第5章 C語(yǔ)言循環(huán)結(jié)構(gòu)

第5章循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)循環(huán)結(jié)構(gòu)概述

goto語(yǔ)句及用goto語(yǔ)句構(gòu)成循環(huán)三種循環(huán)while、do-while、for

循環(huán)的嵌套幾種循環(huán)的比較Break語(yǔ)句和continue語(yǔ)句應(yīng)用舉例5.0

循環(huán)結(jié)構(gòu)導(dǎo)入在程序設(shè)計(jì)中含有循環(huán)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題是大量存在的

對(duì)輸入的10個(gè)整數(shù)求和，怎么編程？

對(duì)輸入的100個(gè)整數(shù)求和，怎么編程？以上問(wèn)題可以引出一個(gè)概念“循環(huán)”，簡(jiǎn)單而言：循環(huán)就是不斷反復(fù)地執(zhí)行同一段程序。C語(yǔ)言可實(shí)現(xiàn)的循環(huán)：用goto

和if構(gòu)成循環(huán)while語(yǔ)句do~while語(yǔ)句for語(yǔ)句不提倡當(dāng)型循環(huán)——先判斷后執(zhí)行直到型循環(huán)——先執(zhí)行后判斷多功能goto語(yǔ)句及用goto語(yǔ)句構(gòu)成循環(huán)一般形式：語(yǔ)句標(biāo)號(hào)：語(yǔ)句

….…..

goto

語(yǔ)句標(biāo)號(hào)；1.功能是無(wú)條件轉(zhuǎn)到語(yǔ)句標(biāo)號(hào)處。2.用途：與if語(yǔ)句一起構(gòu)成循環(huán)結(jié)構(gòu)；從循環(huán)體中跳到循環(huán)體外。3.因?yàn)闉E用goto語(yǔ)句會(huì)破壞結(jié)構(gòu)化，所以應(yīng)限制使用。說(shuō)明：語(yǔ)句標(biāo)號(hào)：1.用于定義程序中的某個(gè)位置。2.用標(biāo)識(shí)符表示，開(kāi)頭不能是數(shù)字。如：goto3t;錯(cuò)誤

gotot3;正確3.只能加在可執(zhí)行語(yǔ)句前面。goto語(yǔ)句及用goto語(yǔ)句構(gòu)成循環(huán)用if語(yǔ)句和goto語(yǔ)句構(gòu)成循環(huán)例1

計(jì)算#include<stdio.h>main(){inti,sum=0;i=1;loop:if(i<=100){sum+=i; i++;

gotoloop;}

printf("%d",sum);}sum=sum+1=1sum=sum+2=3sum=sum+3=6sum=sum+4=10……sum=sum+100=5050循環(huán)初值循環(huán)終值循環(huán)變量增值循環(huán)條件循環(huán)體分析：這是一個(gè)累加求和的問(wèn)題sum=1+2+3+…+100

用while語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)當(dāng)型循環(huán)表達(dá)式循環(huán)體當(dāng)表達(dá)式的值為真（非0）時(shí)，執(zhí)行其中的內(nèi)嵌語(yǔ)句（循環(huán)體），然后回過(guò)頭來(lái)再判斷表達(dá)式的值，如此重復(fù)；當(dāng)表達(dá)式為假（0）時(shí)結(jié)束循環(huán)。5.1while語(yǔ)句一般形式：while(表達(dá)式)

循環(huán)體語(yǔ)句表達(dá)式循環(huán)體假(0)真(非0)執(zhí)行過(guò)程：先判斷表達(dá)式，后執(zhí)行循環(huán)體。循環(huán)控制表達(dá)式循環(huán)控制變量循環(huán)體注意：

循環(huán)體有可能一次也不執(zhí)行。循環(huán)前，必須給循環(huán)控制變量賦初值。若循環(huán)體包含一條以上的語(yǔ)句，應(yīng)以復(fù)合語(yǔ)句形式出現(xiàn)。循環(huán)體中，必須有改變循環(huán)控制變量值的語(yǔ)句（使循環(huán)趨向結(jié)束的語(yǔ)句）。

無(wú)限循環(huán):while(1)循環(huán)體;循環(huán)體為空如：

while((c=getchar())!='A');從鍵盤(pán)輸入字符直到輸入A為止等價(jià)于:c=getchar();while(c!='A')c=getchar();5.1while語(yǔ)句一般形式：while(表達(dá)式)

循環(huán)體語(yǔ)句例如：k=1;s=0;while(k<=100){s=s+k;k++;}分析：累加求和的問(wèn)題

s=1+2+3+…+100s=0s=s+1s=s+2s=s+3……和的新值s=s+k和的當(dāng)前值求和項(xiàng)當(dāng)前值例1用while語(yǔ)句計(jì)算#include<stdio.h>main(){intk,s;s=0;k=1;while(k<=100){s=s+k;k++;}

printf("s=%d",s);}注意：s、k的初值及位置s=0,k=1當(dāng)k≤100

s=s+kk=k+1用do-while語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)直到型循環(huán)執(zhí)行循環(huán)體，當(dāng)表達(dá)式的值為真（非0）時(shí)，再次執(zhí)行循環(huán)體，如此重復(fù)；當(dāng)表達(dá)式為假（0）時(shí)結(jié)束循環(huán)。5.2do-while語(yǔ)句一般形式：do

循環(huán)體語(yǔ)句while(表達(dá)式);表達(dá)式循環(huán)體假(0)真(非0)執(zhí)行過(guò)程：先執(zhí)行循環(huán)體，后判斷表達(dá)式。循環(huán)體至少執(zhí)行一次。do-while語(yǔ)句可轉(zhuǎn)化成while語(yǔ)句。表達(dá)式循環(huán)體;不可省略！切記??！例1用do-while語(yǔ)句計(jì)算#include<stdio.h>main(){intk,s;s=0;k=1;

while(k<=100){s=s+k;k++;}

printf("s=%d",s);}#include<stdio.h>main(){intk,s;s=0;k=1;

do{s=s+k;k++;}while(k<=100);

printf("s=%d",s);}s=0,k=1s=s+kk=k+1

當(dāng)k<=100先判后做先做后判適合于循環(huán)次數(shù)確定或不定5.3for語(yǔ)句一般形式：執(zhí)行過(guò)程：for(表達(dá)式1;表達(dá)式2;表達(dá)式3)

循環(huán)體語(yǔ)句求解表達(dá)式1循環(huán)體語(yǔ)句求解表達(dá)式3下一語(yǔ)句表達(dá)式2真(非0)假(0)說(shuō)明：表達(dá)式1在進(jìn)入循環(huán)之前求解（循環(huán)變量賦初值）for語(yǔ)句可轉(zhuǎn)化成while語(yǔ)句。5.3for語(yǔ)句最簡(jiǎn)單的應(yīng)用形式：for(循環(huán)變量賦初值;循環(huán)條件;循環(huán)變量增值)

循環(huán)體語(yǔ)句例如：for(i=1;i<=100;i++)sum+=i;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（表達(dá)式1;表達(dá)式2;表達(dá)式3）

循環(huán)體語(yǔ)句這個(gè)分號(hào)不能移走表達(dá)式1表達(dá)式3可以移到循環(huán)體語(yǔ)句的后邊這個(gè)分號(hào)不能丟掉表達(dá)式2為空，則不判斷循環(huán)條件，成無(wú)限循環(huán){

表達(dá)式3；}for循環(huán)的其他形式：1.表達(dá)式1省略時(shí)，應(yīng)在for前給循環(huán)變量賦初值。如：k=1；

for（;k<=3;k++）s=s+k;2.表達(dá)式2省略時(shí)，不判斷循環(huán)條件，將成為“死循環(huán)”，需要在循環(huán)體中引入break語(yǔ)句以退出循環(huán)3.表達(dá)式3省略時(shí)，循環(huán)體內(nèi)應(yīng)有使循環(huán)條件改變的語(yǔ)句。如：for（k=1;k<=3;）

{s=s+k;

k++;}for循環(huán)的說(shuō)明：4.同時(shí)省略表達(dá)式1和表達(dá)式3，只有表達(dá)式2，此時(shí)相當(dāng)于while語(yǔ)句。如k=1；for（；k<=100;){s=s+k;k++;}k=1；while(k<=100){s=s+k;k++;}for循環(huán)的說(shuō)明：5.表達(dá)式2一般是關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，但也可以是數(shù)值表達(dá)式或字符表達(dá)式，只要其值不等于0就執(zhí)行循環(huán)體。如：for（k=1;k-4;k++）s=s+k;

僅當(dāng)k的值等于4時(shí)終止循環(huán)。k-4是數(shù)值表達(dá)式。例1用for語(yǔ)句計(jì)算#include<stdio.h>main(){intk,s;s=0;k=1;

while(k<=100){s=s+k;k++;}

printf("s=%d",s);}#include<stdio.h>main(){intk,s;s=0;k=1;

do{s=s+k;k++;}while(k<=100);

printf("s=%d",s);}先判后做先做后判#include<stdio.h>main(){intk,s;s=0;for(k=1;k<=100;k++)s=s+k;

printf("s=%d",s);}5.43種循環(huán)的比較while(表達(dá)式)

循環(huán)體語(yǔ)句do

循環(huán)體語(yǔ)句while(表達(dá)式);for(表達(dá)式1;表達(dá)式2;表達(dá)式3;)

循環(huán)體語(yǔ)句循環(huán)控制條件也可在循環(huán)體內(nèi)改變循環(huán)控制變量值關(guān)于循環(huán)的控制：循環(huán)控制變量初始化也可在for前5.43種循環(huán)的比較3.一種循環(huán)可以解決的問(wèn)題，使用另外兩種同樣可行，只是方便程度不同。4.while循環(huán)一般用于循環(huán)次數(shù)不定的情況，for循環(huán)一般用于循環(huán)次數(shù)確定的情況(也可以用于循環(huán)次數(shù)不定的情況)，do-while循環(huán)一般用于至少需要執(zhí)行一次的情況。5.for循環(huán)和while循環(huán)是先判斷條件是否為真，再執(zhí)行循環(huán)體，因此，可出現(xiàn)循環(huán)一次也不執(zhí)行的情況；do-while循環(huán)是先執(zhí)行循環(huán)體，再判斷條件是否為真，因此，循環(huán)體至少執(zhí)行一次。6.while循環(huán)、do-while循環(huán)、for循環(huán)，可以用break語(yǔ)句跳出循環(huán)，用continue語(yǔ)句結(jié)束本次循環(huán)。5.43種循環(huán)的嵌套1.一個(gè)循環(huán)體內(nèi)包含著另一個(gè)完整的循環(huán)結(jié)構(gòu)，就稱為嵌套循環(huán)。2.內(nèi)嵌的循環(huán)中又可以嵌套循環(huán)，從而構(gòu)成多重循環(huán)。3.三種循環(huán)可以相互嵌套。下面幾種都是合法的嵌套形式：(1)while(){……

while(){……}…...}(4)while(){……

do{……}while();…….}(5)for(;;){……

while(){……}…...}(3)for(){……

for(;;){……}…….}(6)do{……

for(;;){……}…...}while();(2)do{……

do{……}while();…...}while();1.嵌套的循環(huán)控制變量不應(yīng)同名，以免造成混亂。2.內(nèi)循環(huán)變化快，外循環(huán)變化慢。例如：for(i=1;i<=9;i++){for(j=1;j<=i;j++)printf("%1d*%1d=%2d",i,j,i*j);

printf("\n");}3.正確確定循環(huán)體。4.循環(huán)控制變量與求解的問(wèn)題掛鉤。循環(huán)嵌套的說(shuō)明：分析：用三重循環(huán)的循環(huán)控制變量分別表示百位數(shù)、十位數(shù)和個(gè)位數(shù)百位數(shù)i取值1~2十位數(shù)j取值0~9個(gè)位數(shù)k取值2~9n=100*i+10*j+km=100*k+10*j+i若m>2*n并m<3*n則n為滿足條件的三位數(shù)例2

試找出滿足下列條件的所有的三位數(shù)

①其百位數(shù)不大于2；

②若將個(gè)位與百位對(duì)換，得到的三位數(shù)是原三位數(shù)的兩倍多。main(){inti,j,k,n,m,s=0;for(i=1;i<=2;i++)for(j=0;j<=9;j++)for(k=2;k<=9;k++){n=100*i+10*j+k;m=100*k+10*j+i;

if(m>2*n&&m<3*n) {s++;

printf("%d",n);if(s%10==0)printf("\n");}}}例2

試找出滿足下列條件的所有的三位數(shù)

①其百位數(shù)不大于2；

②若將個(gè)位與百位對(duì)換，得到的三位數(shù)是原三位數(shù)的兩倍多。分析：用一重循環(huán)的循環(huán)控制變量i表示原來(lái)的三位數(shù)i=101~299百位數(shù)n1=i/100十位數(shù)n2=(i-n1*100)/10個(gè)位數(shù)n3=i-100*n1-10*n2m=100*n3+10*n2+n1若m>2*i并m<3*i則i為滿足條件的三位數(shù)main(){inti,n1,n2,n3,m,s=0;for(i=101;i<=299;i++){n1=i/100;n2=(i-n1*100)/10;n3=i-100*n1-10*n2;m=100*n3+10*n2+n1;

if(m>2*i&&m<3*i){s++;

printf("%d",i);if(s%10==0)printf("\n");}}}5.5break語(yǔ)句和continue語(yǔ)句break語(yǔ)句：break;功能：跳出switch結(jié)構(gòu)；在循環(huán)語(yǔ)句中,終止并跳出循環(huán)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。例3

計(jì)算r=1到r=10的圓面積，直到面積大于100時(shí)停止。#definePI3.1415main(){

intr;floatarea;for(r=1;r<=10;r++){area=PI*r*r;

if(area>100)break;

printf("r=%d,area=%.2f\n",r,area);}}運(yùn)行結(jié)果：r=1,area=3.14r=2,area=12.57r=3,area=28.27r=4,area=50.26r=5,area=78.545.5break語(yǔ)句和continue語(yǔ)句continue語(yǔ)句：continue;功能：結(jié)束本次循環(huán)，跳過(guò)循環(huán)體中尚未執(zhí)行的語(yǔ)句，進(jìn)行下一次是否執(zhí)行循環(huán)體的判斷。說(shuō)明：continue僅用于循環(huán)語(yǔ)句中。例4

把100～200之間不能被3整除的數(shù)輸出。main(){

intn;for(n=100;n<=200;n++){if(n%3==0)continue;

printf("%d",n);}}結(jié)束本次循環(huán),循環(huán)體的剩余語(yǔ)句被忽略,執(zhí)行表達(dá)式3，進(jìn)入下一循環(huán)。continue總是作if的內(nèi)嵌語(yǔ)句。此法更佳if(n%3)printf("%d",n);5.6應(yīng)用舉例例5用以下公式計(jì)算л的值，直到最后一項(xiàng)的絕對(duì)值小于1e-6為止。分析：

分子s：1，-1，1，-1…

分母n：1，3，5，7，...1.每項(xiàng)的分母,等于前一項(xiàng)分母加2，用n=n+2實(shí)現(xiàn)，n的初值為1。2.每項(xiàng)的符號(hào)交替變化，用s=-s實(shí)現(xiàn)，s的初值為+1（第一項(xiàng)為正）。3.根據(jù)上述，每一項(xiàng)的值t=s/n，第一項(xiàng)的值為1。t=1,pi=0,n=1.0,s=1當(dāng)|t|1e-6pi=pi+tn=n+2s=-st=s/npi=pi*4輸出pi5.6應(yīng)用舉例例5用以下公式計(jì)算л的值，直到最后一項(xiàng)的絕對(duì)值小于1e-6為止。t=1,pi=0,n=1.0,s=1當(dāng)|t|1e-6pi=pi+tn=n+2s=-st=s/npi=pi*4輸出pi#include<math.h>main(){ints=1;floatn,t,pi;t=1.0;n=1.0;pi=0.0;while(fabs(t)>=1e-6){pi=pi+t;n=n+2;s=-s;t=s/n;}pi=pi*4;

printf("pi=%10.6f\n",pi);}例6求Fibonacci數(shù)列:1,1,2,3,5,8,…的前40項(xiàng)。遞推公式：分析：1.每次計(jì)算并輸出兩項(xiàng)f1,f2

，共進(jìn)行20次循環(huán)；2.輸出f1,f2后，計(jì)算得到新的f1,f2:

f1=f1+f2f2=f2+f1--------迭代算法3.此數(shù)列增長(zhǎng)很快，輸出宜用長(zhǎng)整型（%ld），每行輸出四個(gè)數(shù)，即每輸出4個(gè)數(shù)后輸出一個(gè)換行符（\n）。f1=1,f2=1fori=1to20輸出f1,f2f1=f1+f2f2=f2+f1例6求Fibonacci數(shù)列:1,1,2,3,5,8,…的前40項(xiàng)。遞推公式：f1=1,f2=1fori=1to20輸出f1,f2f1=f1+f2f2=f2+f1main(){longintf1,f2;

inti;f1=1;f2=1;for(i=1;i<=20;i++){printf("%12ld%12ld",f1,f2);if(i%2==0)printf("\n");

f1=f1+f2;f2=f2+f1;}}例6求Fibonacci數(shù)列:1,1,2,3,5,8,…的前40項(xiàng)。遞推公式：1534233159710946750255142293524578241578171855377258417711121393832040570288739088169213896104181286571964181346269922746563245986321144987676546368317811217830914930352102334155例7搬磚問(wèn)題：36塊磚36人搬，男搬4女搬3、小孩兩個(gè)抬1磚，要求一次全搬完，問(wèn)男、女、小孩各若干？分析：設(shè)男人、女人、小孩人數(shù)各為men，women，children，則可得如下方程：

4*men+3*women+children/2=36men+women+children=36下面考慮如何尋找另外的約束條件：按常識(shí)，men、women、children都應(yīng)為正整數(shù)，且它們的取值范圍分別應(yīng)為：

men：0～8（假設(shè)36塊磚全由men搬，最多需8人）

women：0～11(假設(shè)36塊磚全由women搬，最多需11人）

children：0～36(假設(shè)36塊磚全由children搬，最多為36人）窮舉算法例7搬磚問(wèn)題：36塊磚36人搬，男搬4女搬3、小孩兩個(gè)抬1磚，要求一次全搬完，問(wèn)男、女、小孩各若干？本題的細(xì)化過(guò)程如下：首先從1開(kāi)始，列舉men的各個(gè)可能值，在每個(gè)men值下找滿足兩個(gè)方程的一組解。算法如下：for(men=1;men<=8;men++){s1：找滿足兩個(gè)方程的解的women，childrens2：輸出一組解}下面進(jìn)一步用細(xì)化法來(lái)表現(xiàn)S1：for(women=1;women<=11;women++)

{s1.1找滿足方程的一個(gè)childrens1.2輸出一組解}例7搬磚問(wèn)題：36塊磚36人搬，男搬4女搬3、小孩兩個(gè)抬1磚，要求一次全搬完，問(wèn)男、女、小孩各若干？由于每個(gè)men與每個(gè)women都可以按下式

children=36-men-women求出一個(gè)children。因此，只要該children滿足另一個(gè)方程

4*men+3*women+childs/2=36便可以得到一組滿足題意的解men、women、children。故S1.1與S1.2可以寫(xiě)為：

children=36-men-women;if(4*men+3*women+children/2==36)

printf("%d%d%d\n",men,women,children);例7搬磚問(wèn)題：36塊磚36人搬，男搬4女搬3、小孩兩個(gè)抬1磚，要求一次全搬完，問(wèn)男、女、小孩各若干？main(){intmen,women,children;

printf("\nmen***women***children\n");

for(men=1;men<=8;men++){for(women=1;women<=11;women++)

{children=36-men-women;if(4*men+3*women+children/2==36){printf("%d******",men);

printf("%d******",women);

printf("%d******\n",children);}}}}例7搬磚問(wèn)題：36塊磚36人搬，男搬4女搬3、小孩兩個(gè)抬1磚，要求一次全搬完，問(wèn)男、女、小孩各若干？運(yùn)行結(jié)果men***women***children1******6******29******(這是一組錯(cuò)誤解)3******3******30******原因：丟失重要條件：children應(yīng)該能夠被2整除。修改如下：

if(4*men+3*women+children/2.0==36)

或

if(children%2==0&&4*men+3*women+children/2==36)

例7判斷正整數(shù)m是否為素?cái)?shù)。什么是素?cái)?shù)----只能被自身和1整除的自然數(shù)。判斷方法----讓m依次被2，3，4，…，

除，如果m能被其中的任何一個(gè)整數(shù)整除，則不是素?cái)?shù)。#include<math.h>main(){intm,i,k;

printf("\nInputm:\n");

scanf("%d",&m);k=sqrt(m);for(i=2;i<=k;i++)if(m%i==0)break;if(i>k)printf("%disaprime\n",m);elseprintf("%disnotaprime\n",m);}讀入mk=sqrt(m)for(i=2;i<=k;i++)m被i整除真假用break結(jié)束循環(huán)i>k真假輸出:m是素?cái)?shù)輸出:m不是素?cái)?shù)定義變量m，i，k例8求100~200之間的全部素?cái)?shù)。在上題的基礎(chǔ)上，外層增加一個(gè)嵌套的for循環(huán)即可。用n作素?cái)?shù)個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)，以控制每行輸出10個(gè)數(shù)。#include<math.h>main(){intm,i,k;

printf("\nInputm:\n");

scanf("%d",&m);k=sqrt(m);for(i=2;i<=k;i++)if(m%i==0)break;if(i>k)printf("%disaprime\n",m);elseprintf("%disnotaprime\n",m);}

增加intn=0;

for(m=101;m<=200;m+=2)

刪除此行

刪除此行#include<math.h>main(){intm,i,k,n=0;for(m=101;m<=200;m+=2){k=sqrt(m);for(i=2;i<=k;i++)if(m%i==0)break;

if(i>k){printf("%4d",m);n=n+1;if(n%10==0)printf("\n");}

}}

改最后2行main(){introw;

for(row=1;row<=5;row++)

printf("********\n");}分析：1.圖形每行的起始位置相同。2.每行的字符數(shù)相同。3.用一重循環(huán)控制輸出行數(shù)即可。分析：1.每行的起始位置不同，空格數(shù)遞減1。2.每行的字符數(shù)相同。3.用二重循環(huán)實(shí)現(xiàn):

外循環(huán)控制輸出行數(shù);內(nèi)循環(huán)控制輸出的空格數(shù)。introw,col;替換為例9打印圖形。{for(col=1;col<=5-row;col++)

printf("");

printf("********\n")；}替換為main(){introw,col;

for(row=1;row<=5;row++)

{for(col=1;col<=5-row;col++)printf("");

printf("********\n");}}分析:1.每行的起始位置不同,空格數(shù):5-row2.每行的字符數(shù)不同，字符數(shù):2*row-13.用二重循環(huán)實(shí)現(xiàn):

外循環(huán)控制輸出行數(shù);

兩個(gè)并列內(nèi)循環(huán)控制輸出每行的空格數(shù)和字符數(shù)例9打印圖形。請(qǐng)思考：若起始位置為20，程序如何修改？main(){introw,col;

for(row=1;row<=5;row++)

{for(col=1;col<=5-row;col++)printf("");for(col=1;col<=2*row-1;col++)pr