช้ฟังก์ชัน strncmp จะทำได้ดังตัวอย่างต่อไปนี้
int strncmp(char *str1, char *str2,int n)
ความแตกต่างระหว่าง strcmp และ strncmp จะแสดงให้เห็นดังตัวอย่างต่อไปนี้
strcmp(“some diff”,”some DIFF”)
-- returns value > 0
strncmp(“some diff”,”some DIFF”,4)
-- returns 0
strcat(str1,str2) – ใช้ในการนำข้อมูลในตัวแปร str2 ไปต่อท้ายตัวแปร str1 ซึ่งจะคืนค่าเป็น str1 ที่ได้รับการต่อให้ยาวขึ้น ตัวอย่างเช่น
char *s1 = “C. “, *s3 = strcat(s1,“Sinthanayothin”);
ผลลัพธ์: s1 = s3 = “C. Sinthanayothin”
การประกาศใช้ฟังก์ชัน strcat จะทำได้ดังตัวอย่างต่อไปนี้
char* strcat(char *s1, const char* s2);
strncat(str1,str2,n) – ใช้ในการนำข้อมูลในตัวแปร str2 จำนวน n อักษรไปต่อท้ายตัวแปร str1 ซึ่งจะคืนค่าเป็น str1 ที่ได้รับการต่อให้ยาวขึ้น ตัวอย่างเช่น
char s1[10] = "IT ";
char *s3 = strncat(s1,"050Basic",3);
printf("%s n", s1); printf("%s n", s3);
ผลลัพธ์: s1 = s3 = IT 050
การประกาศใช้ฟังก์ชัน strncat จะทำได้ดังตัวอย่างต่อไปนี้
char* strncat(char *s1, const char* s2ม int n);
ฟังก์ชันเหล่านี้มีอยู่ในไลบรารีเฮดเดอร์ไฟล์ string.h ซึ่งต้องใช้คำสั่ง #include ถึงจะเรียกใช้ได้
เราสามารถสร้างตารางอาเรย์ให้ตัวแปรสตริง (Array of string) ดังตัวอย่างต่อไปนี้
char month[12][10] = {“January”, “February”, “March”, “April”, “May”, “June”, “July”, “August”, “September”, “October”, “November”, “December” };
แต่ถ้าต้องการให้ตารางอาเรย์สำหรับตัวแปรสตริง สามารถรองรับข้อมูลสตริงที่มีความยาวต่างกัน (Ragged array of string) ให้ดังนี้
char *MonthNames[13]; /* an array of 13 strings */
MonthNames[1] = “January”; /* String with 8 chars */
MonthNames[2] = “February”; /* String with 9 chars */
MonthNames[3] = “March”; /* String with 6 chars */
…
ตัวอย่างตารางอาเรย์ให้ตัวแปรสตริงแสดงวันทั้ง 7 แบบ Ragged array of string จะแสดงให้เห็นในตัวอย่างต่อไปนี้
#include
#include
void main()
{
char *days[7]; char TheDay[10];int day;
days[0] = "Sunday"; days[1] = "Monday";
days[2] = "Tuesday"; days[3] = "Wednesday";
days[4] = "Thursday"; days[5] = "Friday";
days[6] = "Saturday";
printf("Please enter a day: ");
scanf("%9s",TheDay);
day = 0;
while ((day < 7) && (strcmp(TheDay,days[day])))
day++;
if (day < 7) printf("%s is day %d.n",TheDay, day);
else printf("No day %s!n",TheDay);
}
ในการรับและส่งข้อมูลจำพวกสตริงนั้นทำได้หลายวิธี ได้แก่
1) ในกรณีที่ใช้คำสั่ง printf และ scanf นั้นให้ใช้ %s ในการอ่านข้อมูลและ แสดงข้อมูลสตริงออกมา
2) ใช้คำสั่ง gets ในการข้อมูลสตริงออกมาทีละบรรทัด ดังตัวอย่างต่อไปนี้
char name1[10], name2[30];
scanf(“%s”,name1); // Input: IT 050
gets(name2); // Input: C Programming
printf(“Course is %sn”,name); // Output: IT 050
printf(“Detail is %sn”,name2); // C Programming
การใช้งานคำสั่งกับตัวแปร อักษร (char operators)
นี่คือตัวอย่างการใช้งานฟังก์ชันที่คุมการรับส่งข้อมูลตัวอักษร
char ch;
ch = getchar(); // Input ch – ใช้แทน scanf("%c",&ch);
putchar(ch); // Output ch – ใช้แทน printf("Character is %cn",ch);
ch = 'S'; // ใช้ได้ ตัวอย่างการกำหนดค่าตัวอักษรให้ตัวแปร char
putchar(ch); // ผลที่ได้ออกมาคือ S
putchar('T'); // ผลที่ได้ออกมาคือ T
ฟังก์ชันที่ใช้กำหนดการทำงานให้ตัวแปร char ได้แก่
คำสั่ง: isalpha(ch);
การใช้งาน: คืนค่าเป็น TRUE (จริง) ถ้า ch มีค่าในช่วง A-Z หรือ a-z
ตัวอย่าง: c = isalpha(ch); // คืนค่า TRUE ถ้า ch=‘M’ และ คืนค่า FALSE ถ้า ch=‘5’
คำสั่ง: isdigit(ch);
การใช้งาน: คืนค่าเป็น TRUE (จริง) ถ้า ch มีค่าในช่วง0-9
ตัวอย่าง: d = isdigit(ch); // คืนค่า FALSE ถ้า ch=‘M’ และคืนค่า TRUE ถ้า ch=‘5’
คำสั่ง: islower(ch);
การใช้งาน: คืนค่าเป็น TRUE (จริง) ถ้า ch มีค่าในช่วง a-z
ตัวอย่าง: c = islower(ch); // คืนค่า FALSE ถ้า ch=‘M’ return false, และคืนค่า TRUE ถ้า ch=‘m’
คำสั่ง: isupper(ch);
การใช้งาน: คืนค่าเป็น TRUE (จริง) ถ้า ch มีค่าในช่วง A-Z
ตัวอย่าง: c = isupper(ch); // คืนค่า TRUE ถ้า ch=‘M’ return false, และคืนค่า FALSE ถ้า ch=‘m’
คำสั่ง: isspace(ch);
การใช้งาน: คืนค่า TRUE ถ้า ch คิอช่องว่างขาว (space, newline, tab )
ตัวอย่าง: c = isspace(ch); // คืนค่า TRUE ถ้า ch = ‘n’ คืนค่า FALSE ถ้า ch=‘m’
คำสั่ง: tolower(ch);
การใช้งาน: คืนค่าตัวพิมพ์เล็กจากค่าอักษรในตัวแปร ch ถ้าเป็นไปได้
ตัวอย่าง: c = tolower(ch); // คืนค่า ‘m’ ให้ c ถ้า ch=‘M’
คำสั่ง: toupper(ch);
การใช้งาน: คืนค่าตัวพิมพ์ใหญ่จากค่าอักษรในตัวแปร ch ถ้าเป็นไปได้
คำสั่ง: c = toupper(ch); // คืนค่า ‘M’ ให้ c ถ้า ch=‘m’
หน้าที่ 9 - โครงสร้างสตรักเจอร์
8. โครงสร้างสตรักเจอร์ (Structure)
สตรักเจอร์ เป็นวิธีการเก็บตัวแปรหลากชนิดให้อยู่เป็นกลุ่มก้อนเดียวกัน ทำให้สามารถแยกโปรแกรมออกเป็นหน่วย (Modular Programming) ซึ่งแก้ไขได้ง่ายเพราะสามารถแยกฟังก์ชันและตัวแปรออกเป็นหน่วยๆ ซึ่งก็เป็นประโยชน์ในการสร้างฐานข้อมูลด้วย
การตั้งต้นสร้างสตรักเจอร์ สามารถทำได้หลายรูปแบบดังตัวอย่างต่อไปนี้
1) การใช้ คำสั่ง struct สร้างตัวแปรชนิด student_a ผ่านตัวแปร student
struct student
{
char *first;
char *last;
char SSN[9];
float gpa;
char **classes;
};
struct student student_a;
2) การใช้ คำสั่ง struct สร้างตัวแปรชนิด student_a โดยตรง
struct {
char *first;
char *last;
char SSN[10];
float gpa;
char **classes;
} student_a;
3) การใช้ คำสั่ง typedef struct เพื่อสร้างตัวแปรชนิด student_a ผ่านตัวแปร student
typedef struct
{
char *first;
char *last;
char SSN[9];
float gpa;
char **classes;
} student;
student student_a;
การกำหนดชนิดตัวแปร ทำได้โดยใช้คำสั่ง typedef ตามหลักการใช้งานดังนี้
typedef type name (typedef ชื่อของชนิดตัวแปร ชื่อที่ใช้เรียกชนิดตัวแปรจริง)
ตัวอย่าง: typedef int INTEGER;
INTEGER x; /* x คือตัวแปรตระกูล INTEGER */
typedef char *STRING;
STRING sarray[10];
/* sarray คือตารางอาเรย์ ของ char* ซึ่งเทียบได้กับการประกาศว่า
char *sarray[10] */
ในโครงสร้างตัวแปรที่อยู่ในรูป structure นั้นประกอบด้วยตัวแปรที่เกี่ยวข้องในลักษณะเดียวกับตารางอาเรย์ แม้จะไม่ใช้ตัวแปรประเภทเดียวกัน โดยจะแบ่งตัวแปรออกเป็น field โดยที่กลุ่มตัวแปรใน structure จะถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของหน่วยใหญ่หน่วยเดียวกันดังที่แสดงในภาพที่ 8.1 ส่วนการเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่าง ตารางอาเรย์และตัวแปร struct ที่มีตัวแปรที่เป็นตารางอาเรย์ จะแสดงให้เห็นในภาพที่ 8.2
การเรียกใช้งาน สตรักเจอร์
โดยปกติการสร้างสตรักเจอร์ ทำได้โดยใช้คำสั่ง typedef และ struct ซึ่งโครงสร้างภายในของสตรักเจอร์ จะประกอบด้วยตัวแปรต่างๆ ซึ่งแยกออกเป็น field ตัวแปรชนิดต่างๆ และในแต่ละ field จะมีการกำหนดพื้นที่หน่วยความจำ จนเพียงพอสำหรับแต่ละ field ดังตัวอย่างต่อไปนี้
typedef struct {
Type1 FieldName1;
Type2 FieldName2;
Type3 FieldName3;
/* as needed */
} VarName;
VarName คือชื่อชนิดตัวแปรสตรักเจอร์ทั้งหมด
นี่คือตัวอย่างการประกาศใช้ตัวแปร struct ชนิด student_t เพื่อบันทึกข้อมูลนักเรียน พร้อมตัวอย่างการกำหนดตัวแปร ชนิด student_t ซึ่งสามารถทำได้อย่างตัวแปรทั่วไป เช่นเดียวกับ int float
#define MAX_LEN 12 /* Length of name */
typedef struct {
char name[MAX_LEN];
int id;
float gpa;
char major[10];
} student_t;
student_t s;
student_t stu1, stu2, stu3;
การเข้าถึง ตัวแปร field ภายในตัวแปร struct ทำได้โดยการใช้ จุด (.)แล้วตามด้วยชื่อ field ดังตัวอย่างกรณีการเข้าถึงตัวแปร ชนิด DATE ที่จะแสดงให้เห็นดังต่อไปนี้ และผลที่ได้จะแสดงให้เห็นในภาพที่ 8.3
หลักการเข้าถึงตัวแปร struct: VarName.FieldName
typedef struct {
int month, day, year;
} DATE;
void main() {
DATE d1;
d1.month = 12;
d1.day = 2;
d1.year = 1970;
}
