循環(huán)結構設計程序設計

第5章循環(huán)結構程序設計

第1頁，共51頁。學習目標理解循環(huán)結構的概念。掌握如何用while語句構成循環(huán)結構。掌握如何用do-while語句構成循環(huán)結構。熟練掌握如何用for語句構成循環(huán)結構。掌握循環(huán)結構的嵌套使用。理解break和continue語句應用于循環(huán)體時的區(qū)別。第2頁，共51頁。在C語言中可以用以下語句來實現(xiàn)循環(huán)：1）while語句。2）do--while語句。3）for語句。4）goto語句和if語句。循環(huán)是一種對同一程序段有規(guī)律的重復被重復執(zhí)行的部分叫循環(huán)體。5.1引言第3頁，共51頁。n!=1×2×3×…×n，用fac來存放結果：初始化值為1fac12nfac×1facfac×2facfac×nfac作n次乘法fac×ifac累乘器計數(shù)器例如，求階乘第4頁，共51頁。5.2while語句真(非零)表達式

循環(huán)體假(零)while語句的形式：

while(表達式）循環(huán)體；

while語句常稱為“當型”循環(huán)語句。第5頁，共51頁?！纠?-1】用while語句構成的循環(huán)結構求n!算法：step1：定義初始化變量。本程序需要三個變量，一個用來接收n，一個用來表示求階乘過程中數(shù)據(jù)從1到n的變化，還有一個保存計算結果step2：輸入n，需要考慮輸入數(shù)據(jù)合法性的問題step3：計算n!就是一個循環(huán)累乘求積的過程n！=1*2*3*....（n-1）*n第6頁，共51頁?！纠?-1】n!的C語言程序#include<stdio.h>voidmain(){intn,i=1;longintfac;

printf("pleaseinputn(n>=0):");scanf("%d",&n);if(n>=0)fac=1;else

{printf("Invalidinput!\n");return0;}while(i<=n)

{fac*=i;i++;}printf("%d!=%ld\n",n,fac);}循環(huán)變量的初始化累乘器的初始化循環(huán)控制條件求階乘修改循環(huán)變量第7頁，共51頁?！镒⒁猓合扰袛啾磉_式，后執(zhí)行語句。表達式同if語句后的表達式一樣，可以是任何類型的表達式。循環(huán)體多于一句時，用一對{}括起。while循環(huán)結構常用于循環(huán)次數(shù)不固定，根據(jù)是否滿足某個條件決定循環(huán)與否的情況。第8頁，共51頁。#include"stdio.h"voidmain(){floatn;scanf("%f",&n);例：輸入一系列實數(shù)，判斷每個數(shù)的正負，輸入0時，結束循環(huán)輸入數(shù)據(jù)，為第一次判斷做準備while(n!=0)判斷是否結束{if(n>0)printf("+");elseprintf("-");scanf("%f",&x);}}判斷正負號繼續(xù)輸入下一個數(shù)第9頁，共51頁。#include"stdio.h"voidmain(){charch;intnum=0;ch=getchar();例：統(tǒng)計從鍵盤輸入的一行字符的個數(shù)（以回車鍵作為輸入結束標記)while(ch!='\n')判斷是否輸入結束{num++;ch=getchar();}printf("num=%d\n",num);}第10頁，共51頁。★注意：表達式在判斷前，必須要有明確的值。循環(huán)體中一般有改變條件表達式的語句。while(表達式)后面沒有分號。第11頁，共51頁?！?/p>

5.3do--while語句

do--while的形式：

do{循環(huán)體；}while(表達式）；do--while語句形式與與直到型循環(huán)相似，但它仍然是當型循環(huán)。條件為真時執(zhí)行循環(huán)真(非零)表達式

循環(huán)體假(零)第12頁，共51頁?！纠?-2】用do-while語句構成的循環(huán)結構求n!do{fac*=i;i++;}while(i<=n);說明：先執(zhí)行語句，后判斷表達式。第一次條件為真時，while,do-while等價；第一次條件為假時，二者不同。while(i<=n)

{fac*=i;i++;}第13頁，共51頁。★注意：在if、while語句中，表達式后面都沒有分號，而在do-while語句的表達式后面則必須加分號。do-while和while語句相互替換時，要注意修改循環(huán)控制條件。第14頁，共51頁。5.4for語句for的形式：for(初始表達式1；條件表達式2；循環(huán)表達式3）{循環(huán)體;}表達式1：用于循環(huán)開始前為循環(huán)變量設置初始值。表達式2：控制循環(huán)執(zhí)行的條件，決定循環(huán)次數(shù)。表達式3：循環(huán)控制變量修改表達式。循環(huán)體語句：被重復執(zhí)行的語句。第15頁，共51頁。表達式3計算表達式1循環(huán)體判斷表達式2假(零)真(非零)for的下一條語句執(zhí)行流程:第16頁，共51頁。

for(fac=1,i=1;i<=n;i++)fac*=i;例如：它相當于以下語句：

fac=1;i=1;

while(i<=n){

fac*=i;i++;

}表達式1；while（表達式2）表達式3；第17頁，共51頁。說明:三個表達式都可以是逗號表達式。三個表達式都是任選項，都可以省略，但要注意省略表達式后，分號間隔符不能省略。第18頁，共51頁。for語句中表達式省略的幾種情況：（1）for語句一般形式中的“表達式1”可以省略；如：fac=1;i=1;for(;i<=n;i++)fac*=i;第19頁，共51頁。（2）表達式2省略，即不判斷循環(huán)條件，循環(huán)會無終止地進行下去，所以此時循環(huán)體中要保證循環(huán)能正常結束；

如：for(fac=1,i=1;;i++){if(i>n)break;fac*=i;}

第20頁，共51頁。（3）表達式3也可以省略，同樣此時循環(huán)體中要保證循環(huán)能正常結束；如：

for(fac=1,i=1;i<=n;){fac*=i;i++;}第21頁，共51頁。

(4)可以省略表達式1和表達式3，只有表達式2如：

fac=1;i=1;for(;i<=n;){fac*=i;i++;}i=1;fac=1;while(i<=n)

{fac*=i;i++;}相當于第22頁，共51頁。fac=1,i=1;while(1)

{if(i>n)break;fac*=i;i++;}（5）三個表達式都可省略，同樣此時循環(huán)體中要保證循環(huán)能正常結束；fac=1;i=1;for(;;){if(i>n)break;fac*=i;i++;}相當于條件始終為真地執(zhí)行循環(huán)體。如:第23頁，共51頁。（6）循環(huán)體為空語句

對for語句，循環(huán)體為空語句的一般形式為:

for(表達式1；表達式2；表達式3)；如：

在顯示器上輸出輸入的一串字符,輸入的字符為’*’時,結束循環(huán)。輸入abcd*輸出abcd*while(putchar(getchar())!=’*’);for(fac=1,i=1；i<=n；fac*=i,i++)；第24頁，共51頁?！?/p>

5.5continue語句和break語句在循環(huán)體中的應用5.5.1continue語句在循環(huán)體中的應用continue語句的一般形式為：

continue;其作用是結束本次循環(huán)，即跳過本次循環(huán)體中continue語句之后的語句，轉入下一次循環(huán)條件的判斷，決定循環(huán)是否繼續(xù)執(zhí)行。第25頁，共51頁。注意：

執(zhí)行continue語句并沒有使整個循環(huán)終止在while和do-while循環(huán)中，continue語句使得流程直接跳到循環(huán)控制條件的測試部分在for循環(huán)中，遇到continue后，跳過循環(huán)體中余下的語句，而轉去對for語句中的“表達式3”求值，然后進行“表達式2”的條件測試，最后根據(jù)“表達式2”的值來決定for循環(huán)是否執(zhí)行。第26頁，共51頁?！?/p>

5.5.2break語句在循環(huán)體中的應用語句形式:

break;用break語句可以使程序執(zhí)行流程跳出switch語句體，從而構成多分支選擇結構。break語句只能使用在循環(huán)體和switch語句內(nèi)。作用:

break出現(xiàn)在循環(huán)體中時，用于結束當前循環(huán)，跳出break所在的循環(huán)結構。第27頁，共51頁。break語句和continue語句的區(qū)別：break語句是完全從循環(huán)中跳出continue語句只結束本次循環(huán)。第28頁，共51頁。while(條件){語句A;

break;語句B;}真語句B條件語句Abreak假結束循環(huán)★

break語句與continue語句的區(qū)別至此位置第29頁，共51頁。while(條件){語句A;

continue;語句B;}真語句B條件語句Acontinue假結束循環(huán)至此位置第30頁，共51頁?！纠?-3】編程實現(xiàn)如下要求：找出1到100之間的前10個偶數(shù)并輸出。while(n<100){n++;if(count==10)break;//判斷偶數(shù)個數(shù)是否已滿10個if(n%2!=0)//判斷當前數(shù)據(jù)是否奇數(shù)

continue;//是奇數(shù)結束本次循環(huán)

printf(“%d\t”,n);//打印偶數(shù)count++;//統(tǒng)計偶數(shù)個數(shù)

}程序運行結果：2468101214161820第31頁，共51頁。在一個循環(huán)體內(nèi)又包含有另一個完整的循環(huán)結構，稱為循環(huán)嵌套?！?/p>

5.6循環(huán)的嵌套嵌套時，每一層循環(huán)在邏輯上必須是完整的。

前面介紹的三種類型的循環(huán)：while、do-while、for三種都可以互相嵌套。第32頁，共51頁。循環(huán)嵌套時正確和錯誤的邏輯關系for(...){...for(...){...}...}內(nèi)循環(huán)外循環(huán)for(....){...}for(...){...}并列循環(huán)嵌套循環(huán)交叉循環(huán)for(....){...for(...){...}}錯誤第33頁，共51頁。真真外循環(huán)初始條件內(nèi)循環(huán)初始條件內(nèi)循環(huán)體外循環(huán)條件假內(nèi)循環(huán)條件假內(nèi)循環(huán)循環(huán)條件外循環(huán)循環(huán)條件循環(huán)結束二重循環(huán)嵌套結構執(zhí)行流程第34頁，共51頁。程序范例★使用雙層循環(huán)輸出下面的圖形************第35頁，共51頁。#include"stdio.h"main(){inti,j,k;for(i=0;i<=2;i++){for(j=0;j<i;j++)printf("");for(k=0;k<=3;k++)printf("*");printf("\n");}}程序代碼如下：第36頁，共51頁。由i控制的外層for循環(huán)中內(nèi)嵌了兩個平行的for循環(huán)由j控制的for循環(huán)體用來輸出空格由k控制的for循環(huán)體用來輸出“*”號當i等于0時，由j控制的循環(huán)，因為j的值為0，表達式j<i的值為假，循環(huán)體一次也不執(zhí)行，接著執(zhí)行由k控制的循環(huán)，連續(xù)輸出四個“*”號；當i等于1時，由j控制for循環(huán)體執(zhí)行一次，輸出一個空格，這就使得接著輸出的四個“*”號右移一個字符位置第三行續(xù)依次類推代碼分析：第37頁，共51頁。注意：以上內(nèi)嵌的第一個for循環(huán)的結束條件和循環(huán)的控制變量i有關；第二個for循環(huán)結束條件是固定不變的。下面給出了以上雙重循環(huán)中i，j和k值的變化規(guī)律。i的變化 j的變化 k的變化0 0 0，1，2，3，41 0，1 0，1，2，3，42 0，1，2 0，1，2，3，43第38頁，共51頁。★

【例5-4】打印九九乘法表算法分析：采用雙重循環(huán)，逐行輸出。外層循環(huán)控制行數(shù)，九九乘法表共有九行，因此外層循環(huán)次數(shù)為9每一行的具體輸出一般分為3步：1）確定起始打印位置。本例每行左對齊。2）輸出該行數(shù)據(jù)，因為有多項數(shù)據(jù)，需要嵌套一個內(nèi)層循環(huán)完成對本例，若行號用i表示，每一行有i個數(shù)據(jù)項式子，所以內(nèi)層循環(huán)次數(shù)與行號相關，從1變化到i。3）每輸完一行進行換行操作。第39頁，共51頁。具體程序如下：#include<stdio.h>voidmain(){inti,j;for(i=1;i<=9;i++){for(j=1;j<=i;j++)printf("%d*%d=%-4d",i,j,i*j);printf("\n");}}第40頁，共51頁。5.7goto語句與標號

goto語句一般形式：

…語句標號:…goto語句標號;作用：無條件轉向“語句標號”處執(zhí)行?！罢Z句標號”是一個標識符，它表示程序指令的地址。語句標號僅僅對goto語句有效，對其它語句不影響。無條件轉向使程序結構無規(guī)律、可讀性差。所以goto語句不符合結構化程序設計準則，一般應避免使用goto語句，除非能在很大程度上提高程序的執(zhí)行效率，才適當使用它。第41頁，共51頁。5.8應用舉例★

【例5-6】判斷一個數(shù)是否為素數(shù)

算法分析：素數(shù)是指那些大于1，且除了1和它本身以外不能被其他任何數(shù)整除的數(shù)。為了判斷某數(shù)x是否為素數(shù)，采用最簡單的方法：用2、3、4、…x-1這些數(shù)逐個去除x，只要能被一個數(shù)整除，x就不是素數(shù)；否則，x就是素數(shù)。第42頁，共51頁。程序代碼：#include<stdio.h>#include<math.h>voidmain(){intx,k;intflag=1;scanf("%d",&x);for(k=2;k<=x-1;k++)if(x%k==0)flag=0;if(flag)printf("%disaprime",x);elseprintf("%disnotaprime",x);}循環(huán)部分可優(yōu)化化為如下形式：for(k=2;k<=sqrt(x);k++)if(x%k==0){flag=0;break;}第43頁，共51頁?！?/p>

【例5-7】計算裴波那契數(shù)列的前十項算法分析：斐波那契數(shù)列的變化規(guī)律是：第一項和第二項為1從第三項開始，每一項的值為前兩項的和可以用遞推算法來求出斐波那契數(shù)列中每項的值用變量f1和f2存儲第一個數(shù)和第二個數(shù)，f3保存第三個數(shù)，以后只要改變f1,f2的值，即可求出下一個數(shù)循環(huán)過程：第44頁，共51頁。程序源代碼如下：#include<stdio.h>voidmain(){intcount=3;longintf1,f2,f3;f1=1;f2=1;printf("f1=%d\nf2=%d\n",f1,f2);while(count<=10){f3=f1+f2;printf("f%d=%ld\n",count,f3);f1=f2;f2=f3;count++;}}第45頁，共51頁?！纠?-8】計算a+aa+aaa+aaaa+aa...a總共n項的值算法分析：關鍵是計算出每一項的值每一項與前一項tn的對應關系為：tn=tn+a*10n-1;程序源代碼如下：#include<stdio.h>voidmain(){inta,n,count=1;longintsn=0,tn=0;printf("pleaseinputaandn\n");

scanf("%d,%d",&a,&n);printf("a=%d,n=%d\n",a,n);

while(count<=n){tn=tn+a; sn=sn+tn;a=a*10; ++count;

}printf("a+aa+...=%ld\n",sn);}第46頁，共51頁?！锢?輸入任意一個整數(shù)，將其逆序輸出，例如輸入1234，輸出4321。include"stdio.h"voidmain(){longy,n;scanf("%ld",&y)while(y!=0){n=y%10;printf("%ld",n);y=y/10;}}第47頁，共51頁?！锢?猴子第一天摘下若干個桃子，吃了一半，又多吃了一個。以后每天早晨猴子都吃掉前一天剩下的一半多一個。到第10天時，猴子再去吃桃子時發(fā)現(xiàn)只剩下1個桃子。問第一天猴子摘了多少個桃子？#include"stdio.h"voidmain(){intsum=1,n;for(n=10;n>=1;n--)sum=(sum+1)*2;pri