PTA浙大版《C语言程序设计(第3版)》练习4-3 求给定精度的简单交错序列部分和

本文介绍了一个C语言程序,用于计算序列1-1/4+1/7-1/10+...的部分和,直到最后一项的绝对值不大于给定的精度eps。程序通过迭代方式逐步累加各项值,并确保结果的精度。

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本题要求编写程序,计算序列部分和 1 - 1/4 + 1/7 - 1/10 + ... 直到最后一项的绝对值不大于给定精度eps。

输入格式:

输入在一行中给出一个正实数eps。

输出格式:

在一行中按照“sum = S”的格式输出部分和的值S,精确到小数点后六位。题目保证计算结果不超过双精度范围。

输入样例1:

4E-2

输出样例1:

sum = 0.854457

输入样例2:

0.02

输出样例2:

sum = 0.826310
#include<stdio.h>
int main()
{
	int flag,denominator;
	double sum,a,item;
	flag=1;
	item=1;
	denominator=1;
	scanf("%lf",&a);
	do{
		item=1.0/denominator;        //最后一项的绝对值
		sum=sum+flag*item;                
		flag=-flag;                  //下一项符号
		denominator=denominator+3;	 //分母
	}while(item>a);
	
	printf("sum = %.6f",sum);
	
	return 0; 
}

<think>嗯,用户问的是关于PTA给定精度简单交错级数部分的C语言实现。首先,我需要明确题目要简单交错级数应该是指正负交替的级数,比如像1 - 1/2 + 1/3 - 1/4 + ...这样的形式。用户提到的是给定精度,所以应该是计算直到某一项的绝对值小于精度为止,然后部分。 首先,我得回忆一下交错级数的性质。根据莱布尼兹判别法,这样的级数如果满足项的绝对值单调递减且趋近于零,那么级数是收敛的。不过题目可能不需要考虑收敛性,只需要按精度计算部分。 接下来,用户需要的是C语言代码。那么具体步骤应该是怎样的呢?假设精度是eps,我们需要循环计算每一项,当某项的绝对值小于eps时停止,并将之前的所有项相加。但需要注意的是,题目可能有不同的要,比如是否包含最后一项。例如,有的题目可能要最后一项的绝对值必须小于等于精度,这时候在循环条件中要处理这种情况。 举个例子,比如级数的通项是(-1)^(n-1)/(2n-1),比如计算π/4的近似值。这时候每一项的绝对值是1/(2n-1),当这个值小于等于精度时停止。循环中需要累加每一项,注意符号的变化。 那么如何用C语言实现呢?首先,变量初始化。sum初始化为0,当前项term的初始值可能需要设为第一个项,或者根据循环结构来处理。符号可以用一个变量比如sign,每次循环乘以-1。或者,也可以用pow(-1, n)的方式,不过这样效率可能不高,用sign变量更高效。 然后,循环的条件应该是当前项的绝对值大于等于精度时才继续循环,否则退出。但要注意,在进入循环前需要先处理第一项,或者在循环中计算下一项。例如,可以用一个do-while循环,先加项,再更新下一项的值。 可能出现的错误点包括:循环条件处理不当导致少加一项或者多加一项,符号处理错误,分母的递推错误,比如每次应该增加2还是1。例如,分母可能是1,3,5,...即每次增加2,对应项数为n=1,2,3时的分母为2n-1。 另外,精度eps的类型应该是double,输入时用%lf。循环变量n从1开始,每次循环n自增1,分母是2n-1,符号为(-1)^(n-1),可以用sign = 1,每次循环sign *= -1,初始时第一项是正的,所以可能需要调整初始值。 举个例子,假设级数是1 - 1/3 + 1/5 - 1/7 + ...,那么第n项的符号是(-1)^(n-1),分母是2n-1。每次循环计算term = sign / (2n-1),然后sum += term。然后判断下一项的绝对值是否小于eps,如果是的话停止。或者题目可能要在循环中处理当前项,即当当前项的绝对值小于eps时停止,但根据题目描述,可能需要累加当前项后再检查。 这里可能需要仔细阅读题目要。比如,题目可能要精确到最后一项的绝对值不小于eps,也就是说,当当前项的绝对值小于eps时,停止累加。那么循环应该继续当当前项的绝对值>=eps时,将该项加入sum,然后计算下一项。或者,可能需要在加入sum之后,再计算下一项的值,并判断是否应该停止。这时候可能出现的情况是,当前项被加入sum,但下一项的绝对值已经小于eps,所以停止。这时候,循环条件应该在计算下一项之后判断是否继续。 比如,流程可能如下: 初始化sum=0, sign=1, n=1 计算term = sign / (2n-1) 当|term| >= eps时,执行: sum += term 然后更新sign = -sign,n +=1,计算新的term 否则,退出循环 或者,可能需要在加入term之前判断,这样最后一次term不满足条件的话不会被加入。但题目可能要包含当前项直到它的绝对值小于eps为止。这时候需要明确题目要是“最后一项的绝对值小于eps”时停止,并且不将该项加入sum。例如,题目可能说明:“当某一项的绝对值小于精度时,计算停止,但该不满足条件的项不加入总”。或者,可能要包括这一项。这会影响循环的结构。 例如,PTA题目中的例子可能如下: 输入精度eps,计算部分直到某项绝对值小于eps为止,但该项不加入总。此时,循环条件是当当前项的绝对值 >=eps时,加入sum,并继续。否则,终止。这样,循环结构可能是一个while循环,在每次加入前检查。 但是,如果使用do-while结构,会导致至少执行一次循环体,可能将term加入sum之后,再检查。这时候需要看如何处理。 比如,可能的正确流程是: sum =0.0 n=1 sign=1 term =1.0/(2n-1) → 1.0/1=1.0 然后,当term >=eps时: sum += sign * term 然后计算下一项,n增加,符号变化,然后计算新的term,并再次判断。 或者,另一种方式: 初始化sum=0.0, sign=1, n=1, term=1.0; while(fabs(term) >= eps) { sum += term; sign = -sign; n +=1; term = sign / (2*n -1); // 这里可能有问题,因为n已经加1了,所以分母是2*(n)+1 -1=2n+1? 不对,可能循环变量的处理需要再仔细考虑。 比如,初始n=1,term是1.0/(2*1-1)=1.0。然后,当加入sum后,n增加到2,term是-1/(2*2-1)= -1/3。然后判断这个term的绝对值是否>=eps。如果是,继续循环。否则,不加入sum。这样,sum中会包含前面的项,直到当前term的绝对值不小于eps时才加入。但这样处理会导致最后一项是否被加入? 比如,假设eps是0.1。初始term=1.0 >=0.1,加入sum。然后计算新的term=-1/3-0.333,绝对值0.333 >=0.1,加入sum。然后n=3,term=1/5=0.2 >=0.1,加入。n=4,term=-1/7≈-0.1428…绝对值0.1428 >=0.1,加入。n=5,term=1/9≈0.111… >=0.1,加入。然后n=6,term=-1/11≈-0.0909,绝对值小于0.1,所以循环终止。此时sum中已经加入了前5项(n从1到5),而第六项未被加入。那么总是1 -1/3 +1/5 -1/7 +1/9 ≈ 0.8349…对吗?或者可能我的循环结构有问题? 或者,可能循环结构应该是在每次循环开始时计算term,然后判断是否满足条件,如果满足就加入sum。例如: sum = 0; n=1; sign=1; while(1) { term = sign/(2*n-1); if(fabs(term) < eps) break; sum += term; sign = -sign; n++; } 这样,当term的绝对值小于eps时,break,不加入该term。那么,假设eps是0.1: 第一次循环,term=1/1=1 >=0.1 → sum +=1 → sign变为-1,n=2. 第二次循环,term=-1/3-0.333 →绝对值>=0.1 →sum +=-0.333 →总约0.666 → sign变为1,n=3. 第三次循环,term=1/5=0.2 → >=0.1 →加入总,sum≈0.866 → sign变-1,n=4. 第四次循环,term=-1/7≈-0.1428 →绝对值>=0.1 →加入总,sum≈0.723 → sign变1,n=5. 第五次循环,term=1/9≈0.111 →绝对值>=0.1 →加入总,sum≈0.834 → sign变-1,n=6. 第六次循环,term=-1/11≈-0.0909 →绝对值<0.1 →break。此时sum已经加入了前五次项。所以总是前五项之。这样处理是正确的吗? 根据题目要,当某一项的绝对值小于给定精度时,停止计算,并不计入总。这样,上面的处理是正确的。所以循环结构应该是先计算term,判断是否满足,如果满足就停止,否则加入sum,并继续。 这样的话,在代码中需要使用一个无限循环,每次计算当前term,判断是否小于eps,如果是则退出,否则加入sum,并更新n符号。 这样的结构在C语言中可以这样写: double eps; scanf("%lf", &eps); double sum = 0.0; int n = 1; int sign = 1; while(1) { double term = sign * 1.0 / (2 * n - 1); if(fabs(term) < eps) { break; } sum += term; sign *= -1; n++; } printf("sum = %.6f\n", sum); 但这里需要注意,当第一次循环时,term的绝对值可能已经小于eps吗?比如如果eps非常大,比如2.0,那么第一次term=1.0的绝对值小于2?是的,这样会导致循环立即退出,sum为0。但根据题目要,可能需要处理这种情况。例如,当输入的eps大于等于1时,sum会是0,因为没有项被加入。但这种情况可能是否合理取决于题目具体要。比如,当用户输入的eps是0.5,那么第一项的绝对值是1>=0.5,会被加入sum,然后循环继续。但第二次的term是-1/3-0.333,其绝对值0.333 <0.5,此时退出,sum=1.0。这可能是正确的,因为题目要当某一项的绝对值小于eps时停止,并不计入该项。因此,当第一次项的绝对值大于等于eps时会被计入,而下一项的绝对值可能小于eps,此时停止。 综上,这样的代码结构是正确的。需要注意符号的处理,以及分母的递推是否正确。在代码中,每处理一项后,n自增1,符号反转,这样下一项的符号就正确。 现在测试一个例子:当eps=0.1时,sum应该是1 -1/3 +1/5 -1/7 +1/9 ≈ 1 -0.333333 +0.2 -0.142857 +0.111111 ≈计算: 1 -0.333333 =0.666667 +0.2 →0.866667 -0.142857 →0.723810 +0.111111 →0.834921 然后下一项是-1/11≈-0.0909,绝对值0.0909<0.1,停止。所以总是0.834921,保留六位小数为0.834921,即输出sum=0.834921。 那正确的代码是否这样处理? 另外,需要考虑的是,当给定精度非常小,例如1e-6,这时候需要计算很多项,可能导致时间问题,但题目应该不会有这样的限制。 另一个需要注意的问题是,term的计算是否正确。例如,分母是2n-1,当n=1时,分母是1,正确。n=2时,分母是3,正确,依此类推。 因此,代码的大体结构是正确的。但需要处理浮点数的精度问题吗?在C语言中,使用double类型足够处理大多数情况。 现在,用户的问题可能涉及的是这个具体类型的级数,但题目名称是“简单交错系列部分”,可能不特指某个具体级数,比如可能是1 - 1/2 + 1/3 -1/4 +…这样的调级数的交错本。这时候,term的通项是(-1)^(n-1)/n。此时,循环中的分母应该是n,而不是2n-1。因此,用户的问题可能需要明确具体的级数形式。但根据PTA的题目,可能题目中的具体级数是特定的,比如计算π/4的近似值,即莱布尼兹级数,其通项是(-1)^(n-1)/(2n-1)。 因此,用户可能需要根据具体的级数来编写代码。所以,在回答中需要明确用户需要的是哪种级数,或者题目中的级数的通项形式。如果题目中的简单交错系列具体形式不明确,可能需要假设,或者根据常见的PTA题目来推断。 比如,我查一下PTA中的相关题目,例如,基础编程题目集7-14 整数段,但可能记错了。或者,可能有一个题目是要计算形如1 - 1/3 + 1/5 - 1/7 +…的部分,直到最后一项的绝对值小于给定精度eps。例如,题目可能是这样的: 要程序计算简单交错序列部分,直到某一项的绝对值小于eps为止,精确到小数点后六位。 输入格式:输入给出一个正实数eps。 输出格式:输出部分的值,精确到小数点后六位。 例如,输入0.02,那么项包括1, -1/3, 1/5, -1/7, 1/9, -1/11。因为1/11≈0.0909,绝对值小于0.02吗?不,0.0909>0.02。所以需要更多的项。例如,当eps=0.02时,每一项的绝对值直到某个n满足1/(2n-1) >=0.02。当1/(2n-1) <0.02时,停止。即2n-1>50 →n>25.5,所以n=26。此时,项是1/(2*26-1)=1/51≈0.0196<0.02,所以循环停止,此时前25项被加入总。那么总的计算是前25项的。 因此,代码中的循环条件是正确的,即每次计算当前项的绝对值是否小于eps,如果是就停止,否则加入总,并继续循环。 综上,正确的C语言代码应该如下: #include <stdio.h> #include <math.h> int main() { double eps; scanf("%lf", &eps); double sum = 0.0; int n = 1; int sign = 1; while(1) { double term = sign * 1.0 / (2 * n - 1); if(fabs(term) < eps) { break; } sum += term; sign = -sign; n++; } printf("sum = %.6f\n", sum); return 0; } 但这里需要注意,当输入的eps非常小,比如小于等于0时,应该怎么处理?不过题目可能假设输入的eps是正实数,所以不需要处理这种情况。此外,当eps为0时,循环会无限进行,但题目应该保证输入的eps是正数。 现在,测试这个代码是否正确。例如,当eps=0.1时,前五项的是否正确? 代码的执行过程如下: 初始化sum=0,n=1,sign=1. 第一次循环: term = 1/(2*1-1) =1.0 →fabs(1.0) >=0.1 →加入sum →sum=1 →sign变为-1,n=2. 第二次循环: term=-1/(2*2-1)= -1/3-0.333333 →abs=0.333333 >=0.1 →sum +=-0.333333 →sum≈0.666667 →sign变1,n=3. 第三次循环: term=1/(5)=0.2 →abs>=0.1 →sum=0.866667 →sign变-1,n=4. 第四次循环: term=-1/7≈-0.142857 →abs=0.142857 >=0.1 →sum=0.723810 →sign变1,n=5. 第五次循环: term=1/9≈0.111111 →abs>=0.1 →sum=0.834921 →sign变-1,n=6. 第六次循环: term=-1/11≈-0.090909 →abs=0.090909 <0.1 →break. 此时sum是前五项的,即0.834921,输出六位小数为0.834921。 这与之前的计算一致,所以代码是正确的。 另一个测试用例:输入eps=1e-6,应该计算足够多项,直到term的绝对值小于1e-6。例如,2n-1>1e6 →n≈500000.5,所以n=500001。因此,循环会执行到n=500000项。 所以代码的正确性没有问题。 因此,总结步骤: 1. 读取精度eps。 2. 初始化变量sum、n、sign。 3. 进入无限循环,计算当前项term。 4. 如果term的绝对值小于eps,退出循环。 5. 否则,将term加入sum,并更新符号n。 6. 循环结束后,输出sum,保留六位小数。 在代码中需要注意的数据类型是double,以及正确使用符号分母的计算。 可能的错误点: - 分母的计算错误,比如写成2*n+1,而不是2*n-1。 - 符号更新错误,比如在每次循环中应该先加入term,再更新符号,否则会导致下一项的符号错误。 例如,正确的顺序是:计算term,判断,如果加入sum,然后更新signn。例如,在代码中,term的符号由当前的sign决定,加入sum后,sign变为负,以便下一次的term符号正确。 因此,代码是正确的。 用户可能需要这样的解释代码示例,所以回答中应包含逐步的思考过程最终的代码实现,同时说明关键点,如循环条件、符号处理、精度判断等。</think>要解决PTA给定精度简单交错级数部分问题,我们可以按照以下步骤实现: ### 问题分析 假设目标级数为 **$1 - \frac{1}{3} + \frac{1}{5} - \frac{1}{7} + \dots$**,这是一个典型的交错级数。要计算部分,直到某一项的绝对值小于给定精度 **$\epsilon$** 时停止,且该项不计入总。 ### 算法思路 1. **初始化变量**:总 `sum`、当前项序号 `n`、符号控制 `sign`。 2. **循环计算**: - 计算当前项的值 `term = sign / (2n-1)`。 - 若当前项绝对值小于精度 $\epsilon$,终止循环。 - 否则,将当前项累加到总,并更新符号项序号。 3. **输出结果**:保留6位小数。 ### C语言代码实现 ```c #include <stdio.h> #include <math.h> int main() { double eps; scanf("%lf", &eps); // 输入精度 double sum = 0.0; // 部分 int n = 1; // 当前项序号 int sign = 1; // 符号控制,初始为+1 while (1) { double term = sign * 1.0 / (2 * n - 1); // 计算当前项 if (fabs(term) < eps) { // 若当前项精度不足,退出循环 break; } sum += term; // 累加当前项 sign *= -1; // 符号反转 n++; // 下一项 } printf("sum = %.6f\n", sum); // 输出结果,保留6位小数 return 0; } ``` ### 关键点说明 1. **循环终止条件**:通过 `fabs(term) < eps` 判断当前项是否满足精度。若满足,**不累加该项**。 2. **符号控制**:通过 `sign *= -1` 实现正负交替。 3. **分母计算**:项的分母为 **$2n-1$**,确保生成序列 **$1, 3, 5, 7, \dots$**。 4. **数据类型**:使用 `double` 保证精度,输入输出用 `%lf` 格式。 ### 示例测试 - **输入**:`0.1` - **计算过程**: 1. 第1项:$1.0$(绝对值 $\geq 0.1$,累加后总为 $1.0$) 2. 第2项:$-1/3 \approx -0.333$(绝对值 $\geq 0.1$,累加后总为 $0.6667$) 3. 第3项:$1/5 = 0.2$(绝对值 $\geq 0.1$,累加后总为 $0.8667$) 4. 第4项:$-1/7 \approx -0.1428$(绝对值 $\geq 0.1$,累加后总为 $0.7238$) 5. 第5项:$1/9 \approx 0.1111$(绝对值 $\geq 0.1$,累加后总为 $0.8349$) 6. 第6项:$-1/11 \approx -0.0909$(绝对值 $< 0.1$,终止循环) - **输出**:`sum = 0.834921` ### 总结 该算法通过逐项计算并判断精度,逐步累加满足条件的项,最终得到符合要的级数部分。代码简洁高效,时间复杂度为 **$O(n)$**,适用于一般精度
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