CS50作业2：Readability代码计算逻辑异常问题排查

在完成CS50的Problem Set 2: Readability任务时，编写的C语言代码可正确统计文本的字母、单词和句子数量，但可读性指数的计算逻辑存在异常。测试句子"There are more things in Heaven and Earth, Horatio, than are dreamt of in your philosophy."时，得到的等级为7级，而非预期的9级。

原代码如下：

#include <cs50.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <math.h>

int count_letters(string text);
int count_words(string text);
int count_sentences(string text);

int main(void)
{
    string text = get_string("Text: ");
    int number = count_letters(text);
    int number_of_words = count_words(text);
    int sentences = count_sentences(text);

    int L = (number / number_of_words) * 100;
    int S = (sentences/number_of_words) * 100;
    int index = (0.0588 * L) - (0.296 * S) - 15.8;

    if (index < 16 && index > 1)
    {
        printf("Text: %s\n %i letters\n %i words\n %i sentences\n", text, number, number_of_words, sentences);
        printf("L:%i\n", L);
        printf("S:%i\n", S);
        printf("Grade:%i\n", index);
        printf("Grade %i\n", (int) round(index));
    }
    else if (index < 1)
    {
        printf("Before Grade 1\n");
    }
    else
    {
        printf("Grade: 16+\n");
    }

}

//sentence counter
int sentences = 0;

int count_sentences(string text)
{
    int lengths = strlen(text);

    for (int i = 0; i < lengths; i++)
    {
        if(text[i] == '.' || text[i] == '?' || text [i] == '!')
        {
            sentences = sentences + 1;
        }
        else
        {
            sentences = sentences + 0;
        }
    }
    return sentences;
}


//word counter
int words = 1;

int count_words(string text)
{
    int length = strlen(text);

    for (int j = 0; j < length; j++)
    {
        if(isspace(text[j]))
        {
            words = words + 1;
        }
        else
        {
            words = words + 0;
        }
    }
    return words;
}

//letter counter
int letters = 0;

int count_letters(string text)
{
    int len = strlen(text);

    for(int i = 0; i < len; i++)
    {
        if(isalpha(text[i]))
        {
            letters = letters + 1;
        }
        else
        {
            letters = letters + 0;
        }
    }
    return letters;
}

错误原因分析 #

1. 整数除法导致精度丢失 #

代码中计算L（每100单词的字母数）和S（每100单词的句子数）时使用了整数除法：

int L = (number / number_of_words) * 100;
int S = (sentences/number_of_words) * 100;

整数除法会直接截断小数部分，比如测试句中字母数为56，单词数为18，56 / 18的整数结果是3，乘以100得到300，但实际正确值应为(56.0 / 18) * 100 ≈ 311.11。这种精度丢失会直接导致后续可读性指数计算严重偏差。

2. 可读性指数变量类型错误 #

代码中将浮点数运算结果赋值给int类型的index：

int index = (0.0588 * L) - (0.296 * S) - 15.8;

浮点数结果会被强制截断为整数，比如正确计算出的index可能是8.xx，截断后变成8，再经过round()得到8，但实际预期是9。需要用浮点数类型存储index，保留小数部分后再取整。

3. 全局变量的累加问题 #

统计函数使用了全局变量letters、words、sentences，这些变量不会在每次调用函数时重置为0。如果程序多次处理文本，统计值会累加导致错误。即使单次运行，这种设计也不符合函数的独立性原则，容易引发潜在bug。

修正方案 #

1. 将L、S、index改为浮点类型，使用浮点数运算：

float L = ((float)number / number_of_words) * 100;
float S = ((float)sentences / number_of_words) * 100;
float index = (0.0588 * L) - (0.296 * S) - 15.8;

2. 将统计函数中的全局变量改为局部变量，每次调用时初始化：
   比如修改count_letters函数：

int count_letters(string text)
{
    int letters = 0; // 局部变量，每次调用初始化
    int len = strlen(text);

    for(int i = 0; i < len; i++)
    {
        if(isalpha(text[i]))
        {
            letters++;
        }
    }
    return letters;
}

同理修改count_words和count_sentences函数，移除全局变量，改用局部变量。

3. 最终等级计算使用round()函数取整，再判断输出：

int grade = (int)round(index);
if (grade >= 16)
{
    printf("Grade 16+\n");
}
else if (grade < 1)
{
    printf("Before Grade 1\n");
}
else
{
    printf("Grade %d\n", grade);
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Faith