C語言程序設(shè)計(jì)課件：循環(huán)結(jié)構(gòu)流程及應(yīng)用

循環(huán)結(jié)構(gòu)流程及應(yīng)用第一節(jié)While語句的流程及應(yīng)用第二節(jié)do-While語句的流程及應(yīng)用第三節(jié)for語句的流程及應(yīng)用第四節(jié)循環(huán)的嵌套第五節(jié)break語句和continue語句第六節(jié)項(xiàng)目任務(wù)：軟件用戶界面設(shè)計(jì)再優(yōu)化第一節(jié)While語句的流程及應(yīng)用許多實(shí)際問題往往需要有規(guī)律地重復(fù)某些操作，相應(yīng)的操作在計(jì)算機(jī)程序中就體現(xiàn)為某些語句的重復(fù)操作，這就是循環(huán)。循環(huán)結(jié)構(gòu)是程序中一種很重要的結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是，在給定條件成立時(shí)，反復(fù)執(zhí)行某程序段，直到條件不成立為止。給定的條件稱為循環(huán)條件，反復(fù)執(zhí)行的程序段稱為循環(huán)體。While語句的一般格式while(表達(dá)式){循環(huán)體語句;}

其執(zhí)行流程如圖4.1所示。首先計(jì)算表達(dá)式的值，如果表達(dá)式的值非0(真)，執(zhí)行循環(huán)體語句，然后重新計(jì)算機(jī)表達(dá)式的值，并再次判斷值是否為真，如為真，再執(zhí)行循環(huán)體內(nèi)的語句。如此循環(huán)往復(fù)，直到表達(dá)式的值0（假）時(shí)退出循環(huán)，轉(zhuǎn)去執(zhí)行while循環(huán)結(jié)構(gòu)的下一條語句。【案例4-1】求S=1+2+3+……+99+100的值分析：這是一個(gè)計(jì)算100個(gè)數(shù)累加和的問題。首先，分析加數(shù)的變化規(guī)律，加數(shù)從1變化到100。第一個(gè)加數(shù)是1，后一個(gè)加數(shù)比前一個(gè)加數(shù)增加1，最后一個(gè)加數(shù)是100。在實(shí)際生活中我們通常用心算來解決這類問題，即首先計(jì)算前兩個(gè)加數(shù)的和，然后使用求得的和與第三個(gè)加數(shù)相加。從上面的分析可以看出，這個(gè)問題可以通過進(jìn)行多次加法運(yùn)算完成，并且加數(shù)的變化是有規(guī)律的。因此，使用循環(huán)結(jié)構(gòu)來解決這個(gè)問題?，F(xiàn)在，我們需要解決兩個(gè)問題：①如何提供所需的加數(shù)，②如何計(jì)算累加和。提供加數(shù)比較簡(jiǎn)單，設(shè)置一個(gè)變量i，使i的初值為1，每循環(huán)一次使i增加1，當(dāng)i的值超過100時(shí)就結(jié)束循環(huán)；計(jì)算累加和較復(fù)雜，設(shè)置一個(gè)變量s來存放100個(gè)數(shù)的累加和，s的初值為0。先計(jì)算0與1的和，把結(jié)果存放在s中（用s=s+1實(shí)現(xiàn)）；再把s與2相加，結(jié)果仍然存放在s中（用s=s+2實(shí)現(xiàn)）；以此類推，一直到計(jì)算出100個(gè)加數(shù)的和為止。流程圖如圖4.2所示。#include<stdio.h>voidmain(){inti,s=0;/*s存放累加和*/i=1;while(i<=100){s=s+i;i++;}printf("\n1+2+3....+100=%d",s);}【注意】①while后面的括號(hào)（）不能省略，括號(hào)內(nèi)表達(dá)式可以是任意類型的表達(dá)式，如條件表達(dá)式、邏輯表達(dá)式、算術(shù)表達(dá)式、常量等，但一般是條件表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，表達(dá)式的值是循環(huán)的控制條件。②循環(huán)體如果包含一個(gè)以上的語句，應(yīng)該用左右花括號(hào)“{}”括起來，以復(fù)合語句形式出現(xiàn)。如果不加“{}”，則while語句的范圍只到while后面第一個(gè)分號(hào)處。例如，本例中whi1e語句中如無“{}”，則while語句范圍只到“sum=sum+i;”?！舅伎肌咳绻麑hile后花括號(hào)“{}”去掉，結(jié)果會(huì)怎樣？【案例4-2】輸入20個(gè)學(xué)生的C語言課程考試成績，求最高成績和最低成績。分析：這是一個(gè)求最大值和最小值的問題,用“打擂臺(tái)”的思路來解決。打擂臺(tái)時(shí)，有一個(gè)人先站在臺(tái)上，第二個(gè)人上臺(tái)與之比武，勝者留在臺(tái)上，敗者下臺(tái)。第三個(gè)人再上臺(tái)與剛才的勝者比武，勝者留在臺(tái)上。……直到比完19次，此時(shí)留在臺(tái)上的就是20個(gè)人中的優(yōu)勝者。現(xiàn)在用同樣的辦法找20個(gè)數(shù)中的最大者。先輸入一個(gè)數(shù)，把它放到變量MAX中，然后輸入第二個(gè)數(shù)并與MAX比較，如果第二個(gè)數(shù)大于MAX，則由第二個(gè)數(shù)取代MAX的值。如此輸入和比較19次，每次比較后，大者均放在MAX中，最后MAX中的值就是20個(gè)數(shù)中的最大者。同樣，求最小值的辦法類似。其流程圖如圖4.3所示。#include<stdio.h>voidmain(){inti,max,min,x;i=1;max=0;min=100;while(i<=20){printf("\n請(qǐng)輸入第%d個(gè)學(xué)生的成績:",i);scanf("%d",&x); if(x>=max)max=x; if(x<=min)min=x;i++;}printf("\n最高分?jǐn)?shù)為%d:",max);printf("\n最低分?jǐn)?shù)為%d:",min);}【試一試】在上例中，如果要同時(shí)求出C語言課程成績的總分和平均分，應(yīng)如何修改程序？【案例4-3】編寫程序，計(jì)算滿足：12+22+32+……+n2<1000的最大n值。分析：這是一個(gè)計(jì)算累加和的問題，提供加數(shù)和計(jì)算累加和的方法與案例4-1相似。區(qū)別是本例中加數(shù)的終止值末知，但循環(huán)終止條件明確，即累加和>=1000。因此設(shè)置變量isum，其初值為0，執(zhí)行循環(huán)的條件為s<1000。設(shè)置變量i，在循環(huán)體中利用語句i++產(chǎn)生1,2，3，……等數(shù)。其流程圖如圖4.4所示。#include<stdio.h>voidmain(){inti=0,isum=0;while(isum<1000){i++;isum+=i*i;}printf("\nn=%d",i-1); printf("\n和為%d",isum-i*i);}【思考】若將語句i++和isum+=i*i互換，會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果，為什么？第二節(jié)do-While語句的流程及應(yīng)用do-while循環(huán)結(jié)構(gòu)與while循環(huán)結(jié)構(gòu)不一樣，它先執(zhí)行循環(huán)體語句，而后判斷循環(huán)條件，它的一般形式如下：do{

循環(huán)體語句;}while(表達(dá)式);其執(zhí)行流程如圖4.5所示。首先執(zhí)行循環(huán)體語句，再判斷循環(huán)條件，若表達(dá)式值非0(真)，那么再次執(zhí)行循環(huán)體語句。每執(zhí)行一次后，都判斷一次循環(huán)條件。如此循環(huán)往復(fù)，直到表達(dá)式的值0（假）時(shí)退出循環(huán)，轉(zhuǎn)去執(zhí)行while循環(huán)結(jié)構(gòu)的下一條語句。圖4.5do-while循環(huán)結(jié)構(gòu)執(zhí)行流程【案例4-4】利用do-while語句求1+2+3+...+99+100的和。#include<stdio.h>voidmain(){inti,sum=0;i=1;do{sum=sum+i;i++;}while(i<=100);printf("\n1+2+3....+100=%d",sum);}【說明】案例4-4是將案例4-1改寫成do-while語句，這兩個(gè)案例的循環(huán)體相同，循環(huán)條件相同，輸出結(jié)構(gòu)相同?？梢园l(fā)現(xiàn)在循環(huán)條件第一次都為真的情況下，while語句和do-while語句可以互換，功能相同。【試一試】嘗試用do-while語句改寫案例4-2和案例4-3?！景咐?-5】每個(gè)蘋果0.8元，第一天買2個(gè)蘋果，第二天開始，每天買前一天的2倍，直到購買的蘋果個(gè)數(shù)達(dá)到不超過100的最大值。編寫程序求每天平均花多少錢？#include<stdio.h>main(){intday=0,buy=2;floatsum=0.0,ave;do{sum+=0.8*buy;day++; /*第day天買了buy個(gè)蘋果，已共花費(fèi)sum元*/buy*=2; /*下一天將買的蘋果數(shù)修改為當(dāng)天的2倍*/}while(buy<=100); /*將買的蘋果數(shù)不超過100，則可繼續(xù)買并入帳*/ave=sum/day;printf("每天平均花錢：%f",ave);}【注意】在do-while結(jié)構(gòu)中，while(表達(dá)式)后的“;”不能省略。第三節(jié)for語句的流程及應(yīng)用用while語句可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)，但是它必須明確地給出繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)的條件(如isum<1000)，而在許多情況下，人們給出的往往是執(zhí)行循環(huán)的次數(shù)，如統(tǒng)計(jì)100人的平均工資、求一個(gè)學(xué)生5門課的總成績等，這時(shí)用C語言中的for語句更為靈活方便。for語句不僅可以用于循環(huán)次數(shù)已經(jīng)確定的情況，而且可以用于循環(huán)次數(shù)不確定而只給出循環(huán)結(jié)束條件的情況。for(表達(dá)式1;表達(dá)式2;表達(dá)式3)循環(huán)體語句;上面“表達(dá)式1”一般是一個(gè)賦值表達(dá)式，用來給循環(huán)控制變量賦初值；而“表達(dá)式2”一般是一個(gè)關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，用來決定什么時(shí)候退出循環(huán)；“表達(dá)式3”一般是個(gè)算術(shù)表達(dá)式，定義循環(huán)控制變量每循環(huán)一次后按什么方式變化。這三個(gè)部分之間用分號(hào)(;)間隔。例如：for(i=1;i<=100;i++) sum=sum+i;先給i賦初值1，判斷i是否小于等于100，若是則執(zhí)行語句sum=sum+i，之后值增加1。再重新判斷，直到條件為假，即i>100時(shí)，結(jié)束循環(huán)。其執(zhí)行流程如圖4.7所示從圖4.7中可以看出，for語句執(zhí)行過程如下：(1) 求解表達(dá)式1。(2) 求解表達(dá)式2，若其值為真(非0)，則執(zhí)行循環(huán)體中的語句，然后執(zhí)行下面第(3)步；若其值為假(0)，則結(jié)束循環(huán)，轉(zhuǎn)至第(5)步。(3) 求解表達(dá)式3。(4) 轉(zhuǎn)至第(2)步繼續(xù)執(zhí)行。(5) 循環(huán)結(jié)束，執(zhí)行for語句下面的一個(gè)語句。for語句最簡(jiǎn)單的應(yīng)用形式如下：for(循環(huán)變量賦初值;循環(huán)條件;循環(huán)變量增值)語句圖4.7for循環(huán)結(jié)構(gòu)的執(zhí)行流程圖4.8案例4-6流程【案例4-6】利用for語句求1+2+3+...+99+100的和。#include<stdio.h>main(){inti,sum;for(i=0,sum=0;i<=100;i++)sum=sum+i;printf("\n1+2+3....+100=%d",sum);}【試一試】嘗試用for語句改寫案例4-2和案例4-3。【案例4-7】打印并輸出所有的水仙花數(shù)，所謂水仙花數(shù)是指一個(gè)三位數(shù)，其各位數(shù)的立方和等于數(shù)本身，如153=13+53+33，所以153是一個(gè)水仙花數(shù)。分析：#include<stdio.h>voidmain(){intm,n,a,b;for(m=100;m<1000;m++){n=m/100;a=m%100/10;b=m%10;if(m==n*n*n+a*a*a+b*b*b)printf("%d\n",m);}printf("\n");}

圖4.9案例4-7流程【案例4-8】編寫程序,判定給定的自然數(shù)是否為素?cái)?shù)。分析：如果一個(gè)自然數(shù)除了1和它本身外不能被其他整數(shù)整除，則該自然數(shù)就稱為素?cái)?shù)。例如2、3、5、7、...。根據(jù)定義，測(cè)試自然數(shù)k能否被2、3、...、k-1整除，只要能被其中一個(gè)整除，則k就不是素?cái)?shù)，否則是素?cái)?shù)。在程序中設(shè)立了flag標(biāo)志，flag為0時(shí)，k不是素?cái)?shù)，flag不為0時(shí)，k就是素?cái)?shù)。#include<stdio.h>main(){inti,k,flag;printf("請(qǐng)輸入一個(gè)自然數(shù):");scanf("%d",&k);flag=1;/*若flag標(biāo)志等于0，則k不是素?cái)?shù),否則k是素?cái)?shù)*/for(i=2;i<k;i++) /*循環(huán)中分別檢測(cè)k能否被i整除，i=2,3,...,k-1*/if(k%i==0){flag=0;/*k能被i整除，k不是素?cái)?shù)，令flag=0*/i=k;/*令i為k，使i<k不成立，其作用是退出循環(huán)*/}if(flag==1) printf("%d是素?cái)?shù)\n",k);elseprintf("%d不是素?cái)?shù)\n",k);}【思考】為了加快程序的執(zhí)行速度，可以將for循環(huán)條件改為i<=sqrt(k)，想一想為什么,如何修改程序?【案例4-9】成績統(tǒng)計(jì)。輸入一批學(xué)生的語文、數(shù)學(xué)和英語成績，要求計(jì)算出每個(gè)學(xué)生的總分、平均分，以及學(xué)生的最高總分、最低總分，并根據(jù)平均分輸出及格人數(shù)和不及格人數(shù)。#include<stdio.h>main(){intn,score,sum,max,min;intn1=0,n2=0;/*n1存放不及格人數(shù)，n2存放及格人數(shù)*/inti,j;floataverage;printf("輸入學(xué)生人數(shù)：");scanf("%d",&n);printf("在對(duì)應(yīng)的序號(hào)后輸入每個(gè)學(xué)生每門課程的成績\n");for(i=1;i<=n;i++){sum=0;printf("\n\n%10s%10s%10s%10s","學(xué)生序號(hào)","語文","數(shù)學(xué)","英語\n");printf("%8d",i);/*輸出序號(hào)*/for(j=1;j<=3;j++){scanf("%d",&score);sum=sum+score;}if(i==1) max=min=sum;if(sum>max) max=sum;if(sum<min) min=sum;average=sum/3.0;if(average<60)n1++;elsen2++;printf("學(xué)生%d的總分為：%d，平均分為%.2f\n",i,sum,average);}printf("\n\n最高總分為：%d，最低總分為：%d",max,min);printf("\n\n平均分及格的人數(shù)為：%d",n2);printf("\n\n平均分不及格的人數(shù)為：%d",n1);}第四節(jié)循環(huán)的嵌套一個(gè)循環(huán)體內(nèi)又包含另外一個(gè)循環(huán)語句,稱為循環(huán)的嵌套。循環(huán)嵌套時(shí),外層循環(huán)執(zhí)行一次,內(nèi)層循環(huán)從頭到尾執(zhí)行一遍.3種循環(huán)(while循環(huán)、do-while循環(huán)和for循環(huán))不僅可以自身嵌套,而且還可以互相嵌套，【案例4-10】編寫程序,輸出如下圖案：(1)(2)（1）分析：這是一個(gè)圖形輸出的問題，可以用雙重循環(huán)來解決。每一個(gè)“*”的位置由行和列來確定。外循環(huán)用來控制打印的行數(shù)，因需輸出4行，外循環(huán)變量i從1變化到4；內(nèi)循環(huán)用來控制每一行打印的列數(shù)（即每一行的“*”數(shù)），行數(shù)與字符個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4.1所示。表4.1

行字符個(gè)數(shù)11233547顯然，對(duì)于第i列而言，共有（2i-1）個(gè)“*”號(hào)。所以，內(nèi)循環(huán)變量j從1變化到2i-1。#include<stdio.h>#include<conio.h>main(){inti,j,k;for(i=1;i<=4;i++){for(j=1;j<=2*i-1;j++)printf("*");printf("\n");}getch();}行字符個(gè)數(shù)11233547行空格個(gè)數(shù)字符個(gè)數(shù)141233325417509表4.2表4.1（2）分析：與第（1）題不同的是各行輸出時(shí)的起始位置在變化，需要用到空格“”進(jìn)行光標(biāo)的定位，行數(shù)、空格個(gè)數(shù)與字符個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4.2所示。顯然，對(duì)于第i列而言，有(5-i)個(gè)空格,有（2i-1）個(gè)“*”號(hào)。表4.2

行空格個(gè)數(shù)字符個(gè)數(shù)141233325417509#include<stdio.h>#include<conio.h>main(){inti,j,k;for(i=1;i<=5;i++){for(j=1;j<=5-i;j++)printf("");for(k=1;k<=2*i-1;k++)printf("*");printf("\n");}getch();}【試一試】編寫程序,輸出以下圖案(提示:用兩個(gè)雙重循環(huán)完成)。第五節(jié)break語句和continue語句一、break語句在3.3節(jié)中已經(jīng)介紹過用break語句使程序流程跳出switch結(jié)構(gòu)，繼續(xù)執(zhí)行switch語句下面的一個(gè)語句。實(shí)際上，break語句還可以用來從循環(huán)體內(nèi)跳出循環(huán)體，即提前結(jié)束循環(huán)，接著執(zhí)行循環(huán)下面的語句。break語句的一般形式為：

break;其執(zhí)行過程是：在循環(huán)語句中如果執(zhí)行到break語句，則終止break所在循環(huán)的執(zhí)行，循環(huán)體中break語句之后的語句也不再執(zhí)行。通常break語句總是與if語句聯(lián)用，即滿足條件時(shí)便跳出循環(huán)?！景咐?-11】統(tǒng)計(jì)學(xué)生的平均成績。已知班級(jí)人數(shù)不確定，但都不超過30人。請(qǐng)編一個(gè)能處理學(xué)生平均成績的程序。分析：如果班級(jí)人數(shù)相同，問題比較簡(jiǎn)單，只需用一個(gè)for語句控制即可。但現(xiàn)在班級(jí)人數(shù)不確定，則設(shè)定一個(gè)輸入負(fù)數(shù)作為結(jié)束標(biāo)志，用break語句結(jié)束循環(huán)?？梢约s定，當(dāng)輸入的成績是負(fù)數(shù)時(shí)，就表示本班數(shù)據(jù)已結(jié)束(一般情況下成績不會(huì)是負(fù)數(shù))，計(jì)算出本班平均成績。#include<stdio.h>main(){floatscore,sum=0,average;inti=1,n;while(1){printf("\n請(qǐng)輸入第%d個(gè)學(xué)生的成績:",i); scanf("%f",&score);if(score<0)break;/*如果輸入負(fù)值，則跳出循環(huán)*/sum=sum+score; i=i+1;}n=i-1;/*學(xué)生數(shù)應(yīng)是i-1*/average=sum/n;/*計(jì)算平均成績*/printf("\n共有%d人,平均成績?yōu)?7.2f分\n",n,average);}二、continue語句continue語句的作用是結(jié)束本次循環(huán)，即跳過循環(huán)體中下面尚未執(zhí)行的語句，直接進(jìn)行下一次是否執(zhí)行循環(huán)判定。continue語句的一般形式為：continue;其執(zhí)行過程是：如果在循環(huán)體語句的執(zhí)行過程中遇到并執(zhí)行了continue語句，那么系統(tǒng)將跳過循環(huán)體中剩余的語句而強(qiáng)制執(zhí)行下一次循環(huán)。continue語句常與if條件語句一起使用。【案例4-12】輸入30個(gè)學(xué)生的成績，將不及格的學(xué)生成績輸出，并求及格學(xué)生的平均成績。分析：在進(jìn)行循環(huán)時(shí)，檢查學(xué)生的成績，把其中不及格的成績輸出，然后跳過后面總成績的累加和求平均成績的語句。用continu語句即可處理此問題。#include<stdio.h>main(){floatscore,sum=0,average;inti,n=0;for(i=1;i<=30;i++)/{printf("\n請(qǐng)輸入第%d個(gè)學(xué)生成績:",i);scanf("%f",&score);if(score<60)/*如不及格*/ {printf("Fail:%7.2f\n",score);continue;/*跳過下面的語句，結(jié)束本次循環(huán)*/}sum=sum+score;n=n+1;}average=sum/n;/*及格學(xué)生平均分?jǐn)?shù)*/printf("\n及格學(xué)生人數(shù)為%d,平均成績?yōu)?7.2f",n,average);}break語句與continue語句的區(qū)別：continue是結(jié)束本次循環(huán)，進(jìn)行下一次循環(huán)，而不是結(jié)束整個(gè)循環(huán)過程。對(duì)單層循環(huán)，break語句是結(jié)束整個(gè)循環(huán)，轉(zhuǎn)到循環(huán)體外；對(duì)于多層循環(huán)，則是結(jié)束最內(nèi)層循環(huán)。第六節(jié)項(xiàng)目任務(wù)：軟件用戶界面設(shè)計(jì)再優(yōu)化【項(xiàng)目案例】“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”軟件用戶界面設(shè)計(jì)再優(yōu)化分析：在上一章的設(shè)計(jì)中，用戶在主菜單中選擇某功能并執(zhí)行后，將退出程序。很明顯，這不符合用戶的使用習(xí)慣，這一章中我們將利用循環(huán)語句中加以改進(jìn)。即用戶選擇某功能并執(zhí)行后，還能繼續(xù)在主菜單中選擇其它操作，直到用戶選擇退出程序。程序如下：