คู่มือโอลิมปิกคอมพิวเตอร์

Function

• ตัวอย่างฟังก์ชันที่มีใน bits/stdc++.h

• วิธีการเขียน user-defined functions

• เทียบมุมมองของฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์และทางคอมพิวเตอร์

แนวคิด

การเขียนฟังก์ชันในโปรแกรมเป็นการรวมกลุ่มคำสั่งเพื่อทำงานตามจุดประสงค์ โดยสามารถเรียกใช้งานภายหลังในโปรแกรมนั้นได้

การเขียนโปรแกรม

ตัวอย่างฟังก์ชันพร้อมเรียกใช้งาน

ใน C++ Standard Template Library (STL) จะมีฟังก์ชันพร้อมเรียกใช้งานให้ใช้ ซึ่งเมื่อ

#include <bits/stdc++.h>

แล้ว ในการเขียนโปรแกรมเชิงแข่งขันจะทำการ include STL ที่จำเป็นทั้งหมดมาให้ ซึ่งตัวอย่างฟังก์ชันที่ใช้งานบ่อยครั้งมีดังนี้

• abs, pow, sqrt, log2, exp จาก cmath

• swap, min, max, __gcd, next_permutation จาก algorithm

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
  cout << "cmath examples\n";
  cout << "abs(-5): " << abs(-5) << "\n";
  cout << "pow(2, 3): " << pow(2, 3) << "\n";
  cout << "sqrt(64): " << sqrt(64) << "\n";
  cout << "log2(64): " << log2(64) << "\n";
  cout << "exp(3): " << exp(3) << "\n";
  cout << "\n";

  cout << "algorithm examples\n";
  int a = 4, b = 7;
  cout << "a b: " << a << " " << b << "\n";
  swap(a, b);
  cout << "a b: " << a << " " << b << "\n";
  cout << "min(a, b): " << min(a, b) << "\n";
  cout << "max(a, b): " << max(a, b) << "\n";
  cout << "__gcd(a, b): " << __gcd(a, b) << "\n";
}

Output:

cmath examples             
abs(-5): 5                 
pow(2, 3): 8               
sqrt(64): 8                
log2(64): 6                
exp(3): 20.0855            

algorithm examples         
a b: 4 7                   
a b: 7 4                   
min(a, b): 4               
max(a, b): 7 
__gcd(a, b): 1

User-defined functions

เราสามารถเขียนฟังก์ชันด้วยตนเองได้ โดยการระบุ:

• ชนิด (type) ของค่าที่จะคืนค่า

• ชื่อ (name) ที่ใช้เรียกฟังก์ชันนั้น

• พารามิเตอร์ (parameters) ที่ไว้รับค่าเข้าสู่ฟังก์ชัน

• ชุดคำสั่ง (statements) ที่ระบุวิธีการทำงานของฟังก์ชันนั้น

ในรูปแบบ:

type name ( param1, param2, ...) { statements }

ตัวอย่างการเขียนฟังก์ชัน:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int addition(int a, int b) {
  int r;
  r = a + b;
  return r;
}

int main() {
  int z;
  z = addition(5, 3);
  cout << "The result is " << z;
}

Output:

The result is 8

มุมมองของฟังก์ชัน

ทางคณิตศาสตร์จะเขียนฟังก์ชันอยู่ในรูป y = f(x) ซึ่งเมื่อเทียบกับทางคอมพิวเตอร์แล้วจะเทียบเท่าเป็นฟังก์ชันที่มี:

• ไม่ได้ระบุชนิดค่าที่จะคืนออกมา

• ชื่อ f

• รับพารามิเตอร์ x

ตัวอย่างฟังก์ชันเอกลักษณ์:

f(x) = x

ในภาษา C++:

int f(int x) {
  return x;
}

โจทย์ตัวอย่าง - ค่าถัดไปของฟังก์ชันเวียนเกิด

เนื้อหาโจทย์

จงเขียนฟังก์ชัน next_a(int p, int pn) หาค่า:

a_n = a_{{n − 1}} + n × 2

เมื่อทราบค่า a_{{n − 1}}

รหัสเทียม

int next_a(int p, int pn) {
    return p + (pn + 1) * 2;
}

โจทย์ตัวอย่าง - ระยะห่างระหว่างสองจุด

เนื้อหาโจทย์

กำหนดให้ A(x₁, y₁) และ B(x₂, y₂) เป็นจุดสองจุดบนระนาบ

รหัสเทียม

double distance(double x1, double y1, double x2, double y2) {
    return sqrt((x1 - x2) * (x1 - x2) + (y1 - y2) * (y1 - y2));
}

โจทย์ตัวอย่าง - ระยะห่าง Manhattan

เนื้อหาโจทย์

จงเขียนฟังก์ชัน manhattan(x1, y1, x2, y2) เพื่อหาระยะ Manhattan ระหว่าง A และ B

รหัสเทียม

double manhattan(double x1, double y1, double x2, double y2) {
    return abs(x1 - x2) + abs(y1 - y2);
}

ปัญหาที่พบบ่อย

Scope of variables

แต่ละฟังก์ชันมี scope ของตัวเอง ตัวแปรแบ่งเป็น:

• Global variables

• Local variables

ตัวอย่าง:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int g;

int addition(int a, int b) {
  int r;
  g = b;
  r = a + b;
  return r;
}

int main() {
  int z;
  z = addition(5, 3);
  cout << "z is " << z << "\n";
  cout << "g is " << g;
}

Output:

z is 8
g is 3

Errors when accessing out-of-scope variables:

cout << "z is " << z << "\n";

Return/type

ลืม return จะเกิด warning

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int addition(int a, int b) {
  int r;
  r = a + b;
}

Output:

warning: no return statement in function returning non-void

Arguments passed by value and by references

เพื่อให้เปลี่ยนค่าพารามิเตอร์ใช้ & ข้างหน้า

ตัวอย่าง:

void swap(int &a, int &b) {
  int c = a;
  a = b;
  b = c;
}

in main: 0 1
in swap: 1 0
in main: 1 0