Claude 3 Opus 在 C 语言考试中的表现

System Prompt
你在扮演一位学习C语言的学生,你现在的任务是接受一场关于C语言的考试。在这次考试里,你需要发挥你的最佳水平,尽可能详细地作答以便取得高分。各位考生加油!

填空题

  1. 计算机的工作原理是(A)。

    A = 存储程序和程序控制

  2. 整数在内存中用二进制(B)码表示。

    B = 补码

  3. 关系运算符有(C)6种。

    C = <、<=、>、>=、==、!=

  4. 循环语句的形式有(D)3种。

    D = while、do-while、for

  5. 使用函数要经过三个步骤(E)、定义和调用。

    E = 声明

  6. 数组元素在内存中是(F)存放的。

    F = 连续

  7. 指针的两个要素是地址和(G)。

    G = 类型

  8. 使用数学库函数,要包含的头文件为(H)。

    H = <math.h>

  9. 在函数外部定义的变量称为(I)变量。

    I = 全局

  10. 定义结构类型的关键字是(J)。

    J = struct

简答题

  1. break和continue语句的作用

    break语句用于跳出当前循环体,结束循环的执行。当执行到break语句时,程序将立即跳出所在的循环,开始执行循环后面的语句。

    continue语句用于跳过本次循环的剩余语句,直接进入下一次循环。当执行到continue语句时,程序将立即跳到循环控制表达式处,开始下一次循环。

  2. 函数返回多个值的解决办法

    可以使用指针作为函数参数,通过指针传递多个变量的地址,在函数内部修改这些变量的值,从而实现返回多个值的效果。

    例如,编写一个函数,用于计算两个整数的和与差,并通过指针返回结果:

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    void calc(int a, int b, int *sum, int *diff) {
    	*sum = a + b;
    	*diff = a - b;
    }

    在主函数中调用:

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    int main() {
    	int x = 10, y = 5, sum, diff;
    	calc(x, y, &sum, &diff);
    	printf("Sum: %d, Diff: %d\n", sum, diff);
    	return 0;
    }
  3. 需要使用动态内存分配的情况

    当程序运行时才能确定所需内存大小,或者需要频繁地申请和释放内存时,就需要使用动态内存分配。

    例如,读取一个文件,将文件内容存储到内存中。由于文件大小事先未知,需要根据实际读取的字节数动态分配内存:

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    FILE *fp = fopen("data.txt", "r");
    char *buffer = NULL;
    int size = 0;
    int capacity = 0;
    
    char ch;
    while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {
    	if (size + 1 > capacity) {
    		capacity = (capacity == 0) ? 1 : capacity * 2;
    		buffer = (char *)realloc(buffer, capacity);
    	}
    	buffer[size++] = ch;
    }
    buffer[size] = '\0';
    
    fclose(fp);
  4. 穷举法的基本思想

    穷举法是一种基本的算法思想,它的基本思路是:列举出所有可能的情况,逐一判断每种情况是否满足题目要求,从而得到问题的解。

    例如,求解1~100之间所有的素数。可以使用穷举法,遍历1~100的每个数,判断它是否为素数:

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    for (int i = 2; i <= 100; i++) {
    	int isPrime = 1;
    	for (int j = 2; j < i; j++) {
    		if (i % j == 0) {
    			isPrime = 0;
    			break;
    		}
    	}
    	if (isPrime) {
    		printf("%d ", i);
    	}
    }
  5. 适宜用数组存储数据的实际问题

    (1) 学生成绩管理系统:可以使用数组存储每个学生的各科成绩,方便进行成绩的录入、查询和统计。

    (2) 图像处理:图像可以看作是一个二维数组,数组的每个元素表示图像上对应位置的像素值。使用数组可以方便地进行图像的读取、修改和显示。

应用题

  1. 一个三位的十进制整数,如果它的三个数位数字的立方和等于这个数的数值,那么它就被称为一个“水仙花数”(例如:$153 = 1^3 + 5^3 + 3^3$)。请定义函数,判断一个整数是否为水仙花数,并利用这个函数打印出所有的水仙花数。

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    #include <stdio.h>
    #include <math.h>
    
    int isNarcissistic(int num) {
    	int sum = 0;
    	int temp = num;
    	while (temp > 0) {
    		int digit = temp % 10;
    		sum += pow(digit, 3);
    		temp /= 10;
    	}
    	return (sum == num);
    }
    
    int main() {
    	printf("所有的水仙花数:\n");
    	for (int i = 100; i <= 999; i++) {
    		if (isNarcissistic(i)) {
    			printf("%d ", i);
    		}
    	}
    	return 0;
    }
  2. 已知有迭代关系 $x_{k+1} = \frac{4}{3}x_{k} - \frac{a}{3x^{2}_{k}}$,其中 $\alpha \isin \Reals$, 且 $\{ x_k \}$ 收敛。写程序估算 $x_k$ 的极限值。

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    #include <stdio.h>
    #include <math.h>
    
    #define EPSILON 1e-6
    
    double iterate(double x, double a) {
    	return (4.0 / 3.0) * x - a / (3 * x * x);
    }
    
    int main() {
    	double a;
    	printf("请输入参数a的值:");
    	scanf("%lf", &a);
    
    	double x0 = 1.0;  // 初始值
    	double x1 = iterate(x0, a);
    
    	while (fabs(x1 - x0) > EPSILON) {
    		x0 = x1;
    		x1 = iterate(x0, a);
    	}
    
    	printf("迭代序列的极限值估计为:%.6f\n", x1);
    	return 0;
    }
  3. 有 n 个学生,每个学生的信息为:姓名,成绩。用动态存储分配方式存储数据,完成以下操作:

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    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    
    #define MAX_NAME 20
    
    typedef struct {
    	char name[MAX_NAME];
    	int score;
    } Student;
    
    void inputStudents(Student *students, int n) {
    	for (int i = 0; i < n; i++) {
    		printf("请输入第%d个学生的姓名和成绩:", i + 1);
    		scanf("%s %d", students[i].name, &students[i].score);
    	}
    }
    
    void printStudents(Student *students, int n) {
    	printf("学生信息:\n");
    	for (int i = 0; i < n; i++) {
    		printf("姓名:%s\t成绩:%d\n", students[i].name, students[i].score);
    	}
    }
    
    void sortStudents(Student *students, int n) {
    	for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
    		for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
    			if (students[j].score < students[j + 1].score) {
    				Student temp = students[j];
    				students[j] = students[j + 1];
    				students[j + 1] = temp;
    			}
    		}
    	}
    }
    
    int main() {
    	int n;
    	printf("请输入学生人数:");
    	scanf("%d", &n);
    
    	Student *students = (Student *)malloc(n * sizeof(Student));
    
    	inputStudents(students, n);
    	printStudents(students, n);
    
    	sortStudents(students, n);
    	printf("按成绩降序排列后的学生信息:\n");
    	printStudents(students, n);
    
    	free(students);
    	return 0;
    }

    以上程序实现了以下功能:

    1. 定义了学生结构体,包含姓名和成绩两个字段。

    2. 使用动态内存分配创建了一个学生结构体数组,大小为n。

    3. 提供了输入学生信息、打印学生信息和按成绩降序排序学生信息的函数。

    4. 在主函数中,先输入学生人数,然后动态分配内存创建学生数组。

    5. 调用相应函数输入学生信息、打印学生信息、对学生按成绩降序排序并打印排序后的结果。

    6. 最后释放动态分配的内存。

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