C語言教程第4章程序的控制結(jié)構(gòu)課件

第4章

程序的控制結(jié)構(gòu)6/4/20231第4章程序的控制結(jié)構(gòu)本章主要教學(xué)內(nèi)容

算法的描述方法基本控制結(jié)構(gòu)及基本控制語句常用算法程序的基本版式結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的基本思想程序測試與改錯6/4/202324.1算法的概念及其描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法=程序算法：為解決一個具體問題而采取的確定的有限的操作步驟。算法特性：有窮性確定性

有效性

沒有輸入或有多個輸入

有一個或多個輸出

6/4/20233算法的分類數(shù)值運(yùn)算算法：解決的是求數(shù)值解的問題，例如用輾轉(zhuǎn)相除法求兩個數(shù)的最大公約數(shù)等非數(shù)值運(yùn)算算法：主要用于解決需要用分析推理、邏輯推理才能解決的問題，例如人工智能中的許多問題，查找、分類等問題6/4/20234算法的描述方法自然語言表示傳統(tǒng)的流程圖表示N-S結(jié)構(gòu)化流程圖表示

偽代碼表示6/4/20235構(gòu)成程序的三種基本結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)(分支結(jié)構(gòu))循環(huán)結(jié)構(gòu)已經(jīng)證明，任何程序均可只用這三種結(jié)構(gòu)綜合描述只用這三種結(jié)構(gòu)編制的程序，叫結(jié)構(gòu)化程序程序必須符合結(jié)構(gòu)化規(guī)則6/4/20236結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的核心思想采用順序、選擇和循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)作為程序設(shè)計的基本單元只有一個入口；只有一個出口；無死語句，即不存在永遠(yuǎn)都執(zhí)行不到的語句；無死循環(huán)，即不存在永遠(yuǎn)都執(zhí)行不完的循環(huán)。采用“自頂向下、逐步求精”和模塊化的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計6/4/202374.2順序結(jié)構(gòu)BANS圖傳統(tǒng)流程圖BA6/4/20238順序結(jié)構(gòu)——應(yīng)用舉例(1)例：設(shè)半徑為1.5，求圓周長及面積。解：（1）問題分析：（算法）

step1：給出圓的半徑r=1.5step2：求圓的周長及面積step3：輸出結(jié)果公式：圓周長=2*3.14*r圓面積=3.14*r*r6/4/20239開始r=1.5L=2*3.14*rs=3.14*r*r

輸出L,s結(jié)束(2)畫出流程圖6/4/202310#include<stdio.h>#definePI3.14main(){floatr,l,s;r=1.5;l=2*PI*r;s=PI*r*r;

printf("\nl=%f,s=%f",l,s);}(3)根據(jù)流程圖編程6/4/202311順序結(jié)構(gòu)——應(yīng)用舉例(2)例4.1

設(shè)銀行存款利率rate為2.25%，存款期為n年，本金為captial元，編程計算n年后的本利之和deposit解：（1）問題分析：（算法）

step2：給出年n、本金captial(鍵盤輸入)step3：n年后本利之和depositstep4：輸出結(jié)果公式：deposit=captial*(1+rate)n

step1：給出存款利率rate6/4/202312開始rate=0.0225輸入n和captialdepoist=captial*(1+rate)n

輸出depoist結(jié)束(2)畫出流程圖6/4/202313(3)根據(jù)流程圖編程#include<math.h>#include<stdio.h>main(){

intn;doublerate=0.0225；

doublecapital，deposit；

printf("pleaseenteryear，capital:");

scanf("%d%lf"，&n，&capital);deposit=capital*pow(1+rate，n)；

printf("deposit=%lf\n",deposit);}6/4/202314以#開始的編譯預(yù)處理命令

main(){局部變量說明語句；

執(zhí)行語句；}簡單的C程序結(jié)構(gòu)框架6/4/202315編譯預(yù)處理命令文件包含編譯預(yù)處理命令#include指示編譯系統(tǒng)將一個源文件嵌入到含有#include指令的源文件中該指令所在的位置處。使用形式：#include<頭文件名>/"頭文件名"注意：以#開頭；每條一行；不是C語句6/4/202316查詢情況編譯預(yù)處理命令（1）用<>將頭文件名括起，則在include子目錄中查詢（2）用"

"將頭文件名括起，則先在當(dāng)前目錄中查找若無繼續(xù)搜索

C子目錄。6/4/202317常用函數(shù)對應(yīng)的頭文件函數(shù)頭文件名數(shù)學(xué)函數(shù)math.h字符串函數(shù)string.h輸入、輸出函數(shù)stdio.h動態(tài)存儲分配函數(shù)stdlib.h/malloc.h6/4/2023184.3選擇結(jié)構(gòu)作用：根據(jù)條件控制程序流向。條件的組成：問題的提出：各種類型的常量、變量、表達(dá)式（常用：關(guān)系/邏輯表達(dá)式）注意各種表達(dá)式的用法6/4/202319簡單分支選擇（單分支）結(jié)構(gòu)yesno語句A條件成立否條件表達(dá)式.T..F.語句格式：

if(表達(dá)式)語句/語句組；6/4/202320雙分支選擇結(jié)構(gòu)yesno程序段A程序段B條件成立否條件表達(dá)式.T..F.語句1語句2格式：If(表達(dá)式)語句1/語句組1；else

語句2/語句組2；6/4/202321多分支選擇結(jié)構(gòu)表達(dá)式語句1TF語句2表達(dá)式表達(dá)式語句3語句4TTFF表達(dá)式1語句1TF語句2表達(dá)式2表達(dá)式3語句3語句4TTFF6/4/202322多分支選擇結(jié)構(gòu)

if(表達(dá)式)語句1；

elseif(表達(dá)式2）語句2；：

elseif(表達(dá)式m）語句m；

else語句n；一般形式：6/4/202323分支嵌套

if(表達(dá)式1)

if(表達(dá)式2）語句1；

else語句2；

else

if(表達(dá)式3）語句3；

else語句4；一般形式：6/4/202324使用if語句需注意事項（1）條件判斷表達(dá)式一定用圓括號括起。（2）復(fù)合語句必須用{}引起。（3）每一個else必須與一個if項匹配。（4）else總是與離它最近的if相匹配。6/4/202325體型判斷。按“體指數(shù)”對肥胖程度進(jìn)行劃分：體指數(shù)t=體重w/(身高h(yuǎn))2（w單位為公斤，h單位為米）當(dāng)t<18時，為低體重；當(dāng)t介于18和25之間時，為正常體重；當(dāng)t介于25和27之間時，為超重體重；當(dāng)t>=27時，為肥胖。編程從鍵盤輸入你的身高h(yuǎn)和體重w，根據(jù)給定公式計算體指數(shù)t，然后判斷你的體重屬于何種類型。用3種方法編程：算法1：用不帶else子句的if語句編程(ex45_1)算法2：用在if子句中嵌入if語句的形式編程(ex45_2)算法3：用在else子句中嵌入if語句的形式編程(ex45_3)

例4.56/4/202326例：計算并輸出下列分段函數(shù)值y=0x01x>0#include<stdio.h>main(){floatx,y;

printf("inputx:");

scanf("%f",&x);

y=0;if(x>0)y=1;

printf("y=%f\n",y);}6/4/202327用switch語句構(gòu)成的多分支結(jié)構(gòu)多路選擇switch

(表達(dá)式)

{

case

常數(shù)1:

語句序列1;

case

常數(shù)2:

語句序列2;

…………

default:

語句序列3;

}default可以沒有，但最好不省略不要忘記break6/4/202328例4.8編程設(shè)計一個簡單的計算器程序。(ex48)要求根據(jù)用戶從鍵盤輸入的表達(dá)式：

操作數(shù)1運(yùn)算符op操作數(shù)2計算表達(dá)式的值，指定的運(yùn)算符為加（+）、減（-）、乘（*）、除（/）6/4/202329使用switch語句應(yīng)注意（1）各常量表達(dá)式的值不可相同。（2）case后可有多個語句，不用{}括起。（3）常量表達(dá)式僅是一個語句標(biāo)號。（4）各case及default子句的順序可隨意。（5）每個分支執(zhí)行后，利用break語句跳出。6/4/2023304.4循環(huán)結(jié)構(gòu)引入循環(huán)的目的：簡化程序、提高編程效率三種循環(huán)方式當(dāng)型循環(huán)直到型循環(huán)步長型循環(huán)6/4/202331循環(huán)結(jié)構(gòu)的流程圖條件PA當(dāng)型循環(huán)直到循環(huán)真假假條件PA假真假條件P條件PA假6/4/202332循環(huán)語句——while一般形式：

while(表達(dá)式)

{

語句;}只要表達(dá)式的值為非0，就重復(fù)執(zhí)行語句，直到表達(dá)式值為0時止先判斷，后執(zhí)行6/4/202333例：找出100以內(nèi)的奇數(shù)。

main(){

int

I=1;

while(I<=100)

{printf("%d",I);

I+=2;}}注意：（1）while構(gòu)成的是“當(dāng)型”循環(huán)。（2）循環(huán)體中一定有對于循環(huán)控制變量的操作。6/4/202334循環(huán)語句——do-while一般形式:do

{

語句;

}while

(表達(dá)式);首先執(zhí)行語句，然后判斷表達(dá)式的值。如果表達(dá)式為0，繼續(xù)向下執(zhí)行，否則，再次執(zhí)行語句，再次判斷表達(dá)式的值語句會被至少執(zhí)行一次6/4/202335例：找出100以內(nèi)的奇數(shù)。

main(){

int

I=1;

while(I<=100)

{printf("%d",I);

I+=2;}}

main(){int

I=1;

do

{printf("%d",I);

I+=2;}

while(I<=100);}6/4/202336循環(huán)語句——for一般形式:for(表達(dá)式1;表達(dá)式2;表達(dá)式3)

{

語句;}表達(dá)式2執(zhí)行循環(huán)體計算表達(dá)式1的值計算表達(dá)式3的值跳出循環(huán)TF工作過程：6/4/202337有關(guān)for的說明(1)

for(表達(dá)式1;表達(dá)式2;表達(dá)式3)

{

語句;}相當(dāng)于：

表達(dá)式1;

while

(表達(dá)式2){

語句;

表達(dá)式3;

}6/4/202338在for和while語句之后一般沒有分號有分號表示循環(huán)體就是分號之前的內(nèi)容（空循環(huán)體）while(i<100);

i++;for(i=0;i<100;i++);

printf("%d",i);for通常有一個循環(huán)變量控制循環(huán)的次數(shù)，不要在循環(huán)體內(nèi)改變這個變量有關(guān)for的說明(2)6/4/202339

for語句中的表達(dá)式1、表達(dá)式3可為逗號表達(dá)式。

如:for(i=0,j=1;j<n&&i<n;i++,j++)表達(dá)式1和表達(dá)式3可以沒有或者是用逗號分隔的多個表達(dá)式的組合。

如:for(;i<=5;)有關(guān)for的說明(3)6/4/202340main(){floatx,sum;while(x!=9999){if(x<0.0)sum+=x;

printf("\nsum=%f",sum);

scanf("%f",&x);}scanf("%f",&x);}例:給定一組數(shù)據(jù)如下，編程對負(fù)數(shù)求和。12，45，67.8，-12.5，-35.67，567.89方法1:用while6/4/202341例:給定一組數(shù)據(jù)如下，編程對負(fù)數(shù)求和。12，45，67.8，-12.5，-35.67，567.89方法2:用formain()

floatx,sum=0;

for(i=1;i<=6;i++)if(x<0.0)sum+=x;}

{scanf("%f",&x);

printf("\nsum=%f",sum);

inti;}{6/4/202342選擇三種循環(huán)的一般原則如果循環(huán)次數(shù)已知，用for如果循環(huán)次數(shù)未知，用while如果循環(huán)體至少要執(zhí)行一次，用do-while這只是“一般”原則，不是“原則”6/4/202343

猜數(shù)游戲：先由計算機(jī)“想”一個數(shù)請人猜，如果人猜對了，則計算機(jī)給出提示：“Right!”，否則提示：“Wrong!”，并告訴人所猜的數(shù)是大還是小。(ex46)例4.6分析:Step1:計算機(jī)想一個數(shù);Step2:人猜一個數(shù);Step3:判斷三種情況并給出相應(yīng)結(jié)果。6/4/202344猜數(shù)游戲用到的庫函數(shù)（1）隨機(jī)函數(shù)rand()#include<stdlib.h>RAND_MAX在stdlib.h中定義，不大于雙字節(jié)整數(shù)的最大值32767產(chǎn)生[0,RAND_MAX]之間的隨機(jī)數(shù)magic=rand();產(chǎn)生[0,b-1]之間的隨機(jī)數(shù)magic=rand()%b;產(chǎn)生[a,a+b-1]之間的隨機(jī)數(shù)magic=rand()%b+a;6/4/202345

猜數(shù)游戲:先由計算機(jī)“想”一個1到100之間的數(shù)請人猜，如果人猜對了，則結(jié)束游戲，否則計算機(jī)給出提示，告訴人所猜的數(shù)是太大還是太小，直到人猜對為止。計算機(jī)記錄人猜的次數(shù)，以此來反映猜數(shù)者“猜”的水平。(ex49)例4.9運(yùn)行程序發(fā)現(xiàn)問題每次運(yùn)行程序，機(jī)器所想的數(shù)都是一樣的；用函數(shù)rand所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)只是偽隨機(jī)數(shù)。6/4/202346猜數(shù)游戲用到的庫函數(shù)（2）隨機(jī)函數(shù)srand為函數(shù)rand()設(shè)置隨機(jī)數(shù)種子來實現(xiàn)對函數(shù)rand所產(chǎn)生的偽隨機(jī)數(shù)的“隨機(jī)化”通過鍵入隨機(jī)數(shù)種子，產(chǎn)生[0,100]之間的隨機(jī)數(shù)scanf("%u",&seed);srand(seed);magic=rand()%100+1;改進(jìn)例4.9(ex49_1)6/4/202347猜數(shù)游戲用到的庫函數(shù)（3）隨機(jī)函數(shù)srand:為函數(shù)rand()設(shè)置隨機(jī)數(shù)種子來實現(xiàn)對其產(chǎn)生的偽隨機(jī)數(shù)的“隨機(jī)化”使用計算機(jī)讀取其時鐘值并把該值自動設(shè)置為隨機(jī)數(shù)種子，產(chǎn)生[0,100]之間的隨機(jī)數(shù)函數(shù)time()返回以秒計算的當(dāng)前時間值，該值被轉(zhuǎn)換為無符號整數(shù)并用作隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的種子#include<time.h>srand(time(NULL));magic=rand()%100+1;再改進(jìn)例4.9(ex49_2)6/4/202348永遠(yuǎn)不會退出的循環(huán)為死循環(huán)for(;;){}while(1){}do

{}while(1);一般情況下，要極力避免死循環(huán)絕大多數(shù)程序不需要死循環(huán)。如果出現(xiàn)，往往都是bug時間過長的循環(huán)會造成“假死”效果，也要考慮解決死循環(huán)6/4/202349例4.11國王的許諾相傳國際象棋是古印度舍罕王的宰相達(dá)依爾發(fā)明的。舍罕王十分喜歡象棋，決定讓宰相自己選擇何種賞賜。位聰明的宰相指著8×8共64格的象棋盤說：陛下，請您賞給我一些麥子吧，就在棋盤的第一個格子中放1粒，第2格中放2粒，第3格放4粒，以后每一格都比前一格增加一倍，依此放完棋盤上的64個格子，我就感恩不盡了舍罕王讓人扛來一袋麥子，他要兌現(xiàn)他的許諾。

國王能兌現(xiàn)他的許諾嗎？試編程計算舍罕王共要多少麥子賞賜他的宰相，這些麥子合多少立方米？

（已知1立方米麥子約1.42e8粒）

總粒數(shù)為：sum=1+2+22+23+…+263

6/4/202350#defineCONST1.42e8#include<stdio.h>#include<math.h>main(){

int

n;

double

term,sum=0;

/*累加求和變量賦初值*/

for

(n=1;n<=64;n++)

{

term=

pow(2,n-1);

/*根據(jù)累加項的規(guī)律計算累加項

*/

sum=sum+term;

/*作累加運(yùn)算*/

}

printf("sum=%e\n",sum);/*打印總麥粒數(shù)*/

printf("volum=%e\n",sum/CONST);/*打印折合的總麥粒體積數(shù)*/}方法16/4/202351方法2#defineCONST1.42e8/*定義符號常量CONST值為1.42e8*/#include<stdio.h>main(){

int

n;

double

term=1,sum=1;/*累乘求積、累加求和變量賦初值*/

for

(n=2;n<=64;n++)

{

term=term*2;/*根據(jù)后項總是前項的2倍計算累加項*/

sum=sum+term;

/*作累加運(yùn)算*/

}

printf("sum=%e\n",sum);

/*打印總麥粒數(shù)*/

printf("volum=%e\n",sum/CONST);/*打印折合的總麥粒體積數(shù)*/}

6/4/202352循環(huán)嵌套結(jié)構(gòu)形式for(){:while(){:do{:}while();}}6/4/202353使用嵌套的循環(huán)時,應(yīng)注意的問題在嵌套的各層循環(huán)體中，使用復(fù)合語句（即用一對大花括號將循環(huán)體語句括起來）保證邏輯上的正確性

內(nèi)層和外層循環(huán)控制變量不應(yīng)同名，以免造成混亂

嵌套的循環(huán)最好采用右縮進(jìn)格式書寫，以保證層次的清晰性

循環(huán)嵌套不能交叉，即在一個循環(huán)體內(nèi)必須完整的包含著另一個循環(huán)

6/4/202354合法的嵌套循環(huán)6/4/202355例4.14編程輸出如下形式的九九表6/4/202356#include<stdio.h>main(){ intm,n;

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

printf("%4d",m);/*打印表頭*/

printf("\n");

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

printf("-"); printf("\n");

for(m=1;m<10;m++) {

for(n=1;n<10;n++) {

printf("%4d",m*n); }

printf("\n");

}}例4.146/4/202357例4.15將上例輸出格式改變成下三角格式打印6/4/202358#include<stdio.h>main(){ intm,n;

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

printf("%4d",m);/*打印表頭*/

printf("\n");

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

printf("-");

printf("\n");

for(m=1;m<10;m++) {

for(n=1;n<=m;n++) {

printf("%4d",m*n); }

printf("\n"); }}例4.156/4/202359例4.16馬克思手稿中有一道趣味數(shù)學(xué)題：有30個人，其中有男人、女人和小孩，在一家飯館里吃飯共花了50先令，每個男人各花3先令，每個女人各花2先令，每個小孩各花1先令，問男人、女人和小孩各有幾人？

解方程組窮舉法6/4/202360方法1:窮舉x，y，z的所有組合#include<stdio.h>main(){

int

x,y,z;

printf("Man\tWomen\tChildern\n");

for(x=0;x<=30;x++)

for(y=0;y<=30;y++)

for(z=0;z<=30;z++)

if(x+y+z==30&&3*x+2*y+z==50)

printf("%3d\t%5d\t%8d\n",x,y,z);}

6/4/202361方法2:改進(jìn)算法#include<stdio.h>

main(){

int

x,y,z;

printf("Man\tWomen\tChildern\n");

for(x=0;x<=16;x++)

for(y=0;y<=25;y++){z=30–x-y;

if(3*x+2*y+z==50)

printf("%3d\t%5d\t%8d\n",x,y,z);}}

6/4/2023624.5流程的轉(zhuǎn)移控制goto語句break語句continue語句return語句標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)exit()

6/4/202363goto

語句一般形式

goto

語句標(biāo)號;……

語句標(biāo)號：……或語句標(biāo)號：…………

goto

語句標(biāo)號;功能：無條件轉(zhuǎn)去執(zhí)行語句標(biāo)號所指語句行。6/4/202364（1）語句標(biāo)號用標(biāo)識符表示。（2）語句標(biāo)號一定為函數(shù)段中存在的。（3）該語句不可濫用。使用goto

語句要注意標(biāo)號舉例error:goto舉例goto

error;不能用整數(shù)作語句標(biāo)號6/4/202365使用之后，程序仍然是單入口，單出口不要使用一個以上的標(biāo)號不要用goto往回跳，要向下跳不要讓goto制造出永遠(yuǎn)不會被執(zhí)行的代碼使用goto

語句的原則6/4/202366break

與continue

語句

break語句的作用：循環(huán)中使用break語句可提前結(jié)束整個循環(huán)。

continue語句的作用：循環(huán)中使用continue語句可提前結(jié)束本次循環(huán)6/4/202367break

與continue

語句示意圖假假真真break表達(dá)式1表達(dá)式2循環(huán)語句的下一條語句循環(huán)語句的下一條語句假假真真

contiue表達(dá)式1表達(dá)式2continue6/4/202368有關(guān)break

與continue的說明（1）break語句可用于switch結(jié)構(gòu)，也可用于循環(huán)中；（2）continue語句僅用于循環(huán)中；（3）break與continue均只影響包含它的結(jié)構(gòu)中；（4）break與continue少用為妙；6/4/202369#include<stdio.h>#definePI3.14main(){

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

area=PI*r*r;if(area>50.0)

break;

printf("面積等于%f\n",area);

}

printf("現(xiàn)在r=%d\n",r);}例6/4/202370例#include<stdio.h>#definePI3.14main(){

intr;floatarea;for(r=1;r<=10;r++){area=PI*r*r;if(area<50.0)

continue;

printf("面積等于%f\n",area);}}6/4/202371Exit()

函數(shù)exit(0)作用是終止整個程序的執(zhí)行，強(qiáng)制返回操作系統(tǒng)

調(diào)用該函數(shù)需要嵌入頭文件<stdlib.h>6/4/202372例4.19從鍵盤任意輸入一個正整數(shù)，編程判斷它是否是素數(shù)，若是素數(shù)，輸出“Yes!”；否則，輸出“No!”問題分析：概念：素數(shù)是指除了能被1和它本身整除外，不能被其他任何整數(shù)整除的數(shù)；判斷素數(shù)的方法：把m作為被除數(shù)，把i=2~(m-1)依次做為除數(shù)，若余數(shù)都不為0，則說明是素數(shù)。簡單判斷方法：只需用2~的數(shù)去除m，即可得到正確的判定結(jié)果。6/4/202373#include<math.h>main(){

intm,i,k;

printf("Pleaseenteranumber:");

scanf("%d",&m); k=sqrt(m);

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

if(m%i==0) {

printf("No!\n");

gotoend; } }

printf("Yes!\n");end:

printf("Programisover!\n");}Pleaseenteranumber:

6

Programisover!No!方法1：用goto6/4/202374方法1：用goto#include<math.h>main(){

intm,i,k;

printf("Pleaseenteranumber:");

scanf("%d",&m); k=sqrt(m);

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

if(m%i==0) {

printf("No!\n");

gotoend; } }

printf("Yes!\n");end:

printf("Programisover!\n");}Pleaseenteranumber:

5

Programisover!Yes!6/4/202375#include<math.h>main(){

intm,i,k;

printf("Pleaseenteranumber:");

scanf("%d",&m); k=sqrt(m);

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

if(m%i==0)

break;

}

if(i>k)

printf("Yes!\n");

else

printf("No!\n");

printf("Programisover!\n");}Pleaseenteranumber:

6

Programisover!No!方法2：用break6/4