某高校循環(huán)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)系

5第五章循環(huán)程序設(shè)計(jì)

1/30/20241

在C語(yǔ)言中可用以下語(yǔ)句構(gòu)成循環(huán)：

if…gotowhiledo…whilefor其中if…goto是通過編程技巧(if語(yǔ)句和goto語(yǔ)句組合)構(gòu)成循環(huán)功能。而且goto語(yǔ)句將影響程序流程的模塊化，使程序可讀性變差，所以結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)主張限制goto語(yǔ)句的使用。其他三種語(yǔ)句是C語(yǔ)言提供的循環(huán)結(jié)構(gòu)專用語(yǔ)句。1/30/20242重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室循環(huán)結(jié)構(gòu)兩大要素：循環(huán)條件p結(jié)束循環(huán)的條件表達(dá)式循環(huán)體

A

循環(huán)執(zhí)行的語(yǔ)句或語(yǔ)句組設(shè)置循環(huán)條件要特別注意確定：循環(huán)變量的初值循環(huán)變量的終值循環(huán)變量的變化規(guī)律名詞解釋無限循環(huán)死循環(huán)名詞解釋空循環(huán)1/30/20243重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例二】main(){intn=0,sum=0;loop:if(sum>=10000)

gotoend;sum+=n;++n;

gotoloop;end:printf(“n=%d\n”,n);}直到型當(dāng)型1、if…goto語(yǔ)句循環(huán)結(jié)構(gòu)【例一】main(){intn=0,sum=0;loop:sum+=n;++n;if(sum<=10000)

gotoloop;printf(“n=%d\n”,n);}1/30/20244重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室2、while語(yǔ)句循環(huán)結(jié)構(gòu)【例三】main(){intn=0,sum=0;while

(sum<=10000)

{

sum+=n;++n;}printf(“n=%d\n”,n);}當(dāng)型一般形式

while(條件表達(dá)式)

循環(huán)體；用于構(gòu)成當(dāng)型循環(huán)：先判斷后執(zhí)行/條件為真繼續(xù)循環(huán)，直到條件為假時(shí)結(jié)束循環(huán)?！咀⒁狻織l件表達(dá)式或循環(huán)體內(nèi)應(yīng)有改變條件使循環(huán)結(jié)束的語(yǔ)句，否則可能陷入“死循環(huán)”。1/30/20245重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室3、do…while語(yǔ)句循環(huán)結(jié)構(gòu)

【例四】main(){intn=0,sum=0;do{

sum+=n;++n;}while

(sum<=10000)

printf(“n=%d\n”,n);}一般形式

do{

循環(huán)語(yǔ)句（組）

}while（條件表達(dá)式）；

用于構(gòu)成直到型循環(huán)：先執(zhí)行后判斷/條件為真繼續(xù)循環(huán)，直到條件為假時(shí)結(jié)束循環(huán)?！咀⒁狻織l件表達(dá)式或循環(huán)體內(nèi)同樣應(yīng)有改變條件使循環(huán)結(jié)束的語(yǔ)句，否則可能陷入“死循環(huán)”。直到型直到sum超過10000為止1/30/20246重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例五】從鍵盤輸入一個(gè)整數(shù)12456，分析以下程序運(yùn)行結(jié)果。main(){intnum,c;

printf(“請(qǐng)輸入一個(gè)整數(shù):“)；scanf(“%d”,&num);

do{c=num%10;printf(“%d”,c);}while((num/=10)>0);

printf(“\n”);}

/*取得num的個(gè)位數(shù)*/

/*輸出num的個(gè)位數(shù)*/

/*直到num/10為0*/

結(jié)果：

65421將各位數(shù)字反序顯示出來3、do…while語(yǔ)句循環(huán)結(jié)構(gòu)

示例

1/30/20247重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室4、for語(yǔ)句循環(huán)結(jié)構(gòu)一般形式for(表達(dá)式1；條件表達(dá)式；表達(dá)式3)循環(huán)語(yǔ)句（組）；用于構(gòu)成計(jì)數(shù)型當(dāng)型循環(huán)：先判斷后執(zhí)行/條件為真繼續(xù)循環(huán)，直到條件為假時(shí)結(jié)束循環(huán)。表達(dá)式1:整個(gè)循環(huán)中只執(zhí)行1次，常用來對(duì)循環(huán)變量設(shè)置初值條件表達(dá)式（表達(dá)式2）:其值為真（非0）時(shí)繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)語(yǔ)句（組），否則結(jié)束循環(huán)表達(dá)式3:常用于循環(huán)變量值的更新(循環(huán)體的一部分每次循環(huán)語(yǔ)句組執(zhí)行完后執(zhí)行一次)【例六】求∑i=1+2+3+4…+99+100(i=1～100)main(){inti,s=0;

for(i=1;i<=100;i++)

s=s+i;printf(“Sum=%d\n”,s);}1/30/20248重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室5、其他循環(huán)控制結(jié)構(gòu)main(){inta,y;a=10,y=0;

do{

a+=2;y+=a;if(y>50)break;

}while(a=14);printf("a=%d,y=%d\n",a,y);}結(jié)果：a=16,y=60

變量跟蹤ay10012 1214+212+16=2814+216+28=4414+216+44=60變量跟蹤分析法break結(jié)束循環(huán)在switch中退出switch結(jié)構(gòu)；在循環(huán)中結(jié)束循環(huán)。continue結(jié)束本次循環(huán)循環(huán)“短路”(跳過循環(huán)體后面的語(yǔ)句，開始下一輪循環(huán))。goto跳轉(zhuǎn)跳到循環(huán)體外指定標(biāo)號(hào)處?！咀⒁狻縢oto語(yǔ)句只能從循環(huán)內(nèi)向外跳轉(zhuǎn)，反之不可！基礎(chǔ)系1/30/20249重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室5、其他循環(huán)控制結(jié)構(gòu)break結(jié)束循環(huán)在switch中退出switch結(jié)構(gòu)；在循環(huán)中結(jié)束循環(huán)。continue結(jié)束本次循環(huán)循環(huán)“短路”(跳過循環(huán)體后面的語(yǔ)句，開始下一輪循環(huán))。goto跳轉(zhuǎn)跳到循環(huán)體外指定標(biāo)號(hào)處?！咀⒁狻縢oto語(yǔ)句只能從循環(huán)內(nèi)向外跳轉(zhuǎn)，反之不可！基礎(chǔ)系求以下程序段執(zhí)行后x和i的值。inti,x;for(i=1,x=1;i<=50;i++){if(x>=10)break;if(x%2==1){x+=5;

continue;}x-=3;}結(jié)果：x的值為10，i的值為6

變量跟蹤ix

11→626→333→848→555→1061/30/202410重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室5、其他循環(huán)控制結(jié)構(gòu)break結(jié)束循環(huán)

在switch中退出switch結(jié)構(gòu)；在循環(huán)中結(jié)束循環(huán)。continue結(jié)束本次循環(huán)循環(huán)“短路”(跳過循環(huán)體后面的語(yǔ)句，開始下一輪循環(huán))。goto跳轉(zhuǎn)跳到循環(huán)體外指定標(biāo)號(hào)處?！咀⒁狻縢oto語(yǔ)句只能從循環(huán)內(nèi)向外跳轉(zhuǎn)，反之不可！main(){inti=1;

while(i<=15)if(++i%3!=2)

continue;elseprintf("%d",i);printf("\n");}結(jié)果：2581114

變量跟蹤

i++i%3輸出i

1→2222→303→414→5255→60……1/30/202411重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室5、其他循環(huán)控制結(jié)構(gòu)break結(jié)束循環(huán)

在switch中退出switch結(jié)構(gòu)；在循環(huán)中結(jié)束循環(huán)。

continue結(jié)束本次循環(huán)循環(huán)“短路”(跳過循環(huán)體后面的語(yǔ)句，開始下一輪循環(huán))。goto跳轉(zhuǎn)跳到循環(huán)體外指定標(biāo)號(hào)處?！咀⒁狻縢oto語(yǔ)句只能從循環(huán)內(nèi)向外跳轉(zhuǎn)，反之不可！main(){inti,k=0;for(i=1;;i++){k++;

while(k<i*i){k++;if(k%3==0)

goto

loop;

}}

loop:printf("%d,%d",i,k);}結(jié)果：2,3

1/30/202412重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室循環(huán)常用算法1、枚舉法（窮舉法）

“笨人之法”：

把所有可能的情況一一測(cè)試，篩選出符合條件的各種結(jié)果進(jìn)行輸出。

【例一】百元買百雞:用一百元錢買一百只雞。已知公雞5元/只,母雞3元/只,小雞1元/3只。分析：這是個(gè)不定方程——三元一次方程組問題（三個(gè)變量，兩個(gè)方程）

x＋y＋z=100

5x＋3y＋z/3=100設(shè)公雞為x只，母雞為y只，小雞為z只。1/30/202413重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室百元買百雞問題分析1/30/202414重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室main(){intx,y,z;for(x=0;x<=100;x++)for(y=0;y<=100;y++)for(z=0;z<=100;z++){if(x+y+z==100&&5*x+3*y+z/3.0==100)

printf("cocks=%d,hens=%d,chickens=%d\n",x,y,z);}}結(jié)果：x=0,y=25,z=75x=4,y=18,z=78x=8,y=11,z=81x=12,y=4,z=84【討論

此為“最笨”之法——要進(jìn)行101×101×101=1030301次（100多萬次）運(yùn)算。百元買百雞問題分析1/30/202415重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室百元買百雞問題分析main(){intx,y,z;for(x=0;x<=100;x++)for(y=0;y<=100;y++){

z=100-x-y;if(5*x+3*y+z/3.0==100)printf(“cocks=%d,hens=%d,chickens=%d\n",x,y,z);}}【討論】

令z=100-x-y只進(jìn)行101×101=10201次運(yùn)算（前者的1%）

取x<=19,y<=33只進(jìn)行20×34=680次運(yùn)算（第1種運(yùn)算的6.7%）

1/30/202416重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例二】雨水淋濕了算術(shù)書的一道題，8個(gè)數(shù)字只能看清3個(gè)，第一個(gè)數(shù)字雖然看不清，但可看出不是1。編程求其余數(shù)字是什么？

[□×（□3＋□）]2=8□□9分析設(shè)分別用A、B、C、D、E五個(gè)變量表示自左到右五個(gè)未知的數(shù)字。其中A的取值范圍為2～9，其余取值范圍為0～9。條件表達(dá)式即為給定算式。1/30/202417重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室main(){intA,B,C,D,E;for(A=2;A<=9;A++)for(B=0;B<=9;B++)for(C=0;C<=9;C++)for(D=0;D<=9;D++)for(E=0;E<=9;E++)if(A*(B*10+3+C)*A*(B*10+3+C)==8009+D*100+E*10)printf(“%2d%2d%2d%2d%2d\n”,A,B,C,D,E);}結(jié)果：32864

【例二】雨水淋濕了算術(shù)書的一道題，8個(gè)數(shù)字只能看清3個(gè)，第一個(gè)數(shù)字雖然看不清，但可看出不是1。編程求其余數(shù)字是什么？

[□×（□3＋□）]2=8□□91/30/202418重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例三】

求100～200之間不能被3整除也不能被7整除的數(shù)。

分析：求某區(qū)間內(nèi)符合某一要求的數(shù)，可用一個(gè)變量“窮舉”。所以可用一個(gè)獨(dú)立變量x，取值范圍100～200。for(x=100;x<=200;x++) if(x%3!=0&&x%7!=0)printf(“x=%d\n”,x);如果是求指定條件的奇數(shù)呢？

如果是求指定條件的偶數(shù)呢？

x=101;x<=200;x=x+2

x=100;x<=200;x=x+2

1/30/202419重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室2、歸納法（遞推法）

“智人之法”

：通過分析歸納，找出從變量舊值出發(fā)求新值的規(guī)律?！纠弧烤幊糖蟆苅=1+2+3+4…+99+100(i=0～100)分析

i=0

S0=0(初值)

i=1

S1=0+1=S0+1i=2

S2=1+2=S1+2i=3

S3=1+2+3=S2+3i=4

S4=1+2+3+4=S3+4

………i=nSn=1+2+3+4+…+n=Sn-1+n1/30/202420重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例一】編程求∑i=1+2+3+4…+n(n≤100)程序：main(){inti,n,s=0;printf("n=");scanf("%d",&n);for(i=1;i<=n;i++)s=s+i;printf("Sum=%d\n",s);}運(yùn)行結(jié)果：n=100Sum=5050如果是∑i=1+1/2+1/3+…+1/n

呢？1/30/202421重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室算法類型小結(jié)：累加型【累加型】類型諸如

□+□+□+□+……+□+□求其前n項(xiàng)之和的編程題。累加型算法若設(shè)i為循環(huán)變量，s為前n項(xiàng)累加之和，則程序的基本結(jié)構(gòu)為：

s=0;for(i=1;i<=n;i++)s=s+□;1/30/202422重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例二】

編程求1－1/2+1/3－1/4+1/5－…+1/99－1/100分母為奇數(shù)時(shí)，相加分母為偶數(shù)時(shí)，相減法1：從變化規(guī)律分析……程序：main(){inti;floats=0;for(i=1;i<=100;i++)if(i%2)s=s+1/i;elses=s-1/i;printf("Sum=%f\n",s);}運(yùn)行結(jié)果：Sum=1.000000錯(cuò)在哪里？1/30/202423重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例二】

編程求1－1/2+1/3－1/4+1/5－…+1/99－1/100法2：這是個(gè)累加型算法的編程題……程序：#include<math.h>main();{inti;floats=0;for(i=1;i<=100;i++)s=s+pow(-1,i+1)/i;printf("Sum=%f\n",s);}

程序：#include<math.h>main(){inti,k=1;floats=0;for(i=1;i<=100;i++){s=s+

k/i;k=-k;}printf("Sum=%f\n",s);}累加型算法程序基本結(jié)構(gòu)為：

s=0;for(i=1;i<=n;i++)s=s+□;錯(cuò)在哪里？(如何檢查程序錯(cuò)誤？)運(yùn)行結(jié)果：Sum=0.688172運(yùn)行結(jié)果：Sum=1.0000001/30/202424重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例三】編程求n!（n由鍵盤輸入）

分析

i=0

S0=

1=S0(初值)

i=1

S1=0×1=S0×1i=2

S2=1×2=S1×2i=3

S3=1×2×3=S2×3i=4

S4=1×2×3×4=S3×4

………i=nSn=1×2×3×4×…×n=Sn-1×n1/30/202425重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例三】編程求n!（n由鍵盤輸入）

程序：main(){inti,n,s=1;printf("n=");scanf("%d",&n);for(i=1;i<=n;i++)s=s*i;printf("Sum=%d\n",s);}運(yùn)行結(jié)果：n=5Sum=120運(yùn)行結(jié)果：n=8Sum=-25216Why?1/30/202426重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室算法類型小結(jié)：階乘型【階乘型】類型諸如

□×□×□×□×……×□×□求其前n項(xiàng)之積的編程題。階乘型算法若設(shè)i為循環(huán)變量，s為前n項(xiàng)相乘之積，則程序的基本結(jié)構(gòu)為：

s=1;for(i=1;i<=n;i++)s=s*□;1/30/202427重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例四】

編程求∑i!=1!+2!+3!…+n!（n由鍵盤輸入）外循環(huán)為累加型內(nèi)循環(huán)為階乘型法1：從變化規(guī)律分析……程序：main(){inti,j,n;floats,s1;

printf("請(qǐng)輸入n=");scanf("%d",&n);

s=0;for(i=1;i<=n;i++){

s1=1;

for(j=1;j<=i;j++)s1=s1*j;s=s+s1;}

printf("Sum=%.0f\n",s);}運(yùn)行結(jié)果：n=5Sum=153/*如果n值較大，可改為printf(“Sum=%e\n”,s);*/

1/30/202428重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例四】

編程求∑n!=1!+2!+3!…+n!（n由鍵盤輸入）在同一個(gè)循環(huán)中先階乘，后累加法2：通過單循環(huán)實(shí)現(xiàn)……程序：main(){inti,n;floats,s1;

printf("請(qǐng)輸入n=");scanf("%d",&n);s=0,s1=1;for(i=1;i<=n;i++){s1=s1*i;s=s+s1;}printf("Sum=%.0f\n",s);}運(yùn)行結(jié)果：n=5Sum=1531/30/202429重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例五】

兔子繁殖問題（斐波那契數(shù)列問題）

著名意大利數(shù)學(xué)家斐波那契（Fibonacci）1202年提出一個(gè)有趣的問題。某人想知道一年內(nèi)一對(duì)兔子可以生幾對(duì)兔子。他筑了一道圍墻，把一對(duì)大兔關(guān)在其中。已知每對(duì)大兔每個(gè)月可以生一對(duì)小兔，而每對(duì)小兔出生后第三個(gè)月即可成為“大兔”再生小兔。問一對(duì)小兔一年能繁殖幾對(duì)小兔？分析：▲表示大兔，△表示小兔由分析可以推出，每月新增兔子數(shù)Fn={1,1,2,3,5,8,13,21,34,…}（斐波那契數(shù)列）月份n兔子數(shù)Fn1F1=12F2=13F3=2=F1+F24F4=3=F2+F35F5=5=F3+F4…nFn=Fn-1+Fn-21/30/202430重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例五】

例5.12

兔子繁殖問題（斐波那契數(shù)列問題）main(){intf1=1,f2=1,f,i,s,n;clrscr();printf("請(qǐng)輸入月數(shù):");scanf("%d",&n);for(s=2,i=3;i<=n;i++){f=f1+f2;s=s+f;f1=f2;f2=f;}printf("%d個(gè)月的兔子數(shù)是%d\n",n,s);}1/30/202431重慶理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院基礎(chǔ)教研室【例六】編程顯示以下圖形（共N行，N由鍵盤輸入）。

*************************此類題目分析的要點(diǎn)是：通過分析，找出每行空格、*與行號(hào)i、列號(hào)j及總行數(shù)N的關(guān)系。其循環(huán)結(jié)構(gòu)可用右圖表示。分析：（設(shè)N=5）第1行4個(gè)空格=5-11個(gè)“*”=2*行號(hào)-1第2行3個(gè)空格=5-23個(gè)“*”=2*行號(hào)-1第3行2個(gè)空格=5-35個(gè)“*”=2*行號(hào)-1第4行1個(gè)空格=5-47個(gè)“*”=2*行號(hào)-1第5行0個(gè)空格=5-59個(gè)“*”=2*行號(hào)-1由此歸納出：第i