C語言程序設(shè)計(jì)教程課件：3_b_Iteration Structure

1、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（C語言）ITERATION STRUCTURE2Description on dataDescription on processingSequencial statementsSelective statementsChapter 3Chapter 4 & 5What We have learned:當(dāng)過程中出現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)問題時(shí)，針對(duì)問題的類型，可有三種不同的條件判定方法來描述過程。New question內(nèi)存分配指令分配第 3 頁 Flow of Iterative Statements while statements for statements do-while stat

2、ements Design of some simple algorithms Simple graphic output(輸出簡(jiǎn)單圖形) Exhaustive Search (窮舉法)When we need do some processing repeatedly, we can use Iterative Statements.第 4 頁6.1 Concept of IterationWhy we need Iteration?Question：從鍵盤上輸入10個(gè)整數(shù)并求和，怎么編程？Answer：在程序中寫10個(gè)scanf語句，還可以寫%d%d.Question ：從鍵盤上輸入500

3、個(gè)整數(shù)并求和，怎么編程？Answer ：這個(gè)，嗯? 不會(huì)讓我寫500個(gè).從更一般的角度來看待這些問題， 問題的實(shí)質(zhì)：將某操作(scanf函數(shù))重復(fù)執(zhí)行N遍。 引出 “循環(huán)”概念 - - 反復(fù)地執(zhí)行同一段程序第 5 頁6.1 Concept of IterationIteration (循環(huán)) 反復(fù)執(zhí)行同一段程序，直到滿足一定的條件后才停止執(zhí)行該段程序。Iteration statements in C while for do-while第 6 頁6.2 while statementswhile語句格式while ( 表達(dá)式 )語句；說明：語句可是簡(jiǎn)單語句，也可是復(fù)合語句。while語句的執(zhí)

4、行流程表達(dá)式?執(zhí)行語句成立不成立執(zhí)行while循環(huán)之后的語句循環(huán)控制條件循環(huán)體第 7 頁6.2 while statements - Example (Numerical)count10?count=count+1成立不成立輸出結(jié)果total計(jì)數(shù)器count=0累加器total=0輸入numtotal += num開始結(jié)束while ( count10 )count+;scanf(%d, &num);total += num;Key pointsTo get 10 integers from keyboard and calculate the sum.Example第 8 頁6.2 whil

5、e statements - Example (Numerical) #include main ( ) int count,num,total; /* count:計(jì)數(shù)器，num:輸入的整數(shù) */ count=0; total=0; /* total:存放累加和 */例C3_5101 while ( count10 ) /* 循環(huán)控制條件 */ count +; /* 循環(huán)體 */ printf (Enter the No.%d=, count); scanf (%d, &num); total += num; /* 計(jì)算累加和 */ printf(Total=%dn, total);第 9

6、 頁6.2 while statements Example (char)ch!=a?顯示ch成立不成立ch=讀入一個(gè)字符ch=讀入下一個(gè)字符開始結(jié)束while (ch!=a) ch = getchar( );putchar( ch );ch = getchar( );Analysis：由于不知道要讀入的字符數(shù)量，只知停止條件是讀入字母a，則只能將循環(huán)控制條件設(shè)為 ch!=aKey points：To get characters repeatedly from keyboard until get the letter a.Example第 10 頁6.2 while statements

7、Example (char)#include main( ) char ch; ch = getchar( ); while ( ch!=a) putchar ( ch ); ch = getchar( )； ch!=a?顯示ch成立不成立ch=讀入一個(gè)字符ch=讀入下一個(gè)字符開始結(jié)束第 11 頁6.2 while statements NotesNotes on while statements 1.while (0) . 由于循環(huán)的條件表達(dá)式恒等于0，循環(huán)體永遠(yuǎn)也不會(huì)執(zhí)行，是編程者的錯(cuò)誤。 2.while (1) . 由于循環(huán)的條件表達(dá)式恒等于 1，所以不可能通過循環(huán)控制條件來結(jié)束循環(huán)體的

8、執(zhí)行，稱為“死循環(huán)”。 3.為了保證循環(huán)正常運(yùn)行，應(yīng)該特別注意： 循環(huán)控制條件 控制條件的初始狀態(tài)（初始值） 循環(huán)體內(nèi)部對(duì)控制條件的影響第 12 頁6.3 for statements Grammar of for statementfor (表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3) 語句；Flow of for statement循環(huán)初始條件循環(huán)控制條件 表達(dá)式2?執(zhí)行語句成立不成立執(zhí)行for循環(huán)之后的語句執(zhí)行表達(dá)式3執(zhí)行表達(dá)式1循環(huán)體for語句等價(jià)于下列語句：表達(dá)式1；while （表達(dá)式2） 語句； 表達(dá)式3；第 13 頁6.3 for statements Example (numerical)

9、 To calculate the factorial from 1 to 10. 遞推公式：n! = 1 當(dāng) n=1 時(shí)n! = (n-1)! * n當(dāng) n1 時(shí) #include main ( ) long int n=1; int i; for ( i = 1; i =10; i+ ) n = n * i; /* 求N! */printf ( %2d!=%ldn, i, n); for語句最常用的形式for （初值；控制條件；增量） 語句；Example第 14 頁6.3 for statements語句中的逗號(hào)(,)運(yùn)算逗號(hào)（，）運(yùn)算常見的三種用途是：1.在變量說明表中用來分隔變量，起

10、分隔符的作用。 如：int i, j, k, m3, *p；2.在函數(shù)的參數(shù)表中分隔參數(shù)。 如：printf (n=%d, x=%dn, n, x)；3.在語句中使用。其形式是：表達(dá)式n1，表達(dá)式n2； 用逗號(hào)分隔開的表達(dá)式從左到右進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果的類型和值是最右邊表達(dá)式的類型和值。第 15 頁6.3 for statements Example (char) 用逗號(hào)運(yùn)算輸出下列字符串。a z b y c x d w e v f u g t h s i r j q k p l o m n 分析：奇數(shù)位上的字符從a開始逐次遞增，偶數(shù)位上的字符從z開始逐次遞減 #include main ( ) c

11、har i, j; /* i:奇位字符 j:偶位字符 */* i從a開始逐次遞增，j從z開始逐次遞減 */ for ( i=a, j=z; i=0, output the number in converse sequence. e.g.for 12345, output 54321. Idea: 可以從個(gè)位開始，按位輸出整數(shù)的每一位 main( ) unsigned int number; printf (Input the number:); scanf (%d, &number);do printf(%d, number%10); number /= 10; /* number縮小10倍

12、 */ while ( number!=0 ); 思考：使用while或for語句，如何實(shí)現(xiàn)？要考慮到對(duì)數(shù)字0的處理Example第 19 頁6.4 do-while statements -Example (char) 從鍵盤輸入任意的字符，按下列規(guī)則進(jìn)行分類計(jì)數(shù)。第一類 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9第二類 +, -, *, /, %, =第三類 其它字符當(dāng)輸入字符 時(shí)先計(jì)數(shù)然后停止接收輸入。Example第 20 頁6.4 do-while statements -Example (char) main( ) int class1=0, class2=0, cl

13、ass3=0; char ch; do putchar( ch=getch( ) ); /* 函數(shù)的嵌套調(diào)用 */ switch ( ch ) case 0: case 1: case 2: case 3: case 4: case 5: case 6: case 7: case 8: case 9: class1+; break; /* 對(duì)分類1計(jì)數(shù) */ case +: case -: case *: case /: case %: case =: class2+; break; /* 對(duì)分類2計(jì)數(shù) */ default: class3+; break;/* 對(duì)分類3計(jì)數(shù) */ while

14、 (ch != ); printf(class1=%d, class2=%d, class3=%dn, class1, class2, class3); 第 21 頁6.4 do-while statements - NotesFeatures of do-whileDifferences between do-while & while for do-while 語句先執(zhí)行循環(huán)體然后再判斷循環(huán)控制條件，而 while 和 for 卻是先判斷條件之后再執(zhí)行循環(huán)體。 使用 do-while 構(gòu)成的循環(huán)，循環(huán)體部分至少要執(zhí)行一次； 而采用 while 和 for 構(gòu)成的循環(huán)，循環(huán)體部分有可能一次也

15、不會(huì)執(zhí)行。第 22 頁Brief Summary on Iteration3 Iteration Statements: for、while、do-while： 1、for和while先判斷循環(huán)條件后執(zhí)行循環(huán)體，do-while語句先執(zhí)行循環(huán)體后判斷循環(huán)條件。 2、while和do-while語句的條件表達(dá)式只有 1個(gè)；for語句有3個(gè)表達(dá)式，表達(dá)式2是條件表達(dá)式。 3、while、do-while、for可以相互替換使用。 4、各自適用于：while語句多用于不需要賦初值的或循環(huán)次數(shù)不定的情況。for語句多用于要賦初值或循環(huán)次數(shù)固定的情況。do-while語句多用于至少要運(yùn)行一次的循環(huán)。 5

16、、循環(huán)語句可以嵌套，可以并列，但不能交叉。第 23 頁Brief Summary on IterationPlease pay attention especially to： 循環(huán)控制條件 控制條件的初始狀態(tài)（初始值） 循環(huán)體內(nèi)部對(duì)控制條件的影響 以上三個(gè)方面相互配合，相互影響，共同完成循環(huán)控制第 24 頁6.5 common algorithms using Iteration 草原上有一對(duì)小兔子，它們剛出生后的第1個(gè)月就會(huì)逐步長(zhǎng)大，到了第2個(gè)月末就生出一對(duì)小兔子。第3個(gè)月大兔子會(huì)繼續(xù)生一對(duì)小兔子，而第2個(gè)月出生的小兔子會(huì)逐步長(zhǎng)大。第4個(gè)月時(shí)，第1月出生的兔子繼續(xù)生育，第2月出生的小兔子也

17、可以生育一對(duì)小兔子了，第3月出生的小兔子則逐步長(zhǎng)大 假設(shè)這些草原的兔子非常長(zhǎng)壽，可以認(rèn)為它們不會(huì)死亡。請(qǐng)建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算 第N個(gè)月時(shí)，草原上將會(huì)有多少對(duì)兔子?Example1 Iteration and Recurrence(遞推)第 25 頁6.5 common algorithms using IterationFibonacci sequence (菲波那奇數(shù)列) : 數(shù)列1、1、2、3、5、8、13、21、 ，其遞推通項(xiàng)公式為：1 2 n n-1 n-2（n=3）根據(jù)遞推通項(xiàng)公式，可用遞推法編寫程序求第N項(xiàng)。遞推法：由初始的已知條件開始，先計(jì)算出第(N-1)步的結(jié)果，再利用前面已知的

18、(N-1)項(xiàng)結(jié)果，按照遞推公式（或遵照遞推規(guī)則），推出第N步結(jié)果。遞推法是程序設(shè)計(jì)中最常用的方法之一，使用遞推法必須有明確的遞推初始值和遞推規(guī)則（遞推公式）。Example1 Iteration and Recurrence(遞推)第 26 頁6.5 common algorithms using Iterationun = un_1 = 1;for (i=3; i=n; i+) un_2 = un_1; un_1 = un; un = un_2 + un_1;i = n?向前傳遞前兩項(xiàng)un_2 = un_1un_1 = un成立不成立初始化：un=un_1=1計(jì)算 un=un_2+un_1遞

19、推項(xiàng)：i=3i +數(shù)列對(duì)應(yīng)關(guān)系： un_2，un_1，un遞推計(jì)算Example第 27 頁6.5 common algorithms using IterationProgram in C:#include main( ) int n,i,un_2,un_1,un; for ( ; ; ) printf (Input n=?); scanf (%d,&n); if ( n = 3 ) break; /* 退出for循環(huán) */ else printf (nInput n is error !n); /* 控制輸入正確的N值 */ un = un_1 = 1; /* 設(shè)置遞推初始值 */ for

20、 ( i=3; i=n; i+) /* 用遞推法計(jì)算第N項(xiàng)的值 */ un_2 = un_1; un_1 = un; un = un_2 + un_1; printf (No. %d is %dn, n, un);6.5 common algorithms using Iteration在一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體中又包含了另一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，稱為循環(huán)的嵌套（ Nested Loops ）。嵌套形式多種多樣，可嵌套任意的一個(gè)或多個(gè)循環(huán)。Example：x=1while ( x=9) for(i=1;i=9;i+) printf(“%5d”, x*i); x+; printf(“n”); for(i=1;

21、i=9;i+) for(j=1;j=9;j+) printf(“%5d”, i*j); printf(“n”); for(i=1;i=9;i+) j=1; do printf(“%5d”, i*j); j+ ; while (j10) ; printf(“n”); 注意大括號(hào)的使用 不要可以嗎？2 Nested Loops外循環(huán)內(nèi)循環(huán)交叉循環(huán)外循環(huán)入口內(nèi)循環(huán)出口內(nèi)循環(huán)出口外循環(huán)出口如：打印乘法九九表外循環(huán)出口1. 在嵌套的循環(huán)中外循環(huán)與內(nèi)循環(huán)變量不可同名。2. 外循環(huán)與內(nèi)循環(huán)不可交叉。6.5 common algorithms using Iteration2 Nested Loops第 30

22、 頁 To display multiplication table in lower triangular matrix. 1 2 3 4 5 6 7 8 9- 1 2 4 3 6 9 4 8 12 16 5 10 15 20 25 6 12 18 24 30 36 7 14 21 28 35 42 49 8 16 24 32 40 48 56 64 9 18 27 36 45 54 63 72 81 假設(shè)：行號(hào)為i ，列號(hào)為ji=6j=5i*j(1=i=9)(1=j=i) 則：第 i 行中一共要輸出 i 個(gè)乘積6.5 common algorithms using Iteration2 N

23、ested LoopsExample第 31 頁6.5 common algorithms using Iteration #include main ( ) int i=1, j; /* i:行計(jì)數(shù)器 j:列計(jì)數(shù)器 */ while ( i = 9 ) /* 控制打印表頭 */ printf ( %4d, i+ ); printf (n-n); i=1; while ( i= 9 ) j = 1; /* 列計(jì)數(shù)器置1 */ while ( j = i ) /* 嵌套的二重循環(huán)。輸出第i行 */ printf (%4d, i*j ); j +; /* 列計(jì)數(shù)器+1 */ printf (n);

24、 /* 一行輸出結(jié)束后，輸出n */ i +; /* 行計(jì)數(shù)器+1 */ 外層循環(huán)體執(zhí)行1次，內(nèi)層循環(huán)要完整執(zhí)行1次第 32 頁 用for語句實(shí)現(xiàn)打印乘法九九表。 #include main ( ) int i, j;for ( i=1; i10; i+ ) printf (%4d,i); /* 打印表頭 */ printf (n-n);for ( i=1; i10; i+ ) /* 控制打印表體 */ for ( j=1; j=100; j-) if ( n%j=0 ) /* 若能夠整除j，則j是約數(shù) */ printf(”3 digits in %ld=%dn”, n, j ); brea

25、k; /* 控制退出循環(huán) */ Example第 37 頁6.6.1 break statementsNotes for break statements： 1、在嵌套循環(huán)中，break 語句僅能退出一層(當(dāng)前層)循環(huán)。 2、若在循環(huán)語句中包含了 switch 語句，那么switch 語句中的 break 語句僅能使控制退出 switch 語句。 3、break 語句并不是程序設(shè)計(jì)中必不可少的語句，可以通過改變程序的結(jié)構(gòu)去掉。第 38 頁6.6.2 continue statementsGrammarcontinue；Usage of continuecontinue語句僅能在循環(huán)語句中使用.

26、它的作用不是結(jié)束循環(huán)，而是開始一次新的循環(huán)。對(duì)于for語句，將控制轉(zhuǎn)到執(zhí)行表達(dá)式3和條件測(cè)試部分；對(duì)于while和do-while語句，將控制轉(zhuǎn)到條件測(cè)試部分；從邏輯上講，改變if語句的條件表達(dá)式所表示的條件，就可以不需要使用continue語句。第 39 頁6.6.2 continue statementsFlow of continue statements表達(dá)式2?continue成立不成立執(zhí)行后續(xù)語句執(zhí)行表達(dá)式3執(zhí)行表達(dá)式1表達(dá)式?continue成立不成立執(zhí)行后續(xù)語句表達(dá)式?continue成立不成立執(zhí)行后續(xù)語句while語句for語句do-while語句第 40 頁6.6.2 co

27、ntinue statements 輸入10個(gè)整數(shù)，求其中正數(shù)的個(gè)數(shù)及平均值，精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。 main ( ) int i, count=0, j, sum=0; for ( i=1; i=10; i+) printf (Input integer:); scanf (%d, &j); if (j0 ) printf(Plus numer:%d,average value:%.2f, count, 1.0*sum/count); else printf(Plus numer: 0, average value: 0);改變if語句的條件表達(dá)式，可以不需要使用continue。Exampl

28、e第 41 頁6.6.3 goto statementsGrammargoto 標(biāo)號(hào)；Usage of goto statements1、將控制轉(zhuǎn)移到標(biāo)號(hào)所指定的語句處繼續(xù)執(zhí)行。2、標(biāo)號(hào)的唯一功能就是作為goto語句的目標(biāo)。標(biāo)號(hào)的作用域是它所在的整個(gè)函數(shù)。NOTES要盡量避免使用goto 語句。使用 goto 語句的地方都可以用C的其它控制流程語句改寫。 int a;p: scanf(“%d”,&a); if (a0)，公差為d(d0)。則該數(shù)列滿足條件： a+(a+d)+(a+2*d)+(a+3*d) = 4*a+6*d = 26 a*(a+d)*(a+2*d)*(a+3*d) = 880

29、則可以推出，首項(xiàng)a和公差d的取值范圍為： 1 = a =5 1 = d =3 可以使用窮舉的方法，在 首項(xiàng)a 和 公差d 的取值范圍內(nèi)進(jìn)行判斷。Example第 43 頁6.6.3 goto statementsmain( ) int a, b, c, d, i; for (a=1; a=5; +a) /* 在a的范圍內(nèi)窮舉 */ for (d=1; d=3; +d) /* 在d的范圍內(nèi)窮舉 */ b=a+(a+d)+(a+2*d)+(a+3*d); /* 前四項(xiàng)的和 */ c=a*(a+d)*(a+2*d)*(a+3*d); /* 前四項(xiàng)的積 */ if (b=26 & c=880) /*

30、若滿足條件 */ goto out; /* 退出二重循環(huán) */ out: for (i=0; i=20; +i) /* 輸出運(yùn)行結(jié)果 */ printf(%d, a+i*d);不提倡使用GOTO語句！第 44 頁6.6.3 goto statementsmain( ) int a, b, c, d, i, flag=1; /* flag：標(biāo)志變量 */ for (a=1; a=5 & flag; +a) /* flag!=0是進(jìn)行循環(huán) */ for (d=1; d=3 & flag; +d) b=a+(a+d)+(a+2*d)+(a+3*d); /* 前四項(xiàng)的和 */ c=a*(a+d)*(a

31、+2*d)*(a+3*d); /* 前四項(xiàng)的積 */ if (b=26 & c=880) /* 若滿足條件 */ for (i=0; i=20; +i) /* 輸出結(jié)果 */ printf(%d, a0+i*d0); flag = 0; /* 控制退出二重循環(huán) */ 通過增加標(biāo)志變量可以有效地控制循環(huán)第 45 頁6.6.4 return statementsGrammar格式一：return；格式二：return (表達(dá)式）；Usage of return statements 1.return語句使程序從被調(diào)用函數(shù)中返回到調(diào)用函數(shù)的調(diào)用處繼續(xù)運(yùn)行。 2.如果return后跟一表達(dá)式，則該表達(dá)

32、式的值會(huì)從被調(diào)用函數(shù)中帶回到調(diào)用它的函數(shù)，稱為返回值。6.7 Design of Iterative structure循環(huán)程序的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)：歸納出哪些操作需要反復(fù)執(zhí)行？ 循環(huán)體這些操作在什么情況下重復(fù)執(zhí)行？ 循環(huán)條件選用合適的循環(huán)語句for while do-while循環(huán)具體實(shí)現(xiàn)時(shí)考慮（循環(huán)條件）：事先給定循環(huán)次數(shù)，首選for通過其他條件控制循環(huán)，考慮while或do-while#include int main(void) int i, mark, max, n; printf(Enter n: ); scanf (%d, &n); printf(Enter %d marks: , n);

33、 scanf (%d, &mark); /* 讀入第一個(gè)成績(jī) */ max = mark; /* 假設(shè)第一個(gè)成績(jī)是最高分 */ for (i = 1; i n; i+ ) scanf (%d, &mark); if (max mark) max = mark; printf(Max = %dn, max); return 0;輸入一批學(xué)生的成績(jī)，求最高分(for)mark maxmaxmarkEnter n: 5Enter 5 maks: 67 88 73 54 82Max = 88Enter n: 0Example#include int main(void) int mark, max; printf(“Enter marks:); scanf (%d, &mark); /* 讀入第一個(gè)成績(jī) */ max = mark; /* 假設(shè)第一個(gè)成績(jī)最高分 */ while (mark = 0) if(max mark) max = mark ; scanf (%d, &mark ); ; printf(Max = %dn, max); return 0;輸入一批學(xué)生的成績(jī)，求最