*2.4 C 語言的 printf( ) 格式化輸出函數

為什麼需要「格式化」輸出？

想像一下，如果你的程式計算出圓周率是 3.1415926，但你只想在螢幕上顯示 3.14；或者你希望輸出的成績單欄位能夠像表格一樣文字靠左對齊，數值靠右對齊。

這些都無法單純地將變數丟出來就辦到，我們需要「告訴」printf 應該用什麼「格式」來呈現資料，這就是格式化輸出的精髓。

標頭檔

要使用 printf，請務必在程式開頭引用標頭檔：

#include <cstdio>

cstdio 是指 C語言的標準輸入輸出(c standard input output)。

printf 語法與核心：「格式化字串」

printf 的語法結構如下：

printf("格式化字串", 變數1, 變數2, ...);

它的靈魂就在於第一個參數——格式化字串。這個字串由兩種內容組成：

1. 一般文字：會被原封不動地輸出到螢幕上。
2. 格式指定符 (Format Specifier)：以 % 符號開頭，作為一個「佔位符」，它會被後面依序對應的變數值給取代。

這是最基本也最常用的幾種，我們先從它們開始。

範例 1：基本應用

#include <cstdio>

int main() {
    int student_id = 101;
    float score = 85.5;
    char level = 'B';
    printf("學生學號：%d, 分數：%.1f, 等級：%c\n", student_id, score, level);
    // %.1f 的意思是浮點數只顯示到小數點後第一位
    return 0;
}

執行結果：

格式化字串的各種變化與應用

接下來是今天的重頭戲。我們可以對 % 加上一些「修飾」，來精準控制輸出的樣式。

1. 控制輸出寬度 (Field Width)

我們可以指定一個數字來表示該欄位最少要佔用的寬度。如果實際內容比指定的寬度窄，預設會在左邊用空白補滿（也就是靠右對齊）。

語法：%[寬度]d、%[寬度]f ...

範例 2：讓數字整齊排列

#include <cstdio>

int main() {
    int num1 = 123;
    int num2 = 45;
    int num3 = 6789;

    printf("原始輸出：\n");
    printf("%d\n", num1);
    printf("%d\n", num2);
    printf("%d\n", num3);

    printf("\n指定寬度為 5 輸出 (靠右對齊)：\n");
    printf("%5d\n", num1); // 在 123 左邊補 2 個空白
    printf("%5d\n", num2); // 在 45 左邊補 3 個空白
    printf("%5d\n", num3); // 寬度不足 5，但數字不會被切斷，會完整顯示
    return 0;
}

執行結果：

2. 控制對齊方式 (Alignment)

如果我們想靠左對齊，只要在寬度數字前加上一個負號 - 即可。

語法：%-[寬度]d、%-[寬度]s ...

範例 3：文字的靠左與靠右

#include <cstdio>

int main() {
    char product1[] = "Apple";
    char product2[] = "Banana";

    printf("--- 商品清單 (寬度 10) ---\n");
    printf("靠右對齊: |%10s|\n", product1);
    printf("靠左對齊: |%-10s|\n", product2);
    printf("--------------------------\n");
    return 0;
}

執行結果：

對於浮點數 (%f)，我們可以用 .數字 來指定要顯示到小數點後幾位。注意：系統會自動進行四捨五入。

語法：%.[位數]f

範例 4：計算圓面積並控制精度

#include <cstdio>

int main() {
    double pi = 3.1415926535;

    printf("原始數值：%f\n", pi);
    printf("顯示到小數點後 2 位：%.2f\n", pi); // 輸出 3.14
    printf("顯示到小數點後 4 位：%.4f\n", pi); // 輸出 3.1416 (注意看，有四捨五入！)
    printf("不顯示小數：%.0f\n", pi);          // 輸出 3
    return 0;
}

執行結果：

我們也可以將寬度和精度結合起來，創造出更完美的排版。

語法：%[總寬度].[小數位數]f

範例 5：顯示商品價格

#include <cstdio>

int main() {
    float price1 = 5.99;
    float price2 = 123.5;

    // 總寬度為 8，小數點後 2 位
    printf("價格清單 (總寬度 8)：\n");
    printf("|%8.2f|\n", price1);
    printf("|%8.2f|\n", price2);
    return 0;
}

執行結果：

解說：

總共佔 8 個字元寬，並且小數點後面固定顯示 2 位，不足的會補 0。

3. 補零 (Zero Padding)

如果希望在靠右對齊時，不是補空白而是補 0，只要在寬度數字前加上 0 即可。這常用於學號、時間等場合。

語法：%0[寬度]d

範例 6：顯示學號

#include <cstdio>

int main() {
    int id1 = 7;
    int id2 = 123;
    printf("三年一班 座號列表：\n");
    printf("補空白：%3d\n", id1);
    printf("補零：%03d\n", id1); // 寬度 3，不足處補 0
    printf("補零：%03d\n", id2);
    return 0;
}

執行結果：

總結與速查表

以下表格提供同學們需要時查詢使用：

這些符號放在字串中會有特殊功能。

練習題作業

請同學動手實作，加深對 printf 格式化的理解。

練習題 1：我的個人檔案

• 目標： 練習 %s, %d, %.1f 的基本使用。
• 說明： 請宣告變數來儲存姓名、年齡、身高(公尺)，並依照以下格式輸出。

輸出範例：

練習題 2：商品價目表

• 目標： 練習使用寬度、對齊與小數點精度，製作對齊的表格。
• 說明： 有三樣商品及其價格如下：
  • "Milk": 65.5 元
  • "Bread": 42 元
  • "Juice": 51.25 元

請使用 printf 格式化功能，輸出如下對齊的價目表。商品名稱欄位寬度為 10 且靠左對齊，價格欄位總寬度為 8 且顯示到小數點後 2 位。

輸出範例：

練習題 3：數位時鐘

• 目標：練習使用補零 0 的技巧。
• 說明：請宣告三個整數變數 h, m, s 分別代表時、分、秒，並賦值 (例如 h=8, m=5, s=30)。請使用 printf 輸出 HH:MM:SS 的格式，也就是不足兩位數時要補零。

輸出範例：