C语言中的字符输入/输出和验证输入

在C语言中，字符输入/输出功能允许程序与用户进行交互，读取用户的输入信息并展示输出结果。同时，验证输入的作用在于确保用户输入的数据符合预期，以提高程序的稳定性和可靠性，防止无效输入引发的错误或异常行为，从而提供更好的用户体验。

基础概念

  • 输入(Input)：指的是向程序填充数据的过程，通常来源于用户输入、文件读取或其他外部数据源。

  • 输出(Output)：指的是将数据显示在屏幕上、打印机上或写入文件的过程。

  • 缓冲区：

    • 输入/输出操作通常通过缓冲区进行，以提高效率。
    • 用户输入的字符首先存储在输入缓冲区，直到程序准备好读取。
    • 程序输出的字符首先写入输出缓冲区，然后在适当的时机（如缓冲区满或遇到换行符）刷新到输出设备。

  • 输入验证：

    • 输入验证是检查用户输入是否符合程序预期或特定格式的过程。
    • 它是确保程序健壮性和安全性的重要步骤。
    • 防止无效或恶意输入导致程序崩溃或产生不可预测的行为。
    • 确保用户输入的数据符合程序内部逻辑的要求。

  • 验证方法：

    • 格式验证：检查输入是否符合预期的格式，如日期、电子邮件地址等。
    • 范围验证：确保输入值在预期的范围内，如年龄、价格等。
    • 类型验证：确认输入是预期的数据类型，如整数、浮点数等。

在C语言中还有EOF和 FILE两个重要概念，分别代表文件结束标记和文件类型：

  • EOF：
    EOF（End Of File）是一个预定义的宏，通常在 <stdio.h>头文件中定义。它表示文件的结束标记，用于在读取文件时检测是否已经到达文件的末尾。在大多数系统中，EOF 的值通常是 -1，但这个值并不是由C标准规定的，而是依赖于具体的系统和编译器，当使用如 scanf(), fgetc(), fgets() 等函数读取文件时，如果到达文件末尾，这些函数通常会返回 EOF，从而允许程序知道已经没有更多的数据可以读取了。

  • FILE：
    FILE是C标准库 <stdio.h>中定义的一个结构体类型，用于表示一个文件流。这个结构体包含了管理文件所需的所有信息，如文件描述符、缓冲区、位置指示器等，C标准库提供了一系列的函数来操作 FILE 类型的对象，如 fopen(), fclose(), fread(), fwrite(), fseek(), ftell() 等。这些函数使得C语言程序能够以高级的方式处理文件，而无需关心底层操作系统的细节。

  • 输入验证与缓冲区的关系：
    在进行输入验证时，需要注意缓冲区中可能残留的数据。例如，如果用户输入了不符合要求的数据，这些数据可能会留在stdin缓冲区中。在下次输入时，如果不先清空缓冲区，这些残留数据可能会被误读为新的输入，导致程序出错。因此，在进行输入验证时，需要妥善处理缓冲区中的数据。

单字符标准输入

函数名描述
getchar从标准输入(stdin)读取一个字符

C语言中的单字符输入使用 getchar() 函数， getchar()函数可以读取用户在终端输入的一个字符。

// getchar.c
#include <stdio.h>  
int main() {
    printf("请输入一个字符：\n");  
    char ch = getchar();  // 在终端输入一个字符  
    printf("你输入的字符是：%c\n", ch);  // 输出输入的字符  
    return 0;  
}

在这里插入图片描述

单字符标准输出

函数名描述
putchar输出一个字符到标准输出(stdout)
#include <stdio.h>  
int main() {
    char ch = 'a';
    putchar(ch);
    return 0;  
}

在这里插入图片描述

标准输入

函数名描述
scanf从标准输入(stdin)读取格式化的数据
fgets从标准输入(stdin)读取一个字符串，直到遇到换行符或EOF（也可用于标准输入）（gets函数已被弃用）

sacnf()函数：

在C语言中使用 scanf()函数 从标准输入读取数据，并根据指定的格式进行解析。虽然它不仅仅用于字符输入，但可以用来读取字符或字符串。

#include <stdio.h>    
int main() {  
    char name[20];  
    int age;  
    float height;  
  
    printf("你好呀老铁，你叫什么名字？：\n");  
    scanf("%19s", name); // %19s 限制输入的最大字符数为19，防止溢出  
  
    printf("你今年几岁了？：\n");  
    scanf("%d", &age);  
  
    printf("你多高呀？：\n");  
    scanf("%f", &height);  
  
    printf("你好呀%s，你今年%d岁了，身高%.2f米。\n", name, age, height);  
      
    return 0;  
}

fgets()：
函数用于从指定的文件流中读取一行数据，直到达到指定的字符数，或者读到换行符或EOF为止。

stdin：
是C语言中的一个标准输入流，它是一个指向FILE的指针,一般情况下，stdin与程序的标准输入设备（比如键盘键盘）相关联，可以使用像fgets这样的函数从stdin中读取数据。

sscanf：
函数用于从一个字符串中读取与指定格式匹配的输入。

#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
  
// 定义用户信息的结构体  
typedef struct {  
    char name[20];  
    int age;  
    float height;  
} UserInfo;  
  
int main() {  
    UserInfo user;  
    char buffer[100];  
  
    printf("你好呀老铁，你叫什么名字？：\n");  
    fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin); 
    buffer[strcspn(buffer, "\n")] = 0;
    strncpy(user.name, buffer, sizeof(user.name) - 1); 
  
    printf("你今年几岁了？：\n");  
    fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);  
    sscanf(buffer, "%d", &user.age); 
  
    printf("你多高呀？：\n");  
    fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);  
    sscanf(buffer, "%f", &user.height); 
  
    printf("你好呀%s，你今年%d岁了，身高%.2f米。\n", user.name, user.age, user.height);  
      
    return 0;  
}

标准输出

函数名描述
printf将格式化的数据输出到标准输出(stdout)
puts输出一个字符串到标准输出(stdout)，并在末尾添加换行符
#include <stdio.h>  
  
int main() {  
    printf("Hello, World!\n");  
    printf("This is a number: %d\n", 123);  
    printf("This is a floating point number: %.2f\n", 3.14159);  
    printf("This is a character: %c\n", 'A');  
    printf("This is a string: %s\n", "Hello from a string");  
  
    puts("This is a line printed by puts function.");  
  
    return 0;  
}

puts函数适用于简单的字符串输出需求，尤其是当需要在输出后自动换行的时候，printf函数则更加灵活和强大，适用于需要格式化输出或同时输出多种数据类型的情况。
在这里插入图片描述

输入输出流

函数名描述
fopen打开一个文件，并返回一个与之相关联的文件指针
fclose关闭一个打开的文件流
fprintf将格式化的数据写入文件
fscanf从文件中读取格式化的数据
fputc将一个字符写入到指定的文件流中
fgetc从指定的文件流中读取一个字符
fputs将一个字符串写入到指定的文件流中
fgets从指定的文件流中读取一个字符串，直到遇到换行符或EOF
fwrite将一块数据写入到指定的文件流中
fread从指定的文件流中读取一块数据
fseek设置文件流的位置指示器
ftell返回当前文件流的位置指示器
fflush刷新一个输出或更新文件流
setvbuf设置文件流的缓冲模式

在运行以下代码前需要在c语言文件所在的文件夹里先新建一个 example.txt 文件，并在里面输入一些内容。

fopen：
打开一个文件，并返回一个与之相关联的文件指针

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "w"); // 打开文件用于写入
    if (file == NULL) {
        perror("Error opening file");
        return 1;
    }
    printf("File opened successfully.\n");
    fclose(file); // 关闭文件
    return 0;
}

在这里插入图片描述

fclose：
关闭一个打开的文件流

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");
    if (file) {
        printf("File opened successfully.\n");
        fclose(file); 
        printf("File closed successfully.\n");
    } else {
        perror("Error opening file");
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

fprintf：
将格式化的数据写入文件

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");
    if (file) {
        fprintf(file, "Hello GGBond\n"); // 写入格式化字符串
        fclose(file);
    } else {
        perror("Error opening file");
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

fscanf：
从文件中读取格式化的数据

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
    if (file) {
        char buffer[100];
        if (fscanf(file, "%99s", buffer) == 1) { // 读取格式化字符串
            printf("Read: %s\n", buffer);
        }
        fclose(file);
    } else {
        perror("Error opening file");
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述
fputc：
将一个字符写入到指定的文件流中

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");
    if (file) {
        fputc('A', file); // 在文件里写入字符A
        fclose(file);
    } else {
        perror("Error opening file");
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

fgetc：
从指定的文件流中读取一个字符

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
    if (file) {
        char ch = fgetc(file); // 读取一个字符
        if (ch != EOF) {
            printf("Read character: %c\n", ch);
        }
        fclose(file);
    } else {
        perror("Error opening file");
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

fputs：
将一个字符串写入到指定的文件流中

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");
    if (file) {
        fputs("Hello, World!\n", file); // 写入一个字符串
        fclose(file);
    } else {
        perror("Error opening file");
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

fgets：
从指定的文件流中读取一个字符串，直到遇到换行符或EOF

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
    if (file) {
        char buffer[100];
        if (fgets(buffer, sizeof(buffer), file)) { // 读取一个字符串
            printf("Read string: %s", buffer);
        }
        fclose(file);
    } else {
        perror("Error opening file");
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

fwrite：
将一块数据写入到指定的文件流中

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.bin", "wb");
    if (file) {
        int data[] = {1, 2, 3, 4, 5};
        fwrite(data, sizeof(int), 5, file); // 写入一块数据
        fclose(file);
    } else {
        perror("Error opening file");
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

fread：
从指定的文件流中读取一块数据

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.bin", "rb");
    if (file) {
        int data[5];
        fread(data, sizeof(int), 5, file); // 读取一块数据
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            printf("%d ", data[i]);
        }
        printf("\n");
        fclose(file);
    } else {
        perror("Error opening file");
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

fseek 和 ftell：
设置文件流的位置指示器 和 返回当前文件流的位置指示器

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
    if (file) {
        fseek(file, 0, SEEK_END); // 定位到文件末尾
        long size = ftell(file); // 获取当前位置，即文件大小
        printf("File size: %ld bytes\n", size);
        fclose(file);
    } else {
        perror("Error opening file");
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

fflush：
刷新一个输出或更新文件流

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");
    if (file) {
        fprintf(file, "Hello, World!\n");
        fflush(file); // 强制刷新缓冲区，确保数据写入文件
        fclose(file);
    } else {
        perror("Error opening file");
    }
    return 0;
}

setvbuf：
设置文件流的缓冲模式

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");
    if (file) {
        if (setvbuf(file, NULL, _IONBF, 0) != 0) { // 设置为不带缓冲
            perror("Error setting buffer");
        } else {
            printf("Buffer set successfully.\n");
        }
        fclose(file);
    } else {
        perror("Error opening file");
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

输入验证函数

函数名描述
feof检查文件流是否已到达文件末尾（EOF）
ferror检查文件流是否有错误发生
clearerr清除文件流的错误标志和EOF标志

新建一个example.txt文件，在里面随意输入内容，随后新建C语言文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    FILE *file;
    char buffer[100];

    file = fopen("example.txt", "r");
    if (file == NULL) {
        perror("Error opening file");
        return 1;
    }
    // 尝试从文件中读取数据，直到遇到EOF或发生错误
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }
    // 使用feof检查是否已到达文件末尾
    if (feof(file)) {
        printf("End of file reached.\n");
    }
    // 使用ferror检查文件流是否有错误发生
    if (ferror(file)) {
        printf("An error occurred during file operations.\n");
    }
    // 使用clearerr清除文件流的错误标志和EOF标志
    clearerr(file);
    // 再次检查以确认标志已被清除
    if (!feof(file) && !ferror(file)) {
        printf("EOF and error flags have been cleared.\n");
    }
    fclose(file);

    return 0;
}

运行后在终端输出如下内容：
在这里插入图片描述

函数名称及用法表

单字符标准输入

函数名描述标准使用方法
getchar从标准输入(stdin)读取一个字符int ch = getchar();

单字符标准输出

函数名描述标准使用方法
putchar输出一个字符到标准输出(stdout)putchar('A');

标准输入

函数名描述标准使用方法
scanf从标准输入(stdin)读取格式化的数据int num; scanf("%d", &num);
fgets从标准输入(stdin)读取一个字符串，直到遇到换行符或EOFchar buffer[100]; fgets(buffer, 100, stdin);

标准输出

函数名描述标准使用方法
printf将格式化的数据输出到标准输出(stdout)printf("Hello, World!\n");
puts输出一个字符串到标准输出(stdout)，并在末尾添加换行符puts("Hello, World!");

输入输出流

函数名描述标准使用方法
fopen打开一个文件，并返回一个与之相关联的文件指针FILE *fp = fopen("file.txt", "r");
fclose关闭一个打开的文件流fclose(fp);
fprintf将格式化的数据写入文件fprintf(fp, "Hello, File!\n");
fscanf从文件中读取格式化的数据int num; fscanf(fp, "%d", &num);
fputc将一个字符写入到指定的文件流中fputc('A', fp);
fgetc从指定的文件流中读取一个字符int ch = fgetc(fp);
fputs将一个字符串写入到指定的文件流中fputs("Hello, File!\n", fp);
fgets从指定的文件流中读取一个字符串，直到遇到换行符或EOFchar buffer[100]; fgets(buffer, 100, fp);
fwrite将一块数据写入到指定的文件流中char data[5] = "data"; fwrite(data, sizeof(char), 4, fp);
fread从指定的文件流中读取一块数据char buffer[4]; fread(buffer, sizeof(char), 4, fp);
fseek设置文件流的位置指示器fseek(fp, 10, SEEK_SET);
ftell返回当前文件流的位置指示器long pos = ftell(fp);
fflush刷新一个输出或更新文件流fflush(fp);
setvbuf设置文件流的缓冲模式setvbuf(fp, NULL, _IONBF, 0);

输入验证函数

函数名描述标准使用方法
feof检查文件流是否已到达文件末尾（EOF）if (feof(fp)) { /* EOF reached */ }
ferror检查文件流是否有错误发生if (ferror(fp)) { /* Error occurred */ }
clearerr清除文件流的错误标志和EOF标志clearerr(fp);

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Inception_V2_V3 CNN卷积网络的发展史 1. LetNet5(1998) 2. AlexNet(2012) 3. ZFNet(2013) 4. VGGNet(2014) 5. GoogLeNet(2014) 6. ResNet(2015) 7. DenseNet(2017) 8. EfficientNet(2019) 9. Vision Transformers(2020) 10. 自适应卷积网络(2021) 上面列出了发展到现在CNN的…
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智能优化算法改进策略之局部搜索算子(三)—二次插值法

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1、原理介绍 多项式是逼近函数的一种常用工具。在寻求函数极小点的区间&#xff08;即寻查区间&#xff09;上&#xff0c;我们可以利用在若干点处的函数值来构成低次插值多项式&#xff0c;用它作为求极小点的函数的近似表达式&#xff0c;并用这个多项式的极小点作为原函数极…
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示例:推荐一个基于第三方开源控件库DataGridFilter封装的FilterColumnDataGrid，可以像Excel拥有列头筛选器

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一、目的&#xff1a;基于第三方开源控件库DataGridFilter封装的FilterColumnDataGrid&#xff0c;可以像Excel拥有列头筛选器&#xff0c;感兴趣的可以去下方链接地址查看开源控件库地址。本控件封装的目的在于将第三方库的皮肤和样式封装到皮肤库中可统一设置样式&#xff0c…
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