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Claude 3 Opus 在 C 语言考试中的表现

James James 收录于 评测  编程语言  大语言模型
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本文最后更新于 2024-03-11，文中内容可能已过时。
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1100之间所有的素数。可以使用穷举法，遍历1100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：$153 = 13 + 53 + 3^3$）。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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更新于 2024-03-11 
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