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第三章 数据决定程序结构

1. 本书行将出版之时,美国的个人所得税分为 5 种不同的税率,其中最大的税率大约为 40%。以前的情况则更为复杂,税率也更高。下面所示的程序文本采用 25 个 if 语句的合理方法来计算 1978 年的美国联邦所得税。税率序列为 0.14,0.15,0.16,0.17,0.18,...。序列中此后的增幅大于 0.01。有何建议呢?(代码略)

税收表格中的每一项都包含三个值:该等级的下界、基本税收以及超出下界的税收。通过在表中增加一个具有“无限”下界的最终哨兵项,我们可以使顺序搜索代码更易编写、速度更快;当然也可以使用二分搜索。这些方法能够用于任何分段线性函数。

2. k 阶常系数线性递归定义的级数如下:an = c1an-1 + c2an-2 +...+ ckan-k + ck+1,其中,c1,...,ck+1为实数。编写一个程序,其输入为 k,a1,...,ak,c1,...,ck+1 和 m,输出为 a1 至 am。该程序与计算一个具体的 15 阶递归的程序相比会复杂多少?不使用数组又如何实现呢?

用一个数组表示递归的系数,另一个数组表示前面 k 个值。程序在一个循环内部包含另一个循环。

3. 编写一个“banner”函数,该函数的输入为大写字母,输出为一个字符数组,该数组以图形化的方式表示该字母。

印刷体字母“I”可以编码为:

3 lines 9 x

6 lines 3 blank 3 x 3 blank

3 lines 9 x

或者更为紧凑的格式:

3 9 x 6 3 b 3 x 3 b 3 9 x

(意思就是前 3 行每行 9 个 x,接着 6 行每行 3 个空格 3 个 x 再 3 个空格,接着 3 行每行 9 个 x)

4. 编写处理如下日期问题的函数:给定两个日期,计算两者之间的天数;给定一个日期,返回值为周几;给定月和年,使用字符数组生成该月的日历。

为了求出两个日期之间的天数,我们需要计算这两个日期在相应年份中的编号,用后者减去前者(可能需要借助于具体的年份),然后加上年份之差的 365 倍,最后再为每个闰年加上 1。为了求出给定的日期是周几,我们需要计算给定日期和一个已知的周日之间的天数,然后用模运算将其转化为周几。为了生成给定年份中某个月的日历,我们需要知道该月有多少天(注意要正确处理二月份)以及该月的第一天是周几。Dershowitz 和 Reingold 专门写了一本 Calendrical Calculations(剑桥大学出版社 1997 年出版)。

5. 本习题处理英文中的一小部分连字符问题。下面所示的规则描述了以字母“c”结尾的单词的一些合法的连字符现象:et-ic al-is-tic s-tic p-tic -lyt-ic ot-ic an-tic n-tic c-tic at-ic h-nic n-ic m-ic l-lic b-lic -clic l-ic h-ic f-ic d-ic -bic a-ic -mac i-ac 规则的应用必须按照上述顺序进行;因此,有连字符“eth-nic”(由规则“h-nic”捕获)和“clin-ic”(前一测试失败,然后满足“n-ic”)。如何用函数来表达该规则?要求函数的输入为单词,返回值必须是后缀连字符。

由于对单词的比较是从右向左进行的,所以将单词按相反顺序(从右到左)存储可能需要付出一些代价。为了表示后缀序列,我们可以使用二维字符数组(通常比较浪费)或者用终止字符分割后缀的一维字符数组,也可以使用带有单词指针数组的字符数组。

6. 编写一个“格式信函发生器”,使之可以通过数据库中的每条记录来生成定制的文档(这常常称为“邮件归并”特性)。设计简短的模板和输入文件来测试程序的正确性。

Aho、Kernighan 和 Weinberger 在 AWK Programming Language(Addison-Wesley 出版社 1988 年出版)一书的第 101 页给出了一个 9 行的程序来生成格式信函。

7. 常见的字典允许用户查找单词的定义。习题 2.1 描述了允许用户查找变位词的字典。设计查找单词正确拼写的字典和查找单词的押韵词的字典。讨论具有以下功能的字典:查找整数序列(例如,1,1,2,3,5,8,13,21,...)、化学结构或者歌曲韵律结构。

斐波那契数列

8. [S.C.Johnson]七段显示设备实现了十进制数字 0 - 9。编写一个使用 5 个七段显示数字来显示 16 位正整数的程序。输出为一个 5 个字节的数组,当且仅当数字 j 中的第 i 段点亮时,字节 j 中的位 i 置 1。
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