第4章程序的控制結構

第4章程序的控制結構C語言大學實用教程1內容提要算法的描述方法基本控制結構基本控制語句常用算法，如累加、累乘、統(tǒng)計、遞推、迭代、窮舉等程序的基本版式結構化程序設計的基本思想算法的概念

數(shù)據(jù)結構+算法=程序算法：為解決一個具體問題而采取的確定的有限的操作步驟，這里僅指計算機能執(zhí)行的算法算法特性：有窮性確定性

有效性

沒有輸入或有多個輸入

有一個或多個輸出

算法的分類

數(shù)值運算算法：解決的是求數(shù)值解的問題，例如用輾轉相除法求兩個數(shù)的最大公約數(shù)等非數(shù)值運算算法：主要用于解決需要用分析推理、邏輯推理才能解決的問題，例如人工智能中的許多問題，查找、分類等問題算法的表示方法自然語言表示傳統(tǒng)的流程圖表示N-S結構化流程圖表示

偽代碼表示C程序結構C程序源程序文件1源程序文件2源程序文件3編譯預處理命令全局變量聲明函數(shù)1函數(shù)n…函數(shù)首部函數(shù)體局部變量聲明執(zhí)行語句構成程序的三種基本結構順序結構選擇結構循環(huán)結構已經(jīng)證明，任何程序均可只用這三種結構綜合描述只用這三種結構編制的程序，叫結構化程序程序必須符合結構化規(guī)則結構化程序設計的核心思想

采用順序、選擇和循環(huán)三種基本結構作為程序設計的基本單元只有一個入口；只有一個出口；無死語句，即不存在永遠都執(zhí)行不到的語句；無死循環(huán)，即不存在永遠都執(zhí)行不完的循環(huán)。采用“自頂向下、逐步求精”和模塊化的方法進行結構化程序設計BANS圖傳統(tǒng)流程圖順序結構BABN如果

成績<60

那么

通知補考否則

告知你考試成績AY條件PABNY條件P分支結構（選擇結構）條件PA當型循環(huán)直到型循環(huán)真假假條件PA假真循環(huán)結構當型循環(huán)A真假假條件P循環(huán)結構當P為真A當P為真A直到型循環(huán)條件PA假真循環(huán)結構直到P為假A直到P為假A復合語句{}括住的若干條語句構成一個復合語句語句塊內可以定義變量變量僅在定義它的復合語句內有效變量必須在復合語句的開頭定義復合語句可以用在任何可以使用語句的地方if-else選擇結構的一種最常用形式if(表達式)

語句1;

else

語句2;

語句3表達式值非0時，執(zhí)行語句1，然后語句3；

表達式值為0時，執(zhí)行語句2，然后語句3else部分可以沒有。if(表達式)

語句1;

語句3當表達式值為0時，直接執(zhí)行語句3if-else嵌套使用時，注意else和誰配對的問題else-ifif的一種擴展形式if(表達式)

語句1;

elseif(表達式)

語句2;

elseif(表達式)

語句3;

…………

else

語句4;

語句5;else部分可以沒有現(xiàn)場編程完成例4.5體型判斷。按“體指數(shù)”對肥胖程度進行劃分：體指數(shù)t=體重w/(身高h)2

（w單位為公斤，h單位為米）當t<18時，為低體重；當t介于18和25之間時，為正常體重；當t介于25和27之間時，為超重體重；當t>=27時，為肥胖。編程從鍵盤輸入你的身高h和體重w，根據(jù)給定公式計算體指數(shù)t，然后判斷你的體重屬于何種類型。用3種方法編程：算法1：用不帶else子句的if語句編程算法2：用在if子句中嵌入if語句的形式編程算法3：用在else子句中嵌入if語句的形式編程#include<stdio.h>main(){ floath,w,t; printf("Pleaseenterh,w:"); scanf("%f,%f",&h,&w); t=w/(h*h); if(t<18) { printf("t=%f\tLowerweight!\n",t); } if(t>=18&&t<25) { printf("t=%f\tStandardweight!\n",t); } if(t>=25&&t<27) { printf("t=%f\tHigherweight!\n",t); } if(t>=27) { printf("t=%f\tToofat!\n",t); }}#include<stdlib.h>#include<stdio.h>main(){ intmagic;/*計算機"想"的數(shù)*/ intguess;/*人猜的數(shù)*/ magic=rand();/*通過調用隨機函數(shù)任意"想"一個數(shù)magic*/

printf("Pleaseguessamagicnumber:"); scanf("%d",&guess);/*輸入人猜的數(shù)guess*/ if(guess>magic)/*如果guess大于magic，則提示"錯誤！太大！"*/ {printf("Wrong!Toohigh!\n"); } elseif(guess<magic)/*如果guess小于magic，則提示"錯誤！太??！"*/ {printf("Wrong!Toolow!\n"); } else/*如果guess等于magic，則提示"正確"，并打印這個數(shù)*/ { printf("Right!\n"); printf("Thenumberis:%d\n",magic); }}switch多路選擇switch(表達式){

case

常數(shù)1:

語句序列1;

case

常數(shù)2:

語句序列2;

…………

default:

語句序列3;

}default可以沒有，但最好不省略不要忘記break現(xiàn)場編程完成計算器程序……例4.8編程設計一個簡單的計算器程序，要求根據(jù)用戶從鍵盤輸入的表達式：操作數(shù)1運算符op操作數(shù)2然后，計算表達式的值，指定的運算符為加（+）、減（-）、乘（*）、除（/）#include<stdio.h>main(){ intdata1,data2;/*定義兩個操作符*/ charop;/*定義運算符*/

printf("Pleaseentertheexpression:"); scanf("%d%c%d",&data1,&op,&data2);/*輸入運算表達式*/ switch(op)/*根據(jù)輸入的運算符確定要執(zhí)行的運算*/ { case'+':/*處理加法*/ printf("%d+%d=%d\n",data1,data2,data1+data2); break; case'-':/*處理減法*/ printf("%d-%d=%d\n",data1,data2,data1-data2); break; case'*':/*處理乘法*/ printf("%d*%d=%d\n",data1,data2,data1*data2); break; case'/':/*處理除法*/ if(data2==0)/*為避免出現(xiàn)溢出錯誤，檢驗除數(shù)是否為0*/ printf("Divisionbyzero!\n"); else printf("%d/%d=%d\n",data1,data2,data1/data2); break; default: printf("Unknownoperator!\n"); }}#include<stdio.h>main(){ intscore,mark; printf("Pleaseenterscore:"); scanf("%d",&score); mark=score/10;/*采用整除方法，將mark取值壓縮到有限的取值范圍內*/switch(mark){case10:case9: printf("%d--A\n",score); break; case8: printf("%d--B\n",score); break; case7: printf("%d--C\n",score); break;case6: printf("%d--D\n",score); break;case5:case4:case3:case2:case1:case0: printf("%d--E\n",score); break; default: printf("Inputerror!\n");/*處理非法數(shù)據(jù)*/

} }循環(huán)——while，forwhile(表達式)

{

語句;}for(表達式1;表達式2;表達式3)

{

語句;}whilewhile(表達式)

{

語句;}只要表達式的值為非0，就重復執(zhí)行語句，直到表達式值為0時止forfor(表達式1;表達式2;表達式3)

{

語句;}首先執(zhí)行表達式1。如果表達式2的值為非0，就重復執(zhí)行語句和表達式3，直到表達式2的值為0時止相當于：

表達式1;

while(表達式2){

語句;

表達式3;

}表達式1和表達式3可以沒有或者是用逗號分隔的多個表達式的組合。但最好不要有太多的表達式組合注意在for和while語句之后一般沒有分號有分號表示循環(huán)體就是分號之前的內容（空循環(huán)體）while(i<100);

i++;for(i=0;i<100;i++);

printf("%d",i);for通常有一個循環(huán)變量控制循環(huán)的次數(shù)，不要在循環(huán)體內改變這個變量do-whiledo

{

語句;

}while(表達式);首先執(zhí)行語句，然后判斷表達式的值。如果表達式為0，繼續(xù)向下執(zhí)行，否則，再次執(zhí)行語句，再次判斷表達式的值語句會被至少執(zhí)行一次條件PA當型循環(huán)直到循環(huán)真假假條件PA假真假條件P條件PA假當循環(huán)條件第一次就為假時選擇三種循環(huán)的一般原則如果循環(huán)次數(shù)已知，用for如果循環(huán)次數(shù)未知，用while如果循環(huán)體至少要執(zhí)行一次，用do-while這只是“一般”原則，不是“原則”現(xiàn)場編程完成例4.6，例4.9例4.6：猜數(shù)游戲：先由計算機“想”一個數(shù)請人猜，如果人猜對了，則計算機給出提示：“Right!”，否則提示：“Wrong!”，并告訴人所猜的數(shù)是大還是小。例4.9：先由計算機“想”一個1到100之間的數(shù)請人猜，如果人猜對了，則結束游戲，否則計算機給出提示，告訴人所猜的數(shù)是太大還是太小，直到人猜對為止。計算機記錄人猜的次數(shù)，以此來反映猜數(shù)者“猜”的水平。猜數(shù)游戲用到的庫函數(shù)隨機函數(shù)rand()#include<stdlib.h>RAND_MAX在stdlib.h中定義，不大于雙字節(jié)整數(shù)的最大值32767產生[0,RAND_MAX]之間的隨機數(shù)magic=rand();產生[0,b-1]之間的隨機數(shù)magic=rand()%b;產生[a,a+b-1]之間的隨機數(shù)magic=rand()%b+a;現(xiàn)場編程完成例4.6，發(fā)現(xiàn)問題猜數(shù)游戲用到的庫函數(shù)隨機函數(shù)srand為函數(shù)rand()設置隨機數(shù)種子來實現(xiàn)對函數(shù)rand所產生的偽隨機數(shù)的“隨機化”通過鍵入隨機數(shù)種子，產生[1,100]之間的隨機數(shù)scanf("%u",&seed);srand(seed);magic=rand()%100+1;猜數(shù)游戲用到的庫函數(shù)隨機函數(shù)srand為函數(shù)rand()設置隨機數(shù)種子來實現(xiàn)對函數(shù)rand所產生的偽隨機數(shù)的“隨機化”使用計算機讀取其時鐘值并把該值自動設置為隨機數(shù)種子，產生[1,100]之間的隨機數(shù)函數(shù)time()返回以秒計算的當前時間值，該值被轉換為無符號整數(shù)并用作隨機數(shù)發(fā)生器的種子#include<time.h>srand(time(NULL));magic=rand()%100+1;死循環(huán)永遠不會退出的循環(huán)為死循環(huán)for(;;){}while(1){}do

{}while(1)一般情況下，要極力避免死循環(huán)絕大多數(shù)程序不需要死循環(huán)。如果出現(xiàn)，往往都是bug時間過長的循環(huán)會造成“假死”效果，也要考慮解決現(xiàn)場編程完成例4.11國王的許諾。相傳國際象棋是古印度舍罕王的宰相達依爾發(fā)明的。舍罕王十分喜歡象棋，決定讓宰相自己選擇何種賞賜。位聰明的宰相指著8×8共64格的象棋盤說：陛下，請您賞給我一些麥子吧，就在棋盤的第一個格子中放1粒，第2格中放2粒，第3格放4粒，以后每一格都比前一格增加一倍，依此放完棋盤上的64個格子，我就感恩不盡了。舍罕王讓人扛來一袋麥子，他要兌現(xiàn)他的許諾。

國王能兌現(xiàn)他的許諾嗎？試編程計算舍罕王共要多少麥子賞賜他的宰相，這些麥子合多少立方米？（已知1立方米麥子約1.42e8粒）

總粒數(shù)為：sum=1+2+22+23+…+263

方法1#defineCONST1.42e8#include<stdio.h>#include<math.h>main(){intn;doubleterm,sum=0;/*累加求和變量賦初值*/for(n=1;n<=64;n++){term=pow(2,n-1);/*根據(jù)累加項的規(guī)律計算累加項*/sum=sum+term;/*作累加運算*/}printf("sum=%e\n",sum);/*打印總麥粒數(shù)*/printf("volum=%e\n",sum/CONST);/*打印折合的總麥粒體積數(shù)*/}方法2#defineCONST1.42e8/*定義符號常量CONST值為1.42e8*/#include<stdio.h>main(){

intn;

doubleterm=1,sum=1;/*累乘求積、累加求和變量賦初值*/

for(n=2;n<=64;n++){term=term*2;/*根據(jù)后項總是前項的2倍計算累加項*/sum=sum+term;/*作累加運算*/}

printf("sum=%e\n",sum);/*打印總麥粒數(shù)*/

printf("volum=%e\n",sum/CONST);/*打印折合的總麥粒體積數(shù)*/}

循環(huán)的嵌套使用嵌套的循環(huán)體時，應注意以下問題

在嵌套的各層循環(huán)體中，使用復合語句（即用一對大花括號將循環(huán)體語句括起來）保證邏輯上的正確性

內層和外層循環(huán)控制變量不應同名，以免造成混亂

嵌套的循環(huán)最好采用右縮進格式書寫，以保證層次的清晰性

循環(huán)嵌套不能交叉，即在一個循環(huán)體內必須完整的包含著另一個循環(huán)

三種循環(huán)可互相嵌套,層數(shù)不限外層循環(huán)可包含兩個以上內循環(huán),但不能相互交叉嵌套循環(huán)的執(zhí)行流程嵌套循環(huán)的跳轉(1)while(){……while(){……}…...}(2)do{……do{……}while();…...}while();(3)while(){……do{……}while();…….}(4)for(;;){……do{……}while();……while(){……}…...}內循環(huán)外循環(huán)內循環(huán)禁止：從外層跳入內層跳入同層的另一循環(huán)向上跳轉閱讀以下程序,寫出運行結果了解循環(huán)嵌套的工作流程#include<stdio.h>voidmain(){inti,j;for(i=1;i<=3;i++){for(j=1;j<=5;j=j+2)

printf("%3d%3d\n",i,j);

printf("%3d%3d\n",i,j);

}

printf("%3d%3d\n",i,j);}

111315

17

212325

27

313335

37

47例判斷n是否素數(shù)讀入nk=ni=2當ikn被i整除真假用break結束循環(huán)i=i+1ik+1真假輸出:n”是素數(shù)”輸出:n”不是素數(shù)”第一種設想第二種設想第三種設想第四種設想例4.19,20輸入一個整數(shù)，判斷它是否是素數(shù)

方法1#include<math.h>main(){

intm,i,k;

printf("Pleaseenteranumber:");

scanf("%d",&m); k=sqrt(m);

for(i=2;i<=k;i++) {

if(m%i==0) {

printf("No!\n");

gotoend; } }

printf("Yes!\n");end:

printf("Programisover!\n");}Pleaseenteranumber:

6

Programisover!No!方法1#include<math.h>main(){

intm,i,k;

printf("Pleaseenteranumber:");

scanf("%d",&m); k=sqrt(m);

for(i=2;i<=k;i++) {

if(m%i==0) {

printf("No!\n");

gotoend; } }

printf("Yes!\n");end:

printf("Programisover!\n");}Pleaseenteranumber:

5

Programisover!Yes!方法2#include<math.h>main(){

intm,i,k;

printf("Pleaseenteranumber:");

scanf("%d",&m); k=sqrt(m);

for(i=2;i<=k;i++){

if(m%i==0)

break; }

if(i>k)

printf("Yes!\n");

else

printf("No!\n");

printf("Programisover!\n");}Pleaseenteranumber:

6

Programisover!No!方法3#include<math.h>main(){

intm,i,k,flag=1;/*標志變量flag初值置為1*/

printf("Pleaseenteranumber:");

scanf("%d",&m); k=sqrt(m);

for(i=2;i<=k&&flag;i++) {

if(m%i==0)flag=0; }

if(flag)

printf("Yes!\n");

else

printf("No!\n");

printf("Programisover!\n");}這個程序是做什么的？#include<math.h>main(){

intm,i,k,flag=1;/*標志變量flag初值置為1*/

printf("Pleaseenteranumber:");

scanf("%d",&m); k=sqrt(m);

for(i=2;i<=m-1;i++) {

if(m%i==0)flag=0;

printf("%d\n",i);

}

if(flag)

printf("Nodivisor!Itisaprimenumber.\n");

printf("Programisover!\n");}現(xiàn)場編程完成例4.14編程輸出如下形式的乘法九九表

#include<stdio.h>main(){

intm,n;

for(m=1;m<10;m++)

printf("%4d",m);/*打印表頭*/

printf("\n");

for(m=1;m<10;m++)

printf("-");

printf("\n");

for(m=1;m<10;m++) {

for(n=1;n<10;n++) {

printf("%4d",m*n); }

printf("\n"); }}現(xiàn)場編程完成例4.15將上例輸出格式改成如下的下三角格式打印

#include<stdio.h>main(){

intm,n;

for(m=1;m<10;m++)

printf("%4d",m);/*打印表頭*/

printf("\n");

for(m=1;m<10;m++)

printf("-");

printf("\n");

for(m=1;m<10;m++) {

for(n=1;n<=m;n++) {

printf("%4d",m*n); }

printf("\n"); }}for(i=1;i<4*m;i++)

printf(“");

現(xiàn)場編程完成例4.16馬克思手稿中有一道趣味數(shù)學題：有30個人，其中有男人、女人和小孩，在一家飯館里吃飯共花了50先令，每個男人各花3先令，每個女人各花2先令，每個小孩各花1先令，問男人、女人和小孩各有幾人？

解方程組窮舉法方法1:采用三重循環(huán)窮舉x,y,z的全部可能的組合

#include<stdio.h>main(){

intx,y,z;

printf("Man\tWomen\tChildern\n");

for(x=0;x<=30;x++)

for(y=0;y<=30;y++)

for(z=0;z<=30;z++)

if(x+y+z==30&&3*x+2*y+z==50)

printf("%3d\t%5d\t%8d\n",x,y,z);}

方法2：改進算法

#include<stdio.h>

main(){

intx,y,z;

printf("Man\tWomen\tChildern\n");

for(x=0;x<=16;x++)

for(y=0;y<=25;y++){z=30–x-y;

if(3*x+2*y+z==50)printf("%3d\t%5d\t%8d\n",x,y,z);}}

流程的轉移控制break語句continue語句goto語句return語句標準庫函數(shù)exit()

break和continue對for、while、do-while循環(huán)進行內部手術break，退出循環(huán)continue，中斷本次循環(huán)體的執(zhí)行，開始下一次break和continue少用為妙break和continue假假真真break表達式1表達式2循環(huán)語句的下一條語句循環(huán)語句的下一條語句假假真真

contiue表達式1表達式2continue

break語句功能：在循環(huán)語句和switch語句中,終止并跳出循環(huán)體或開關體說明：break只能終止并跳出最近一層的結構break不能用于循環(huán)語句和switch語句之外的任何其它語句之中

expr……break;……假(0)真(非0)whiledo……break;…...expr假(0)真(非0)whileexpr2……break;…...假(0)真(非0)forexpr1expr3switchexpr語句組1break;語句組2break;語句組nbreak;語句組break;…...const1const2constndefaultcase例break舉例：輸出圓面積，面積大于100時停止#definePI3.14159#include<stdio.h>voidmain(){intr;floatarea;for(r=1;r<=10;r++){area=PI*r*r;if(area>100) break;printf("r=%d,area=%.2f\n",r,area);}}例break舉例：小寫字母轉換成大寫字母,直至輸入非字母字符#include<stdio.h>voidmain(){inti,j;charc;while(1){c=getchar(); if(c>='a'&&c<='z') putchar(c-'a'+'A'); else break;}}getch()getche()#include<conio.h>continue語句功能：結束本次循環(huán)，跳過循環(huán)體中尚未執(zhí)行的語句，進行下一次是否執(zhí)行循環(huán)體的判斷僅用于循環(huán)語句中expr……continue;……假(0)真(非0)while真(非0)do……continue;…...expr假(0)whileexpr2……continue;…...假(0)真(非0)forexpr1expr3voidmain(){intn;for(n=100;n<=200;n++) {if(n%3==0)continue;printf(“%d”,n); }}Continue用法：

將100~200的不能被3整除的數(shù)輸出例求輸入的十個整數(shù)中正數(shù)的個數(shù)及其平均值#include<stdio.h>voidmain(){inti,num=0,a;floatsum=0;for(i=0;i<10;i++){scanf("%d",&a); if(a<=0)continue; num++; sum+=a;}printf("%dplusinteger'ssum:%6.0f\n",num,sum);printf("Meanvalue:%6.2f\n",sum/num);}標號舉例error:goto舉例gotoerror;一般形式goto語句標號;……

語句標號：……或語句標號：…………goto語句標號;goto與標號（label）exit()函數(shù)exit(0)作用是終止整個程序的執(zhí)行，強制返回操作系統(tǒng)調用該函數(shù)需要嵌入頭文件<stdlib.h>Dijkstra和

gotoE.W.Dijkstra，生于1930年，卒于2002年8月6日軟件體系結構，結構化程序設計，……Dijkstra和

gotoDijkstra早在1968年就指出：“Gotoconsideredharmful”

，“Ibecameconvincedthatthegotostatementshouldbeabolishedfromall"higherlevel"programminglanguages.”“Thegotostatement…istoomuchaninvitationtomakeamessofone'sprogram.”糟糕的gotoSTART_LOOP:if(fStatusOk){

if(fDataAvaiable){i=10;

gotoMID_LOOP;}else{

gotoEND_LOOP;}}else{

for(i=0;i<100;i++){MID_LOOP://lotsofcodehere……}

gotoSTART_LOOP;}END_LOOP:糟糕的gotoSTART_LOOP:if(fStatusOk){

if(fDataAvaiable){i=10;

gotoMID_LOOP;}else{

gotoEND_LOOP;}}else{

for(i