實(shí)驗(yàn)四_循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)四 程序設(shè)計(jì)-循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)4.1 實(shí)驗(yàn)要求與目的1. 理解循環(huán)條件、循環(huán)體以及循環(huán)的執(zhí)行過程2. 掌握及正確使用for、while和do-while語句實(shí)現(xiàn)循環(huán)程序設(shè)計(jì)3. 掌握break,continue語句正確使用4. 掌握雙循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)5. 掌握相關(guān)算法（累加、素?cái)?shù)、最值、窮舉法等）4.2 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的三大結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。在實(shí)際生活中常說重復(fù)執(zhí)行某項(xiàng)工作多次，或重復(fù)執(zhí)行某項(xiàng)工作，達(dá)到某種要求為止。如果需要重復(fù)執(zhí)行某些操作，在程序設(shè)計(jì)就要用到循環(huán)結(jié)構(gòu)。C語言中提供了三種循環(huán)語句：for語句、while語句和do-while語句。1. for語句

2、是常用的一種循環(huán)語句，它的一般格式：for （表達(dá)式1； 表達(dá)式2； 表達(dá)式3）循環(huán)體語句 for循環(huán)語句的執(zhí)行過程：S1：計(jì)算表達(dá)式1的值；S2：計(jì)算表達(dá)式2的值，并判斷其值是真值（非0值）,還是假值（0值）。若為真值，執(zhí)行步驟S3,反之執(zhí)行步驟S5；S3：執(zhí)行循環(huán)體語句；S4：計(jì)算表達(dá)式3的值；返回步驟S2；S5：結(jié)束循環(huán)（退出循環(huán)）；繼續(xù)執(zhí)行for 語句之后的后繼語句。2. while循環(huán)語句，它的一般格式：while ( 條件表達(dá)式 )循環(huán)體語句while循環(huán)語句的執(zhí)行過程：S1：計(jì)算條件表達(dá)式的值，并判斷其值是真值（非0值）,還是假值（0值），若為真值，執(zhí)行步驟S2，否則執(zhí)行步驟S4

3、。S2：執(zhí)行循環(huán)體；S3：返回S1；S4：退出循環(huán)，執(zhí)行while語句的后繼語句。3. do-while循環(huán)語句，它的一般格式：do 循環(huán)體語句while( 條件表達(dá)式 )；do-while循環(huán)語句的執(zhí)行過程：S1：執(zhí)行循環(huán)體語句；S2：計(jì)算條件表達(dá)式的值，并判斷其值是真值（非0值）,還是假值（0值），若為真值，返回執(zhí)行步驟S1，否則執(zhí)行步驟S3；S3：退出循環(huán)，執(zhí)行do-while語句的后繼語句。循環(huán)結(jié)構(gòu)在程序設(shè)計(jì)時，需清楚四個部分，循環(huán)控制變量的初值、循環(huán)條件的判斷、循環(huán)體語句（需要重復(fù)操作的語句）和改變循環(huán)控制變量的變化值。【4.1】編程實(shí)現(xiàn)，從鍵盤輸入10個整數(shù)，求出它們的最大數(shù)。程序

4、文件名ex4_1.c。分析：在上次實(shí)驗(yàn)，編程實(shí)現(xiàn)了求兩個整數(shù)的最大數(shù)，現(xiàn)將問題擴(kuò)展到20個數(shù)，算法思想是一樣的。求任意n個整數(shù)的最大（小）數(shù)的常用算法：定義兩個變量，一個變量max（min）存放最大（小）數(shù)，另一個變量a存放輸入的一個整數(shù)。S1：首先對max賦初值。通常將輸入的第一個數(shù)賦給最大（?。?shù)，即max=a(min=a)；S2：輸入下一個數(shù)，并賦給a；S3：max與a進(jìn)行比較，若a大于max的值，將a的值賦給max；S4：返回S2。依次循環(huán)（重復(fù)執(zhí)行），直到20個數(shù)都一一進(jìn)行了比較，max變量中最后存儲的數(shù)就是最大值。而重復(fù)進(jìn)行的“工作”，就是循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體。解決的兩個關(guān)鍵問題：1.

5、max的初值如何給定？常采用的方法是，把輸入的第一個數(shù)賦給max變量。2.采用循環(huán)結(jié)構(gòu)時，如何控制循環(huán)次數(shù)？因要從10個數(shù)中求最大值，但第一數(shù)已賦給max，因此max與剩下的9個數(shù)進(jìn)行比較，所以循環(huán)9次。本題已確定了循環(huán)次數(shù)，通常采用for循環(huán)語句。編寫源程序一，程序文件名ex4_1.c。#includevoid main() int a,max,i; scanf(%d,&a); max=a; /*將輸入的第一個數(shù)作為最大數(shù)*/ for(i=1;i10;i+) /*循環(huán)9次*/ scanf(%d,&a); /*輸入待比較的數(shù)*/ if (maxa) max=a; /*輸入的數(shù)與max的值進(jìn)行比

6、較*/ printf(The max value is:%dn,max);輸入測試數(shù)據(jù)：21 765 78 9 456 89 76 32 90 76程序運(yùn)行結(jié)果：The max value is:765循環(huán)結(jié)構(gòu)的三種循環(huán)語句可以相互轉(zhuǎn)換，也就是說選擇任意一種循環(huán)語句能實(shí)現(xiàn)的循環(huán)結(jié)構(gòu)，同樣可以用其余兩種循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)。即用for語句可以實(shí)現(xiàn)的循環(huán)，用while或do-while同樣可以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)給定了循環(huán)次數(shù)，首選for循環(huán)語句，若循環(huán)次數(shù)不明確，需要通過某條件控制循環(huán)時，首選while或do-while循環(huán)語句。while語句與do-while語句的區(qū)別是，while是先判斷，后執(zhí)行，而do-wh

7、ile是先執(zhí)行，后判斷。編寫源程序二，程序文件名ex4_11.c。#includevoid main() int a,max,i; scanf(%d,&a); max=a; /*將輸入的第一個數(shù)作為最大數(shù)*/ i=2; /*前面已經(jīng)輸入過一個數(shù)，因此i的初值從2開始*/ while (i=10) /*循環(huán)9次*/ scanf(%d,&a); if (maxa) max=a; i+; /*i為循環(huán)控制變量，統(tǒng)計(jì)輸入數(shù)的個數(shù)*/ printf(The max value is:%dn,max);編寫源程序三，程序文件名ex4_12.c：#includevoid main() int a,max,i

8、; scanf(%d,&a); max=a; i=2;do scanf(%d,&a); if (maxa) max=a; i+; while (i=10);printf(The max value is:%dn,max);小結(jié)：1. 無論選擇哪種循環(huán)語句，循環(huán)體若由兩條以上的語句，必須用花括號括起來，組成一條復(fù)合語句。C程序約定，循環(huán)體默認(rèn)只有一條語句。2. 無論何種循環(huán)語句，其執(zhí)行特點(diǎn)是：循環(huán)條件為真，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體，循環(huán)條件為假，退出循環(huán)。【4.2】編程實(shí)現(xiàn)，判斷一個正整數(shù)是否是素?cái)?shù)，若是輸出“YES”，否則輸出“No”。程序文件名ex4_2.c 。分析：所謂素?cái)?shù)（質(zhì)數(shù)）就是除1和它本身之

9、外沒有其他因子的數(shù)。換句話說只能被 1和它本身整除的數(shù)就是素?cái)?shù)（質(zhì)數(shù)）。判斷一個數(shù)是否是素?cái)?shù)，可分兩步實(shí)現(xiàn)：第1步，逐一驗(yàn)證除1和它本身之外數(shù)能否整除該數(shù)。若該數(shù)為m，則驗(yàn)證從2開始至m-1為止的所有數(shù)能否整除該數(shù)。第2步，得出結(jié)論。由第1步可知若其中有一個數(shù)能整除該數(shù)，則該數(shù)不是素?cái)?shù)，否則是素?cái)?shù)。將問題的所有可能的情況逐一驗(yàn)證，直到找到解或?qū)⑷靠赡艿那闆r都測試為止的算法，稱為窮舉法。窮舉法是程序設(shè)計(jì)中常用的算法之一。窮舉算法特點(diǎn)是算法簡單，但運(yùn)行時所花費(fèi)的時間量大。窮舉法在程序設(shè)計(jì)中，主要采用循環(huán)語句和選擇語句，循環(huán)語句用于控制窮舉所有可能的情況，也可以說是對所有可能進(jìn)行驗(yàn)證的范圍，而選擇

10、語句判斷當(dāng)前設(shè)定的條件是否滿足的狀態(tài)解。采用窮舉法編程實(shí)現(xiàn)判斷整數(shù)m是否是素?cái)?shù)。程序設(shè)計(jì)的循環(huán)語句控制驗(yàn)證范圍，1到m-1。選擇語句的條件就是判斷該數(shù)能否被1到m-1的數(shù)整除，若驗(yàn)證有一個數(shù)能整除該數(shù)，就立刻中斷循環(huán)退出驗(yàn)證過程。由此循環(huán)語句退出，一種可能是所有的可能都驗(yàn)證完退出，即從2到m-1的所有數(shù)都驗(yàn)證完，沒有一個數(shù)能整除數(shù)m，其結(jié)論是數(shù)m是素?cái)?shù)；另一種可能是其中一個數(shù)能整除該數(shù)，則循環(huán)語句中斷退出，其結(jié)論是數(shù)m不是素?cái)?shù)。#include void main( ) int m,i; printf(Please enter a integern); scanf(%d,&m); for(i=

11、2;i=m-1;i+) if(m%i=0) break; if(im) printf(NOn); else printf(YESn);第一次運(yùn)行程序：輸入測試數(shù)據(jù)：23程序運(yùn)行結(jié)果：YES第二次運(yùn)行程序：輸入測試數(shù)據(jù)：145程序運(yùn)行結(jié)果：NO小結(jié)：1. 驗(yàn)證m是否是素?cái)?shù)的范圍：2到m-1或2到m/2或2到。2. 在驗(yàn)證過程中，當(dāng)有一個數(shù)能整除數(shù)m，則其后的數(shù)就不必驗(yàn)證，可由break語句中斷該循環(huán)。 3. break 語句只能用在switch語句和循環(huán)語句，在循環(huán)語句中使用break語句時，通常和if語句連用，其含義是滿足某個條件時，退出循環(huán)。4. 當(dāng)循環(huán)退出時，循環(huán)控制變量i的值，決定了數(shù)m

12、到底是不是素?cái)?shù)。當(dāng)i=m時，m是素?cái)?shù)。5. 選擇結(jié)構(gòu)if-else可以有多種變數(shù)，程序并非唯一的。如，if-else也可修改為：if(i=m) printf(YESn);else printf(NOn);【4.3】編程實(shí)現(xiàn)：計(jì)算并輸出n（包括n）以內(nèi)能被5或9整除的所有自然數(shù)的倒數(shù)之和。程序文件名ex4_3.c。分析：本程序的關(guān)鍵問題求和，則采用累加算法，該算法采用循環(huán)結(jié)構(gòu)。算法思想，引入一個和變量sum，一個加數(shù)變量b，求和表達(dá)式為，sum=sum+b; 累加算法就是重復(fù)執(zhí)行求和表達(dá)式sum=sum+b的過程。細(xì)化問題，該求和表達(dá)式要執(zhí)行多少次，或滿足何條件就不再執(zhí)行；每次執(zhí)行時b如何變化。

13、具體問題具體分析。由題意，求自然數(shù)的倒數(shù)之和，倒數(shù)可考慮為1/i。循環(huán)次數(shù)為n。#include void main( ) int i,n; float sum=0.0; scanf(%d,&n); for(i=1;i=n;i+) if(i%5=0|i%9=0) sum+=1.0/i; printf(%f ,sum);輸入測試數(shù)據(jù)：20程序運(yùn)行結(jié)果：s=0.583333小結(jié)： 1. 求滿足能被5或9整除的所有自然數(shù)的條件表達(dá)式：i%5=0|i%9=0 2. 求分?jǐn)?shù)之和時，一定要考慮整型除整型的情況。源程序中變量i為整型，所以倒數(shù)1/i，在具體編程時可處理為1.0/i或1/(float)i的形式

14、?！?.4】編程實(shí)現(xiàn)，計(jì)算的值。程序文件名：ex4_4.c。 分析：原題為求1+2!+10!。程序設(shè)計(jì)的核心是累加。觀察第n-1項(xiàng)與第n項(xiàng)，可知第n-1項(xiàng)與第n項(xiàng)的關(guān)系為：n!=(n-1)!*n。由此該程序設(shè)計(jì)，可采用遞推算法。遞推算法是計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算中的一個重要算法，算法思想是給定一個已知條件，根據(jù)前后項(xiàng)的關(guān)系，由前項(xiàng)推后項(xiàng)。假設(shè)變量t表示項(xiàng)，t的初始值為1，則第n項(xiàng)的表達(dá)式為： t=t*n。 遞推算法，采用循環(huán)語句。#include void main() long i,n,sum=0,t=1; for(i=1;i=a&c=A&c=Z) c=c+32; putchar (c); 輸入測試數(shù)

15、據(jù)：ABCd#$GTabc23程序運(yùn)行結(jié)果：abcD#$gtABC23小結(jié)： 1. 循環(huán)條件表達(dá)式 (c=getchar()!=n，依據(jù)運(yùn)算符的優(yōu)先級，圓括號最優(yōu)先，先運(yùn)算c=getchar() ，從鍵盤上接收一個字符，賦予變量 c，然后再判斷變量 c的值是否不等于n，若是條件為真，執(zhí)行循環(huán)體，否則退出循環(huán)。 2. 循環(huán)條件表達(dá)式若修改為：c=getchar()!=n，關(guān)系運(yùn)算符優(yōu)先賦值運(yùn)算符，首先計(jì)算getchar()!=n，即當(dāng)從鍵盤接收的一個字符不等于回車符，返回值1，然后將1賦給字符變量c，數(shù)值既不是大寫字母也不是小寫字母，所以直接執(zhí)行putchar (c);輸出ASCII碼為1的字符

16、 。當(dāng)從鍵盤是接收的字符是回車符時，返回值0，條件為假，退出循環(huán)。 3. 若本題改為，從鍵盤輸入任意一串字符，以#號鍵結(jié)束時，while循環(huán)的循環(huán)條件表達(dá)式可修改為： (c=getchar()!=# ?！?.6】編程實(shí)現(xiàn)，利用循環(huán)嵌套在屏幕上顯示如下圖形。程序文件名ex4_6.c。分析：打印圖形的程序設(shè)計(jì)的算法是將圖形看作是由行和列組成字符圖案，采用雙循環(huán)結(jié)構(gòu)，外循環(huán)控制圖形的行數(shù)，內(nèi)循環(huán)控制每一行輸出的字符。該圖形總共7行，第一行看上去只的一個“*”，但輸出時先要輸出6個空格，再輸出1個“*”，第二行先輸出5個空格，再輸出3個“*”，依次規(guī)律輸出每行的字符。每行應(yīng)由兩種字符組成的圖案，一個字

17、符是空格，一個字符是星號。因此，內(nèi)循環(huán)采用兩個并行循環(huán)，第一個循環(huán)控制每行空格輸出的個數(shù)，第二個循環(huán)控制每行“*”輸出的個數(shù)。由于每行的空格個數(shù)和“*”號數(shù)都不一樣，因此內(nèi)循環(huán)次數(shù)不是一個固定值，根據(jù)每行空格或“*”個數(shù)的規(guī)律設(shè)置內(nèi)循環(huán)的循環(huán)條件。若以第七行第一個“*”為坐標(biāo)原點(diǎn)，則每行上空格的個數(shù)變化可設(shè)置為k6-i。用變量i表示行數(shù)，用變量j表示每行上打印“*”的個數(shù)，則每行上“*”的個數(shù)變化可設(shè)置j2*i+1。#include void main() int i,j,k; for (i=0;i7;i+) /*外循環(huán)控制圖形的行數(shù)*/ for (k=0;k6-i;k+) /*循環(huán)控制每行的

18、空格數(shù)*/ printf( ); for (j=0;j2*i+1;j+) /*循環(huán)控制每行的星號個數(shù)*/ printf(*); printf(n); /*每輸完一行圖形字符須換行*/ 小結(jié)：1. 通常情況下圖形打印采用雙循環(huán)結(jié)構(gòu)。外循環(huán)控制圖形的行數(shù)，內(nèi)循環(huán)控制每行的字符個數(shù)。內(nèi)循環(huán)的循環(huán)次數(shù)不是一個固定值，一般需要找出循環(huán)次數(shù)與外層循環(huán)控制變量之間的關(guān)系，以便確定內(nèi)層循環(huán)的次數(shù)。2. 外循環(huán)的循環(huán)體的最后一條語句通常是printf(n); 語句，控制每行的換行。3. 本程序使用了三個循環(huán)結(jié)構(gòu)，其中第一個循環(huán)和第二、第三個循環(huán)是嵌套關(guān)系，而第二與第三個循環(huán)之間是并列關(guān)系。 循環(huán)嵌套編程時，內(nèi)外

19、循環(huán)的循環(huán)控制變量必須不相同，否則會出錯。但并行循環(huán)時循環(huán)控制變量可以相同，互不干涉。4.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4.3.1 夯實(shí)基礎(chǔ)【4.7】編程實(shí)現(xiàn)，從鍵盤上輸入10個學(xué)生的成績，求平均成績、最高分和最低分。程序文件名ex4_7.c。 輸入測試數(shù)據(jù)：34 56 87 90 87 65 78 87 96 69 程序運(yùn)行結(jié)果：max=96 min=34 avg=74.90【4.8】編程實(shí)現(xiàn)，求 。程序文件名ex4_8.c。 程序的運(yùn)行結(jié)果為 47977.928968【4.9】編程實(shí)現(xiàn)，計(jì)算。程序文件名ex4_9.c。【提示，在C語言中可調(diào)用log(n)求ln(n)?！?輸入測試數(shù)據(jù)：20 程序的運(yùn)行結(jié)果為

20、 6.506583【4.10】編程實(shí)現(xiàn)，求的值，其中a是一個數(shù)字。例如當(dāng)a為2，n為5時，計(jì)算，222222222222222的值?！疽?，a和n的值由鍵盤輸入。提示，可采用遞推算法?！砍绦蛭募鹐x4_10.c。輸入測試數(shù)據(jù)：8 10 （其中a=8,n=10）程序運(yùn)行結(jié)果：1286608608 【4.11】編程實(shí)現(xiàn)，輸入一行字符，分別統(tǒng)計(jì)出其中英文字母，空格，數(shù)字和其它字符的個數(shù)。程序文件名：ex4_11.c。輸入測試數(shù)據(jù)：abcd !# 123 EFG 890 *&程序運(yùn)行結(jié)果：英文字符的個數(shù)：7,空格的個數(shù)：5, 數(shù)字字符的個數(shù)：6,其它字符的個數(shù)：6【4.12】編程實(shí)現(xiàn)，求2100間的

21、所有素?cái)?shù)。程序文件名ex4_12.c。 程序運(yùn)行結(jié)果： 2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83 89 97【4.13】編程實(shí)現(xiàn)，利用雙循環(huán)編程，輸出下列所示的圖形。程序文件名ex4_13.c。4.3.2 應(yīng)用提高【4.14】程序填空題。程序?qū)崿F(xiàn)的功能是譯密碼。為使電文保密，往往按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成密碼，收報(bào)人再按約定的規(guī)律將其譯回原文。請?zhí)羁?，填空時不得增行或刪行，也不得更改程序的結(jié)構(gòu)，一條橫線上只能填寫一條語句！程序文件名ex4_14.c。例如，可以按如下規(guī)律將電文變成密碼：將字母A變成字母E，a變成e，即變成其后的第4個字母，W變成A，X變成B，Y變成C，Z變成D。字母按上述規(guī)律轉(zhuǎn)換，非字母字符不變。輸入測試數(shù)據(jù)：Welcome to the country! 程序運(yùn)行結(jié)果：Aipgsqi xs xli gsyrxvc!#include void main() char c;