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C 练习实例87（保姆级教程）
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前言
在编程学习的旅程中，实践是巩固理论的最佳方式。C 练习实例87 是一个经典且富有挑战性的编程任务，它不仅考验对基础语法的掌握，还要求开发者具备一定的逻辑分析能力。无论是编程初学者还是中级开发者，通过这个实例都能获得多方面的提升。本文将从问题分析、代码实现、知识点解析和扩展思考四个维度展开，帮助读者系统性地理解和掌握这一实例的核心内容。
问题描述与目标
C 练习实例87 的具体要求通常是：编写一个程序，统计文本文件中每个单词出现的频率，并按频率从高到低输出结果。例如，输入文本为 "hello world hello C programming C"，输出应为：
hello: 2
C: 2
world: 1
programming: 1
这一任务涉及文件操作、字符串处理、数据结构设计等多个知识点，对开发者综合能力要求较高。
代码实现步骤解析
第一步：理解需求，拆解问题
首先，需要明确三个关键步骤：
- 读取文件内容：将文本文件中的所有单词提取出来。
- 统计单词频率：记录每个单词出现的次数。
- 排序与输出：按频率从高到低排序并打印结果。
形象比喻：
可以将这一过程类比为整理图书馆的书籍。假设我们需要统计某本书中每个关键词出现的次数。首先，我们需要把书的内容“扫描”一遍（读取文件），然后记录每个关键词出现的次数（统计频率），最后按出现次数从多到少排列关键词（排序与输出）。
第二步：实现文件读取与单词提取
使用C语言的文件操作函数（如 fopen, fgets）读取文本文件。关键点在于：
- 如何逐行读取文件内容？
- 如何将一行文本分割为单词？
示例代码片段（读取与分割单词）：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
// 函数：将字符串分割为单词数组
void split_words(char *line, char *words[], int *count) {
char *token = strtok(line, " \t\n");
while (token != NULL) {
// 去除标点符号（如逗号、句号）
int len = strlen(token);
if (len > 0 && !isalnum(token[len-1])) {
token[len-1] = '\0';
}
words[(*count)++] = token;
token = strtok(NULL, " \t\n");
}
}
int main() {
FILE *fp = fopen("input.txt", "r");
if (!fp) {
perror("Failed to open file");
return 1;
}
char line[256];
char *words[100];
int word_count = 0;
while (fgets(line, sizeof(line), fp)) {
split_words(line, words, &word_count);
}
fclose(fp);
return 0;
}
关键知识点解释：
strtok函数：用于分割字符串，分隔符为“空格、制表符、换行符”。- 去除标点符号：通过检查单词末尾字符是否为非字母数字，确保统计准确性。
第三步：统计单词频率
统计单词频率的核心是使用哈希表（Hash Table） 或 结构体数组 来记录每个单词及其出现次数。由于C语言本身没有内置的哈希表，这里采用结构体数组的方式：
定义结构体与数据存储逻辑：
typedef struct {
char word[50]; // 单词
int count; // 出现次数
} WordCount;
// 函数：统计单词频率
void count_words(WordCount *wc, char *words[], int total_words) {
int current = 0; // 当前已记录的单词数
for (int i = 0; i < total_words; i++) {
int found = 0;
for (int j = 0; j < current; j++) {
if (strcmp(wc[j].word, words[i]) == 0) {
wc[j].count++;
found = 1;
break;
}
}
if (!found) {
strcpy(wc[current].word, words[i]);
wc[current].count = 1;
current++;
}
}
}
逻辑分析：
- 遍历所有单词，若单词已存在结构体数组中，则计数器+1；
- 若不存在，则将新单词加入数组，并初始化计数器为1。
第四步：排序与输出结果
使用快速排序（Quick Sort） 或 冒泡排序（Bubble Sort） 对结构体数组按 count 字段降序排列：
排序函数实现：
// 比较函数：按 count 字段降序排序
int compare(const void *a, const void *b) {
WordCount *w1 = (WordCount *)a;
WordCount *w2 = (WordCount *)b;
return (w2->count - w1->count);
}
// 在 main 函数中调用排序
qsort(wc, current, sizeof(WordCount), compare);
完整代码整合与测试
以下是整合后的完整代码，包含文件读取、统计、排序和输出功能：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
typedef struct {
char word[50];
int count;
} WordCount;
void split_words(char *line, char *words[], int *count);
void count_words(WordCount *wc, char *words[], int total_words);
int main() {
FILE *fp = fopen("input.txt", "r");
if (!fp) {
perror("Failed to open file");
return 1;
}
char line[256];
char *words[100];
int word_count = 0;
while (fgets(line, sizeof(line), fp)) {
split_words(line, words, &word_count);
}
fclose(fp);
// 统计单词频率
WordCount wc[100];
count_words(wc, words, word_count);
// 排序
int current = word_count; // 实际有效单词数
qsort(wc, current, sizeof(WordCount), compare);
// 输出结果
for (int i = 0; i < current; i++) {
printf("%s: %d\n", wc[i].word, wc[i].count);
}
return 0;
}
void split_words(char *line, char *words[], int *count) {
char *token = strtok(line, " \t\n");
while (token != NULL) {
int len = strlen(token);
if (len > 0 && !isalnum(token[len-1])) {
token[len-1] = '\0';
}
words[(*count)++] = token;
token = strtok(NULL, " \t\n");
}
}
void count_words(WordCount *wc, char *words[], int total_words) {
int current = 0;
for (int i = 0; i < total_words; i++) {
int found = 0;
for (int j = 0; j < current; j++) {
if (strcmp(wc[j].word, words[i]) == 0) {
wc[j].count++;
found = 1;
break;
}
}
if (!found) {
strcpy(wc[current].word, words[i]);
wc[current].count = 1;
current++;
}
}
}
int compare(const void *a, const void *b) {
WordCount *w1 = (WordCount *)a;
WordCount *w2 = (WordCount *)b;
return (w2->count - w1->count);
}
关键知识点解析
1. 文件操作与字符串处理
fgets函数：逐行读取文件内容，避免一次性读取过大数据量。strtok函数：通过分隔符分割字符串，需注意其修改原字符串的特性。
2. 结构体与数组的联合使用
- 结构体设计：通过
WordCount结构体同时存储单词和计数器，逻辑清晰。 - 动态与静态数组：此处使用静态数组
WordCount wc[100]，需确保预估的容量足够。
3. 排序算法的选择
qsort函数：C标准库提供快速排序，需自定义比较函数。- 时间复杂度：排序步骤的时间复杂度为
O(n log n)，适合中等规模数据。
常见问题与优化建议
问题1：内存不足或溢出
- 现象：当输入文件过大时，静态数组
words或wc可能不足以存储所有数据。 - 解决方案：使用动态内存分配（
malloc/realloc）或链表结构。
问题2：大小写敏感
- 现象：当前代码将 "Hello" 和 "hello" 视为不同单词。
- 优化：在分割单词后，统一转换为小写（如
tolower函数）。
问题3：非字母数字字符的处理
- 现象：如单词结尾带标点（如 "hello."），需进一步优化
split_words函数。
扩展思考与应用
1. 性能优化
- 使用哈希表（如
uthash库）代替线性搜索，将统计时间复杂度从O(n²)降至O(n)。
2. 功能扩展
- 添加命令行参数，支持指定输入文件名。
- 将结果按字母顺序排序，或导出为 CSV 文件。
3. 现实场景应用
- 日志分析：统计服务器日志中错误代码的出现频率。
- 自然语言处理：作为文本分析的基础模块，用于关键词提取。
结论
通过 C 练习实例87 的实践，开发者不仅掌握了文件操作、字符串处理和排序算法等基础技能，还学会了如何将理论知识转化为实际代码。这一实例的复杂性在于需要整合多个知识点，但通过分步骤拆解、逐个击破，即使是编程初学者也能逐步攻克。建议读者在理解代码逻辑后，尝试修改输入文件、调整参数或添加新功能，进一步巩固学习成果。
编程是一门实践的艺术，而 C 练习实例87 正是这门艺术中的一块基石。通过不断练习与探索，开发者将能够构建更复杂、更高效的程序。