《C語言程序設計》-循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設計

第章4循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設計C語言主要提供了4種循環(huán)語句，包括while語句、do-while語句、for語句以及if和goto語句構(gòu)成的循環(huán)。雖然各循環(huán)語句的格式不同，關鍵字不同，對循環(huán)條件判斷的先后順序不同，循環(huán)次數(shù)是否固定也有所不同，但循環(huán)控制是它們的共同點，都是由循環(huán)條件判斷和循環(huán)體兩部分組成，相互之間也可以進行轉(zhuǎn)換。—2—4.1while循環(huán)4.2do-while循環(huán)4.3for循環(huán)目錄CONTENTS4.4循環(huán)嵌套4.5goto語句4.6其他循環(huán)控制語句PARTwhile循環(huán)4.14.1while循環(huán)while循環(huán)語句的一般形式為：while(表達式)語句;/*循環(huán)體*/while循環(huán)—5—4.1while循環(huán)圓括號內(nèi)的表達式是控制表達式，語句是循環(huán)體，循環(huán)體可以是一條簡單的語句，也可以是多條語句組成的復合語句（用花括號括起來）。其執(zhí)行流程如右圖所示。語句表達式非00while循環(huán)語句的執(zhí)行流程—6—4.1while循環(huán)執(zhí)行該語句時，先計算表達式的值，如果它為真，則執(zhí)行循環(huán)體；接著再次判定表達式的值，如果它仍為真，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體，依此類推，直到表達式的值為假結(jié)束循環(huán)，執(zhí)行while語句后的下一條語句?！?—4.1while循環(huán)【例4.1】計算從1到100的和。#include<stdio.h>intmain(){inti,sum;sum=0;i=1;while(i<=100){/*定義變量*//*賦初值*//*循環(huán)，當i>100時結(jié)束*/sum=sum+i;i=i+1;/*求和，將結(jié)果放入sum中*//*循環(huán)控制變量i加1*/}printf("1+2+3+...+99+100=%d",sum);return0;/*輸出sum的值*/}—8—4.1while循環(huán)程序運行的結(jié)果為：1+2+3+…+99+100=5050（1）變量初始化描述要完整、準確。（2）在循環(huán)體中應有使循環(huán)趨向于結(jié)束的語句。注意—9—4.1while循環(huán)【例4.2】統(tǒng)計從鍵盤輸入一行字符的個數(shù)。#include<stdio.h>intmain(){intn=0;printf("inputastring:\n");while(getchar()!='\n')/*初始化變量n*//*輸出提示信息*//*循環(huán)輸入字符，當輸入回車時結(jié)束*//*n自加1*//*輸出n的值*/n++;printf("%d",n);return0;}程序運行的結(jié)果為：inputastring:abcdef6—10—4.1while循環(huán)【例4.3】輸出1～10中各個數(shù)的平方。#include<stdio.h>intmain(){intn=10;while(n){/*初始化變量*//*當n不為0時循環(huán)*/printf("%d",n*n);n--;/*輸出n*n的值*//*n自減1*/}return0;}本例程序?qū)?zhí)行10次循環(huán)，每執(zhí)行一次，n值減1。循環(huán)體輸出表達式n*n的值。程序運行的結(jié)果為：100816449362516941—11—4.1while循環(huán)【例4.4】使用格里高利公式求π的近似值，要求精確到最后一項的絕對值小于10-4。提示格里高利公式求π：π/4=1-1/3+1/5-1/7+…#include<stdio.h>#include<math.h>intmain(){intdenominator=1,flag=1;doubleitem=1.0,pi=0;while(fabs(item)>=0.0001){/*初始化變量*//*當精度大于0.0001時循環(huán)*/item=flag*1.0/denominator;pi=pi+item;flag=-flag;/*計算每一項*//*累加*//*取反*/—12—4.1while循環(huán)denominator=denominator+2;/*底數(shù)加2*/}pi=pi*4;printf("pi=%f\n",pi);return0;/*求pi的值*//*輸出pi的值*/}本例題while循環(huán)將計算精度作為循環(huán)執(zhí)行條件，用flag變量作為正負標記。程序運行的結(jié)果為：pi=3.141793—13—PARTdo-while循環(huán)4.24.2do-while循環(huán)do-while語句的一般形式為：do語句;/*循環(huán)體*/while(表達式);do-while循環(huán)—15—4.2do-while循環(huán)這個循環(huán)與while循環(huán)的不同在于：它先執(zhí)行循環(huán)中的語句，然后再判斷表達式是否為真，如果為真則繼續(xù)循環(huán)；如果為假，則終止循環(huán)。因此，do-while循環(huán)至少要執(zhí)行一次循環(huán)語句。其執(zhí)行過程如右圖所示。語句表達式非00do-while語句的執(zhí)行流程—16—4.2do-while循環(huán)【例4.5】求nn!123...。#include<stdio.h>intmain(){inti=1,s=1,n;printf("pleaseinputn:");scanf("%d",&n);do{/*定義及初始化變量*//*輸出提示語*//*輸入n的值*//*開始循環(huán)*/s=s*i;i++;/*計算階乘*//*i自加1*//*當i<=n成立時循環(huán)*//*輸出*/}while(i<=n);printf("%d!=%d\n",n,s);return0;}—17—4.2do-while循環(huán)程序運行的結(jié)果為：pleaseinputn:55!=120使用do-while循環(huán)語句時，如果循環(huán)體中有多條語句，必須采用復合語句的形式。do-while語句中，條件放在while后面的圓括號中，并且最后必須加上一個分號，這是很多初學者容易遺漏的。注意—18—4.2do-while循環(huán)while語句先進行循環(huán)條件的判斷，再決定是否執(zhí)行循環(huán)體；do-while語句則先執(zhí)行一次循環(huán)體，再進行循環(huán)條件的判斷決定是否繼續(xù)循環(huán)。do-while語句至少要執(zhí)行一次循環(huán)體，而while語句在第一次條件判斷不成立時，則一次循環(huán)體都不執(zhí)行?！?9—4.2do-while循環(huán)因此，如果用這兩種語句描述同一個循環(huán)功能時，當?shù)谝淮闻袛嘌h(huán)條件表達式成立時，兩種語句的執(zhí)行結(jié)果完全一致，只有在第一次判斷循環(huán)條件表達式不成立時，二者的執(zhí)行結(jié)果才可能出現(xiàn)不同。因此，在編程時，要注意do-while語句的至少執(zhí)行一次循環(huán)體的特點?！?0—4.2do-while循環(huán)【例4.6】統(tǒng)計一個整數(shù)的位數(shù)。#include<stdio.h>intmain(){intcount=0,number;printf("Enteranumber:");scanf("%d",&number);if(number<0)/*定義及初始化變量*//*輸出提示語*//*輸入整數(shù)*//*如果輸入的為負整數(shù)則取反*/number=-number;do{number=number/10;count++;/*number整除10，即去掉最低位*//*位數(shù)加1*//*number不為0時循環(huán)*//*輸出位數(shù)*/}while(number!=0);printf("Itcontains%ddigits.\n",count);return0;}—21—4.2do-while循環(huán)程序運行的結(jié)果為：Enteranumber:456Itcontains3digits.—22—PARTfor循環(huán)4.34.3for循環(huán)在C語言中，除了可以用while和do-while語句實現(xiàn)循環(huán)外，還可以用for語句實現(xiàn)循環(huán)。其一般形式為：for(表達式1;表達式2;表達式3)語句;/*循環(huán)體*/for循環(huán)—24—4.3for循環(huán)for循環(huán)語句的執(zhí)行流程，如右圖所示。求解表達式11先求解表達式1。表達式202然后求解表達式2，若其值為真（非0），則執(zhí)行for語句中指定的循環(huán)語句，然后執(zhí)行第（3）步；若其值為假（0），則結(jié)束循環(huán)，轉(zhuǎn)到第（5）步。非0語句3求解表達式3。求解表達式34返回到第（2）步繼續(xù)執(zhí)行。for語句的下一個語句5循環(huán)結(jié)束，執(zhí)行for語句下面的語句。for循環(huán)語句的執(zhí)行流程—25—4.3for循環(huán)for語句將控制循環(huán)的主要操作集中在循環(huán)語句開頭的圓括號里。圓括號中的三個表達式的作用是：表達式1表達式2表達式3通常為關系表達式或邏輯表達式，用來判斷是否繼續(xù)循環(huán)。在每次執(zhí)行循環(huán)體前先執(zhí)行此表達式，決定是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)。一般被稱為“步長”環(huán)變量的修改，該表達式是在每次循環(huán)體執(zhí)行完以后、下一次循環(huán)條件判斷之前執(zhí)行的，使循環(huán)變量經(jīng)過多次循環(huán)的累積而發(fā)生改變，最終因為不滿足循環(huán)條件退出循環(huán)。，用于循通常為賦值表達式，實現(xiàn)循環(huán)控制變量的初始化，只執(zhí)行一次。—26—4.3for循環(huán)【例4.7】編程計算1到49之內(nèi)的奇數(shù)和。#include<stdio.h>intmain(){intsum=0,n;for(n=1;n<=49;n+=2)/*定義及初始化變量*//*循環(huán)，當n>49時結(jié)束，步長為2*//*累加*//*輸出結(jié)果*/sum=sum+n;printf("sum=%d",sum);return0;}程序運行的結(jié)果為：sum=625—27—4.3for循環(huán)可將for循環(huán)語句改寫為如下的while循環(huán)形式：表達式1;while(表達式2){語句;表達式3;}例如：for(i=1;i<=100;i++)sum=sum+i;相當于：i=1;while(i<=100){sum=sum+i;i++;}—28—4.3for循環(huán)因此，可以將例4.7用while語句進行改寫如下：#include<stdio.h>intmain(){intsum=0,n;n=1;while(n<=49){/*定義及初始化變量*//*n的初值為1*//*循環(huán)，當n>49時結(jié)束*/sum=sum+n;n+=2;/*累加*//*步長為2*/}printf("sum=%d",sum);return0;/*輸出結(jié)果*/}—29—4.3for循環(huán)使用for循環(huán)語句時，我們必須注意以下幾個問題：for循環(huán)中的“表達式1”“表達式2”和“表達式3”都是可選項，即可以缺省，但表達式之間的分號“;”絕對不能缺省。省略“表達式1”，表示不對循環(huán)控制變量賦初值。0102—30—4.3for循環(huán)例如：省略“表達式2”，表示不用判斷循環(huán)條件是否成立，循環(huán)條件總是滿足的，則如果不做其他處理，便成了死循環(huán)。for(i=1;;i++)sum=sum+i;相當于：03i=1;while(1){sum=sum+i;i++;}—31—4.3for循環(huán)例如：省略“表達式3”，則不對循環(huán)控制變量進行操作，這時可在循環(huán)體中加入修改循環(huán)控制變量的語句。for(i=1;i<=100;){04sum=sum+i;i++;}—32—4.3for循環(huán)例如：for(;;)05省略3個表達式。相當于：while(1)—33—4.3for循環(huán)表達式1和表達式3可以是一個簡單的表達式，也可以是逗號表達式，即包含一個以上的簡單表達式，中間用逗號間隔。例如：06for(i=0,j=100;i<=100;i++,jk=i+j;--)—34—4.3for循環(huán)【例4.8】含有逗號表達式的for語句。#include<stdio.h>intmain(){inti,j;for(i=1,j=1;i<=10||j<30;i++,j+=4)/*定義變量*//*循環(huán)判斷*//*輸出i*j的值*/printf("%d",i*j);return0;}程序運行的結(jié)果為：110275285126175232297370—35—4.3for循環(huán)表達式2一般是關系表達式或邏輯表達式，但也可以是數(shù)值表達式或字符表達式，只要其值非零，就執(zhí)行循環(huán)體。07—36—4.3for循環(huán)【例4.9】將用戶輸入的字符全部顯示出來，直到用戶輸入回車為止。#include<stdio.h>intmain(){charc;for(;(c=getchar())!='\n';)/*定義變量*//*當輸入不是回車時循環(huán)*/printf("%c",c);/*輸出字符c*/return0;}程序運行的結(jié)果為：asdfghjkl,123asdfghjkl,123—37—PART循環(huán)嵌套4.44.4循環(huán)嵌套一個循環(huán)語句的循環(huán)體內(nèi)包含另一個完整的循環(huán)結(jié)構(gòu)，稱為循環(huán)的嵌套。嵌在循環(huán)體內(nèi)的循環(huán)稱為內(nèi)循環(huán)，嵌有內(nèi)循環(huán)的循環(huán)稱為外循環(huán)。內(nèi)嵌的循環(huán)中還可以嵌套循環(huán)，這就是多重循環(huán)?！?9—2do-while循環(huán)number=number/10;循環(huán)體包括整個內(nèi)循環(huán)及退出內(nèi)循環(huán)后執(zhí)行2*1=22*2=4循環(huán)體包括整個內(nèi)循環(huán)及退出內(nèi)循環(huán)后執(zhí)行函數(shù)的內(nèi)容將會在第5章進行介紹，在此對其簡loop:if(i>=1)#include<stdio.很多初學者容易遺漏的。當用戶輸入編號1～4時，顯示相應通常為關系表達式或邏輯通常為賦值表達式，實現(xiàn)輸入其他編號，顯示價格為0。通常為賦值表達式，實現(xiàn)編程計算1到49之內(nèi)的奇數(shù)和。4.4循環(huán)嵌套【例4.10】打印九九乘法表。程序可用for循環(huán)的嵌套來實現(xiàn)，用外循環(huán)控制被乘數(shù)i的變化，用內(nèi)循環(huán)控制乘數(shù)j的變化，內(nèi)循環(huán)的循環(huán)體計算i*j并輸出結(jié)果。外循環(huán)的循環(huán)體包括整個內(nèi)循環(huán)及退出內(nèi)循環(huán)后執(zhí)行的“printf("\n");”語句?！?0—4.4循環(huán)嵌套#include<stdio.h>intmain(){inti,j;for(i=1;i<=9;i++){/*定義變量*//*外循環(huán)控制被乘數(shù)*/for(j=1;j<=9;j++)/*內(nèi)循環(huán)控制乘數(shù)*//*輸出結(jié)果*//*結(jié)束一個內(nèi)循環(huán)后輸出一個回車*/printf("%d*%d=%d",i,j,i*j);printf("\n");}return0;}程序運行的結(jié)果為：1*1=11*2=21*3=31*4=41*5=51*6=61*7=71*8=81*9=92*1=22*2=42*3=62*4=82*5=102*6=122*7=142*8=162*9=18…9*1=99*2=189*3=279*4=369*5=459*6=549*7=639*8=729*9=81—41—4.4循環(huán)嵌套上述程序中，輸出了很多多余項，可以通過修改程序去掉這些多余項，具體代碼如下：#include<stdio.h>intmain(){inti,j;for(i=1;i<=9;i++){/*定義變量*//*外循環(huán)控制被乘數(shù)*/for(j=1;j<=i;j++)/*內(nèi)循環(huán)控制乘數(shù)，乘數(shù)小于等于被乘數(shù)*/printf("%d*%d=%d",i,j,i*j);/*輸出結(jié)果*//*結(jié)束一個內(nèi)循環(huán)后輸出一個回車*/printf("\n");}return0;}—42—4.4循環(huán)嵌套程序執(zhí)行結(jié)果為：1*1=12*1=22*2=49*1=99*2=189*3=279*4=369*5=459*6=549*7=639*8=729*9=81—43—4.4循環(huán)嵌套循環(huán)嵌套時應注意以下問題：01020304or循環(huán)、while循環(huán)和do-while循環(huán)可以相互嵌套，無論如何嵌套，都必須滿足內(nèi)循環(huán)完整地包含在外循環(huán)中，不能形成循環(huán)的交叉。嵌套循環(huán)的層數(shù)沒有限制，但嵌套的層數(shù)太多，會消耗大量的內(nèi)存空間，程序的可讀性將變差。循環(huán)嵌套時，內(nèi)外層循環(huán)不能使用相同的循環(huán)變量。為了使嵌套的層次關系清晰明了，易于閱讀和糾錯，建議采用縮進格式書寫程序?！?4—PARTgoto語句4.54.5goto語句goto語句是無條件轉(zhuǎn)移語句，使用它可以使程序跳轉(zhuǎn)到函數(shù)中任何有標號的語句處。標號是放置在語句開始處的標識符，并以一個冒號“:”作為后綴，其一般形式為：標識符:語句;goto語句的一般形式為：goto標識符;通常goto語句與if條件語句連用，當滿足某一條件時，程序跳到標號處運行?！?6—4.5goto語句【例4.11】用if語句和goto語句構(gòu)成循環(huán)，求5！。#include<stdio.h>intmain(){inti=5,result=1;/*初始化變量*//*若i>=1求階乘*/loop:if(i>=1){result*=i;i--;gotoloop;/*求乘積*//*i自減1*//*轉(zhuǎn)向loop*/}printf("5!=%d\n",result);return0;/*輸出結(jié)果*/}—47—4.5goto語句程序運行的結(jié)果為：5!=120（1）goto語句的跳轉(zhuǎn)只能在函數(shù)內(nèi)部，不能在不同的函數(shù)之間進行。函數(shù)的內(nèi)容將會在第5章進行介紹，在此對其簡單了解即可。（2）goto語句在早期編程語言中很常見，但在現(xiàn)在的C語言編程中卻很少用到它了，這是因為它的大量使用會破壞程序的結(jié)構(gòu)化，使程序的流程控制混亂，可讀性降低，調(diào)試困難。提示—48—PART其他循環(huán)控制語句4.64.6其他循環(huán)控制語句4.6.1break語句在幾種循環(huán)結(jié)構(gòu)中，主要是在循環(huán)次數(shù)不能預先確定的情況下使用break語句，在循環(huán)體中增加一個分支結(jié)構(gòu)，當某個條件成立時，由break語句退出循環(huán)體，從而結(jié)束循環(huán)過程。其一般形式為：break;—50—4.6其他循環(huán)控制語句4.6.1break語句【例4.12】求300以內(nèi)能被19整除的最大數(shù)。#include<stdio.h>intmain(){intx;for(x=300;x>=1;x--)/*循環(huán)*/if(x%19==0)break;/*當x能被19整除時跳出循環(huán)*//*輸出x的值*/printf("x=%d\n",x);return0;}在for語句中，當x能被19整除時，執(zhí)行語句“break;”結(jié)束for循環(huán)語句；否則，進入下一次循環(huán)。程序運行結(jié)果為：x=285—51—4.6其他循環(huán)控制語句4.6.1break語句（1）break語句不能用于循環(huán)語句和switch語句之外的其他語句。提示（2）在多重循環(huán)的情況下，使用break語句時，僅退出包含break語句的那層循環(huán)體?！?2—4.6其他循環(huán)控制語句4.6.1break語句【例4.13】假設自動售貨機出售4種商品，薯片、爆米花、巧克力和可樂，售價分別是每份3.0，2.5，4.0和3.5元。在屏幕上顯示以下菜單，用戶可以連續(xù)查詢商品的價格，當查詢次數(shù)超過5次時，自動退出查詢；不到5次時，用戶可以選擇退出。當用戶輸入編號1～4時，顯示相應商品的價格；輸入0，退出查詢；輸入其他編號，顯示價格為0。[1]Selectcrisps[2]Selectpopcorn[3]Selectchocolate[4]Selectcola[0]Exit—53—4.6其他循環(huán)控制語句4.6.1break語句#include<stdio.h>intmain(){intchoice,i;doubleprice;for(i=1;i<=5;i++){/*定義變量*//*循環(huán)5次*/printf("[1]Selectcrisps\n");printf("[2]Selectpopcorn\n");printf("[3]Selectchocolate\n");printf("[4]Selectcola\n");printf("[0]Exit\n");printf("Enterchoice:");scanf("%d",&choice);if(choice==0)break;/*輸出提示信息*//*輸入數(shù)據(jù)*//*當輸入為0時跳出循環(huán)*/—54—4.6其他循環(huán)控制語句4.6.1break語句switch(choice)/*根據(jù)輸入的數(shù)值決定price的取值*/{case1:price=3.0;break;case2:price=2.5;break;case3:price=4.0;break;case4:price=3.5;break;default:price=0.0;break;}printf("price=%0.1f\n",price);/*輸出price的值*/}printf("Thanks\n");return0;/*輸出提示信息*/}—55—4.6其他循環(huán)控制語句4.6.1break語句程序運行的結(jié)果為：[1]Selectcrisps[2]Selectpopcorn[3]Selectchocolate[4]Selectcola[0]ExitEnterchoice:1price=3.0[1]Selectcrisps[2]Selectpopcorn[3]Selectchocolate[4]Selectcola[0]ExitEnterchoice:0Thanks—56—4.6其他循環(huán)控制語句4.6.1break語句【例4.14】輸入10個字符，分別統(tǒng)計出其中空格或回車、數(shù)字和其他字符的個數(shù)。#include<stdio.h>intmain(){intblank=0,digit=0,i,other=0;charch;printf("Enter10characters:");for(i=1;i<=10;i++){/*初始化變量*//*輸出提示信息*//*循環(huán)10次*//*輸入一個字符*//*判斷字符*/ch=getchar();switch(ch){case'':case'\n':blank++;break;case'0':case'1':case'2':case'3':case'4':case'5':case'6':case'7':case'8':case'9':digit++;break;/*如果為空格或回車，blank自加1*//*計算數(shù)字的個數(shù)*/—57—4.6其他循環(huán)控制語句4.6.1break語句default:other++;break;/*計算其他字符的個數(shù)*/}}printf("blank=%d,digit=%d,other=%d\n",b