C語(yǔ)言循環(huán)結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)

C語(yǔ)言循環(huán)結(jié)構(gòu)教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)（包括教學(xué)背景、教學(xué)目標(biāo)）關(guān)于“Ｃ語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程Ｃ語(yǔ)言是在70年代初問(wèn)世的。一九七八年由美國(guó)電話電報(bào)公司(AT&T)貝爾實(shí)驗(yàn)室正式發(fā)表了Ｃ語(yǔ)言。同時(shí)由B.W.Kernighan和D.M.Ritchit合著了著名的“THECPROGRAMMINGLANGUAGE”一書(shū)。通常簡(jiǎn)稱為《K&R》，也有人稱之為《K&R》標(biāo)準(zhǔn)。但是，在《K&R》中并沒(méi)有定義一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言，后來(lái)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)在此基礎(chǔ)上制定了一個(gè)C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，于一九八三年發(fā)表。通常稱之為ANSIC。當(dāng)代最優(yōu)秀的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)早期的C語(yǔ)言主要是用于UNIX系統(tǒng)。由于Ｃ語(yǔ)言的強(qiáng)大功能和各方面的優(yōu)點(diǎn)逐漸為人們認(rèn)識(shí)，到了八十年代，C開(kāi)始進(jìn)入其它操作系統(tǒng)，并很快在各類大、中、小和微型計(jì)算機(jī)上得到了廣泛的使用。成為當(dāng)代最優(yōu)秀的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之一。

Ｃ語(yǔ)言的特點(diǎn)Ｃ語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言。它層次清晰，便于按模塊化方式組織程序，易于調(diào)試和維護(hù)。Ｃ語(yǔ)言的表現(xiàn)能力和處理能力極強(qiáng)。它不僅具有豐富的運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型，便于實(shí)現(xiàn)各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它還可以直接訪問(wèn)內(nèi)存的物理地址，進(jìn)行位(bit)一級(jí)的操作。由于Ｃ語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了對(duì)硬件的編程操作，因此Ｃ語(yǔ)言集高級(jí)語(yǔ)言和低級(jí)語(yǔ)言的功能于一體。既可用于系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)，也適合于應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。此外，Ｃ語(yǔ)言還具有效率高，可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此廣泛地移植到了各類各型計(jì)算機(jī)上，從而形成了多種版本的Ｃ語(yǔ)言。Ｃ語(yǔ)言版本目前最流行的Ｃ語(yǔ)言有以下幾種：

·MicrosoftC或稱MSC

·BorlandTurboC或稱TurboC

·AT&TC

這些Ｃ語(yǔ)言版本不僅實(shí)現(xiàn)了ANSIC標(biāo)準(zhǔn)，而且在此基礎(chǔ)上各自作了一些擴(kuò)充，使之更加方便、完美。

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言

在C的基礎(chǔ)上，一九八三年又由貝爾實(shí)驗(yàn)室的BjarneStrou-strup推出了C++。C++進(jìn)一步擴(kuò)充和完善了Ｃ語(yǔ)言，成為一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言。C++目前流行的最新版本是BorlandC++4.5,SymantecC++6.1,和MicrosoftVisualC++2.0。C++提出了一些更為深入的概念，它所支持的這些面向?qū)ο蟮母拍钊菀讓?wèn)題空間直接地映射到程序空間，為程序員提供了一種與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)不同的思維方式和編程方法。因而也增加了整個(gè)語(yǔ)言的復(fù)雜性，掌握起來(lái)有一定難度。學(xué)習(xí)方法建議學(xué)習(xí)本章內(nèi)容時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)掌握3種循環(huán)語(yǔ)句的基本流程，并在此基礎(chǔ)上理解循環(huán)嵌套的應(yīng)用，要求多讀程序，理解編程的算法、編程的思路，并仿照例題多編程序、上機(jī)練習(xí)，真正掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)層面：掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)能力層面：在編程語(yǔ)言環(huán)境熟練應(yīng)用循環(huán)結(jié)構(gòu)編寫(xiě)程序認(rèn)知層面：深刻理解循環(huán)結(jié)構(gòu)for語(yǔ)句、while語(yǔ)句、do-while語(yǔ)句在編程序時(shí)應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)1）教學(xué)重點(diǎn)：for語(yǔ)句、do-while語(yǔ)句、while語(yǔ)句處理方法：結(jié)構(gòu)流程圖和實(shí)列幫助學(xué)生理解循環(huán)結(jié)構(gòu)執(zhí)行過(guò)程2）教學(xué)難點(diǎn)：循環(huán)的嵌套處理方法：詳細(xì)列舉循環(huán)的嵌套結(jié)構(gòu)形式以及流程圖，加上練習(xí)幫助學(xué)生理解二、課程設(shè)計(jì)思路（包括教學(xué)方法、教學(xué)手段）教學(xué)步驟教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)意圖與表達(dá)方式巧妙復(fù)習(xí)，引入正題一問(wèn)題引入：例如:問(wèn)題1：打印一行十個(gè)星號(hào)，如何實(shí)現(xiàn)？問(wèn)題2：打印兩行十個(gè)星號(hào)，如何實(shí)現(xiàn)？問(wèn)題3：打印10行十個(gè)星號(hào)如何實(shí)現(xiàn)？問(wèn)題4：打印100行十個(gè)星號(hào)如何實(shí)現(xiàn)？既能克服傳統(tǒng)復(fù)習(xí)枯燥乏味的缺點(diǎn)，也能抓住學(xué)生的好奇心，還能激發(fā)學(xué)生對(duì)新問(wèn)題的求知欲。通過(guò)介紹循環(huán)語(yǔ)句for的語(yǔ)法規(guī)則以及流程圖二．內(nèi)容講解過(guò)程：2.1for語(yǔ)句在三種循環(huán)語(yǔ)句中，教師應(yīng)該先講哪個(gè)呢？我認(rèn)為應(yīng)該先講for語(yǔ)句，因?yàn)閒or語(yǔ)句完全可以變形為while語(yǔ)句，while語(yǔ)句又能變形為do-while語(yǔ)句。所以當(dāng)學(xué)生深刻理解了for語(yǔ)句后，自然能理解和掌握其他語(yǔ)句。for語(yǔ)句是循環(huán)控制結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的一種循環(huán)控制語(yǔ)句，特別適合已知循環(huán)次數(shù)的情況。第一次講解循環(huán)實(shí)例要通俗易懂，力求循序漸進(jìn)。如求1+2+3+…+100的值，并將其結(jié)果放在變量sum中。引導(dǎo)學(xué)生用依次相加的方法求和，推導(dǎo)過(guò)程如以下代碼所示。sum=0;sum=sum+1;sum=sum+2;sum=sum+3;……sum=sum+100;從這個(gè)推導(dǎo)過(guò)程中找出規(guī)律sum=sum+i，i的初值i=1，i的范圍i<=100，i每次變化步長(zhǎng)。得出語(yǔ)句：for(i=1;i<=100;i++)sum=sum+i;從例子中引出for語(yǔ)句的一般形式。2.1.1for語(yǔ)句的一般形式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)句從結(jié)構(gòu)上很好地體現(xiàn)了循環(huán)控制應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題：1)循環(huán)的初始條件；2)循環(huán)條件；3)循環(huán)的步長(zhǎng)。接著講解for語(yǔ)句中表達(dá)式的功能及常見(jiàn)形式。表達(dá)式1：設(shè)計(jì)循環(huán)的初始條件，常為賦值表達(dá)式，給循環(huán)的控制變量賦初值；表達(dá)式2：確定循環(huán)的條件，該表達(dá)式的值為邏輯量真或假，一般為關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式；表達(dá)式3：循環(huán)的步長(zhǎng)，一般為賦值表達(dá)式、自加或自減表達(dá)式。語(yǔ)句：循環(huán)體，當(dāng)有多條語(yǔ)句時(shí)，必須使用復(fù)合語(yǔ)句。所以for語(yǔ)句的一般形式又可以變?yōu)椋篺or(賦值表達(dá)式；關(guān)系表達(dá)式；自加或自減表達(dá)式)循環(huán)體語(yǔ)句。有了這種對(duì)表達(dá)式功能的認(rèn)識(shí)，才能有此表達(dá)式確定的形式，這種形式的確定為下一步講解如何將for語(yǔ)句轉(zhuǎn)變成while語(yǔ)句做了最好的鋪墊。2.1.2for循環(huán)的執(zhí)行過(guò)程首先計(jì)算表達(dá)式1，然后計(jì)算表達(dá)式2，若表達(dá)式2的值為真，則執(zhí)行循環(huán)體；否則，退出for循環(huán)，執(zhí)行for循環(huán)外的語(yǔ)句。如果執(zhí)行了循環(huán)體，則循環(huán)體每執(zhí)行一次，都計(jì)算表達(dá)式3，然后重新計(jì)算表達(dá)式2，依此循環(huán)，直至表達(dá)式2的邏輯量值為假，退出循環(huán)。流程圖如圖1所示。此處可以詳細(xì)講解剛才的實(shí)例，程序段如下所示。for(i=1;i<=100;i++)sum=sum+i;即i=1;1<=100為真，sum=sum+1;前1項(xiàng)的和，執(zhí)行后i=2;i=2;2<=100為真，sum=sum+2;前2項(xiàng)的和，執(zhí)行后i=3;i=3;3<=100為真，sum=sum+3;前3項(xiàng)的和，執(zhí)行后i=4;…i=100;100<=100為真，sum=sum+100;前100項(xiàng)的和，執(zhí)行后i=101;i=101;101<=100為假，循環(huán)終止。此時(shí)sum中的值即為所求前100項(xiàng)的和。通過(guò)例子得出結(jié)論之后，教師要不失時(shí)機(jī)地再次設(shè)疑。在此處，教師可以讓學(xué)生思考和解決難度相同的問(wèn)題，并由他們自己做出正確答案，以加深對(duì)循環(huán)語(yǔ)句的理解和認(rèn)識(shí)。平行問(wèn)題如下所示。問(wèn)題1：1-100內(nèi)所的奇數(shù)/偶數(shù)之和？問(wèn)題2：1-100內(nèi)所有為5倍數(shù)的數(shù)值之和？問(wèn)題3：1+1/2+1/3+……+1/100之和？對(duì)于上述問(wèn)題，教師只要稍加點(diǎn)撥，或經(jīng)學(xué)生互相討論，大多數(shù)同學(xué)都可以從表達(dá)式條件對(duì)執(zhí)行過(guò)程影響這一角度加以理解，并順利得出正確的程序。這些問(wèn)題解決之后，可以逐步加深問(wèn)題的難度，提高問(wèn)題如下所示。問(wèn)題4：鍵盤輸入10個(gè)學(xué)生的成績(jī)，輸出各成績(jī)和平均成績(jī);問(wèn)題5：在兩行上分別按順序和逆序輸出26個(gè)英文大寫(xiě)字母;問(wèn)題6：輸出斐波納契(Fibonacci)級(jí)數(shù)的前30項(xiàng)。上述例子，可以使學(xué)生由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，在認(rèn)識(shí)上產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。2.1.3for語(yǔ)句的幾種格式for語(yǔ)句的三個(gè)表達(dá)式都是可以省略的，但分號(hào)“；”絕對(duì)不能省略。還是以剛才的例子分別講解表達(dá)式1、表達(dá)式2和表達(dá)式3省略的情況。1)for(；表達(dá)式2；表達(dá)式3)循環(huán)體語(yǔ)句。for語(yǔ)句執(zhí)行過(guò)程的第一步是執(zhí)行表達(dá)式1，我們可以將表達(dá)式1放到for循環(huán)的前面，這就形成了省略表達(dá)式1的情況。使用條件是：循環(huán)控制變量的初值是執(zhí)行在循環(huán)體前已經(jīng)賦值，如下面代碼：i=1;for(;i<=100;i++)sum=sum+i;可以清楚地看到，在執(zhí)行循環(huán)前，循環(huán)控制變量的初值已經(jīng)被事先賦值了。執(zhí)行時(shí)，跳過(guò)求解“表達(dá)式1”這一步，其他的執(zhí)行步驟不變。2)for(表達(dá)式1；；表達(dá)式3)循環(huán)體語(yǔ)句。表達(dá)式2省略時(shí)，循環(huán)條件默認(rèn)為真，此時(shí)，循環(huán)體中一定要有一條語(yǔ)句能夠跑出循環(huán)，否則就是一個(gè)死循環(huán)。為了以后避免出現(xiàn)死循環(huán)，可以演示死循環(huán)的執(zhí)行過(guò)程，給學(xué)生留下深刻的印象。3)for(；表達(dá)式2；)循環(huán)體語(yǔ)句。讓學(xué)生更好理解for語(yǔ)句的語(yǔ)法規(guī)則，詳細(xì)講解利用for語(yǔ)句的特性過(guò)度到while語(yǔ)句For語(yǔ)句過(guò)度到while語(yǔ)句表達(dá)式3也可以省略，根據(jù)它的執(zhí)行順序可知，它是在執(zhí)行循環(huán)體語(yǔ)句后面執(zhí)行的，那么我們可以把“表達(dá)式3”放到循環(huán)體中所有語(yǔ)句的最后面，以保證循環(huán)能正常結(jié)束。如以上代碼可以變?yōu)槿缦滦问健=1;for(;i<=100;)｛sum=sum+i;i++；｝特別要注意的是，如果循環(huán)體有多條語(yǔ)句，要用一對(duì)大括號(hào)括起所有語(yǔ)句，構(gòu)成復(fù)合語(yǔ)句。這種形式就是也while語(yǔ)句最為接近的形式。也可以從這里推導(dǎo)出while語(yǔ)句。表達(dá)式1；while(表達(dá)式2)｛循環(huán)體；表達(dá)式3；｝代碼形式變?yōu)椋篿=1;while(i<=10)｛sum=sum+i;i++；｝這時(shí)可以直觀地看出for語(yǔ)句與while語(yǔ)句的聯(lián)系。也可以說(shuō)如果表達(dá)式1，表達(dá)式2，表達(dá)式3完全相同的話，while語(yǔ)句完全等同于for語(yǔ)句。2.2while語(yǔ)句有些問(wèn)題用for語(yǔ)句不方便或解決不了時(shí)，可以用while語(yǔ)句。如問(wèn)題：從鍵盤輸入若干個(gè)非0數(shù)據(jù)，求它們的和？用0結(jié)束循環(huán)的執(zhí)行。while語(yǔ)句是當(dāng)型循環(huán)語(yǔ)句，一般形式為：while(表達(dá)式)語(yǔ)句；其中while為語(yǔ)句的關(guān)鍵詞，表達(dá)式為循環(huán)條件，語(yǔ)句部分一般包括兩部分：循環(huán)體和步長(zhǎng)，所以一般為多條語(yǔ)句構(gòu)成，應(yīng)使用復(fù)合語(yǔ)句，以符合語(yǔ)法規(guī)范的要求。while語(yǔ)句的傳統(tǒng)流程圖如圖2所示，其特點(diǎn)是先判斷，后執(zhí)行，若條件不成立，有可能一次也不執(zhí)行。在整個(gè)循環(huán)中，初始條件只在循環(huán)開(kāi)始時(shí)執(zhí)行一次，以后進(jìn)行的是循環(huán)條件、循環(huán)體和步長(zhǎng)之間的循環(huán)，一般初始條件以變量初始化或變量賦值語(yǔ)句的形式在循環(huán)語(yǔ)句之前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，所以在while語(yǔ)句中沒(méi)有這一條件的體現(xiàn)。在講解while語(yǔ)句時(shí)，教師可以將講解for語(yǔ)句的例子用while語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)一遍。從問(wèn)題的求解中讓學(xué)生自己總結(jié)出兩者之間的區(qū)別。2.3do-while語(yǔ)句do-while和while很相似：while先判斷表達(dá)式的值，后執(zhí)行循環(huán)體；do-while先執(zhí)行循環(huán)體，再判斷表達(dá)式[3]。它的一般形式為：do循環(huán)體while(表達(dá)式)；其中語(yǔ)句通常為復(fù)合語(yǔ)句，基本組成同while語(yǔ)句。do-while語(yǔ)句的流程圖如圖3所示，其基本特點(diǎn)是：先執(zhí)行后判斷，因此，循環(huán)體至少被執(zhí)行一次?？梢杂胐o-while語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)前一個(gè)例子，比較它們的異同。此過(guò)程是較難的階段，以引導(dǎo)學(xué)生掌握f(shuō)or語(yǔ)句變換到while語(yǔ)句、用流程比較while語(yǔ)句與do-while語(yǔ)句差別，加深學(xué)生對(duì)它們理解三．循環(huán)的嵌套嵌套的幾種形式(1)while(){……while(){……}…...}2)do{……do{……}while();…...}while();(3)while(){……do{……}while();…….}(4)for(;;){……do{……}while();……while(){……}…...}題列：分析程序運(yùn)行結(jié)果。inti=1,a=0;for(;i<=5;i++){do{i++; a++;}while(i<3); i++;}printf(“%d,%d\n”,a,i);該點(diǎn)是教學(xué)的難點(diǎn)，學(xué)生不易理解嵌套層次，引用了一個(gè)簡(jiǎn)單三層循環(huán)。幫助理解循環(huán)的嵌套。并在C++環(huán)境中求解四、break語(yǔ)句和continue語(yǔ)句1.break語(yǔ)句功能：在循環(huán)語(yǔ)句和switch語(yǔ)句中,終止并跳出循環(huán)體或開(kāi)關(guān)體。說(shuō)明：break只能終止并跳出最近一層的結(jié)構(gòu)break不能用于循環(huán)語(yǔ)句和switch語(yǔ)句之外的任何其它語(yǔ)句之中。2.continue語(yǔ)句功能：結(jié)束本次循環(huán)，跳過(guò)循環(huán)體中