《C語言程序設(shè)計》課件4第6章

第6章循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計6.1引例6.2while語句6.3do-while語句6.4for語句6.5幾種循環(huán)的比較6.6循環(huán)嵌套6.7break和continue語句6.8案例學(xué)習(xí)

6.1引例

【例6-1】求1～100的累計和。

分析：根據(jù)已有的知識，可以用“1+2+…+100”來求解，但顯然很繁瑣?，F(xiàn)在換個思路來考慮：首先設(shè)置一個累計器sum，其初值為0，利用sum+=n來計算(n依次取1，2，…，100)，只要解決以下3個問題即可：

(1)將n的初值置為1；

(2)每執(zhí)行1次sum+=n后，n增1；

(3)當n增到101時，停止計算，此時，sum的值就是1～100的累計和。程序流程如圖6.1所示。圖6.1例6-1流程圖在Ｃ語言中，可用以下語句實現(xiàn)循環(huán)：

(1)?for語句。

(2)?do-while語句。

(3)?while語句。

(4)?goto語句和if語句構(gòu)成循環(huán)。使用goto語句實現(xiàn)求解1～100累計和的程序如下：

6.2while語句

(1)語句格式：

while(表達式)

{循環(huán)體語句組;}

循環(huán)體如果只有一條語句組成，可以不用花括號括起來(即不用寫成復(fù)合語句形式)。

(2)執(zhí)行過程。while循環(huán)語句的執(zhí)行過程如圖6.2所示。

①求解表達式，如果其值為真(非0)，轉(zhuǎn)②；否則轉(zhuǎn)③。

②執(zhí)行循環(huán)體語句組，然后轉(zhuǎn)①。

③執(zhí)行while語句的下一條。

(3)特點：先判斷表達式，后執(zhí)行循環(huán)體語句。圖6.2while循環(huán)語句流程圖

【例6-2】用while語句求1～100的累計和。圖6.3例6-2運行結(jié)果

【例6-3】用while語句求n!。

分析：根據(jù)階乘的數(shù)學(xué)定義可知，n!=n*(n-1)*(n-2)*(n-3)*…*2*1=n*(n-1)!。由此可知，有如下分析過程：圖6.4例6-3流程圖根據(jù)流程圖編程如下：圖6.5例6-3運行結(jié)果

6.3do-while語句

(1)語句格式：

do

{循環(huán)體語句組;}

while(表達式);

當循環(huán)體語句組僅由一條語句構(gòu)成時，可以不使用復(fù)合語句形式。

(2)執(zhí)行過程。do-while語句的執(zhí)行過程如圖6.6所示。

①執(zhí)行循環(huán)體語句組。

②判斷表達式。如果表達式的值為非0(真)，則轉(zhuǎn)向①繼續(xù)執(zhí)行；否則，轉(zhuǎn)向③。

③執(zhí)行do-while的下一條語句。

(3)特點：先執(zhí)行循環(huán)體語句組，然后再判斷循環(huán)條件，因此循環(huán)體至少被執(zhí)行一次。圖6.6do-while循環(huán)語句流程圖

【例6-4】用do-while語句求解1～100的累計和。

【例6-5】用do-while語句求n!。

編程如下：

6.4for語句

在3條循環(huán)語句中，for語句最為靈活，不僅可用于循環(huán)次數(shù)已經(jīng)確定的情況，也可用于循環(huán)次數(shù)雖不確定，但給出了循環(huán)繼續(xù)的條件的情況。

(1)語句格式：

for([表達式1]；[表達式2]；[表達式3])

{循環(huán)體語句組；}

當循環(huán)體語句組僅由一條語句構(gòu)成時，可以不使用復(fù)合語句形式。

(2)執(zhí)行過程。for語句的執(zhí)行過程如圖6.7所示。

①求解表達式1。

②求解表達式2。該表達式的值為邏輯量，如果其值為“真”(非0)，執(zhí)行③；否則，轉(zhuǎn)至④。

③執(zhí)行循環(huán)體語句組，并求解表達式3，然后轉(zhuǎn)向②。

④執(zhí)行for語句的下一條語句。圖6.7for循環(huán)語句流程圖

【例6-6】用for語句求解1～100的累計和。

【例6-7】用for語句求n!。

(3)說明。

①表達式1、表達式2和表達式3均可缺省，甚至全部缺省，但其間的分號“；”絕對不能省略。例如可將例6-6中的for語句改寫成以下幾種形式：②當循環(huán)體語句組僅由一條語句構(gòu)成時，可以不使用復(fù)合語句形式，如例6-6、例6-7所示。

③表達式1既可以是給循環(huán)變量賦初值的賦值表達式，也可以是與此無關(guān)的其它表達式(如逗號表達式)。

例如：

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

sum+=i;

for(sum=0,i=1;i<=100;i++)

sum+=i;

④表達式2部分是一個邏輯量，除一般的關(guān)系(或邏輯)表達式外，也允許是數(shù)值(或字符)表達式。

6.5幾種循環(huán)的比較

1．while語句和do-while語句的區(qū)別

兩者的重要區(qū)別在于：執(zhí)行循環(huán)體時，對作為循環(huán)條件的表達式求值和驗證的時間不同。while語句先判斷循環(huán)條件是否滿足，然后再執(zhí)行循環(huán)體語句，故循環(huán)體語句有可能一次都不被執(zhí)行；而do-while語句先執(zhí)行循環(huán)體語句，然后再判斷循環(huán)條件是否滿足，故循環(huán)體語句至少被執(zhí)行一次。例如下面的程序，分別用while語句和do-while語句實現(xiàn)。

【例6-8】用while語句編寫程序，寫出其運行結(jié)果。圖6.8例6-8運行結(jié)果

【例6-9】用do-while語句編寫程序，寫出其運行結(jié)果。圖6.9例6-9運行結(jié)果

2．for語句的強大功能

for語句可以在表達式1中實現(xiàn)循環(huán)變量的初始化；而用while和do-while循環(huán)時，循環(huán)變量初始化的操作應(yīng)在while和do-while語句之前完成。

for循環(huán)可以在表達式3中包含使循環(huán)趨于結(jié)束的操作，甚至可以將循環(huán)體中的操作全部放到表達式3中；而在while循環(huán)和do-while循環(huán)中，只在while后面的括號內(nèi)指定循環(huán)條件，為了使循環(huán)能正常結(jié)束，應(yīng)在循環(huán)體中包含使循環(huán)趨于結(jié)束的語句(如i++，或i=i+1等)。

3．3種語句在程序設(shè)計中的選擇

3種語句選用的一般原則如下：

(1)如果循環(huán)次數(shù)在執(zhí)行循環(huán)體之前就已確定，一般用for語句；如果循環(huán)次數(shù)是由循環(huán)體的執(zhí)行情況確定的，一般用while語句或者do-while語句。

(2)當循環(huán)體至少執(zhí)行一次時，用do-while語句；如果循環(huán)體可能一次也不執(zhí)行，則選用while語句。

6.6循環(huán)嵌套

1．循環(huán)嵌套的概念

一個循環(huán)體內(nèi)又包含另一個完整的循環(huán)結(jié)構(gòu)，稱為循環(huán)嵌套。一個循環(huán)外面僅包圍一層循環(huán)叫二重循環(huán)；一個循環(huán)外面包圍兩層循環(huán)叫三重循環(huán)；一個循環(huán)外面包圍多層循環(huán)叫多重循環(huán)。

2．循環(huán)嵌套的基本形式

三種循環(huán)(while循環(huán)、do-while循環(huán)和for循環(huán))可以互相嵌套。

3．循環(huán)嵌套的執(zhí)行過程

由于內(nèi)層循環(huán)作為外層循環(huán)的循環(huán)體，因此只有內(nèi)層循環(huán)循環(huán)結(jié)束后，外層循環(huán)的循環(huán)變量才進行一次補償?shù)脑黾?，即外層循環(huán)每執(zhí)行一次，內(nèi)層循環(huán)執(zhí)行一遍。例如下面的程序段，語句a++;?被執(zhí)行了12次(外循環(huán)3次，每一次外循環(huán)，內(nèi)循環(huán)要執(zhí)行4次)。

【例6-10】編程輸出以下形式的正三角形：圖6.10例6-10流程圖圖6.11例6-10運行結(jié)果

【例6-11】編程輸出九九乘法表。

編程如下：圖6.12例6-1運行結(jié)果

6.7break和continue語句

為了使循環(huán)控制更加靈活，Ｃ語言提供了break語句和continue語句。

1．語句格式

break；

continue；

2．功能

(1)break：在switch語句中用來使流程跳出switch結(jié)構(gòu)，執(zhí)行switch后面的語句；在循環(huán)體內(nèi)，迫使所在循環(huán)體立即終止，即結(jié)束循環(huán)，轉(zhuǎn)向執(zhí)行循環(huán)體后面的語句。

(2)?continue：結(jié)束本次循環(huán)，即跳過循環(huán)體中下面尚未執(zhí)行的語句。對于for循環(huán)，轉(zhuǎn)向循環(huán)變量增量表達式3的計算；對于while和do-while循環(huán)，轉(zhuǎn)向循環(huán)繼續(xù)條件的判定。

【例6-12】設(shè)圓半徑為1～10之間的正整數(shù)，面積小于200，輸出所有滿足條件的圓面積。

分析題意，畫出程序流程圖如圖6.13所示。圖6.13例6-12流程圖根據(jù)流程圖編寫程序如下：圖6.14例6-12運行結(jié)果

【例6-13】把100～200之間的不能被3整除的數(shù)輸出。

分析題意，畫出程序流程圖如圖6.15所示。圖6.15例6-13流程圖根據(jù)流程圖編寫程序如下：此程序段也可以不使用continue語句，改寫為以下形式：

6.8案例學(xué)習(xí)

【例6-14】方法一：采用二重循環(huán)，外循環(huán)求20項之和，內(nèi)循環(huán)求出每一項的階乘。程序如下：方法二：由于a1

=

1，an

=

n*an-1(n>1)，故采用單循環(huán)結(jié)構(gòu)。程序如下：圖6.16例6-14運行結(jié)果

【例6-15】求Fibonacci數(shù)列的前20項，以及這20項之和。

該數(shù)列的生成方法為：f1?=?1，f2?=?1，fn?=?fn-1+fn-2(n≥3)，即從第3項開始，每一項等于前2項之和。解此題的算法流程如圖6.17所示。圖6.17例6-15流程圖

根據(jù)流程圖編程如下：圖6.18例6-15運行結(jié)果

【例6-16】求a，-aa，aaa，-aaaa，aaaaa，…數(shù)列的前n項之和。

分析：可以看出數(shù)列的每一項都是由其前一項按照一定的方法得到的?？蓪?shù)列描述為：程序如下：圖6.19例6-16運行結(jié)果

【例6-17】計算sin(x)?=?x－x3/3!?+?x5/5!?-x7/7!?+?…直到最后一項的絕對值小于10-7時為止。

分析：可以看出數(shù)列的每一項都是由其前一項按照一定的方法得到的?？蓪?shù)列描述為：

t1=x，tn=(－x2)/((n－1)×n)×tn-2?(n為奇數(shù)，n>1)，該數(shù)列只有奇數(shù)項，即n的值依次為1,3,5,7…。程序如下：圖6.20例6-17運行結(jié)果

【例6-18】找出1000以內(nèi)的所有水仙花數(shù)。

分析：水仙花數(shù)是每一位的立方和等于本身的三位數(shù)，如153滿足13?+?53?+?33?=?153，就是水仙花數(shù)。

算法：令，a、b、c分別為m的百位、十位和個位，如果m==a*a*a+b*b*b+c*c*c成立，則為水仙花數(shù)，輸出該數(shù)。程序如下：圖6.21例6-18運行結(jié)果

【例6-19】判斷某一正整數(shù)是否為素數(shù)。

分析：所謂素數(shù)就是除了1和它本身，再無別的約數(shù)的正整數(shù)(即數(shù)學(xué)上的質(zhì)數(shù))。

算法：根據(jù)素數(shù)的定義，用2～(n-1)之間的每一個數(shù)去整除n，如果都不能被整除，則表示該數(shù)是一個素數(shù)。判斷一個數(shù)是否能被另一個數(shù)整除，可通過判斷它們整除的余數(shù)是否為0來實現(xiàn)，算法流程圖如圖6.22所示。圖6.22例6-19流程圖根據(jù)流程圖編寫程序如下：改進算法：用[2～]之間的每一個數(shù)去整除n，如果都不能被整除，則表示該數(shù)是一個素數(shù)。程序如下：圖6.23例6-19運行結(jié)果

【例6-20】找出100～200間的所有素數(shù)。

算法：采用二