C第2版(第5章循環(huán)結構)

C語言程序設計教程

（第2版）第5章循環(huán)結構1

第5章循環(huán)結構本章主要內容1.

for循環(huán)語句結構2.

while循環(huán)語句結構3.

do-while循環(huán)結構4.

break和continue語句的作用5.循環(huán)結構的嵌套6.案例分析2第1章引言2024/5/6第5章循環(huán)結構

循環(huán)就是重復地執(zhí)行某些語句。

程序中的循環(huán)次數(shù)是有限的，由循環(huán)條件決定可以確定循環(huán)次數(shù)。

C語言提供了3種循環(huán)結構語句： ①for語句 ②while語句 ③do_while語句3第1章引言2024/5/65.1for語句

for語句是一種計數(shù)循環(huán)。循環(huán)次數(shù)由循環(huán)變量來控制。

for語句的一般形式為：

for(<初始表達式>;<條件表達式>;<循環(huán)表達式>) { <循環(huán)體語句> }

for語句的3個重要的組成部分： 1．初始表達式——初始化循環(huán)控制變量。 2．條件表達式——測試循環(huán)條件。 3．循環(huán)表達式——更新循環(huán)控制變量的值。4第1章引言2024/5/65.1for語句

for語句的語法功能：1．計算<初始表達式>的值。該表達式是對循環(huán)控制變量進行初始化。2．判斷<條件表達式>的值。該表達式就是循環(huán)條件，若該表達式的值為“假”，則退出循環(huán)，執(zhí)行循環(huán)結構外的語句；若該表達式的值為“真”，則執(zhí)行<循環(huán)體語句>。3．計算<循環(huán)表達式>的值。該表達式更新循環(huán)控制變量的值。4．轉第2步。for(<初始表達式>;<條件表達式>;<循環(huán)表達式>){ <循環(huán)體語句>}5第1章引言2024/5/65.1for語句

for語句的流程圖：

注意：①若<循環(huán)體語句>中有多條語句，則構成復合語句，被包含在一對花括號中。②若<循環(huán)體語句>只有一條，可以不使用花括號。6第1章引言2024/5/65.1for語句例1：編寫程序，求幾何級數(shù)之和：分析：該數(shù)學表達式為1＋2＋3＋…＋100。設：sum為級數(shù)的和（初值為零）；i為循環(huán)變量；將i從1按步長為1增加到100，循環(huán)計算：

sum=sum+i；求得該級數(shù)的和。程序：example5_1.c

7第1章引言2024/5/65.1for語句

for語句所具有的特性。1．<初始表達式>可以省略，但須保留分號（;），同時在for之前必須給循環(huán)控制變量賦值，形式為：

<初始表達式>;for（;<條件表達式>;<循環(huán)表達式>）

<循環(huán)體語句>2．<條件表達式>一般不可省略，否則為無限循環(huán)。例如：

for（i=1;;i++）

sum=sum+i;相當于條件總為真，程序會一直不停地執(zhí)行直到“數(shù)據(jù)溢出”。8第1章引言2024/5/65.1for語句3．<循環(huán)表達式>亦可省略，但在循環(huán)語句體中必須有語句來修改循環(huán)變量，以使條件表達式的值在某一時刻為假，使程序能正常結束循環(huán)。例如：for(sum=0,i=1;i<=100;){sum=sum+i;

i++;}4．3個表達式均省略，即for(;;)，為無限循環(huán)，程序中要避免這種情況的發(fā)生。9第1章引言2024/5/65.1for語句5．條件表達式可以是關系表達式、數(shù)值表達式。只要表達式的值不等于零，就執(zhí)行循環(huán)體語句。如：

for(i=0;(c=getchar())!='\n';i+=c);6．初始表達式、循環(huán)表達式可以是逗號表達式，用來完成逗號表達式中各表達式的功能。例如：

for(sum=0,i=1;i<=100;i++,i++)相當于：

sum=0;for(i=1;i<=100;i=i+2)7．for循環(huán)也可以嵌套，執(zhí)行時是先執(zhí)行最里層的循環(huán)，再執(zhí)行其外一層的循環(huán)。10第1章引言2024/5/65.1for語句例2：編寫程序，從鍵盤輸入兩個不等于零的正整數(shù)a、b（a＜b），求它們之間的幾何級數(shù)的和，數(shù)學表達式為：分析：

①所求級數(shù)和的初值和終值由鍵盤任意輸入；②題目要求初值a＜b，并且a>0，b＞0；③如果a＞b，或者輸入的值為負數(shù)，則程序提示輸入錯誤，不進行任何計算，直接退出程序。11第1章引言2024/5/65.1for語句

程序流程圖：程序：example5_2.c

思考：①該算法的缺點；②設計更好的算法。③假如輸入的數(shù)可以為任意整數(shù)，如果a≤b，計算

；如果a＞b，則計算

。請設計算法并編寫程序驗證。12第1章引言2024/5/65.1for語句例3：編寫程序，從鍵盤輸入m和n的值，用符號“*”在屏幕上打印出如下所示具有m行n列的矩形圖案。********************************************************分析：

①圖案有規(guī)律，共有m行，每行有n個*號。②可采用循環(huán)嵌套的方式：第1層(外層)控制行數(shù)，用i來表示，輸出m行“*”；第2層(內層)控制列數(shù)，用j來表示，輸出n列“*”

。13第1章引言2024/5/65.1for語句

算法流程圖如圖所示：虛線框內是內層循環(huán)，用來輸出每一行的n個*號。程序：

example5_3.c思考：怎樣利用for循環(huán)的嵌套，輸出更多有規(guī)律的平面圖案。

關鍵：找出圖案的規(guī)律。14第1章引言2024/5/65.1for語句例4：編寫一個可以為小學生提供加法、減法和乘法的二元算術運算練習的程序，計算100以內的兩個數(shù)的和、兩個數(shù)的差和兩個數(shù)得的積，每次測試10個題目，依次由學生輸入答案，并由計算機判斷輸入的答案是否正確，最后由計算機給出簡單評價。分析：①根據(jù)題意，組成算術表達式的操作符有3種形式：

+、?、*，分別用1、2、3來代表。②用ops表示操作符，a，b分別代表兩個操作數(shù)；③a，b和ops由計算機隨機生成，并計算表達式的值result；④用戶輸入表達式的結果input；⑤將input與result進行比較；⑥通過比較的結果，給出對計算結果的評價。15第1章引言2024/5/65.1for語句

程序算法流程圖如圖所示：程序：example5_4.c

程序特別處理：如果(a>b)，計算(a?b)；否則計算(b?a)。思考：1．如果每次測試的題目不止10個，需要怎樣修改算法和程序？2．如果要求程序在結束了一組測試之后，可以繼續(xù)進行測試，需要怎樣修改算法和程序？3．如果要加入兩位數(shù)的除法計算，需要怎樣修改算法和程序？16第1章引言2024/5/65.2while語句

while語句的一般形式為：

while（<循環(huán)表達式>）

{

循環(huán)語句；

循環(huán)變量表達式；

}

<循環(huán)語句>和<循環(huán)變量表達式>一起構成循環(huán)體語句。

while語句的語法功能：1．計算<循環(huán)表達式>的值，若該值為“假”，則跳出循環(huán)，執(zhí)行循環(huán)體后面的語句；若該值為“真”，則執(zhí)行循環(huán)體語句。2．重復步驟1的操作。

while語句的流程圖如圖所示17第1章引言2024/5/65.2while語句

while（<循環(huán)表達式>）

{

循環(huán)語句；

循環(huán)變量表達式；

}

關于while語句的幾點說明。1．<循環(huán)變量表達式>不可缺少，其作用是更新計算循環(huán)變量的值，使循環(huán)能正常結束。2．若沒有<循環(huán)變量表達式>，則有可能會使程序出現(xiàn)無限循環(huán)而發(fā)生錯誤。3．由于while循環(huán)是先判斷<循環(huán)表達式>的值，后決定是否執(zhí)行<循環(huán)體語句>，因此，<循環(huán)體語句>有可能一次也沒有執(zhí)行。18第1章引言2024/5/65.2while語句例5：改寫程序，將例5-1所示的簡單幾何級數(shù)求和問題用while語句來實現(xiàn)。

(閱讀、思考、比較)19第1章引言2024/5/65.2while語句例6：編寫程序，從鍵盤輸入一個正整數(shù)n，求n!。分析：n!=n*(n?1)*(n?2)*…*2*1（約定：n≥0，0!=1）計算機在計算階乘時，是從1開始計算直到n為止。用i代表循環(huán)變量，s代表n!的結果值，則循環(huán)計算表達式：s=s*i，即可求得n！。

算法流程圖如圖所示。程序：

example5_6.c

思考：能否用for循環(huán)實現(xiàn)？20第1章引言2024/5/65.2while語句例7：編寫程序，統(tǒng)計從鍵盤輸入的字符個數(shù)（回車換行符也是一個字符），當遇到結束標志時程序結束。分析：關鍵是循環(huán)計數(shù)。設置一個累加器count（初值為0），每次從鍵盤輸入一個字符，只要該字符的值不等于結束標志，累加器的值就增1：count=count+1；

算法流程圖如圖所示。程序：

example5_7.c21第1章引言2024/5/65.2while語句例8：

閱讀練習：【例5-8】編寫程序，進行學生某門課程成績的分類統(tǒng)計。從鍵盤輸入每位學生的成績等級，以大小寫的A、B、C、D和E表示成績等級，A為最高，D為最低。統(tǒng)計出總人數(shù)及各成績段的人數(shù)，忽略回車鍵和空格鍵，以EOF作為輸入結束。

思考：算法流程圖的其他表示方法。22第1章引言2024/5/65.3do-while語句

do_while語句的一般形式為：

do

{

<循環(huán)體語句>

}while(<條件表達式>);

do_while語句的語法功能：1．執(zhí)行<循環(huán)體語句>，2．計算<條件表達式>；若該表達式的值為“真”，則執(zhí)行步驟1；若該表達式的值為“假”，則退出循環(huán)語句結構。

do_while語句的流程圖如圖所示

注意：要避免出現(xiàn)無限循環(huán)而發(fā)生錯誤。23第1章引言2024/5/65.3do-while語句

集中循環(huán)的特點比較：①do_while與while和for循環(huán)的區(qū)別：

do_while循環(huán)中的<循環(huán)體語句>至少會執(zhí)行一次；而while和for循環(huán)中的<循環(huán)體語句>有可能一次也不被執(zhí)行。②

for循環(huán)和while循環(huán)的算法流程圖描述是一致的。③for循環(huán)適合于循環(huán)次數(shù)確定的情況。④對大多數(shù)問題，do_while、while和for循環(huán)是可以互換的。24第1章引言2024/5/65.3do-while語句例9：求幾何級數(shù)的和：用do_while語句的形式實現(xiàn)。分析：循環(huán)變量i的值從1～100遞增，i的初值為1、終值為100，累加器sum的初值為0循環(huán)計算：sum=sum+i。

算法流程圖如圖所示。程序：exam5_9.c25第1章引言2024/5/65.3do-while語句例10：編寫程序，從鍵盤輸入x的值，求

，直到最后一項絕對值小于le?7（即10?7）為止（注：x為弧度值）。分析：關鍵是對多項式進行分解計算。①第1項為x；②從第2項開始，每一項都是前一項乘以一個因子：

(n=3,5,7,9……)③用s代表sinx的值，s的初值為0；

用t代表每一項的值，t的初值為x；從第2項開始，后面每1項的值為：(n=3,5,7,9……)④循環(huán)計算表達式：s=s+t；直到t的值滿足精度要求為止。26第1章引言2024/5/65.3do-while語句

算法流程圖如圖所示。程序：

example5_10.c

思考：①程序怎樣控制計算的精度？②可否用while和for循環(huán)來實現(xiàn)？③其他算法。27第1章引言2024/5/65.4用于循環(huán)中的break語句和continue語句1．break語句

break語句可用于分支結構和循環(huán)語句結構。

break語句的作用：跳出當前的控制結構。

在循環(huán)語句中，要謹慎使用break語句。常用于循環(huán)語句體內某一個if條件分支的語句中，用來表示在循環(huán)過程中滿足某一條件時，結束循環(huán)。28第1章引言2024/5/65.4用于循環(huán)中的break語句和continue語句例11：編寫程序，求圓面積在100平方米為以內的半徑，輸出所有滿足條件的半徑值和圓面積的值，并輸出第1個大于100的圓半徑和圓面積。分析：計算圓面積的表達式為：

r2。①依次取半徑為1，2，3…，循環(huán)計算圓的面積area；②當area>100時結束。

算法流程圖如圖所示，外層虛線框為循環(huán)結構，內層虛線框為if結構。程序：

example5_1129第1章引言2024/5/65.4用于循環(huán)中的break語句和continue語句①循環(huán)結構中若采用了break語句，其算法結構屬于非結構化的設計。②用于結束當前循環(huán)語句的break語句都可以修改成不使用break語句的形式。③應盡量避免使用break語句，滿足結構化的要求。

思考：怎樣修改例11的程序，使其成為結構化的程序。提示30第1章引言2024/5/65.4用于循環(huán)中的break語句和continue語句2．continue語句

continue語句的一般形式為：

continue;

continue的語法規(guī)則：

結束本次循環(huán)，提前進入下一輪循環(huán)。注意：①continue語句不會跳出循環(huán)結構，而是提前進行下一個循環(huán)。②while語句和do_while語句遇到continue時，程序會立刻轉到條件表達式，開始下一輪循環(huán)；而在for語句中遇到continue時，程序會立刻轉到〈循環(huán)表達式〉，更新循環(huán)變量，開始下一輪循環(huán)。31第1章引言2024/5/65.4用于循環(huán)中的break語句和continue語句例12：編寫程序，輸出在50～100中不能被3整除的數(shù)。分析：對任意正整數(shù)n，若n%3≠0，則輸出該數(shù)n；

如果n%3＝0，則不輸出該數(shù)n。

算法流程圖如圖所示：程序：example5_12.c思考：不使用continue語句，怎樣修改程序？32第1章引言2024/5/65.4用于循環(huán)中的break語句和continue語句

continue語句同break語句一樣，也有可能會破壞程序的結構化，使程序成為非結構化的程序，因此，應當盡量避免使用continue語句。提示33第1章引言2024/5/65.4用于循環(huán)中的break語句和continue語句例13：編寫程序，循環(huán)地從鍵盤輸入整數(shù)，計算并輸出數(shù)的個數(shù)、總和以及算術平均值，若輸入了數(shù)字0，則不計入總數(shù)，以結束標志作為輸入的結束。分析：假設從鍵盤輸入的整數(shù)為n，數(shù)據(jù)的個數(shù)為count，數(shù)據(jù)的總和為sum，算術平均值為average。①如果n=0，則計數(shù)count的值不增加，不計入總和；否則count的值增1，總合sum=sum+n。②最后的算術平均值為average=sum/n。

算法流程圖如圖所示：程序：example5_

13.c思考：不使用continue語句，怎樣修改程序？34第1章引言2024/5/65.4用于循環(huán)中的break語句和continue語句比較break語句和continue語句的區(qū)別：例14：閱讀程序：

example5_14.c和example5_14a.c。比較break語句和continue語句在程序中的區(qū)別。注意：為確保算法的結構化，清盡量不用或少用break和continue語句。35第1章引言2024/5/65.5循環(huán)結構的嵌套

循環(huán)結構的嵌套，指的是在某一種循環(huán)結構的語句中包含有另一個循環(huán)結構。

理論上，循環(huán)嵌套的深度不受限制，但實際中不提倡使用嵌套層次太多的循環(huán)結構。

循環(huán)結構嵌套時，要注意：①嵌套的層次不能交叉；②嵌套的內外層循環(huán)不能使用同名的循環(huán)變量；③并列結構的內外層循環(huán)允許使用同名的循環(huán)變量。36第1章引言2024/5/65.5循環(huán)結構的嵌套例15：編寫程序，在屏幕上輸出階梯形式的乘法口訣表。分析；乘法口訣表可以由9行9列來表示，其中第i行有i列。

利用循環(huán)嵌套，算法流程圖如圖所示：程序：

example5_15.c37第1章引言2024/5/65.6goto語句

goto語句是一種無條件轉向語句，可以用在程序的任何地方。

goto語句的一般形式為：

goto<語句標號>;

goto語句的作用：轉到標號語句所在的地方繼續(xù)執(zhí)行。說明：①

<語句標號>為任何合法的標識符；②

<語句標號>放在某個語句前面并加上冒號“:”作為語句的標號；③

<語句標號>只對goto語句有意義，帶有標號的語句被稱作標號語句。例如：error:、end:、exp:等均為合法的語句的標號。38第1章引言2024/5/65.6goto語句

goto語句是一種非結構化的語句。

goto語句會破壞結構化程序的邏輯結構，嚴重時會造成程序錯誤，因此，在程序設計中應盡量少用或不用goto語句。

goto語句常用于在深層嵌套的情況下從里層完全退出到嵌套的最外層。特別提示如：

for(){for(){for(){……;if(mistake)gotoerror;}}}……;error:……;39第1章引言2024/5/65.6goto語句例16：閱讀【例5-16】，用

goto語句計算簡單幾何級數(shù)的和?；仡櫾搯栴}的其他解決方案。例17：編寫程序，輸出40以內的能同時被3和4整除的數(shù)。

分別給出兩種算法：①使用goto語句。40第1章引言2024/5/65.6goto語句

算法流程圖：算法為非結構化的或：程序：example5_17.c41第1章引言2024/5/65.6goto語句②不使用goto語句來實現(xiàn)。

算法流程圖：程序：

example5_18.c比較例5-17和例5-18的算法。思考結構化算法的思想。42第1章引言2024/5/65.7程序范例【例5-19】編寫程序，輸出ASCⅡ序列中從33～127（十進制）的字符對照表。算法核心：簡單的循環(huán)輸出。【例5-20】設公雞每只5元，母雞每只3元，小雞每元