第3章-結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計-課件

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計程序控制結(jié)構(gòu)中的條件表示分支程序結(jié)構(gòu)循環(huán)程序結(jié)構(gòu)其它簡單控制結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu)的簡單應(yīng)用程序控制結(jié)構(gòu)中的條件表示結(jié)構(gòu)化程序的三種基本結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)程序應(yīng)該考慮的問題控制結(jié)構(gòu)中條件的表示問題控制結(jié)構(gòu)中的條件的判斷問題程序控制結(jié)構(gòu)中的條件表示關(guān)系運算符和關(guān)系表達式 關(guān)系運算符用于比較兩個運算對象，用關(guān)系運算符將兩個表達式連接起來的式子稱為關(guān)系表達式。關(guān)系運算符及其優(yōu)先級

>>=<<=（同級）

==!=（同級）關(guān)系運算符的優(yōu)先級低于算術(shù)運算符。

例如：c<a+b等價于c<(a+b)關(guān)系運算符的結(jié)合性為左結(jié)合性。 關(guān)系運算的結(jié)果表示用數(shù)值“1”表示邏輯“真”；用數(shù)值“0”表示邏輯“假”；例3-1關(guān)系表達式運算示例程序控制結(jié)構(gòu)中的條件表示邏輯運算符和邏輯表達式 邏輯運算符在程序設(shè)計中用于對條件的處理和組合，用邏輯運算符將關(guān)系表達式或邏輯量連接起來的式子稱為邏輯表達式。邏輯運算符邏輯非運算符 !邏輯與運算符 &&邏輯或運算符 ||&&、||運算符的優(yōu)先級低于關(guān)系運算符！的優(yōu)先級高于關(guān)系運算符&&、||運算符遵從左結(jié)合性，！運算符遵從右結(jié)合性程序控制結(jié)構(gòu)中的條件表示邏輯運算符和邏輯表達式邏輯表達式的值系統(tǒng)計算時，用數(shù)值“1”表示邏輯“真”，用數(shù)值“0”表示邏輯假；系統(tǒng)在判斷一個對象的真假時，以數(shù)值“0”為假，以非“0”為真。邏輯運算規(guī)則（真值表）AB!AA&&BA||B00100011011000111011程序控制結(jié)構(gòu)中的條件表示邏輯運算符和邏輯表達式邏輯表達式的求值規(guī)則對邏輯表達式從左到右掃描求解；求解過程中，任何時候只要邏輯表達式的值已經(jīng)可以確定，則停止邏輯表達式的求解過程；

例：設(shè)有：inta=1,b=2,c=0;

計算示例：a++||b++&&c++

計算示例：a++&&b++||c++

例3-2邏輯表達式運算示例結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計程序控制結(jié)構(gòu)中的條件表示分支程序結(jié)構(gòu)循環(huán)程序結(jié)構(gòu)其它簡單控制結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu)的簡單應(yīng)用分支程序結(jié)構(gòu)三類分支處理應(yīng)用問題確定某件事情做還是不做；確定在兩件相關(guān)事情中選擇哪一件來做；確定在若干件相關(guān)事情中選擇哪一件來做；if語句與程序的單分支結(jié)構(gòu)單分支if語句的結(jié)構(gòu)形式

if(expression)sentence;語句的執(zhí)行過程如圖所示expFTsentence分支程序結(jié)構(gòu)if語句與程序的單分支結(jié)構(gòu)使用if語句時需要注意兩點作為條件的表達式可以是任何可以求出0值或非0值的表達式；if結(jié)構(gòu)后的語句部分可以是C語言的任何合法語句（如復(fù)合語句等）； 例3-3從標準輸入設(shè)備（鍵盤）上輸入一個整數(shù)，判斷其奇偶性并將將奇數(shù)輸出。

復(fù)合語句及其在程序中的使用需要使用復(fù)合語句的情況 控制結(jié)構(gòu)中的語句部分在語法上都只能是一條語句，但在應(yīng)用程序設(shè)計中，會涉及到在某種條件下不能僅用一條簡單語句描述的功能。為了滿足這種在語法結(jié)構(gòu)上只能有一條語句，而功能的實現(xiàn)又需要多條語句的要求，就需要使用復(fù)合語句。分支程序結(jié)構(gòu)復(fù)合語句及其在程序中的使用復(fù)合語句的構(gòu)成

C程序設(shè)計語言中，語句塊是用一對花括號“{}”將若干條C語句括起來形成的語句序列，語句塊在語法上作為一條語句考慮。復(fù)合語句的一般形式如下所示： { sentence1;

…

sentencei;

…

sentencen; }例3-4任意輸入兩個整數(shù)a和b，當a大于b，互換它們的值，使得a小于b。

分支程序結(jié)構(gòu)if~else語句與程序的雙分支結(jié)構(gòu)雙分支if語句的結(jié)構(gòu)形式

if(expression) sentence1; else sentence2;語句的執(zhí)行過程如圖所示使用if~else語句時需要注意兩點作為條件的表達式可以是任何可以求出0值或非0值的表達式;if結(jié)構(gòu)或else結(jié)構(gòu)后語句部分都可以是C語言的任何合法語句; 例3-5計算分段函數(shù)。expFTsentence1sentence2分支程序結(jié)構(gòu)條件運算符與條件表達式條件運算符是C語言中唯一的一個三元運算符，使用條件運算符構(gòu)成的條件表達式形式如下：

Exp1?Exp2:Exp3條件表達式的執(zhí)行過程是：首先計算表達式Exp1的值，若Exp1的值為非0（真），則計算出表達式Exp2的值作為整個條件表達式的值；若Exp1的值為0（假），則計算出表達式Exp3的值作為整個條件表達式的值。條件運算符的優(yōu)先級別高于賦值運算符但低于關(guān)系運算符和算術(shù)運算符。條件運算符的結(jié)合方向為右結(jié)合性

a>b?a:c>d?c:d等價于a>b?a:(c>d?c:d)例3-6編程序?qū)崿F(xiàn)功能：計算a+|b|的值。分支程序結(jié)構(gòu)if語句的嵌套與程序多分支結(jié)構(gòu)如果if結(jié)構(gòu)或者else結(jié)構(gòu)的語句部分又是一個另外一個if結(jié)構(gòu)，稱為if語句的嵌套。特殊的if語句嵌套結(jié)構(gòu) 被嵌套的if結(jié)構(gòu)均被嵌套在else的語句部分時，形成了一種稱為else～if的多分支選擇結(jié)構(gòu)，這是if～else多重嵌套的變形。例：對稱的if語句的嵌套結(jié)構(gòu)if(exp1)if(exp2) sentence1;else sentence2;elseif(exp3) sentence3;else sentence4;例：else~if結(jié)構(gòu)if(exp1)sentence1;elseif(exp2)sentence2;elseif(exp3)sentence3;

…elseif(expN)sentenceN;elsesentenceN+1;exp1exp2exp3expNsentence1sentence2sentence3sentenceNsentenceN+1FTTTTFFF例3-7輸入學(xué)生的成績，評定其等級。方法是：90～100分為A等，80～90分為B等，70～80分為C等，60～70分為D等，60分以下為E等。else~if結(jié)構(gòu)的執(zhí)行流程分支程序結(jié)構(gòu)if語句的嵌套與程序多分支結(jié)構(gòu)else子句與if的配對原則

C語言中規(guī)定：程序中的else子句與在它前面距它最近的且尚未匹配的if配對。無論將程序書寫為何種形式，系統(tǒng)總是按照上面的規(guī)定來解釋程序的結(jié)構(gòu)。

在C程序設(shè)計的實踐中，有時需要按照某種要求進行else與if的配對從而達到改變分支程序結(jié)構(gòu)的目的，此時需要在程序中合適的地方使用復(fù)合語句。 例3-8else與if配對原則示例。 例3-9else與if配對原則示例（使用復(fù)合語句改變程序結(jié)構(gòu)）。分支程序結(jié)構(gòu)switch語句與程序的多分支結(jié)構(gòu)switch語句結(jié)構(gòu)的一般形式如下：

switch（expression）

{ caseconstand1:sentences1; [break;] caseconstand2:sentences2; [break;]

… caseconstandN:sentencesN; [break;] [default：sentencesN+1] [break;] }分支程序結(jié)構(gòu)switch語句與程序的多分支結(jié)構(gòu)switch語句結(jié)構(gòu)的執(zhí)行流程 首先對作為條件的表達式（expression）求值；然后在語句結(jié)構(gòu)的花括號內(nèi)從上至下地查找所有的case分支，當找到與條件表達式值相匹配的case時，將其作為控制流程執(zhí)行的入口并從此處開始執(zhí)行相應(yīng)的語句段直到遇到break語句或者是switch語句結(jié)構(gòu)的右花括號“}”為止。分支程序結(jié)構(gòu)switch語句與程序的多分支結(jié)構(gòu)使用switch語句結(jié)構(gòu)時注意點作為條件的表達式的值必須是有序型的，即只能是整型、字符型、枚舉型三者之一；語句段可以是單條語句，也可以是多條語句，但這多條語句并不是復(fù)合語句，不需要使用花括號{}；結(jié)構(gòu)中的常數(shù)值應(yīng)與表示條件的表達式值對應(yīng)一致，且各常數(shù)的值不能相同；結(jié)構(gòu)中的break語句和default項可根據(jù)需要確定是否選用； 例3-10從鍵盤上輸入一個字符，判斷它是數(shù)字、空格還是其它鍵；若是數(shù)字，還要求顯示出是哪一個數(shù)字。分支程序結(jié)構(gòu)if嵌套結(jié)構(gòu)與switch結(jié)構(gòu)的比較可以使用switch語句結(jié)構(gòu)解決的問題，一定也可以用if語句結(jié)構(gòu)的嵌套來解決；使用switch語句結(jié)構(gòu)時必須滿足：作為條件的表達式值是一系列離散的常量值（即表示的是若干相等關(guān)系）；條件通過適當變換可用離散常量值表示為相等關(guān)系； 例3-11使用switch語句結(jié)構(gòu)實現(xiàn)例3.7的功能。原數(shù)據(jù)區(qū)間：[90,100],[80,90),[70,80),[60,70),[0,60)轉(zhuǎn)換公式：(int)(score/10)[90,100]→ 9，10 [80,90)→ 8[70,80)→ 7 [60,70)→ 6[0,60)→0，1，2，3，4，5結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計程序控制結(jié)構(gòu)中的條件表示分支程序結(jié)構(gòu)循環(huán)程序結(jié)構(gòu)其它簡單控制結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu)的簡單應(yīng)用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)循環(huán)程序結(jié)構(gòu)概念循環(huán)的概念 實際問題中經(jīng)常會遇到許多具有規(guī)律性的重復(fù)計算處理問題，在處理此類問題的時候需要將程序中的某一些語句或者語句組反復(fù)的執(zhí)行多次。一組被重復(fù)多次執(zhí)行的語句或者語句組在這里稱為循環(huán)體；循環(huán)體的執(zhí)行不會無限制的進行下去，而是在每一次執(zhí)行完循環(huán)體后根據(jù)對某個條件作出的判斷來決定是重復(fù)執(zhí)行循環(huán)體還是退出循環(huán)結(jié)構(gòu)，這一個用以判斷循環(huán)是否進行所依據(jù)的條件稱為循環(huán)控制條件。循環(huán)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成循環(huán)控制部分循環(huán)體部分（反復(fù)執(zhí)行的語句或語句組）循環(huán)程序結(jié)構(gòu)while型循環(huán)結(jié)構(gòu)while型循環(huán)結(jié)構(gòu)的一般形式

while（expression）

Loop-Bodywhile型循環(huán)結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程如圖所示使用while循環(huán)結(jié)構(gòu)的注意點循環(huán)體有可能一次都不執(zhí)行；如果不是有意造成死循環(huán)，則循環(huán)體內(nèi)必須有能改變循環(huán)控制條件的語句；循環(huán)體可以是一條任意合法的C語句；執(zhí)行expression執(zhí)行Loop-BodyFT例3-12計算至最后一項值小于10-7。循環(huán)程序結(jié)構(gòu)do~while循環(huán)結(jié)構(gòu)do~while型循環(huán)結(jié)構(gòu)的一般形式

do { Loop-Body }while(expression);do~while型循環(huán)結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程 如圖所示使用do~while循環(huán)結(jié)構(gòu)的注意點循環(huán)體至少被執(zhí)行一次；如果不是有意造成死循環(huán)，則循環(huán)體內(nèi)必須有能改變循環(huán)控制條件的語句；循環(huán)體可以是一條任意合法的C語句；Loop-BodyexpressionFT例3-13編程序?qū)崿F(xiàn)功能：將一個整數(shù)的各位數(shù)字顛倒后輸出。

循環(huán)程序結(jié)構(gòu)for型循環(huán)結(jié)構(gòu)for循環(huán)結(jié)構(gòu)的一般形式 for(Exp1;Exp2;Exp3) Loop-Bodyfor循環(huán)結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程如圖所示執(zhí)行Exp1執(zhí)行Exp2執(zhí)行Exp3Exp2值TF執(zhí)行Loop-Body循環(huán)程序結(jié)構(gòu)for循環(huán)控制語句結(jié)構(gòu)及使用使用for循環(huán)結(jié)構(gòu)注意點循環(huán)體有可能一次都不執(zhí)行；允許在循環(huán)體中存在能改變循環(huán)控制條件的語句循環(huán)體可以是一條任意合法的C語句；根據(jù)使用的需要，循環(huán)控制部分的三個表達式分別都可以逗號表達式；根據(jù)使用需要，循環(huán)控制部分的三個表達式中可以缺省一個、兩個、三個，但作為分隔符使用的分號不能缺??； 例3-14編程序?qū)崿F(xiàn)功能：判斷從鍵盤輸入一個大于2的正整數(shù)是否為素數(shù)。循環(huán)程序結(jié)構(gòu)空語句及其在程序中的使用空語句的概念 空語句就是只由一個分號構(gòu)成的C語句，在程序的執(zhí)行過程中空語句表示該語句不進行任何實際的操作?？照Z句的使用 程序中的某個位置從C語言的語法要求上應(yīng)該有一個C語句存在，但語義上（即程序的邏輯功能上）又不需要進行任何操作時，就可以使用空語句來占據(jù)這個語句位置以同時滿足語法和語義上的需求。 例3-15編程序?qū)崿F(xiàn)求1到100這100個整數(shù)的和，要求循環(huán)體用空語句實現(xiàn)。循環(huán)程序結(jié)構(gòu)循環(huán)的嵌套循環(huán)嵌套概念 多重循環(huán)結(jié)構(gòu)指的是在循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體中包含了另外完整的循環(huán)結(jié)構(gòu)，所以多重循環(huán)結(jié)構(gòu)亦稱為循環(huán)嵌套結(jié)構(gòu)。二重循環(huán)結(jié)構(gòu)引例討論（輸出如圖所示字母組成的圖形）ABBCCCDDDDEEEEE問題分析：1）用一個循環(huán)來控制輸出5行字符；2）設(shè)置變量表示在首行輸出字母‘A’，在此基礎(chǔ)之上變量隨行數(shù)增加連續(xù)使用增1操作得到需要的字母；3）每一行輸出字符的個數(shù)與其行數(shù)相等，使用一個循環(huán)結(jié)構(gòu)來控制在每一行上輸出與行數(shù)相等的字符數(shù)；4）程序結(jié)構(gòu)為雙重循環(huán)結(jié)構(gòu)，外層循環(huán)結(jié)構(gòu)負責控制輸出的行數(shù)，而內(nèi)層循環(huán)結(jié)構(gòu)負責控制每一行上輸出的字符個數(shù)；

程序的主體結(jié)構(gòu)

charc='A';for(i=0;i<5;i++){ for(j=0;j<=i;j++) putchar(c); c++; printf("\n");} 例3-16輸出圖3.8所示字符圖形。循環(huán)程序結(jié)構(gòu)循環(huán)的嵌套使用循環(huán)控制語句構(gòu)成多重循環(huán)注意點三種循環(huán)結(jié)構(gòu)（while循環(huán)結(jié)構(gòu)、do~while循環(huán)結(jié)構(gòu)、for循環(huán)結(jié)構(gòu)）可以相互嵌套；循環(huán)嵌套時應(yīng)注意內(nèi)層循環(huán)結(jié)構(gòu)必須完整地被嵌套在外層循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體內(nèi)，不得出現(xiàn)交叉的現(xiàn)象；一般情況下，嵌套結(jié)構(gòu)中的外層循環(huán)和內(nèi)層循環(huán)的循環(huán)控制變量不得同名 例3-17使用嵌套循環(huán)計算1!+2!+3!+…10!。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計程序控制結(jié)構(gòu)中的條件表示分支程序結(jié)構(gòu)循環(huán)程序結(jié)構(gòu)其它簡單控制結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu)的簡單應(yīng)用其它簡單控制結(jié)構(gòu)對循環(huán)控制結(jié)構(gòu)的特殊要求為循環(huán)控制結(jié)構(gòu)增加出口，即需要的時可以直接退出循環(huán)結(jié)構(gòu)而不受循環(huán)控制條件的限制。對循環(huán)體的部分選擇執(zhí)行，即要求循環(huán)體能夠在某種情況下放棄對循環(huán)體的完整執(zhí)行而提前轉(zhuǎn)入下一次循環(huán)過程。C程序設(shè)計語言對上述要求的支持方法使用控制語句break支持循環(huán)控制結(jié)構(gòu)的多出口實現(xiàn)；使用控制語句continue支持循環(huán)體的部分執(zhí)行方式；其它簡單控制結(jié)構(gòu)break語句break語句使用的形式

break;break語句的使用范圍在switch語句結(jié)構(gòu)中在循環(huán)控制結(jié)構(gòu)中break語句功能 將程序的控制流程轉(zhuǎn)出直接包含該break語句的循環(huán)控制結(jié)構(gòu)或switch語句結(jié)構(gòu)。 例3-18編制程序?qū)崿F(xiàn)功能：從鍵盤輸入兩個正整數(shù)a和b，求a與b之間的全部素數(shù)。其它簡單控制結(jié)構(gòu)continue語句continue語句使用的形式

continue;continue語句的使用范圍

continue語句只能用在循環(huán)結(jié)構(gòu)中continue語句的功能 提前結(jié)束本次循環(huán)體的執(zhí)行過程而直接進入下一次循環(huán) 例3-19編程序?qū)崿F(xiàn)功能：檢測從鍵盤上輸入的以換行符結(jié)束的字符流，統(tǒng)計非字母字符的個數(shù)。

其它簡單控制結(jié)構(gòu)goto語句和標號語句goto語句是無條件轉(zhuǎn)移語句，其一般形式為：

goto語句標號；goto語句的功能 將程序的控制流程無條件地轉(zhuǎn)移到語句標號所指的標號語句處。標號語句 標識符加上冒號表示，其定義規(guī)則同變量，即由字母、數(shù)字和下劃線組成且第一個字符必須是字母或下劃線。goto語句的轉(zhuǎn)移限制不允許在一個函數(shù)中使用goto語句將程序控制轉(zhuǎn)移到本函數(shù)之外。 例3-20利用goto語句構(gòu)成循環(huán)結(jié)構(gòu)求1到100的整數(shù)之和。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計程序控制結(jié)構(gòu)中的條件表示分支程序結(jié)構(gòu)循環(huán)程序結(jié)構(gòu)其它簡單控制結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu)的簡單應(yīng)用控制結(jié)構(gòu)的簡單應(yīng)用最大公約數(shù)和最小公倍數(shù)（輾轉(zhuǎn)相除法）求兩個非負整數(shù)m和n（m>n）的最大公約數(shù)可以使用輾轉(zhuǎn)相除法。其算法可以描述為：①m除以n得到余數(shù)r(0≤r＜n)。②若r=0則算法結(jié)束，n為最大公約數(shù)。否則執(zhí)行③。③m←n，n←r，轉(zhuǎn)回到①。當已知兩個非負整數(shù)m和n的最大公約數(shù)后，求其最小公倍數(shù)的算法可以簡單描述為：兩個正整數(shù)之積除以它們的最大公約數(shù)。例3-21求兩個正整數(shù)的最大公約數(shù)和最小公倍數(shù)(用輾轉(zhuǎn)相除法)?？刂平Y(jié)構(gòu)的簡單應(yīng)用窮舉思想和窮舉方法的實現(xiàn)窮舉的概念

有許多問題的解“隱藏”在多個的可能之中。窮舉就是對多種可能的情形一一測試，從眾多的可能中找出符合條件的(一個或一組)解，或者無解的結(jié)論。在一個集合內(nèi)對集合中的每一個元素進行一一測試的方法稱為窮舉法。窮舉本質(zhì)上就是在某個特定范圍中的查找，是一種典型的重復(fù)型算法，其重復(fù)操作（循環(huán)體）的核心是對問題的一種可能狀態(tài)的測試。窮舉所依賴的基本要素搜尋可能值的范圍如何確定被搜尋可能值的判定方法控制結(jié)構(gòu)的簡單應(yīng)用窮舉思想和窮舉方法的實現(xiàn)窮舉引例分析 搬磚問題：36塊磚，36人搬，男搬4，女搬3，兩個小孩抬1磚。要求將所有的磚一次搬完，問需要男、女、小孩各多少？被搜尋值判斷方法 設(shè)男、女、小孩的數(shù)量分別為man，woman，children，則可以得到被搜尋值的判定方法

4*man+3*woman+0.5*children=36搜尋的范圍的確定man：1~36/4;woman:1~36/3;children:2~72（必須是偶數(shù)）控制結(jié)構(gòu)的簡單應(yīng)用窮舉思想和窮舉方法的實現(xiàn)利用條件變換搜尋范圍的表示man：1~36/4;woman:1~36/3;children=36-man-woman&&children%2==0男性數(shù)量變化下問題的求解框架

for(man=1;man<(36/4),man++) { S1：找到滿足兩個方程的解的woman和children S2：輸出一組解；

}控制結(jié)構(gòu)的簡單應(yīng)用窮舉思想和窮舉方法的實現(xiàn)女性數(shù)量變化下問題的求解框架（對S1的求精）

for(woman＝1；woman<(36/3)；woman++) {S1.1:找到滿足方程的一個children的解

S1.2:輸出一組解

}S1.1的進一步求精

children＝36－man－womanS1.2的進一步求精

if((4*man+3*woman+0.5*children)==36)

按要求輸出man、woman、children值控制結(jié)構(gòu)的簡單應(yīng)用窮舉思想和窮舉方法的實現(xiàn)

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