學程式設計應該知道的c語言中的複數運算
複數在數學運算中十分重要,在寫數值運算或演算法的時候,我們會用到複數這種概念。那麼,複數在C/C 語言中是如何表示的呢?我們接下來一一介紹。
C語言中複數
在數學中一個複數可以定義為 (z=a bi) 的形式。 C 語言在 ISO C99 時就引入了複數類型。它是透過 complex.h 中定義的。我們可以使用 complex , __complex__ , 或 _ComplexI 型符號來表示。在C語言中有三種複數類型,分別為 float complex , double complex , long double complex 。他們之間 的差異就是表示複數中實部和虛步的數的資料型態不同。 complex 其實就是一個數組,數組中有兩個元素,一個表示複數的實部,一個表示複數的虛部。
定義一個複數
在 complex.h 頭檔中定義了兩個巨集 _Complex_I 和 I 來建立一個複數。
Macro: const float complex _Complex_I; Macro: const float complex I;
這兩個巨集表示複數 (0 1i) , 我們可是使用這個單位複數來建立任何複數。
#include <stdio.h> #include <complex.h> int main(int argc, char *argv[]) { complex double a = 3.0 + 4.0 * _Complex_I; __complex__ double b = 4.0 + 5.0 * _Complex_I; _Complex double c = 5.0 + 6.0 * _Complex_I; printf("a=%f+%fi\n", creal(a),cimag(a)); printf("b=%f+%fi\n", creal(b), cimag(b)); printf("c=%f+%fi\n", creal(c), cimag(c)); printf("the arg of a is %d", carg(a)); return 0; } a=3.000000+4.000000i b=4.000000+5.000000i c=5.000000+6.000000i the arg of a is 176
複數的基本運算函數
在 complex.h 頭檔中定義一些對複數的基本運算的函數。
函數功能
creal 取得複數的實部
cimag 取得複數的虛部
conj 獲取複數的共軛#
conj 獲取複數的共軛# carg 獲取,複平面上穿過原點和複數在複平面表示的點,的直線和實數軸之間的夾角
cproj 返回複數在黎曼球面上的投影
###複數型別也可以像普通數值型,~int, double, long~ 一樣直接使用數值運算子,進行數值運算。 ###
#include <stdio.h> #include <complex.h> int main(int argc, char *argv[]) { complex double a = 3.0 + 4.0 * _Complex_I; __complex__ double b = 4.0 + 5.0 * _Complex_I; _Complex double c = 5.0 + 6.0 * _Complex_I; complex double d =a + b; complex double f = a *b ; complex double g = a/b; printf ("d=a+b=%f+%fi\n",creal(d),cimag(d)); printf ("f=a*b=%f+%fi\n",creal(f),cimag(f)); printf("g=a/b=%f+%fi\n",creal(g),cimag(g)); return 0; } d=a+b=7.000000+9.000000i f=a*b=-8.000000+31.000000i g=a/b=0.780488+0.024390i
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