Простейший ввод-вывод. Управляющие операторы

Консольный ввод-вывод

Презентацию к данной лекции Вы можете скачать здесь.

Любая программа при вводе исходных данных и выводе результатов взаимодействует с внешними устройствами. Совокупность стандартных устройств ввода и вывода, то есть клавиатуры и экрана, называется консолью. В языке C# нет операторов ввода и вывода. Вместо них для обмена с внешними устройствами применяются стандартные объекты. Для работы с консолью в C# применяется класс Console, определенный в пространстве имен System. Методы этого класса Write и WriteLine уже использовались в листинге 3.1. Поговорим о них подробнее, для чего внесем некоторые изменения в этот листинг. Результаты этих изменений представлены в листинге 4.1.

using System;
namespace ConsoleApplication1
{    class Class1
    {    static void Main()
        {
            int     i = 3;
            double  y = 4.12;
            decimal d = 600m;
            string  s = "Вася";

            Console.WriteLine( "i = " + i );                   // 1
            Console.WriteLine( "s = " + s );                   // 2
            Console.WriteLine( "y = {0} \nd = {1}", y, d );    // 3
       }
    }
}

Результат работы программы:

i = 3
s = Вася
y = 4,12
d = 600

До сих пор мы использовали метод WriteLine для вывода значений переменных и литералов различных встроенных типов. Это возможно благодаря тому, что в классе Console существует несколько вариантов методов с именами Write и WriteLine, предназначенных для вывода значений различных типов.

Методы с одинаковыми именами, но разными параметрами называются перегруженными. Компилятор определяет, какой из методов вызван, по типу передаваемых в него величин. Методы вывода в классе Console перегружены для всех встроенных типов данных, кроме того, предусмотрены варианты форматного вывода.

Листинг 4.1 содержит два наиболее употребляемых варианта вызова методов вывода. Если метод WriteLine вызван с одним параметром, он может быть любого встроенного типа. В строке, помеченной комментариями "1" и "2", нам требуется вывести в каждой строке не одну, а две величины, поэтому прежде чем передавать их для вывода, их требуется "склеить" в одну строку с помощью операции +.

Перед объединением строки с числом надо преобразовать число из его внутренней формы представления в последовательность символов, то есть в строку. Преобразование в строку определено во всех стандартных классах C# — для этого служит метод ToString(). В данном случае он выполняется неявно.

Оператор 3 иллюстрирует форматный вывод. В этом случае используется другой вариант метода WriteLine. Первым параметром методу передается строковый литерал, содержащий, помимо обычных символов, предназначенных для вывода на консоль, параметры в фигурных скобках, а также управляющие последовательности. Параметры нумеруются с нуля, перед выводом они заменяются значениями соответствующих переменных в списке вывода.

Из управляющих последовательностей чаще всего используются символы перевода строки ( \n ) и горизонтальной табуляции ( \t ).

Рассмотрим простейшие способы ввода с клавиатуры. В классе Console определены методы ввода строки и отдельного символа, но нет методов, которые позволяют непосредственно считывать с клавиатуры числа. Ввод числовых данных выполняется в два этапа:

1. Символы, представляющие собой число, вводятся с клавиатуры в строковую переменную.
2. Выполняется преобразование из строки в переменную соответствующего типа.

Преобразование можно выполнить либо с помощью специального класса Convert, определенного в пространстве имен System, либо с помощью метода Parse, имеющегося в каждом стандартном арифметическом классе. В листинге 4.2 используются оба способа.

using System;
namespace ConsoleApplication1
{    class Class1
    {    static void Main()
        {
            Console.WriteLine( "Введите строку" );
            string s = Console.ReadLine();                  // 1
            Console.WriteLine( "s = " + s );
            
            Console.WriteLine( "Введите символ" );
            char c = (char)Console.Read();                  // 2
            Console.ReadLine();                             // 3
            Console.WriteLine( "c = " + c );
        
            string buf;        // строка – буфер для ввода чисел

            Console.WriteLine( "Введите целое число" );
            buf = Console.ReadLine();
            int i = Convert.ToInt32( buf );                 // 4
            Console.WriteLine( i );

            Console.WriteLine( "Введите вещественное число" );
            buf = Console.ReadLine();
            double x = Convert.ToDouble( buf );             // 5
            Console.WriteLine( x );

            Console.WriteLine( "Введите вещественное число" );
            buf = Console.ReadLine();
            double y = double.Parse( buf );                 // 6
            Console.WriteLine( y );

            Console.WriteLine( "Введите вещественное число" );
            buf = Console.ReadLine();
            decimal z = decimal.Parse( buf );               // 7
            Console.WriteLine( z );
        }
    }
}

Ввод строки выполняется в операторе 1. Длина строки не ограничена, ввод выполняется до символа перевода строки.

Ввод символа выполняется с помощью метода Read, который считывает один символ из входного потока (оператор 2). Метод возвращает значение типа int, представляющее собой код символа, или –1, если символов во входном потоке нет (например, пользователь нажал клавишу Enter ). Поскольку нам требуется не int, а char, а неявного преобразования от int к char не существует, приходится применить операцию явного преобразования типа.

Оператор 3 считывает остаток строки и никуда его не передает. Это необходимо потому, что ввод данных выполняется через буфер — специальную область оперативной памяти. Фактически данные сначала заносятся в буфер, а затем считываются оттуда процедурами ввода. Занесение в буфер выполняется по нажатию клавиши Enter вместе с ее кодом. Метод Read, в отличие от ReadLine, не очищает буфер, поэтому следующий после него ввод будет выполняться с того места, на котором закончился предыдущий.

В операторах 4 и 5 используются методы класса Convert, в операторах 6 и 7 — методы Parse классов Double и Decimal библиотеки .NET, которые используются здесь через имена типов С# double и decimal.

Внимание

При вводе вещественных чисел дробная часть отделяется от целой с помощью запятой (или точки - зависит от региональных настроек).

Если вводимые с клавиатуры символы нельзя интерпретировать как вещественное число, генерируется исключение.

Ввод-вывод в файлы

Часто бывает удобно заранее подготовить исходные данные в текстовом файле и считывать их в программе. Вывод из программы тоже бывает полезно выполнить не на экран, а в текстовый файл. Работа с файлами подробно рассматривается позже, а сейчас приведем лишь образцы для использования в программах. В листинге 4.3 приведена версия программы из листинга 4.1, выполняющая вывод не на экран, а в текстовый файл с именем output.txt. Файл создается в том же каталоге, что и исполняемый файл программы, по умолчанию — ...\ConsoleApplication1\bin\Debug.

using System;
using System.IO;                                                     // 1
namespace ConsoleApplication1
{    class Class1
    {    static void Main()
        {
            StreamWriter f = new StreamWriter( "output.txt" );       // 2
            int     i = 3;
            double  y = 4.12;
            decimal d = 600m;
            string  s = "Вася";

            f.WriteLine( "i = " + i );                               // 3
            f.WriteLine( "s = " + s );                               // 4
            f.WriteLine( "y = {0} \nd = {1}", y, d );                // 5

            f.Close();                                               // 6
        }
    }
}

Для того чтобы использовать в программе файлы, необходимо:

1. Подключить пространство имен, в котором описываются стандартные классы для работы с файлами (оператор 1).
2. Объявить файловую переменную и связать ее с файлом на диске (оператор 2).
3. Выполнить операции ввода-вывода (операторы 3–5).
4. Закрыть файл (оператор 6).

Ввод данных из файла выполняется аналогично. В листинге 4.4 приведена программа, аналогичная листингу 4.2, но ввод выполняется из файла с именем input.txt, расположенного в каталоге D:\C#. Текстовый файл можно создать с помощью любого текстового редактора, удобно использовать Visual Studio.NET.

using System;
using System.IO;
namespace ConsoleApplication1
{    class Class1
    {    static void Main()
        {
            StreamReader f = new StreamReader( "d:\\C#\\input.txt" );
            string s = f.ReadLine();
            Console.WriteLine( "s = " + s );
            
            char  c = (char)f.Read();
            f.ReadLine();
            Console.WriteLine( "c = " + c );
        
            string buf;
            buf = f.ReadLine();
            int i = Convert.ToInt32( buf );
            Console.WriteLine( i );

            buf = f.ReadLine();
            double x = Convert.ToDouble( buf );
            Console.WriteLine( x );

            buf = f.ReadLine();
            double y = double.Parse( buf );
            Console.WriteLine( y );

            buf = f.ReadLine();
            decimal z = decimal.Parse( buf );
            Console.WriteLine( z );
            f.Close();
        }
    }
}

Математические функции — класс Math

Самая простая программа, которую можно себе представить (не считая "Hello, World!"), состоит из ввода исходных данных, вычислений по каким-то формулам и вывода результата. В выражениях, из которых состоят формулы, часто используются математические функции, например, синус или возведение в степень. Они реализованы в классе Math, определенном в пространстве имен System. Описание методов и полей класса приведено в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Основные поля и статические методы класса Math

Имя	Описание	Результат	Пояснения
Abs	Модуль	Перегружен	| x | записывается как Abs(x)
Acos	Арккосинус	double	Acos(double x)
Asin	Арксинус	double	Asin(double x)
Atan	Арктангенс	double	Atan2(double x, double y) — угол, тангенс которого есть результат деления y на x
BigMul	Произведение	long	BigMul(int x, int y)
Ceiling	Округление до большего целого	double	Ceiling(double х)
Cos	Косинус	double	Сos(double x)
Cosh	Гиперболический косинус	double	Cosh(double x)
DivRem	Деление и остаток	Перегружен	DivRem(x, y, rem)
E	База натурального логарифма (число е)	double	2,71828182845905
Exp	Экспонента	double	e x записывается как Exp(x)
Floor	Округление до меньшего целого	double	Floor(double х)
IEEERemainder	Остаток от деления	double	IEEERemainder(double x, double y)
Log	Натуральный логарифм	double	loge x записывается как Log(x)
Log10	Десятичный логарифм	double	log10 x записывается как Log10(x)
Max	Максимум из двух чисел	Перегружен	Max(x, y)
Min	Минимум из двух чисел	Перегружен	Min(x, y)
PI	Значение числа	double	3,14159265358979
Pow	Возведение в степень	double	xy записывается как Pow(x, y)
Round	Округление	Перегружен	Round(3.1) даст в результате 3 Round (3.8) даст в результате 4
Sign	Знак числа	int	Аргументы перегружены
Sin	Синус	double	Sin(double x)
Sinh	Гиперболический синус	double	Sinh(double x)
Sqrt	Квадратный корень	double	x записывается как Sqrt(x)
Tan	Тангенс	double	Tan(double x)
Tanh	Гиперболический тангенс	double	Tanh(double x)

В листинге 4.5 приведен пример применения методов класса Math.

using System;
namespace ConsoleApplication1
{    class Class1
    {    static void Main()
        {
            Console.Write( "Введите х: " );
            double x = double.Parse( Console.ReadLine() );
            Console.Write( "Введите y: " );
            double y = double.Parse( Console.ReadLine() );
            Console.WriteLine( "Максимум из х и y : " + Math.Max(x, y) );
            double z = Math.Pow(Math.Sin(x), 2) +  Math.Pow(Math.Sin(y), 2);
            Console.WriteLine( "Сумма квадратов синусов х и y : " + z ); 
        }
    }
}

Теперь вы знаете достаточно, чтобы писать линейные программы, все операторы в которых выполняются последовательно, один за другим, например: ввод исходных данных, вычисления по формулам, вывод результатов. Для написания программ более сложной структуры необходимо изучить управляющие операторы, которые, как следует из их названия, управляют потоками вычислений.