《C语言及程序设计》实践参考——玩转日期和时间

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【项目2-玩转日期和时间】

定义一个表示时间（包括年、月、日、时、分、秒）的结构体，然后完成下面的功能。

提示：将各个功能分别设计成函数实现，在main函数中调用，进行测试。可以设计一个函数，即刻进行测试，以降低复杂度。

要实现的功能是：

（1）输入一个时间（注意各部分数据的取值范围）将输入的时间保存在一个结构体变量中；

（2）输出该日在本年中是第几天（注意闰年问题）；

（3）输出这是这一天中的第几秒；

（4）输出这是这一年中的第几秒；（不要认为这个数荒唐，在计算中需要取随机数时需要一个不会重复的“种子数”，这个秒数是常用的。）

（5）求你输入的时间d天后是哪年哪月哪日，将结果保存在一个结构体变量中输出。

[参考解答]

整体的考虑

　　最后编好的程序的结构应该如下所示，其中所需要设计，一是存储数据所用的数据结构——结构体，二是整个程序的框架，除了main()函数之外，还要有一系列的其他函数作为支撑。在严格的软件工程中，需要提前将所需要的函数（工程中称之为模块）设计出来，而在学习语法阶段，不妨也便宜行事，需要什么写什么，这样做更快一些。在此基础上，main()函数只要按照题目中的要求，或输入，或调用函数，逐个地写出来即可。

　　所以，这个程序最后的结构会是：

#include <stdio.h>
struct Time
{
    int year;
    int month;
    int day;
    int hour;
    int minute;
    int second;
};

//待设计的一大堆函数，是哪些，暂不考虑

int main()
{
    struct Time t;
    //（1）输入一个时间（注意各部分数据的取值范围）将输入的时间保存在一个结构体变量中；
    printf("请输入一个时间(包括年，月，日，时，分，秒):\n");
    getTime(&t);      //输入将不会是很简单的一两条语句，写个函数完成
    outputTime(t);   //马上验证输入，很自地完成

    //（2）输出该日在本年中是第几天（注意闰年问题）；
    printf("这是这一年中的第%d天。\n", dayOfYear(t)); //设计专门的函数完成

    //（3）输出这是这一天中的第几秒；
    printf("这是这一天中的第%d秒。\n", secondOfDay(t));//设计专门的函数完成

    //（4）输出这是这一年中的第几秒；
    printf("这是这一年中的第%d秒。\n", dayOfYear(t)*24*3600+secondOfDay(t));

    //（5）求你输入的时间d天后是哪年哪月哪日，将结果保存在一个结构体变量中输出；
    scanf("%d", &d);
    printf("这一天后%d天是：", d);
    outputTime(afterDays(t,d));

    //（6）求你输入的时间s秒后是何日何时，将结果保存在一个结构体变量中输出；
    scanf("%d", &d);
    printf("这一时的后%d秒是：", s);
    outputTime(afterSeconds(t,s));

    //到此任务完成
    return 0;
}

　　胖子是一口一口吃出来的，程序得一点一点写出来，做一些，就测试一点，保证局部不要出问题。不要妄图全写完了才去测试，医生说食物摄取过量，老百姓讲是吃撑了。

完成第（1）个要求，测试通过键盘输入进行即可

　　在这样一种指导思想下，先完成第（1）个要求，主要是写出自定义函数来。将需要多次用到的功能，例如，输入中要保证范围的要求，也“抽象”一下，做成函数getNum()。不少成员的取值范围是确定的，但每月的天数并不都一样有些麻烦，设计一个函数daysOfMonth()实现，将有利于整个程序的简洁。

　　参考代码可以如下：

#include <stdio.h>
struct Time
{
    int year;
    int month;
    int day;
    int hour;
    int minute;
    int second;
};

//输入一个限定范围内的整型数值
int getNum(char *prompt, int min, int max)
{
    int value=-1;
    printf("输入%s，范围[%d, %d]:", prompt, min, max);
    do
    {
        scanf("%d", &value);
    }
    while(value<min || value>max);
    return value;
}

//返回y年m月的天数
int daysOfMonth(int m,int y)
{
    int days;
    switch(m)
    {
    case 1:
    case 3:
    case 5:
    case 7:
    case 8:
    case 10:
    case 12:
        days=31;
        break;
    case 4:
    case 6:
    case 9:
    case 11:
        days=30;
        break;
    case 2:
        if((y%4==0&&y%100!=0)||y%400==0)
            days=29;
        else
            days=28;
    }
    return days;
}

//输入时间，参数为指针，可以影响实参的值
void getTime(struct Time *p)
{
    p->year=getNum("年",0,3000); //getNum()用于输入一定范围内的数
    p->month=getNum("月",1,12);
    p->day=getNum("日",1,daysOfMonth(p->month, p->year));
    p->hour=getNum("时",0,24);
    p->minute=getNum("分",0,59);
    p->second=getNum("秒",0,59);
}

//输出时间
void outputTime(struct Time t)
{
    printf("时间为: %d年%d月%d日%d时%d分%d秒\n",t.year,t.month,t.day,t.hour,t.minute,t.second);
}

int main()
{
    struct Time t;
    //（1）输入一个时间（注意各部分数据的取值范围）将输入的时间保存在一个结构体变量中；
    printf("请输入一个时间(包括年，月，日，时，分，秒):\n");
    getTime(&t);
    outputTime(t);
    return 0;
}

　　从做练习的角度，程序就是完成了。要完成测试，关键是保证输入时数据取值范围是否能够得到保证，于是需要多次地启动程序，输入各种不同的时间，看是否能体现设计时的限制。需要考虑到的情形包括：

2013年1月20日3时4分5秒 //中规中矩的输入

2012年3月31日3时4分5秒 //重点考察取日期的“边界值”是否接受，类似地可以用其他月份检查，还可以设计出多种情形

……

2013年2月29日3时4分5秒 //2013不是闰年，这个输入会如何处理

2012年2月29日3时4分5秒 //2012是闰年，这个输入会如何处理

2013年13月45日33时4分5秒 //各种的“捣乱”，这在测试中是必须的

　　通过这样的多次运行多次输入查看结果是可行的。但是，如果考虑一次运行程序，可以支持多次输入对不同情形进行测试，那自然是更方便的事了。其实，写一个循环，那也不是难事。事实上，这是工程中更常用的方式。

　　在这种思路下，main()函数这样写。

int main()
{
    struct Time t;
    do
    {
        printf("请输入一个时间(包括年，月，日，时，分，秒):\n");
        getTime(&t);
        outputTime(t);
    }while(t.year>0); //输入0年某月某日测试即结束，测试过程由人可控
    return 0;
}

　　这只是测试所需要的一部分内容。这样测试出的程序，质量信心必涨！好产品得经过严格的测试，放在程序设计中也是这样。

完成第（2）个要求，测试不再靠键盘输入

　　实现功能角度，增加一个函数dayOfYear()即可。涉及到测试时，要靠着键盘输入，那可就烦恼大了：改一点程序，输入若干数据测试，发现错误，改程序，再运行，输入测试数据。这时，可以采用的方法是，用测试用到的数据直接初始化结构体。再进一步，一组测试数据，一起测试，用结构体数组保存数据，测试过程做一个循环。

　　实现了的函数和测试用的main()函数如下所示，实现任务(1)中的函数保留不动，它们是整个任务中的一部分，况且（2）任务可能会用到前面的劳动成果，删除不必要。

　　参考程序如下：

#include <stdio.h>
struct Time
{
    int year;
    int month;
    int day;
    int hour;
    int minute;
    int second;
};

//输入一个限定范围内的整型数值
int getNum(char *prompt, int min, int max)
{
    int value=-1;
    printf("输入%s，范围[%d, %d]:", prompt, min, max);
    do
    {
        scanf("%d", &value);
    }
    while(value<min || value>max);
    return value;
}

//返回y年m月的天数
int daysOfMonth(int m,int y)
{
    int days;
    switch(m)
    {
    case 1:
    case 3:
    case 5:
    case 7:
    case 8:
    case 10:
    case 12:
        days=31;
        break;
    case 4:
    case 6:
    case 9:
    case 11:
        days=30;
        break;
    case 2:
        if((y%4==0&&y%100!=0)||y%400==0)
            days=29;
        else
            days=28;
    }
    return days;
}

//这天是这一年的第几天
int dayOfYear(struct Time t)
{
    int days=0;
    int m=1;
    while(m<t.month)  //前若干月的天数加起来
    {
        days+=daysOfMonth(m,t.year);  //充分利用已经设计的函数
        ++m;
    }
    days+=t.day; //再加上本月的天数
    return days;
}

//输入时间，参数为指针，可以影响实参的值
void getTime(struct Time *p)
{
    p->year=getNum("年",0,3000); //getNum()用于输入一定范围内的数
    p->month=getNum("月",1,12);
    p->day=getNum("日",1,daysOfMonth(p->month, p->year));
    p->hour=getNum("时",0,24);
    p->minute=getNum("分",0,59);
    p->second=getNum("秒",0,59);
}

//输出时间
void outputTime(struct Time t)
{
    printf("时间为: %d年%d月%d日%d时%d分%d秒\n",t.year,t.month,t.day,t.hour,t.minute,t.second);
}

int main()
{
    //任务（2）输出该日在本年中是第几天（注意闰年问题）；
    struct Time t[]=   //测试数据放在结构体数组中
    {
        {1971,1,8,14,25,48},  //最简单的一个测试数据，期望输出8
        {2011,2,27,14,25,48}, //2月，天数要加上1月的31天，期望输出31+27
        {2012,3,2,14,25,48},  //这个输入很敏感，看2月究竟算多少天，期望输出31+29+2=62
        {2013,3,2,14,25,48},  //这个期望输出是31+28+2=61
        {2013,4,10,14,25,48}  //期望结果100，这样的测试数据还可以继续列一些，期望结果要列出来，这是测试的依据
    };
    int i;
    for(i=0; i<5; ++i)   //测试过程用一个循环完成
    {
        outputTime(t[i]);
        printf("这是这一年中的第%d天。\n\n", dayOfYear(t[i]));
    }
    return 0;
}

　　体会上面测试数据设计和测试程序(main()函数)设计中的用心，查看运行测试的结果，生产好产品，需要这样做。

第（3）和（4）个任务容易实现，测试过程类似进行

　　只需要增加一个自定义函数

//这天是这一天的第几秒  
int secondOfDay(struct Time t)  
{  
    return t.hour*3600+t.minute*60+t.second;  
}  

　　相应的测试函数定义为：
[int main()
{
    struct Time t[]=
    {
        {1971,1,8,0,0,2},
        {2011,2,27,0,25,10},
        {2012,3,2,10,20,20},
        {2013,3,2,10,20,20},
        {2013,4,10,10,20,20}
    };
    int i;
    for(i=0; i<5; ++i)
    {
        outputTime(t[i]);
        //（3）输出这是这一天中的第几秒；
        printf("这是这一天中的第%d秒。\n", secondOfDay(t[i]));
        //（4）输出这是这一年中的第几秒；
        printf("这是这一年中的第%d秒。\n", dayOfYear(t[i])*24*3600+secondOfDay(t[i]));
    }
    return 0;
}

　　请体会上面的测试数据的设计，也可以设计出更好的来

再来第（5）个要求，测试数据的设计需要更动动脑子

　　关于实现功能而言，主体在Time afterDays(struct Time t,int d)函数，这个求解有些麻烦，但是采用的算法统一从1月0日开始的思路，还是可以将复杂性降下来一些。

#include <stdio.h>
struct Time
{
    int year;
    int month;
    int day;
    int hour;
    int minute;
    int second;
};

//输入一个限定范围内的整型数值
int getNum(char *prompt, int min, int max)
{
    int value=-1;
    printf("输入%s，范围[%d, %d]:", prompt, min, max);
    do
    {
        scanf("%d", &value);
    }
    while(value<min || value>max);
    return value;
}

//返回y年m月的天数
int daysOfMonth(int m,int y)
{
    int days;
    switch(m)
    {
    case 1:
    case 3:
    case 5:
    case 7:
    case 8:
    case 10:
    case 12:
        days=31;
        break;
    case 4:
    case 6:
    case 9:
    case 11:
        days=30;
        break;
    case 2:
        if((y%4==0&&y%100!=0)||y%400==0)
            days=29;
        else
            days=28;
    }
    return days;
}

//这天是这一年的第几天
int dayOfYear(struct Time t)
{
    int days=0;
    int m=1;
    while(m<t.month)  //前若干月的天数加起来
    {
        days+=daysOfMonth(m,t.year);  //充分利用已经设计的函数
        ++m;
    }
    days+=t.day; //再加上本月的天数
    return days;
}

//输入时间，参数为指针，可以影响实参的值
void getTime(struct Time *p)
{
    p->year=getNum("年",0,3000); //getNum()用于输入一定范围内的数
    p->month=getNum("月",1,12);
    p->day=getNum("日",1,daysOfMonth(p->month, p->year));
    p->hour=getNum("时",0,24);
    p->minute=getNum("分",0,59);
    p->second=getNum("秒",0,59);
}

//输出时间
void outputTime(struct Time t)
{
    printf("时间为: %d年%d月%d日%d时%d分%d秒\n",t.year,t.month,t.day,t.hour,t.minute,t.second);
}

//这天是这一天的第几秒
int secondOfDay(struct Time t)
{
    return t.hour*3600+t.minute*60+t.second;
}

//返回一年有多少天（365或366天）
int daysOfYear(int y)
{
    return ((y%4==0&&y%100!=0)||y%400==0)?366:365;
}

//求你输入的时间d天后是哪年哪月哪日
struct Time afterDays(struct Time t,int d)
{
    struct Time t1=t;
    int d1=d+dayOfYear(t); //dayOfYear(t)求出t是当年第几天
    t1.month=1;
    t1.day=0;  //这样，将问题转换为在当年1月0日基础上加d1天(这个0有意思)，避免以后老为2月操心，以及剩余天数一加以后持续进位

    while(d1>daysOfYear(t1.year))  //天数还够一个整年
    {
        d1-=daysOfYear(t1.year);
        ++t1.year;
    }
    //天数不够一整年后，再考虑月，因为从1月1日开始，不用担心Nt.year再加1年
    while(d1>daysOfMonth(t1.month,t1.year))  //天数还够一个整月
    {
        d1-=daysOfMonth(t1.month,t1.year);
        ++t1.month;
    }
    //剩全天数加到日上
    t1.day+=d1;
    return t1;
}

int main()
{
    int d[]= {68,365,366,798} ; //分别在一年内、恰1年（闰或不闰）、798（365+365+68）天时要复杂也最有说服力，考虑跨年、跨月，尤其有闰年时
    struct Time nt,t[]=
    {
        {2001,1,8,0,0,0},   //没有时分秒的事，都0
        {2012,2,20,0,0,0},   //2月是个敏感的月份
        {2014,2,20,0,0,0},   //直接遇到闰年
        {2013,4,20,0,0,0},   //过了2月
        {2013,4,20,0,0,0},   //过了2月
        {2013,12,10,0,0,0},   //近年关，稍加一点就下一年了，也测试下
    };

    //(5)求你输入的时间d天后是哪年哪月哪日
    int i, j;
    for(i=0; i<7; ++i)
        for(j=0; j<4; ++j)
        {
            outputTime(t[i]);
            printf("这是这一年中的第%d天。\n", dayOfYear(t[i]));
            printf("这一天后%d天是：", d[j]);
            nt=afterDays(t[i],d[j]);
            outputTime(nt);
            printf("\n");
        }
    return 0;
}

最后的测试

在以上对函数的详细测试基础上，完成本项目中的工作，只需要下面的mian函数：

int main()

{

struct Time t,nt;

//（1）输入一个时间（注意各部分数据的取值范围）将输入的时间保存在一个结构体变量中；

printf(“请输入一个时间(包括年，月，日，时，分，秒):\n”);

getTime(&t);

outputTime(t);

//（2）输出该日在本年中是第几天（注意闰年问题）；

printf(“这是这一年中的第%d天。\n”, dayOfYear(t));

//（3）输出这是这一天中的第几秒；

printf(“这是这一天中的第%d秒。\n”, secondOfDay(t));

//（4）输出这是这一年中的第几秒；

printf(“这是这一年中的第%d秒。\n”, dayOfYear(t)*24*3600+secondOfDay(t));

//（5）求你输入的时间d天后是哪年哪月哪日，将结果保存在一个结构体变量中输出；

int d;

printf(“请输入一个天数: “);

scanf(“%d”, &d);

nt=afterDays(t,d);

printf(“再过%d天， “, d);

outputTime(nt);

return 0;

}

“`