数据的输入和输出
本章主要介绍C语言中数据输入和输出的方法。
主机向外部输出设备（包括显示器、打印机等）输出数据称为数据的输出，反之，使用外部输入设备（键盘、扫描仪等）向计算机主机输入数据称为数据的输入。C语言本身并没有提供专门的数据输入/输出语句，而是通过调用系统提供的标准输入/输出库函数来实现数据的输入和输出。
在使用标准的输入/输出库函数时，使用编译预处理命令“#include ”将stdio.h头文件写在程序的开头，该文件包含了与输入/输出相关的变量定义、宏定义和函数声明。
3.1数据的输出
3.1.1格式输出函数printf
1. 函数的基本功能
一般形式：printf(格式控制字符串,输出表列)
功能：按指定格式，向终端（或系统隐含指定的输出设备）输出若干个任意类型的数据。
2. 函数的使用说明
printf函数需要提供两类参数，一类是格式控制字符串，另一类是输出表列。
格式控制字符串用来指出在输出设备（以后均设定输出设备是屏幕）上输出的格式，该字符串指出输出后显示的样式。格式控制字符串也称转换控制字符串，它包括格式说明符和普通字符两种信息：
1）格式说明符：由“%”和格式符组成，如%d、%f等。它的作用是将输出表列的数据转换为指定的格式输出。格式说明符总是由“%”字符开始。
2）普通字符：是指格式控制字符串中除格式说明符外的其他字符，其中包括转义字符，这是一类需要原样输出的字符。
“输出表列”是需要输出的一系列数据，可以是常量、变量和表达式。
“格式控制字符串”中格式说明符的个数和输出表列的项数相等，顺序为从左到右依次对应。
printf函数按格式控制字符串的格式输出信息，输出过程是从左到右逐个考察函数中格式控制字符串的每个字符。如果该字符是普通字符，就将它原封不动地输出到显示器上；如果该字符是格式说明符，就在输出表列中从左到右找到对应的数据项，按格式说明符指定的类型和格式输出。
在使用格式说明符时特别要注意，除了在可显示的字符范围内，整型和字符型格式说明符可以互换，%f格式说明符可以用来输出单精度实数和双单精度实数外，格式说明符的类型必须与其对应的输出表列中数据的类型一致。
【例3-1】阅读程序。
#include <stdio.h>
int main( )
{
int a=3,b;
printf("a=%d,b=%d\n",a,b=4);
return 0;
}
其中
"a=%d,b=%d" 格式控制字符串
a,b=4 输出表列
%d 格式说明符
"a=" ",""b=" 普通字符
运行结果：
a=3,b=4
3. 格式说明符
在C语言中，格式输入和输出函数对不同类型的数据必须采用不同的格式说明符。
一般形式：
%-或0.[l]格式符
说明：
1）方括号中的内容是可选项。数据的宽度表示数据输出到屏幕上时所占的水平位置的长度，与数据实际字符的个数一致，例如3.14的宽度为4。
2）-（负号）：表示当实际数据的宽度小于显示宽度时，数据左对齐，数据右边用空格填充。0表示当实际数据的宽度小于显示宽度时，数据右对齐，数据左边空格用0填充。
3）m：表示占用数据的宽度，如果实际数据的宽度大于m，按实际宽度输出。如果实际数据的宽度小于m，数据右对齐，数据左边用空格填充。
4）n：表示指定输出的数据中有n位小数，或者表示取字符串中左端n个字符输出。如果不指定该项，一般系统默认输出6位小数。
5）m.n：表示指定输出的数据共占m列，其中有n位小数，舍去的部分系统自动四舍五入。如果输出的是字符串，表示取字符串中左端n个字符输出。
6）l：用于长整型或双精度型的数据。
7）用%%表示字符%。
注意 本章中规定用字符“□”表示空格，以便读者能清楚地分辨出显示的空格个数。
格式符的种类很多，如果输出表列的每项数据的类型不同，格式说明符中需要选择不同的格式符与之对应，printf函数中使用的格式符参考表3-1。
表3-1printf函数中使用的格式符
下面按照输出的数据类型的不同，详细介绍各种格式符在程序中的使用方法。
（1）整型数据
一般形式：%-或0[l]格式符
格式符与对应的输出形式如表3-1所示。如果不指定数据宽度和对齐方式，例如%d，系统自动按整型全部输出。
说明：
1）d格式符（或i格式符），用来输出十进制整数。有以下几种：
- %d：按整型数据输出。
- %ld：输出长整型数据。但在Visual C++系统中，%d和%ld没有区别。
2）o格式符，以八进制数形式输出正整数或无符号整数。
o格式符是将内存单元中各位的值（0或1）按八进制形式输出，因此输出的数值不带符号。例如：
printf("%d, %o",8,8);
结果是：
8, 10
3）x格式符，以十六进制数形式输出正整数或无符号整数，同样不会出现负的十六进制数。它有两种写法，即%x和 %X，分别对应十六进制数中字母的大小写形式。例如：
printf("%d, %x, %X",15,15,15);
结果是：
15, f, F
4）u格式符，以十进制形式输出unsigned型数据，即无符号整数。
（2）实型数据
一般形式：
%-或0.类型符
实型数据的输出有以下三种格式符：
1）f格式符，以小数形式输出实数。
一般形式：
%-或0.f
如果不指定数据宽度和对齐方式，例如%f，系统将自动指定，使整数部分全部如数输出，并输出6位小数。
2）e格式符，以指数形式（科学记数法）输出实数。
一般形式：
%-或0.e 或 %-.E
对应的输出形式是：
(数字部分)e(指数部分)或(数字部分E 指数部分)
数值按标准化指数形式输出，即小数点前有且仅有一位非零数字。
【例3-2】阅读程序。
#include <stdio.h>
int main( )
{
float x=12.345f;
double y=2.346;
printf("x1=%f,x2=%6.2f,x3=%-6.2f,x4=%.2f\n",x,x,x,x);
printf("x5=%e,x6=%10.2e,x7=%-10.2e,x8=%.2e\n",x,x,x,x);
printf("y1=%f,y2=%6.2f,y3=%-6.2f,y4=%.2f\n",y,y,y,y);
printf("y1=%lf,y2=%6.2lf,y3=%-6.2lf,y4=%.2lf\n",y,y,y,y);
return 0;
}
运行结果：
x1=12.345000,x2=□12.35,x3=12.35□,x4=12.35
x5=1.234500e+001,x6=□1.23e+001,x7=1.23e+001□,x8=1.23e+001
y1=2.346000,y2=□□2.35,y3=2.35□□,y4=2.35
y1=2.346000,y2=□□2.35,y3=2.35□□,y4=2.35
3）g格式符，用来输出实数，它根据数值的大小，自动选f格式或e格式中输出时占宽度较小的一种。
（3）字符型数据
字符型数据的输出有以下两种格式符：
1）c格式符，用来输出一个字符。
一般形式：%c
一个整数，只要它的值在33～126范围内，就可以用字符形式输出，在输出前，将该整数转换成相应的ASCII字符；反之，一个字符数据，只要它的ASCII码值在33～126范围内，就可以用整数形式输出。
【例3-3】阅读程序。
#include <stdio.h>
int main( )
{
char ch='a'; int i=97;
printf("%c,%d\n",ch,ch);
printf("%c,%d\n",i,i);
return 0;
}
运行结果：
a,97
a,97
2）s 格式符，用来输出一个字符串。
一般形式：%-或0.s
如果不指定字符宽度和对齐方式，例如%s，系统将自动指定，使整个字符串全部输出。
【例3-4】阅读程序。
#include <stdio.h>
int main( )
{
printf("s1=%05.2s,s2=%-5.2s,s3=%.2s,s4=%3s,s5=%s\n",
"abcd","abcd","abcd","abcd","abcd");
return 0;
}
运行结果：
s1=000ab,s2=ab□□□,s3=ab,s4=abcd,s5=abcd
3.1.2字符输出函数putchar
一般形式：int putchar(char ch)
功能：向终端（或系统隐含指定的输出设备）输出一个字符。
返回值：成功时返回输出字符的ASCII码，否则返回-1。
说明：
1）可以输出转义字符。
2）可以将字符变量定义成int 型或char型。
【例3-5】阅读程序。
#include <stdio.h>
int main( )
{
char c1='A', c2=66 ;
int c3='\103', c4 ;
c4=c3+1;
putchar(c1); putchar(c2);
putchar('\n');
putchar(c3); putchar(c4);
putchar('\n');
return 0;
}
运行结果；
AB
CD
3.2数据的输入
3.2.1格式输入函数scanf
1. 函数的基本功能
一般形式：scanf(格式控制字符串, 地址表列)
功能：按指定格式，用键盘（或系统隐含指定的其他输入设备）输入若干个任意类型的数据。
说明：
1）scanf函数需要提供两类参数，一类是格式控制字符串，另一类是地址表列。
2） “格式控制字符串”用来指出在输入设备（以后均设定输入设备是键盘）上输入的格式，包括格式说明符和普通字符两种信息，格式说明符的基本含义与printf函数中的“格式说明符”相同。
3）“地址表列”是由若干个地址组成的表列，可以是变量的地址或字符串的首地址。
格式控制字符串中格式说明符的个数和地址表列的项数相等，顺序为从左到右依次对应。scanf函数按格式控制字符串的格式输入信息，输入过程是函数从左到右逐个考察格式控制字符串的每个字符。如果该字符是普通字符，则必须按照该字符的内容原封不动地用键盘输入到显示器上；如果该字符是格式说明符，则按格式说明符指定的类型和格式输入一个数字或字符。
scanf函数中使用的格式符参考表3-2。
表3-2scanf函数中使用的格式符
2. 函数的使用说明
1）键盘输入时如何与格式控制字符串对应, 从而使变量获得准确数据？这个问题可分为以下4种情况：
格式控制字符串无任何普通字符。在程序运行中需要输入非字符类数据时，两个数据之间以一个或多个空格间隔，也可以按回车键、制表键（Tab）间隔。例如：
int a,b,c;
scanf("%d%d%d", &a,&b,&c);
其中，“%d%d%d”表示按十进制整数形式输入数据。对应的键盘输入为：
34<空格>5<回车>
或
3<回车>4<回车>5<回车>
或
3<空格>4<空格>5<回车>
注意 在本书中，<回车>表示Enter键，<空格>表示空格键，表示Tab键。
格式控制字符串中存在普通字符。格式控制字符串中的普通字符一般用来分隔输入的数据项。在程序运行中需要输入数据时，对于“普通字符”，必须按照该字符的内容原封不动地用键盘输入到显示器上，如果输入的内容和格式字符串的内容不一致，则scanf 函数立即结束。
【例3-6】阅读程序。
#include <stdio.h>
int main( )
{
int a=0,b=0,c=0;
printf("Input a=,b=,c=\n");
scanf("a=%d,b=%d,c=%d", &a,&b,&c);
printf("a=%d,b=%d,c=%d",a,b,c);
return 0;
}
程序运行情况：
Input a=,b=,c=
a=1,b=2,c=3 <回车>
a=1,b=2,c=3
上例中，如果键盘输入内容是：
a=1,a=2,c=3<回车>
运行结果：
a=1,b=0,c=0
在输入变量b值之前，出现错误，把"b="误写为"a="，导致scanf 函数立即结束，因此，变量b和变量c仍然保持原来的值。
可以指定输入数据所占列数，系统将根据指定列数自动截取所需数据。例如：
scanf("%3d%3d",&a,&b);
输入：
123456789<回车>
printf("a=%d,b=%d",a,b);
输出：
a=123,b=456
数字型数据和字符型数据混合输入。
【例3-7】阅读程序。
#include <stdio.h>
int main( )
{
int a,b,c,d;
scanf("%d%c%c%c",&a,&b,&c,&d);
printf("a=%d,b=%c,c=%c,d=%c\n",a,b,c,d);
return 0;
}
输入：
123abc<回车>
运行结果：
a=123,b=a,c=b,d=c
如果输入123<回车>abc<回车>，结果为a=123,b=,c=a,d=b，系统将<回车>作为有效字符赋给字符变量b，依次向后推移，将'a'赋给字符变量c，将'b'赋给字符变量d，从而导致错误的结果。
2）输入 double型数据时，必须使用格式说明符%lf或%le，不能直接使用%f或%e。例如：
double x,y;
scanf("%lf%lf",&x,&y);
3）输入数据时不能规定精度。例如，下面的输入语句是非法的：
float x;
scanf("%6.2f",&x);
4）对unsigned型数据，可以用%u、%d或%o、%x格式输入。
5）%后的“*”为附加说明符，用来表示跳过相应的数据。例如：
scanf("%2d,%*3d,%2d",&a,&b);
printf("a=%d,b=%d\n",a,b);
输入：
12,345,67<回车>
运行结果：
a=12,b=67
系统自动跳过了345，使得b=67。
3.2.2字符输入函数getchar
一般形式：int getchar()
返回值：成功时返回输入字符的ASCII码，否则返回-1。
功能：从键盘（或系统隐含指定的输入设备）接收一个字符。
说明：
1）只能接收一个字符。
2）可以将获得的字符赋给int 型或char型的变量。
3）可以用来接收键盘输入的不必要的回车或空格，或使运行的程序暂停。
【例3-8】阅读程序。
#include <stdio.h>
int main( )
{
char c1;
int c2;
printf("\nInput three characters:\n"); //输入提示
c1=getchar(); //将键盘输入的字符赋值给变量c1
putchar(c1); //输出
c2=getchar();
putchar(c2);
putchar(getchar()); //将键盘输入的字符直接输出
putchar('\n');
return 0;
}
程序运行情况：
Input three characters:
HEI<回车>
HEI
【例3-9】程序用getchar()接收键盘输入的不必要的回车或空格。
#include <stdio.h>
int main( )
{
int a;
char b;
printf("Input a,b:\n ");
scanf("%d",&a);
getchar(); //接收上条语句回车避免将其作为有效字符输入给字符变量b
scanf("%c",&b);
printf("a=%d,b=%c\n",a,b);
return 0;
}
程序运行情况：
Input a.b:
12<回车>
K<回车>
a=12,b=k;
【例3-10】程序用getchar()实现暂停。
#include <stdio.h>
int main( )
{
printf("Step 1:\n");
printf("Step 2:\n");
printf("Step 3:\n");
printf("按Enter键继续......");
getchar();
printf("Step 4:\n");
printf("Step 5:\n");
printf("Step 6:\n");
return 0;
}
程序运行情况：
Step 1:
Step 2:;
Step 3:
按Enter键继续...... <回车>
Step 4:
Step 5:;
Step 6:
3.3应用举例
【例3-11】输入直角三角形的两个直角边的边长，求斜边的长度和三角形的面积。
#include <math.h> //包含一个数学函数库头文件
#include <stdio.h>
int main( )
{
double a,b,c,area;
printf("Input a,b\n"); //输入提示,a,b为两个直角边长度
scanf("%lf%lf",&a,&b); //输入a,b值
printf("a=%f, b=%f\n",a,b); //输出a,b值验证一下
c=sqrt(a*a+b*b); //sqrt是数学平方根函数
area=1./2*a*b;
printf("c=%-7.2f",c);
printf("area=%-7.2f\n",area);
return 0;
}
程序运行情况：
Input a,b
3□4<回车>
a=3.000000,b=4.000000
c=5.00□□□area=6.00
【例3-12】根据下面的输出结果编写程序，要求用scanf函数输入。
ch='A',ASCII=65
i=1□□j=2
x=12.34□□□y=56.78
编写程序如下：
#include <stdio.h>
int main( )
{
char c;
int i,j;
float x,y;
printf("Input c,i,j,x,y\n"); //输入提示
scanf("%c,%d,%d,%f,%f",&c,&i,&j,&x,&y); //键盘交互输入
printf("ch=\'%c\', ASCII =%d\n",c,c); //输出c值并换行
printf("i=%-3dj=%d\n",i,j); //输出i,j值并换行
printf("x=%-8.2fy=%.2f\n",x,y); //输出x,y值
return 0;
}
输入：
A,1,2,12.34,56.78<回车>
运行结果与题目要求一致。由于输入格式中有逗号，因此运行时输入数据也要加上逗号。
小结
C语言本身并没有提供专门的数据输入/输出语句，而是通过调用系统提供的标准输入/输出库函数来实现数据的输入和输出。将stdio.h头文件写在程序的开头，该文件包含了与输入/输出相关的变量定义、宏定义和函数声明。
C语言中有关输入和输出函数的规定比较烦琐，建议读者通过编程实践来逐步掌握。对于数据的输入，初学者经常出现由于没有正确地使用scanf函数，导致程序中变量的数据不正确，即使程序的其他部分没有错误，也可能造成最后的结果不正确。因此，建议初学者在scanf函数前加一个printf函数，输出一个有关变量输入内容的提示。在scanf函数被执行后再加一个printf函数，输出各个变量的值，从而保证输入内容的正确无误。
数据的输出也很重要，要求输出表列的数据项与格式说明符的个数相同，依次对应，最重要的是类型匹配。否则由于系统不给出错误提示，即使前面程序的算法没有错误，计算结果正确，也不能看到正确的输出结果，可谓“功亏一篑”。
习题
一、选择题
以下各题在给定的四个答案中选择一个正确的答案。
- 已有定义“char s1,s2;”，下面正确的语句是（ ）。
A. scanf ("%s%c", s1,s2); B. scanf ("%s%c", s1,&s2);
C. scanf ("%c%c", &s1,&s2); D. scanf ("%c%c",s1,s2);
- 为下面的程序输入数据，使得i=10，k='a' ，j=15，正确的键盘输入方法是（ ）。
#include <stdio.h>
int main( )
{
int i,j; char k;
scanf("%d%c%d",&i,&k,&j);
printf("i=%d,k='%c',j=%d\n",i,k,j);
return 0;
}
A. 10,a,15<回车> B. 10<回车>a<回车>15<回车>
C. 10'a'15<回车> D. 10a15<回车>
- 运行下面的程序，正确的输出结果是（ ）。
#include <stdio.h>
int main( )
{
double x=68.7563, y= -789.127;
printf ("%f, %10.2f\n", x,y);
return 0;
}
A. 68.756300, □□□-789.12 B. 68.756300, □□□-789.13
C. 68.75, □□□-789.13 D. 68.75, -789.12
- 已知“float x=2.23,y=4.35;”，根据下面的输出结果，正确的程序段是（ ）。
x=2.230000,y=4.350000
y+x=6.58,y-x=2.12
A. printf("x=%8.2f,y=%8.2f",x,y); B. printf("x=%8.6f,y=%8.6fn",x,y);
printf("y+x=%4.2f,y-x=%4.2fn",y+x,y-x); printf("y+x=%4.2f,y-x=%4.2fn",y+x,y-x);
C. printf("x=%7.2f,y=%7.2fn",x,y); D. printf("x=%f,y=%fn",&x,&y);
printf("y+x=%3.2f,y=%3.2fn",y+x,y-x); printf("y+x=%f,y=%fn",y+x,y-x);
二、完善程序题
以下各题在每题给定的A和B两个空中填入正确内容，使程序完整。
- 用scanf函数输入数据，使得x=1.23, y=67.1234。
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main( )
{
double x,y,z;
scanf(" A ", B );
z=2*x+y/sin(3.1415/4);
printf("z=%6.2f",z);
return 0;
}
#include < A >
int main( )
{
char str;
B =getchar();
putchar(str);
return 0;
}- 根据下面的输出结果，完善程序。
s1=C,ASCII is 67
x=655.35,y=765.43
#include <stdio.h>
int main( )
{
A x=655.3524,y=765.4271;
char s1='C';
printf( B , s1,s1,x,y);
return 0;
}
- 用scanf函数输入数据，使得程序运行结果为a=2，b='x'，c='z'。
#include <stdio.h>
int main( )
{
int a, b;
scanf("%d%c", A );
printf(" B ",a,b,b+2);
return 0;
}
三、阅读程序题
写出以下程序的运行结果。
1.
#include <stdio.h>
int main( )
{
int i=19,j=12;
double x=3.1415,y=153.125;
char ch='*';
printf("(1)\ti=%d\tj=%d\n",i,j);
printf("(2)\tx=%.2f\ty=%.2e\n",x,y);
printf("(3)\t%c\t%c\t%c\n",ch,ch,ch);
printf("(4)\t%s\t%.3s\t%.2s\n","Hello","Hello","Hello");
return 0;
}
运行结果： 。
2.
#include <stdio.h>
int main( )
{
char str=65;
printf("str=%c,ASCII=%d",str,str);
printf("\nstr=%c,ASCII=%d\n",str+1,str+1);
return 0;
}
运行结果： 。
四、程序改错题
指出下列程序中两处错误的语句，并改正。
#include <stdio.h>
int main( )
{
float x,y,z;
scanf("%5.2f, %5.2f" ,&x,&y);
z=x+y;
printf("z=%5.2f\n",&z);
return 0;
}
2.
#include <stdio.h>
int main( )
{
short int x=7654123;
x*=10;
printf("x=%d\n,x);
return 0;
}
3.
#include <stdio.h>
int main( )
{
float c1=67;
char c2;
c2=c1+5;
printf("c1=%c,c2=%c\n",c1,c2);
printf("c1=%d,c2=%d\n",&c1,&c2);
return 0;
}
五、编写程序题
已知“char ch='b'; int i=3, j=5; float x=22.354,y=435.6789;”，根据下面的输出结果编写程序。
ch='b',ASCII=98
i=3□□□□□j=5
x=22.35□y=435.68
