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闰年的历史由来与C语言实现详解

news 2025/7/17 9:37:35

原文：https://kashima19960.github.io/2025/07/16/C语言/闰年的历史由来与C语言实现详解/

前言

最近在研究RTC时钟，所以难以避免需要计算日历的时间，但不是每一年都是365天,所以必须考虑闰年的情况，这篇文章我除了会讲述程序，还会详细阐述闰年的历史故事及其由来，因为我认为学习任何一个东西，在知道“怎么用”以后，下一步就是知道“底层原理是什么” 如果你是着急知道程序怎么写，那可以先跳过闰年的历史以及计算规则的原理，等以后再去了解

程序实现

满足两大规则即可

能被 4 整除，但不能被 100 整除。
- 例如：2024 年能被 4 整除，但不能被 100 整除，所以是闰年。
- 例如：1900 年能被 4 整除，也能被 100 整除，不满足这个条件。
能被 400 整除。
- 例如：2000 年能被 400 整除，所以是闰年（这个条件优先于“能被100整除”的规则）。

总结成一句话就是：四年一闰，百年不闰，四百年再闰。

#include <stdio.h> // 引入标准输入输出库，这样我们才能使用 printf 和 scanf 函数int main(void) {// 1. 声明一个整型变量，用于存储用户输入的年份int year;// 2. 提示用户输入年份printf("请输入一个年份 (例如: 2024): ");// 3. 读取用户从键盘输入的内容// scanf("%d", &year);// - "%d" 表示我们期望读取一个十进制整数。// - &year 表示将读取到的整数存放到变量 year 的内存地址中。//   注意：scanf 的变量参数前一定要加 '&' 地址符（数组名除外）。if (scanf("%d", &year) != 1) {// 一个简单的输入验证，如果用户输入的不是数字，scanf会返回0或EOFprintf("输入无效，请输入一个有效的年份数字。\n");return 1; // 返回一个非零值，表示程序出错退出}// 判断是否为闰年的核心代码, 有两种写法，我这里比较推荐写法1，代码简洁很多，而且能跟两大规则契合，写法2没那么直观//写法1if (((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0)) {printf("%d 年是闰年。\n", year);} else {printf("%d 年是平年。\n", year);}//写法2// if (year % 4 == 0)// {//     if (year % 100 == 0)//     {//         if (year % 400 == 0)//             printf("%d 年是闰年。\n", year);//         else//             printf("%d 年是平年。\n", year);//     }//     else//         printf("%d 年是闰年。\n", year);// }// else//     printf("%d 年是平年。\n", year);return 0;
}

闰年计算规则的底层原理

不感兴趣或者时间有限的话，这部分可以不看

前因：最根本的矛盾 —— 地球公转与日历的“对不齐”

我们故事的起点，是宇宙中一个非常基本但又有点“逼死强迫症”的事实：

地球围绕太阳公转一周的精确时间（天文学上称为“回归年”），并不是一个整数。

这个精确时间大约是 365.2422 天。

而我们人类日常使用的日历，为了方便，一年是 365 天。

你看，矛盾就出现了：
365.2422 - 365 = 0.2422 天

每年，我们的日历都会比地球的实际公转周期快了 0.2422 天（大约是5小时48分46秒）。这个误差看起来很小，但时间一长，后果会非常严重。

1年后，日历比季节快了约 0.2422 天。
4年后，日历比季节快了约 0.2422 * 4 ≈ 0.9688 天，差不多整整 1 天。
100年后，日历会比季节快了 24.22 天！

这意味着，如果不做任何修正，几百年后，本该是炎炎夏日的七月，可能会变成春寒料峭的时节。日历上的日期和实际的季节（春分、夏至、秋分、冬至）会完全错位。

为了让日历年和回归年能够对齐，保证日历能准确反映季节变化，人类必须想办法“填”上这个误差。“闰年”就是为了这个目的而诞生的。

第一步：早期粗略的解决方案 —— 儒略历 (Julian Calendar)

时间： 公元前46年
人物： 罗马共和国的统治者，尤利乌斯·凯撒 (Julius Caesar)

凯撒和他的天文学家们（如索西琴尼）已经认识到了这个问题。他们进行了当时最精确的计算，得出的回归年长度是 365.25 天。

365.25 这个数字非常好处理。0.25 不就是 1/4 吗？

于是，他们制定了第一条简单而优雅的规则：

“每四年设置一个闰年。”

在闰年这一年，增加一天（放在二月底），使得这一年有366天。我们来算一下这种方法下，平均每年的天数：
(365 + 365 + 365 + 366) / 4 = 1461 / 4 = 365.25 天。

完美！这套历法被称为“儒略历”，它在接下来的1600多年里，成为了欧洲的标准。

第二步：新矛盾的出现 —— 儒略历的微小误差累积成大问题

儒略历是一个巨大的进步，但它并非完美。还记得吗？

儒略历的平均年长：365.25 天
地球的实际回归年：365.2422 天

两者之间仍然存在一个微小的误差：
365.25 - 365.2422 = 0.0078 天

儒略历的每年，实际上比回归年长了 0.0078 天。这意味着，儒略历走得太慢了，每过一年，季节的实际节点（比如春分）就会在日历上提前一点点。

这个误差有多大呢？

大约每 1 / 0.0078 ≈ 128 年，就会累积出 1天的误差。
到了16世纪（公元1500多年），儒略历已经实行了超过1600年。累积的误差大约是 0.0078 * 1600 ≈ 12.5 天。

这个误差在当时造成了一个非常具体且严重的问题，尤其对于基督教世界。复活节的日期是根据“春分月圆之后”来计算的。而当时日历上的春分（3月21日）和天文学上实际的春分，已经差了十几天！这让教会无法准确地确定这个最重要的宗教节日。

第三步：终极的精准修正 —— 格里高利历 (Gregorian Calendar) 的诞生

时间： 公元1582年
人物： 罗马教皇格里高利十三世 (Pope Gregory XIII)

为了解决这个迫在眉睫的问题，教皇格里高利十三世召集了顶尖的天文学家和数学家（如克拉维乌斯），进行了历法改革。这次改革有两个目标：

修正存量错误：把过去1600年累积的误差一次性抹掉。
改进规则，防止未来再犯：设计一套更精确的闰年规则。

修正存量错误的方法简单粗暴：教皇下令，在1582年10月4日之后，直接跳到10月15日。于是，历史凭空消失了10天，使得第二天的春分重新对准了3月21日。

改进规则的方法则充满了数学智慧，这就是我们今天所用规则的由来：

分析问题：问题的根源是儒略历的闰年太多了。它每400年里，会设置100个闰年。而累积的误差 0.0078 天/年，在400年里会造成 0.0078 * 400 ≈ 3.12 天的误差。
找到方案：这意味着，我们大约需要在每400年里，减少3个闰年。
设计规则：怎么才能巧妙地、有规律地在400年里减少3个闰年呢？
- 首先，保留儒略历的基本规则：“能被4整除的是闰年”。这保证了大部分情况是正确的。
- 然后，想办法去掉3个闰年。一个很自然的想法是在世纪年份（1700, 1800, 1900, 2000…）上做文章。
- 于是，补充规则诞生了：“能被100整除的年份，不再是闰年”。
  - 这样一来，在400年里（比如从1601到2000），1700、1800、1900、2000这四个年份本来是闰年，现在都变成了平年。我们成功地去掉了4个闰年。
- 但我们的目标是去掉3个。现在多去掉了1个，怎么办？再加回来一个！
- 最终的补充规则来了：“虽然能被100整除的不是闰年，但如果它还能被400整除，那么它依然是闰年”。
  - 这样，在1700, 1800, 1900, 2000这四年中，前三年（不能被400整除）被排除在闰年之外，但第四年（2000年，能被400整除）被重新“豁免”，恢复了闰年身份。
  - 完美！我们不多不少，正好在400年里去掉了3个闰年。