第五章循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)

第五章循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)概述while語(yǔ)句

do-while語(yǔ)句

for語(yǔ)句

幾種循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較

循環(huán)的嵌套

循環(huán)控制語(yǔ)句

算法及其表示方法簡(jiǎn)介

循環(huán)算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

小結(jié)

循環(huán)結(jié)構(gòu)：按照某測(cè)試條件，對(duì)某一操作序列進(jìn)行重復(fù)性操作的一種計(jì)算結(jié)構(gòu)。其中：“測(cè)試條件”稱(chēng)為循環(huán)條件，重復(fù)的操作序列稱(chēng)為循環(huán)體。

C語(yǔ)言中循環(huán)語(yǔ)句，具有實(shí)現(xiàn)這種重復(fù)性的功能。循環(huán)程序設(shè)計(jì)

按照循環(huán)結(jié)構(gòu)思想進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的方法。本章主要介紹：用if語(yǔ)句和goto語(yǔ)句構(gòu)成循環(huán)；用while語(yǔ)句構(gòu)成循環(huán)；用do-while語(yǔ)句構(gòu)成循環(huán)；用for語(yǔ)句構(gòu)成循環(huán)；循環(huán)的嵌套；循環(huán)控制語(yǔ)句；（break語(yǔ)句、continue語(yǔ)句）循環(huán)算法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；簡(jiǎn)要介紹算法及其表示方法。循環(huán)語(yǔ)句概述C語(yǔ)言可實(shí)現(xiàn)循環(huán)的語(yǔ)句：用goto

和if構(gòu)成循環(huán)while語(yǔ)句do~while語(yǔ)句for語(yǔ)句goto語(yǔ)句及用goto構(gòu)成循環(huán)goto語(yǔ)句一般格式：

goto

語(yǔ)句標(biāo)號(hào)；

….…..標(biāo)號(hào)：語(yǔ)句；5.2

goto語(yǔ)句與循環(huán)goto語(yǔ)句（無(wú)條件轉(zhuǎn)移語(yǔ)句）goto語(yǔ)句為無(wú)條件控制轉(zhuǎn)向語(yǔ)句，它會(huì)導(dǎo)致程序執(zhí)行流程的一個(gè)無(wú)條件的跳轉(zhuǎn)，從而控制程序執(zhí)行直接跳轉(zhuǎn)到一個(gè)帶有標(biāo)號(hào)語(yǔ)句的位置。帶有標(biāo)號(hào)的語(yǔ)句的一般形式為：標(biāo)號(hào)：語(yǔ)句（用標(biāo)識(shí)符來(lái)定義標(biāo)號(hào)）例5.1用if語(yǔ)句和goto語(yǔ)句構(gòu)成循環(huán)，求5！(圖5.1為程序流程圖）main(){inti，result；

i=5；

result=1；

loop：if（i>=1）

{result*=i；

i--；

gotoloop；}

printf（"5!=%d\n",result）；}goto功能：無(wú)條件轉(zhuǎn)移語(yǔ)句說(shuō)明：不能用整數(shù)作標(biāo)號(hào)；標(biāo)號(hào)只能出現(xiàn)在goto所在函數(shù)內(nèi),且唯一；標(biāo)號(hào)只能加在可執(zhí)行語(yǔ)句前面限制使用goto語(yǔ)句/*ch5_1.c*/#include<stdio.h>main(){inti,sum=0;i=1;loop:

if(i<=100){sum+=i; i++;

gotoloop;

}

printf("%d",sum);}sum0+1=1第1次sum1+2=3第2次sum3+3=6第3次sum6+4=10第4次……sum4950+100=5050第100次循環(huán)初值循環(huán)終值循環(huán)變量增值循環(huán)條件循環(huán)體例：用if和goto語(yǔ)句構(gòu)成循環(huán)體會(huì)程序設(shè)計(jì)思想累加器：用于累加求和計(jì)數(shù)器：用于提供加數(shù)一般形式：while(表達(dá)式)

語(yǔ)句；執(zhí)行流程：expr循環(huán)體假(0)真(非0)while5.3

while語(yǔ)句

循環(huán)體（復(fù)合語(yǔ)句）循環(huán)控制條件特點(diǎn)：先判斷表達(dá)式，后執(zhí)行循環(huán)體說(shuō)明：循環(huán)體有可能一次也不執(zhí)行循環(huán)體可為任意類(lèi)型語(yǔ)句下列情況，退出while循環(huán)條件表達(dá)式不成立（為零）循環(huán)體內(nèi)遇break,return,goto無(wú)限循環(huán):while(1)

循環(huán)體;While語(yǔ)句特點(diǎn)和說(shuō)明用while循環(huán)求/*ch5_2.c*/#include<stdio.h>main(){inti,sum=0;i=1;while(i<=100){sum=sum+i;i++;}

printf("%d",sum);}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)體例：/*ch5_21.c*/#include<stdio.h>main(){inti=1;while(i<=10){printf("%d*%d=%d\n",i,i,i*i);i++;}}運(yùn)行結(jié)果：1*1=12*2=43*3=94*4=165*5=256*6=367*7=498*8=649*9=8110*10=100例:

顯示1~10的平方一般形式：do

語(yǔ)句；

while(表達(dá)式);執(zhí)行流程：do循環(huán)體expr假(0)真(非0)while5.4

do_while語(yǔ)句循環(huán)體（復(fù)合語(yǔ)句）循環(huán)控制條件特點(diǎn)：先執(zhí)行循環(huán)體，后判斷表達(dá)式說(shuō)明：至少執(zhí)行一次循環(huán)體do~while可轉(zhuǎn)化成while結(jié)構(gòu)expr循環(huán)體假(0)真(非0)循環(huán)體While循環(huán)do~while語(yǔ)句特點(diǎn)和說(shuō)明例5.3

用do-while語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)n！的求解#include<stdio.h>voidmain(){

int

n,i;doublep;

printf(“n!，n=？");

scanf("%d",&n);i=1;p=1;do{p=p*i;i++;}

while(i<=n);

printf("%d!=%lf\n",n,p);}一般形式：for([expr1];[expr2];[expr3])

語(yǔ)句；執(zhí)行流程：expr2循環(huán)體假(0)真(非0)forexpr1expr35.5for語(yǔ)句循環(huán)體（復(fù)合語(yǔ)句）：for(循環(huán)變量賦初值；循環(huán)條件；循環(huán)變量增值){

語(yǔ)句；}說(shuō)明：for語(yǔ)句中expr1,expr2,expr3類(lèi)型任意，都可省略，但分號(hào)；不可省無(wú)限循環(huán):for(;;)for語(yǔ)句可以轉(zhuǎn)換成while結(jié)構(gòu)expr1;while(expr2){

循環(huán)體語(yǔ)句；

expr3;}for語(yǔ)句一般應(yīng)用形式例：#include<stdio.h>main(){inti=0;for(i=0;i<10;i++)

putchar(‘a(chǎn)’+i);}運(yùn)行結(jié)果：abcdefghij例：#include<stdio.h>main(){inti=0;

for(;i<10;i++)

putchar(‘a(chǎn)’+i);}例：#include<stdio.h>main(){inti=0;

for(;i<10;)

putchar(‘a(chǎn)’+(i++));}例：#include<stdio.h>main(){inti=0;

for(;i<10;putchar(‘a(chǎn)’+i),i++)

;}例子0yxaa+ha+iha+(i+1)hbf(x)例（for)梯形法求數(shù)值積分5.6

幾種循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較(1)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，不提倡用if語(yǔ)句和goto語(yǔ)句構(gòu)成循環(huán)。(2)用while語(yǔ)句和do-while語(yǔ)句組成循環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)，循環(huán)變量初始化應(yīng)在while語(yǔ)句和do-while語(yǔ)句之前。在while后指定循環(huán)繼續(xù)的條件；循環(huán)體語(yǔ)句中應(yīng)包含使循環(huán)趨于結(jié)束的語(yǔ)句。(3)循環(huán)次數(shù)無(wú)法確定，但循環(huán)條件可以確定時(shí)，用while語(yǔ)句和do-while語(yǔ)句組成循環(huán)結(jié)構(gòu)。循環(huán)次數(shù)可以確定時(shí)，用for語(yǔ)句組成循環(huán)結(jié)構(gòu)。(4)在while語(yǔ)句、dowhile語(yǔ)句和for語(yǔ)句的循環(huán)體中，都可以用break語(yǔ)句跳出循環(huán)，用continue語(yǔ)句結(jié)束本次循環(huán)（break語(yǔ)句和continue語(yǔ)句見(jiàn)5.8節(jié)）。而在if語(yǔ)句和goto語(yǔ)句構(gòu)成的循環(huán)體中不能用“循環(huán)控制語(yǔ)句”。三種循環(huán)可互相嵌套,層數(shù)不限外層循環(huán)可包含兩個(gè)以上內(nèi)循環(huán),但不能相互交叉嵌套循環(huán)的執(zhí)行流程(1)while(){……while(){……}…...}(2)do{……do{……}while();…...}while();(3)while(){……do{……}while();…….}(4)for(;;){……do{……}while();……while(){……}…...}內(nèi)循環(huán)外循環(huán)內(nèi)循環(huán)嵌套循環(huán)的跳轉(zhuǎn)禁止：從外層跳入內(nèi)層跳入同層的另一循環(huán)向上跳轉(zhuǎn)5.7

循環(huán)的嵌套i<10printf假(0)真(非0)i=1j++j=1j<10真(非0)假(0)i++for(i=1;i<10;i++)

for(j=1;j<10;j++)

printf((j==9)?"%4d\n":"%4d",i*j);外循環(huán)內(nèi)循環(huán)循環(huán)的嵌套（圖解）

5.8

循環(huán)控制語(yǔ)句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break所在層的結(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。循環(huán)語(yǔ)句里，break只可出現(xiàn)在循環(huán)體中。循環(huán)控制語(yǔ)句（圖解1）expr……break;……假(0)真(非0)whiledo……break;…...expr假(0)真(非0)whileexpr2……break;…...假(0)真(非0)forexpr1expr3switchexpr語(yǔ)句組1break;語(yǔ)句組2break;語(yǔ)句組nbreak;語(yǔ)句組break;…...const1const2constndefaultcase

循環(huán)控制語(yǔ)句（圖解2）例5.6從鍵盤(pán)上輸入一整數(shù)，如果該整數(shù)是素?cái)?shù)，則輸出1，否則輸出零。#include<stdio.h>#include<math.h>voidmain(){

int

num,k,i,flag;

printf("請(qǐng)輸入一整型數(shù)：");

scanf("%d",&num);k=sqrt(num);/*此處也可為num/2*/

for(i=2;i<=k;i++)

if(num%i==0)break;/*若num被某i整除，則num不是素?cái)?shù)，退出循環(huán)*/

if(i==k+1)/*for循環(huán)若正常結(jié)束，說(shuō)明所有的i不滿(mǎn)足num%i==0*/flag=1;/*若num不被2~k整除，則num是素?cái)?shù)，退出循環(huán)*/elseflag=0;

printf("%d----->%d\n",num,flag);} 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)體的判斷僅用于循環(huán)語(yǔ)句中expr……continue;……假(0)真(非0)while真(非0)do……continue;…...expr假(0)whileexpr2……continue;…...假(0)真(非0)forexpr1expr3continue語(yǔ)句例5.7輸出1~100之間不能被3或5或7整除的數(shù)，且每行輸出5個(gè)#include<stdio.h>voidmain(){

int

num,n; n=0;

for(num=1;num<=100;num++) { if(num%3==0||num%5==0||num%7==0)continue;/*若num能被3、5、7中的任一個(gè)數(shù)整除，結(jié)束本次循環(huán)，繼續(xù)下一個(gè)數(shù)的測(cè)試*/ n++;/*n為計(jì)數(shù)器變量，用于累計(jì)滿(mǎn)足條件數(shù)的個(gè)數(shù)*/ printf("%10d",num); if(n%5==0)printf("\n");/*若每行輸出5個(gè)數(shù)，則產(chǎn)生換行*/ }

printf("\n");}5.9

算法及其表示方法簡(jiǎn)介

一個(gè)程序應(yīng)包括兩個(gè)方面內(nèi)容：對(duì)數(shù)據(jù)的描述。即在程序中要指定加工（運(yùn)算）對(duì)象的數(shù)據(jù)類(lèi)型和組織形式，也就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上解決的是加工對(duì)象（數(shù)據(jù)）在內(nèi)存中的物理結(jié)構(gòu)（存儲(chǔ)形式）與邏輯結(jié)構(gòu)（組織形式），它屬于復(fù)雜的研究課題。在高級(jí)語(yǔ)言中將這一復(fù)雜的課題轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單、易為人們所接受的形式，即數(shù)據(jù)類(lèi)型。

對(duì)操作的描述。即解決問(wèn)題的方法、步驟的描述，即算法。算法是設(shè)計(jì)程序進(jìn)行問(wèn)題求解的關(guān)鍵

數(shù)據(jù)：加工（運(yùn)算）的對(duì)象；

算法（操作）：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，以得到期望的結(jié)果。

程序設(shè)計(jì)：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“操作步驟（即算法）”是設(shè)計(jì)程序的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法相互影響：同一問(wèn)題所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，可能會(huì)導(dǎo)致不同的算法，將對(duì)程序的執(zhí)行效率產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。因此，著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家沃思（NikiklausWirth）提出一個(gè)公式：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法＝程序算法——設(shè)計(jì)程序的關(guān)鍵程序＝算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+程序設(shè)計(jì)方法+語(yǔ)言工具和環(huán)境算法：設(shè)計(jì)程序的關(guān)鍵，解決“做什么”和“怎么做”的問(wèn)題。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)類(lèi)型）：解決加工對(duì)象在內(nèi)存的存儲(chǔ)形式、組織形式；程序設(shè)計(jì)方法：以操作語(yǔ)句對(duì)算法進(jìn)行具體描述的方法；

語(yǔ)言：描述算法的工具，編程需要采用合適的語(yǔ)言。5.9.1算法及其特性一個(gè)算法應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：(1)有窮性:一個(gè)算法應(yīng)該包含有限的操作步驟，而不是無(wú)限的。如循環(huán)語(yǔ)句中必須有使循環(huán)趨于結(jié)束的語(yǔ)句,不能出現(xiàn)無(wú)限循環(huán)(2)確定性:算法中的每一個(gè)步驟都應(yīng)當(dāng)是確定的,而不應(yīng)產(chǎn)生歧義(3)有零個(gè)或多個(gè)輸入:一個(gè)算法在執(zhí)行時(shí)需要從外部獲取必要的信息，這個(gè)過(guò)程是通過(guò)輸入實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)算法也可以沒(méi)有輸入。(4)有一個(gè)或多個(gè)輸出:算法的目的就是為了解決問(wèn)題，“解”就是輸出。算法的輸出不一定就是計(jì)算機(jī)的屏幕輸出或打印輸出，算法得到的結(jié)果就是算法的輸出。沒(méi)有輸出的算法是沒(méi)有意義的。(5)有效性:算法中的每一個(gè)步驟都應(yīng)當(dāng)能有效的執(zhí)行，并能得到確定的結(jié)果。例如，若a、b為實(shí)型數(shù)據(jù)類(lèi)型，則a%b就不能有效執(zhí)行。5.9.2

算法表示方法用自然語(yǔ)言描述用流程圖表示算法用N-S流程圖描述算法用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)算法流程圖、N-S圖描述算法求2000-2500年中的閏年流程圖和N-S圖非0y=y+1y>2500結(jié)束00非0非0非000y是閏年y%400==0y%4==0y%100!=0開(kāi)始y=2000y不是閏年y是閏年y不是閏年Y不是閏年Y是閏年Y=2000

y%4==00非0直到y(tǒng)>2500y=y+1

y%100!=0非00y%400!=0

0非0算法：(1)能被4整除，但不能被100整除的年份。

(2)能被100整除，又能被400整除的年份5.9.3用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)算法例5．11

用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)例5.9中求閏年的算法。#include<stdio.h>voidmain(){

inty;y=2000;do{if(y%4==0)if(y%100!=0)

printf("%d

是閏年!\n",y);elseif(y%400==0)

printf("%d

是閏年!\n",y);elseprintf("%d

非閏年!\n",y);elseprintf("%d

非閏年!\n",y);y=y+1;}while(y<=2500);}非0y=y+1y>2500結(jié)束00非0非0非000y是閏年y%400==0y%4==0y%100!=0開(kāi)始y=2000y不是閏年5.10

循環(huán)算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

窮舉算法

對(duì)求解問(wèn)題的所有可能性的解，逐個(gè)用解的條件進(jìn)行測(cè)試，若一組解滿(mǎn)足測(cè)試條件，就找到一組答案。重復(fù)該過(guò)程，直到所有的可能性測(cè)試完畢。窮舉算法也稱(chēng)“試湊法”。迭代算法

由已知解（初值），依據(jù)遞推規(guī)律，不斷得到新解的過(guò)程。迭代算法涉及到兩個(gè)關(guān)鍵要素：迭代初值和迭代公式（規(guī)律）。例5.13找100以?xún)?nèi)的素?cái)?shù)。#include<stdio.h>#include<math.h>voidmain(){

int

i,j,isprime,n=0;

for(i=3;i<100;i+=2)/*由于偶數(shù)不可能是素?cái)?shù)，所以從3開(kāi)始，每步長(zhǎng)加2*/ {

isprime=1;/*isprime為標(biāo)志變量，先假定i為素?cái)?shù)*/

for(j=2;j<i;j++)/*本循環(huán)用于窮舉j是否為i的因子，窮舉范圍：2~i-1*/

if(i%j==0)/*如果j是i的因子，將標(biāo)志變量置零，說(shuō)明i不是素?cái)?shù)*/ {

isprime=0; break;}