C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程課件：程序控制結(jié)構(gòu)

程序控制結(jié)構(gòu)3.1順序結(jié)構(gòu)3.2選擇結(jié)構(gòu)3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)3.4其他控制語(yǔ)句本章小結(jié)

3.1順序結(jié)構(gòu)

順序結(jié)構(gòu)就是程序按照語(yǔ)句出現(xiàn)的先后順序依次執(zhí)行。順序結(jié)構(gòu)流程圖如圖3-1所示，它有一個(gè)入口、一個(gè)出口，依次執(zhí)行語(yǔ)句1和語(yǔ)句2。圖3-1順序結(jié)構(gòu)流程圖

3.1.1表達(dá)式語(yǔ)句

C語(yǔ)言程序由若干條語(yǔ)句組成，每條語(yǔ)句以分號(hào)結(jié)束。表達(dá)式語(yǔ)句是C語(yǔ)言語(yǔ)句中最基本的語(yǔ)句，在表達(dá)式后面加一個(gè)分號(hào)，就構(gòu)成了表達(dá)式語(yǔ)句。其形式為：

表達(dá)式；

最典型的例子是由賦值表達(dá)式構(gòu)成的賦值語(yǔ)句。如：

x=3 /*賦值表達(dá)式*/

x=3; /*一個(gè)賦值語(yǔ)句*/

3.1.2空語(yǔ)句

空語(yǔ)句是一個(gè)只由分號(hào)組成的語(yǔ)句。其形式為：

;

空語(yǔ)句什么都不做，當(dāng)程序中某個(gè)位置在語(yǔ)法上需要一條語(yǔ)句，但在語(yǔ)義上又不要求執(zhí)行任何操作時(shí)，可在此處使用一條空語(yǔ)句。空語(yǔ)句常用于循環(huán)語(yǔ)句中的循環(huán)體，表示循環(huán)體什么都不做。如：

for(i=1;i<=1000;i++); /*表示循環(huán)空轉(zhuǎn)1000次，可用來延時(shí)*/

3.1.3復(fù)合語(yǔ)句

復(fù)合語(yǔ)句是用花括號(hào)括起來的、由若干條語(yǔ)句組成的語(yǔ)句塊，又稱為分程序，在語(yǔ)法上等價(jià)于一條語(yǔ)句?；ɡㄌ?hào)內(nèi)的語(yǔ)句組可以由任何合法的C語(yǔ)言語(yǔ)句組成，可以是說明語(yǔ)句、表達(dá)式語(yǔ)句，也可以是復(fù)合語(yǔ)句，若有說明語(yǔ)句，應(yīng)該寫在可執(zhí)行語(yǔ)句的前面。復(fù)合語(yǔ)句的形式為：

{

[說明語(yǔ)句]

語(yǔ)句組;

}

3.2選擇結(jié)構(gòu)

3.2.1if語(yǔ)句 C語(yǔ)言的if語(yǔ)句有三種形式：?jiǎn)畏种f語(yǔ)句、雙分支if-else語(yǔ)句和多分支if-elseif語(yǔ)句。1．單分支if語(yǔ)句 單分支if語(yǔ)句的基本形式為： if(條件表達(dá)式) 語(yǔ)句

其中：

(1)條件表達(dá)式可以是任意的數(shù)值、字符、關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，非0表示真，0表示假。條件表達(dá)式必須用圓括號(hào)括起來。

(2)語(yǔ)句可以是一條簡(jiǎn)單語(yǔ)句或一條復(fù)合語(yǔ)句。

單分支if語(yǔ)句的執(zhí)行流程是：先計(jì)算條件表達(dá)式，若表達(dá)式結(jié)果為真(非0)，則執(zhí)行語(yǔ)句；否則，不執(zhí)行語(yǔ)句，而執(zhí)行if語(yǔ)句后面的下一條語(yǔ)句。其流程圖如圖3-2所示。圖3-2單分支if語(yǔ)句流程圖

【例3-1】從鍵盤上輸入兩個(gè)整數(shù)，將它們從小到大排列，即若第一個(gè)數(shù)大于第二個(gè)數(shù)，則交換順序。

分析：由于計(jì)算機(jī)內(nèi)存有易覆蓋的特點(diǎn)，因此計(jì)算機(jī)中交換兩個(gè)變量的值只能采取通過第三個(gè)變量間接交換的方法來實(shí)現(xiàn)，如圖3-3所示。圖3-3兩個(gè)數(shù)交換的過程

2．雙分支if語(yǔ)句

雙分支if語(yǔ)句的基本形式為：

if(條件表達(dá)式)

語(yǔ)句1

else

語(yǔ)句2

雙分支if語(yǔ)句的執(zhí)行流程是：先計(jì)算條件表達(dá)式，若表達(dá)式結(jié)果為真(非0)，則執(zhí)行語(yǔ)句1；否則，執(zhí)行語(yǔ)句2。其流程圖如圖3-4所示。圖3-4雙分支if語(yǔ)句流程圖

【例3-2】從鍵盤上輸入兩個(gè)整數(shù)，求最大值。

程序代碼如下：

【例3-3】計(jì)算分段函數(shù)：

3．多分支if語(yǔ)句

多分支if語(yǔ)句的基本形式為：

if(條件表達(dá)式1)

語(yǔ)句1

elseif(條件表達(dá)式2)

語(yǔ)句2

elseif(條件表達(dá)式n)

語(yǔ)句n

else

語(yǔ)句n+1

多分支if語(yǔ)句的執(zhí)行流程是：先計(jì)算條件表達(dá)式1的值，若該值為真(非0)，則執(zhí)行語(yǔ)句1；否則，計(jì)算條件表達(dá)式2的值，若該值為真(非0)，就執(zhí)行語(yǔ)句2；依此類推，若各條件表達(dá)式的值都為假(0)，則執(zhí)行語(yǔ)句n+1。其流程圖如圖3-5所示。圖3-5多分支if語(yǔ)句流程圖

【例3-4】根據(jù)百分制成績(jī)score，決定對(duì)應(yīng)的五級(jí)制評(píng)定：大于等于90分為A級(jí)，80分及以上且90分以下為B級(jí)，70分及以上且80分以下為C級(jí)，60分及以上且70分以下為D級(jí)，60分以下為E級(jí)。

4．if語(yǔ)句的嵌套

【例3-5】計(jì)算分段函數(shù)：

思考：下面三個(gè)程序段，是否能實(shí)現(xiàn)上述題目要求？為什么?

3.2.2switch語(yǔ)句

除了多分支if語(yǔ)句，C語(yǔ)言還提供了另外一種多分支選擇結(jié)構(gòu)switch語(yǔ)句，又稱為開關(guān)語(yǔ)句。

switch語(yǔ)句的基本形式為：

switch(表達(dá)式)

{

case常量表達(dá)式1:語(yǔ)句組1;[break;]

case常量表達(dá)式2:語(yǔ)句組2;[break;]

case常量表達(dá)式n:語(yǔ)句組n;[break;]

[default:語(yǔ)句組n+1;]

}

switch語(yǔ)句的執(zhí)行流程是：首先計(jì)算switch后面表達(dá)式的值，逐個(gè)和case子句中的常量表達(dá)式相比較，當(dāng)switch表達(dá)式的值與某個(gè)case后面的常量表達(dá)式的值相等時(shí)，即執(zhí)行其后的語(yǔ)句組。如果該語(yǔ)句組中有break子句，則退出switch語(yǔ)句，若沒有，則不再判斷其他常量表達(dá)式的值是否匹配，繼續(xù)執(zhí)行后面其他case語(yǔ)句組。若switch表達(dá)式的值與所有case后面的常量表達(dá)式的值均不相等，且有default子句，則執(zhí)行default后的語(yǔ)句組。其流程圖如圖3-6所示。圖3-6switch語(yǔ)句流程圖

【例3-6】某商場(chǎng)采用購(gòu)物打折的優(yōu)惠辦法促銷，每位顧客一次購(gòu)物：1000元以下不優(yōu)惠；1000元以上，按九五折優(yōu)惠；2000元以上，按九折優(yōu)惠；3000元以上，按八五折優(yōu)惠；5000元以上，按八折優(yōu)惠。編寫程序，輸入顧客的購(gòu)物款，計(jì)算并顯示出顧客的實(shí)際應(yīng)付款。

分析：設(shè)顧客的購(gòu)物款為x，打折后的貨款為y，優(yōu)惠公式為：

因?yàn)閏ase后面的常量表達(dá)式不能寫成一個(gè)表示范圍的邏輯表達(dá)式，因此可以將switch表達(dá)式設(shè)為(int)x/1000，結(jié)果正好是一個(gè)整數(shù)；當(dāng)x在3000≤x<5000范圍內(nèi)時(shí)，表達(dá)式(int)x/1000的值可能為3，也可能為4，這時(shí)兩個(gè)case子句可以共用同一個(gè)語(yǔ)句組。

思考：若省去程序中的所有break，程序運(yùn)行結(jié)果正確嗎？

3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)

3.3.1while語(yǔ)句 while循環(huán)又稱為當(dāng)型循環(huán)，先判斷循環(huán)條件再?zèng)Q定是否執(zhí)行循環(huán)體，當(dāng)事先未知循環(huán)的次數(shù)而根據(jù)條件來決定是否循環(huán)時(shí)，一般用while語(yǔ)句。while語(yǔ)句的基本形式為： while(條件表達(dá)式) 循環(huán)體語(yǔ)句

其中：

(1)“條件表達(dá)式”稱為循環(huán)條件，可以是任意的數(shù)值、字符、關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，非0表示真，0表示假?！皸l件表達(dá)式”必須用圓括號(hào)括起來。

(2)“循環(huán)體語(yǔ)句”可以是一條簡(jiǎn)單語(yǔ)句或一條復(fù)合語(yǔ)句。

while語(yǔ)句的執(zhí)行流程是：先計(jì)算表達(dá)式的值，判斷其是否為真(非0)，若為真(非0)，表示循環(huán)條件滿足，則執(zhí)行循環(huán)體，如此重復(fù)，直至表達(dá)式的值為假(0)，表示循環(huán)條件不滿足，退出循環(huán)執(zhí)行后繼語(yǔ)句。其流程圖如圖3-7所示。圖3-7while語(yǔ)句流程圖

【例3-7】編寫程序，求1+2+3+…+100的值。

分析：這是一個(gè)求累加和的問題。加數(shù)從1開始有規(guī)律地變化到100，每次遞增1，可以設(shè)置一個(gè)整型變量i來表示加數(shù)，每循環(huán)一次將當(dāng)前加數(shù)累加后，該整型變量增1，表示下一個(gè)加數(shù)，用變量sum存放每次累加的和，初始令sum=0。

思考：

(1)若循環(huán)體內(nèi)無語(yǔ)句i++;，則會(huì)出現(xiàn)什么情況？

(2)若將循環(huán)體內(nèi)語(yǔ)句sum=sum+i;?與i++;?調(diào)換一下次序，結(jié)果會(huì)如何？

(3)若循環(huán)體不用復(fù)合語(yǔ)句(即去掉循環(huán)體的花括號(hào))，程序是否正確？

(4)循環(huán)執(zhí)行結(jié)束后，循環(huán)變量i的值為多少？

【例3-8】輸入兩個(gè)自然數(shù)，求最大公約數(shù)。

分析：通常采用輾轉(zhuǎn)相除法求兩個(gè)自然數(shù)的最大公約數(shù)。方法如下：

(1)對(duì)于已知的兩個(gè)數(shù)m、n，使得m>n；

(2)?m除以n得余數(shù)r；

(3)若r=0，則n即為最大公約數(shù)，算法結(jié)束，否則令n->m，r->n，轉(zhuǎn)到第(2)步繼續(xù)執(zhí)行。

【例3-9】編寫程序?qū)⒁徽麛?shù)按逆序形式輸出。

分析：逆序輸出是指先輸出個(gè)位數(shù)，再輸出十位數(shù)、百位數(shù)……，可以先通過n%10求出個(gè)位，然后將n縮小10倍(n=n/10)后求出新的個(gè)位，即原來的十位數(shù)，再縮小10倍求得百位數(shù)，依此類推，直到n等于0時(shí)為止。

3.3.2do-while語(yǔ)句

do-while語(yǔ)句的基本形式為：

do

循環(huán)體語(yǔ)句

while(條件表達(dá)式);

do-while語(yǔ)句的執(zhí)行流程是：先執(zhí)行循環(huán)體語(yǔ)句一次，然后判斷條件表達(dá)式是否成立，若為真(非?0)，表示循環(huán)條件滿足，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體語(yǔ)句，如此重復(fù)，直至表達(dá)式的值為假(0)，退出循環(huán)執(zhí)行后繼語(yǔ)句。其流程圖如3-8所示。圖3-8do-while語(yǔ)句流程圖

【例3-10】編寫程序，求1+3+5+…+99的值。

【例3-11】用公式?/4≈1-1/3+1/5-1/7+…求??的近似值，直到最后一項(xiàng)的絕對(duì)值小于10-6為止。

分析：本題也是求累加和的問題，因此循環(huán)體中可用sum=sum+t這樣的求和表達(dá)式，其中sum表示累加的和，t是公式的某一項(xiàng)。關(guān)鍵問題是如何求出每一項(xiàng)t？首先考慮1+1/3+1/5+1/7+…相鄰兩項(xiàng)之間的關(guān)系，不難看出它們的分子都是1，分母是1，3，5，7，9…的奇數(shù)序列。若用變量i來存放分母的值，則每求和一次后i應(yīng)增加2；另外，每次累加項(xiàng)不是整數(shù)，而是實(shí)數(shù)，因此t=1.0/i，其中i=i+2。

下面再考慮每加一項(xiàng)后下一項(xiàng)符號(hào)的變化，可用單獨(dú)一個(gè)變量表示符號(hào)，每次求下一項(xiàng)時(shí)，原來項(xiàng)的符號(hào)乘?-1來實(shí)現(xiàn)符號(hào)變化。

最后確定循環(huán)條件：從上面求?的公式來看，根據(jù)題目要求可用每一項(xiàng)t的絕對(duì)值大于10-6來作為循環(huán)的條件。

3.3.3for語(yǔ)句

C語(yǔ)言中通常用for語(yǔ)句來實(shí)現(xiàn)已知循環(huán)次數(shù)的循環(huán)結(jié)構(gòu)，當(dāng)然它也可以替代while語(yǔ)句或do-while語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)循環(huán)次數(shù)不確定的情況。

for語(yǔ)句的基本形式為：

for(表達(dá)式1;表達(dá)式2;表達(dá)式3)

循環(huán)體語(yǔ)句

for語(yǔ)句的執(zhí)行流程是：

(1)先計(jì)算“表達(dá)式1”的值。

(2)再計(jì)算“表達(dá)式2”的值，并判斷其是否為真，若為真(非0)，則執(zhí)行循環(huán)體語(yǔ)句；若為假(0)，則跳出循環(huán)，執(zhí)行for語(yǔ)句的后續(xù)語(yǔ)句。

(3)循環(huán)體語(yǔ)句執(zhí)行后，計(jì)算“表達(dá)式3”的值，然后轉(zhuǎn)到步驟(2)重復(fù)執(zhí)行。

其流程圖如圖3-9所示。圖3-9for語(yǔ)句流程圖

【例3-12】求n!，即計(jì)算1*2*3*…*n的值。

分析：求多個(gè)數(shù)累積與累加和的算法思想類似，只是要注意存放累積數(shù)的變量初值應(yīng)該為1。

【例3-13】輸出所有的水仙花數(shù)。水仙花數(shù)是指一個(gè)三位數(shù)，其各位數(shù)字的立方和等于該數(shù)本身，如153是一個(gè)水仙花數(shù)，153=13+53+33。

分析：從100到999每個(gè)三位數(shù)依次判斷是否為水仙花數(shù)，用一個(gè)循環(huán)變量表示該三位數(shù)，每個(gè)三位數(shù)都拆分為個(gè)位、十位和百位三個(gè)數(shù)字，再比較三個(gè)數(shù)字的立方和是否等于該數(shù)本身。

3.3.4循環(huán)語(yǔ)句的嵌套

循環(huán)語(yǔ)句的嵌套是指在一個(gè)循環(huán)體語(yǔ)句內(nèi)又包含了一個(gè)完整的循環(huán)語(yǔ)句，內(nèi)嵌的循環(huán)體還可以再嵌套循環(huán)，形成多重循環(huán)。在實(shí)際應(yīng)用中，三種循環(huán)語(yǔ)句可以自身嵌套，也可相互嵌套。但無論哪種嵌套形式，都要層次清楚，不能出現(xiàn)交叉。在編程或閱讀程序時(shí)，要注意各層的循環(huán)變量的變化。

【例3-14】編寫程序，打印如圖3-10所示的圖形。圖3-10例3-14運(yùn)行結(jié)果圖

分析：這是一個(gè)按照規(guī)則變化的字符圖形，一共有4行，每行由空格和星號(hào)構(gòu)成，空格和星號(hào)的個(gè)數(shù)與行有關(guān)：每行前面的空格數(shù)按行減少，每行后面的星號(hào)按行增加。

思考：如何輸出如圖3-11所示的菱形？圖3-11菱形的字符圖形

打印字符圖形的一般方法是：

(1)先分割圖形，將有共同規(guī)律的圖形或上下對(duì)稱的圖形作為一個(gè)兩重循環(huán)可打印的部分，從上到下依次打印各部分圖形。其中外循環(huán)變量代表行，內(nèi)循環(huán)變量代表列。

(2)圖形的每行都是由一組或若干組空格字符、非空格字符和一個(gè)回車組成，重要的是找到字符數(shù)與行號(hào)之間的關(guān)系。

【例3-15】百元買百雞問題。現(xiàn)有100元，要求買100只雞。假定母雞每只3元，公雞每只2元，小雞每只5角。編程列出所有可能的購(gòu)雞方案。

分析：設(shè)母雞、公雞、小雞的數(shù)量分別為x、y、z，根據(jù)題目要求，列出方程組：

其中包括3個(gè)未知數(shù)，2個(gè)方程。此題有若干個(gè)解，可采用試湊法(也稱為窮舉法)來實(shí)現(xiàn)，將可能出現(xiàn)的各種情況一一羅列測(cè)試，判斷是否滿足條件。

可用如下兩種方法實(shí)現(xiàn)：

方法一利用了三重循環(huán)分別表示三只雞的數(shù)量，考慮了所有的購(gòu)雞情況，最內(nèi)層的循環(huán)體一共執(zhí)行了1000000次；而方法二進(jìn)行了優(yōu)化，因?yàn)槿浑u總數(shù)為100只，若已知母雞和公雞的數(shù)量就可以通過100-x-y獲得小雞的數(shù)量，同時(shí)根據(jù)總共價(jià)格只有100元，可以得到母雞的數(shù)量不會(huì)超過33只，公雞的數(shù)量也不會(huì)超過50只，這樣最內(nèi)層循環(huán)體只需執(zhí)行1734次。運(yùn)行結(jié)果如圖3-12所示。圖3-12例3-15運(yùn)行結(jié)果圖

3.4其他控制語(yǔ)句

3.4.1goto語(yǔ)句 goto語(yǔ)句的基本形式為： goto標(biāo)號(hào); … 標(biāo)號(hào):語(yǔ)句其中：“標(biāo)號(hào)”的命名規(guī)則同標(biāo)識(shí)符，表示goto語(yǔ)句的轉(zhuǎn)向入口；“標(biāo)號(hào)：”后的語(yǔ)句是任意C語(yǔ)言語(yǔ)句。goto語(yǔ)句通常與if語(yǔ)句一起配合使用，表示滿足條件時(shí)將程序的執(zhí)行流程轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)所指定的語(yǔ)句處。

【例3-16】用goto語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)1+2+3+…+n,n的值從鍵盤輸入。

3.4.2break語(yǔ)句和continue語(yǔ)句

程序中有時(shí)需要在滿足某種條件時(shí)改變循環(huán)的正常流程，因此，C語(yǔ)言提供了break和continue兩種循環(huán)轉(zhuǎn)移語(yǔ)句。

1．break語(yǔ)句

break語(yǔ)句有兩個(gè)作用：一是用于switch語(yǔ)句中，出現(xiàn)在case子句后，強(qiáng)制終止switch語(yǔ)句的執(zhí)行，退出switch結(jié)構(gòu)，保證多分支情況的正確執(zhí)行；二是用于循環(huán)語(yǔ)句中，強(qiáng)制終止本層循環(huán)，轉(zhuǎn)到循環(huán)的后續(xù)語(yǔ)句執(zhí)行。其流程圖如圖3-13所示。圖3-13break語(yǔ)句流程圖

【例3-17】從鍵盤輸入一個(gè)正整數(shù)，判斷它是否為素?cái)?shù)。

分析：素?cái)?shù)是指大于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)m是否為素?cái)?shù)，最簡(jiǎn)單的方法是用2～m-1中的數(shù)逐個(gè)去除m，看是否能整除，只要能被其中某個(gè)數(shù)整除，m就