第4章 循環(huán)結構程序設計.ppt

1、,第4章 循環(huán)結構程序設計,在解決實際問題的過程中，常常會遇到一些需要重復處理的問題。循環(huán)結構可用來處理需要重復處理的問題，所以，循環(huán)結構又稱為重復結構。,4.1 循環(huán)的概念 4.2 while 語句 4.3 dowhile循環(huán) 4.4 for循環(huán) 4.5 break語句和continue語句 4.6 多重循環(huán) 4.7 程序舉例 4.8 三種循環(huán)語句的比較,第4章 循環(huán)結構程序設計,第 4 章,4.1 循環(huán)的概念,循環(huán)結構，又稱為重復結構，是結構化程序設計的三種基本結構之一，在數(shù)值計算和很多問題的處理中都需要用到循環(huán)控制。例如，用迭代法求方程的根，計算全班同學的平均分等。幾乎所有的應用程序都包

2、含循環(huán)，它和順序結構、選擇結構共同作為各種復雜結構程序的基本構造單元。因此熟練地掌握選擇結構和循環(huán)結構的概念及使用，是程序設計最基本的要求。,4.1 循環(huán)的概念,例如，計算1100的累計和sum。 根據(jù)已有的知識，可以用sum=1+2+3+100來計算，但顯然很繁瑣?，F(xiàn)在換個思路來考慮：首先設置一個累加器sum，其初值為0，利用sum=sum+i來計算（i依次取1、2、100），只要解決以下3個問題即可： 將i的初值置為1； 每執(zhí)行1次sum=sum+i后，i值增1，其過程如下所示： sum=0; i=1; 重復執(zhí) 行部分 sum=sum+i; i=i+1; 當i增到101時，停止計算。 此時

3、，sum的值就是1100的累計和。,語言提供了3種循環(huán)語句來實現(xiàn)： (1) while( )循環(huán)語句 (2) dowhile ( )循環(huán)語句； (3) for( )循環(huán)語句。 下面我們將分別介紹這三種循環(huán)語句。,4.1 循環(huán)的概念,4.2 while 語句,4.2 while 語句,while用來實現(xiàn)“當型”循環(huán)，其一般形式為： while(循環(huán)條件表達式) 循環(huán)體語句 在執(zhí)行while語句時，先對循環(huán)條件表達式進行計算，若其值為非0（真），則反復執(zhí)行循環(huán)體語句，直到循環(huán)條件表達式的值為0（假）時，循環(huán)結束，程序控制轉至while循環(huán)語句的下一條語句。其執(zhí)行過程如圖4-1所示。,圖4-1 wh

4、ile語句的執(zhí)行過程,使用while語句時，應注意以下幾個問題： 循環(huán)體語句可以是一個空語句、一個語句或一組語句。當循環(huán)體是一組語句時，則必須用花括號括起來，組成復合語句。,圖4-2 計算1100累計和的流程圖和N-S圖描述,4.2 while 語句,#include void main() int i,sum; /* 定義整型變量i,sum */ sum=0; /* 將sum的初值置為0 */ i=1; /* 將i的初值置為1 */ while(i=100) /* 若i=100則執(zhí)行循環(huán)體 */ sum=sum+i; /* 將i進行累加 */ i=i+1; /* i的值加1 */ print

5、f(sum=%dn,sum); /* 輸出sum的值 */ ,程序運行結果： sum=5050,4.2 while 語句, while語句中的循環(huán)條件表達式可以是任何類型的表達式。 循環(huán)體內一定要有使表達式的值變?yōu)?（假）的操作，否則 循環(huán)將無限進行，即形成死循環(huán)。 while語句的特點是“先判斷，后執(zhí)行”，如果循環(huán)條件表達 式的值一開始就為0，則循環(huán)體語句一次也不執(zhí)行。 例如，對于下面的語句： while(i-) printf(%d ,i); 如果變量i賦值0時，則一次也不執(zhí)行循環(huán)體語句；如果變量 i賦值4時，則其運行結果為： 3210。,4.2 while 語句,例4.1 利用公式 求的近

6、似值，直到最后一項的絕對值小于 為止。 分析：本題仍為求累加和問題，因此，循環(huán)體中有sum=sum+temp這樣的求累加和表達式。temp為公式中的某一項，其特點是，分母為奇數(shù)，且相鄰項符號相反，當|temp| 時，停止求累加和。的近似值pi可以表示為pi=4sum。,4.2 while 語句,(b) N-S圖描述,圖4-3 例4.1的流程圖和N-S圖描述,(a) 流程圖描述,4.2 while 語句,#include #include void main() int sign=1; float i=1,temp=1,sum=0; while(fabs(temp)=1e-4) /* 當滿足條件

7、時結束 */ sum=sum+temp; /* 計算通項并進行累加 */ i=i+2; /* i值加2得到下一個奇數(shù) */ sign=-sign; /* 相鄰項符號取反 */ temp=sign/i; /* 求公式中的某一項temp */ sum=4*sum; printf(pi=%8.6fn,sum); /* 輸出pi的值 */ ,程序運行結果： pi=3.141397,4.2 while 語句,(a) 流程圖描述,(b) N-S圖描述,例 4.2 從鍵盤上連續(xù)輸入字符，直到輸入“回車”符為止，統(tǒng)計 輸入的字符中數(shù)字字符的個數(shù)。,4.2 while 語句,#include void main

8、() char ch; int num=0; printf(Press enter to end input n); while(ch=getchar()!=n) /*按回車鍵時結束*/ if(ch=0 /* 輸出數(shù)字字符的個數(shù) */ ,程序運行結果： Press enter to end input 5!a66bc7 5667 num=4,4.2 while 語句,4.3 dowhile 循環(huán),4.3 dowhile循環(huán),dowhile用來實現(xiàn)“直到型”循環(huán)，其一般形式為： do 循環(huán)體語句 while(循環(huán)條件表達式); 執(zhí)行過程是，先執(zhí)行循環(huán)體語句，然后對循環(huán)條件表達式進行計算，若其值為

9、真（非0），則重復上述過程，直到循環(huán)條件表達式的值為假（0）時，循環(huán)結束，程序控制轉至該結構的下一條語句。其執(zhí)行過程如圖4-5所示。,使用dowhile語句時，應注意以下幾個問題： 當循環(huán)體是一組語句時，則必須用花括號括起來，組 成復合語句。 循環(huán)體內一定要有使表達式的值變?yōu)?（假）的操作， 否則循環(huán)將無限進行。 dowhile循環(huán)是先執(zhí)行，后判斷，因此循環(huán)體至少執(zhí) 行一次。 do和while都是關鍵字，配合起來使用，while()后面的 “；”不可缺少。,4.3 dowhile循環(huán),例4.3 用dowhile循環(huán)編寫計算sum=1+2+3+100的程序。,（a） 流程圖描述,（b） N-S圖

10、描述,4.3 dowhile循環(huán),#include void main( ) int sum=0,i=1; do /* 開始執(zhí)行循環(huán) */ sum=sum+i; /* 計算累加和 */ i+; /* i自加1 */ while(i=100); /* 如果i=100，則循環(huán)繼續(xù)執(zhí)行 */ printf(sum=%dn,sum); /* 輸出累加和 */ ,程序運行結果： 5050,例4.3 用dowhile循環(huán)編寫計算sum=1+2+3+100的程序。,4.3 dowhile循環(huán),例4.4 輸入若干名學生的某門課程的成績，以負數(shù)作為結束輸入的標志，計算該門課程的平均成績。 首先輸入一個成績，若輸

11、入負數(shù)，直接結束；否則使用循環(huán)結構計算總成績sum=sum+score，同時統(tǒng)計學生人數(shù)num=num+1，最后計算平均成績ave=sum/num。,4.3 dowhile循環(huán),#include void main() int num=0; float score,sum=0,ave; printf(input score of student:n); scanf(%f, /* 輸出平均成績 */ ,程序運行結果： input score of student: 80 67 -1 average=73.50,4.3 dowhile循環(huán),4.4 for循環(huán),C 語言的 for 循環(huán)使用最為靈活，

12、功能很強。不僅可以用于計數(shù)型循環(huán)，而且可以用于條件型循環(huán)。完全可以代替 while 和 dowhile 循環(huán)。,4.4 for循環(huán),for循環(huán)語句的一般形式為： for(表達式1；表達式2；表達式3) 循環(huán)體語句 其中，for是C語言的關鍵字，其后圓括號通常有3個表達式。表達式之間用分號隔開，表達式可以是C語言中任何合法的表達式。表達式1給循環(huán)變量賦初值；表達式2是循環(huán)條件；表達式3修改循環(huán)變量值。for后面的語句為循環(huán)體。循環(huán)體多于一條語句時，要用復合語句表示。,for循環(huán)語句的作用： 首先求解表達式1的值，然后求解表達式2的值，若表達式的值非0（真）時，就執(zhí)行循環(huán)體，執(zhí)行一次循環(huán)體后求解表

13、達式3的值,再求解表達式2的值，若表達式2仍不為0再執(zhí)行循環(huán)體,再求解表達式3的值。如此反復直到表達式2的值為0時,整個循環(huán)結束。其執(zhí)行過程如圖所示。,4.4 for循環(huán),for語句最簡單的應用形式，也就是最易理解的形式： for(循環(huán)變量賦初值；循環(huán)條件；循環(huán)變量增值) 循環(huán)體語句,4.4 for循環(huán),例4.5 用for循環(huán)編寫計算sum=1+2+3+100的程序。,4.4 for循環(huán),#include void main() int sum=0,i; /* 定義整型變量sum,i并對sum賦初值 */ for(i=1;i=100;i+) sum=sum+i; /* 通過for循環(huán)對i進行累

14、加 */ printf(“sum=%dn”,sum); /* 輸出累加和 */ ,4.4 for循環(huán),使用 for 循環(huán)時，for 語句中的表達式可以部分或全部省略，但兩個“；”不可省略。 省略表達式1，這時沒有了給循環(huán)變量賦初值的操作，則應 該在for語句之前給循環(huán)變量賦初值。 例如： i=1; /* 對循環(huán)變量i賦初值 */ for( ;i=100;i+) /*省略了表達式1 */ sum=sum+i; 省略表達式2，相當于缺少條件判斷，循環(huán)將無限進行，因 此如果缺少表達式2，可以認為表達式2始終為真。,4.4 for循環(huán), 省略表達式3，則可以把循環(huán)變量的修改部分放到循環(huán)體 中進行。 例

15、如： for(i=1;i=100; ) /* 省略了表達式3 */ sum=sum+i; i+; /* 在循環(huán)體內改變循環(huán)變量i的值 */ 省略表達式1和表達式3，相當于在循環(huán)中只有表達式2， 即只給出循環(huán)結束的條件。這時可以采用上述和中的 方法，保證循環(huán)正常結束。 三個表達式全部省略，for( ; ; )相當于while(1)。,4.4 for循環(huán),例4.6 用for循環(huán)編寫計算n!的程序。 由于是個連乘的重復過程，每次循環(huán)完成一次乘法，共循環(huán)次。在前面我們對計算累加和采用了“sum=sum+第i項”的循環(huán)算式，類似對于連乘可以采用“t=t*第i項”的循環(huán)算式，其中第i項就是循環(huán)變量i。,4

16、.4 for循環(huán),#include void main() int n,i,t=1; /* 定義整型變量i,t,并對階乘t賦初值1 */ printf(input n:); /* 輸出提示信息 */ scanf(%d, /* 輸出n的階乘 */ ,程序運行結果： input n:5 t=120,4.4 for循環(huán),4.4 for循環(huán),#include void main() int i; float score,max,min; scanf(%f, ,程序運行結果： 75 89 66 48 98 100 79 85 90 68 max=100.00 min= 48.00,4.4 for循環(huán),4

17、.5 break語句和continue語句,為了使循環(huán)控制更加靈活，C 語言允許在特定條件成立時，使用 break 語句強行結束循環(huán)，或使用 continue 語句跳過循環(huán)體其余語句，轉向循環(huán)條件的判定語句。,4.5 break語句和continue語句,4.5.1 break 語句 break 語句的一般形式為： break; break 語句有兩個作用：用于 switch 語句時，退出 switch 語句，程序轉至 switch 語句下面的語句；用于循環(huán)語句時，退出包含它的循環(huán)體，程序轉至循環(huán)體下面的語句。,例4.8 找出在100以內的自然數(shù)中，能被9整除的第一個數(shù)。,4.5 break語

18、句和continue語句,#include void main() int i,n; printf(input n:); scanf(%d, /* 提前退出循環(huán) */ ,程序運行結果： input n:1 the first number is 9. input n:65 the first number is 72.,4.5 break語句和continue語句,4.5.2 continue 語句 continue語句的一般形式為： continue; continue語句作用是：結束本次循環(huán)，跳過循環(huán)體中尚未執(zhí)行的語句，接著進行下一次是否執(zhí)行循環(huán)的判斷。在while和dowhile語句中，

19、continue語句把程序控制轉到while后面的表達式處，在for語句中，continue語句把程序控制轉到表達式3處。,4.5 break語句和continue語句,例4.9 找出在100以內的自然數(shù)中，能被9整除的所有數(shù)。,4.5 break語句和continue語句,#include void main() int i,n; /* 定義整型變量i,n */ printf(input n:); /* 輸出提示信息 */ scanf(%d, /* 結束本次循環(huán), 轉至i+處 */ ,程序運行結果： input n:65 the number is:72819099,4.5 break語句和

20、continue語句,例4.10 分析下面程序的執(zhí)行結果。 #include void main() int k,b=1; for(k=1;k5) /* 若b10,則結束整個循環(huán) */ break; if(b%2=1) /* 若b/2=1,則b=b+3并結束本次循環(huán) */ b+=3; continue; /* 轉至k+處 */ b-; ,程序運行結果： k=1, b=1 k=2, b=4 k=3, b=3 k=4, b=6,4.5 break語句和continue語句,注意: continue 語句和 break 語句的區(qū)別：continue 語句只結束本次循環(huán)，而不是終止整個循環(huán)的執(zhí)行；br

21、eak 語句則是結束循環(huán)，不再進行條件判斷。,4.5 break語句和continue語句,4.6 多重循環(huán),一個循環(huán)體內又包含另一個完整的循環(huán)結構，稱為循環(huán)的嵌套。while、dowhile 和for三種循環(huán)語句可以互相嵌套，內嵌的循環(huán)體內還可以嵌套循環(huán)，這就是多重循環(huán)。,4.6 多重循環(huán),例4.11 以下面形式輸出九九乘法表。 11= 1 21= 2 22= 4 31= 3 32= 6 33= 9 41= 4 42= 8 43=12 44=16 51= 5 52=10 53=15 55=25 71= 7 72=14 73=21 77=49 81= 8 82=16 83=24 88=64 9

22、1= 9 92=18 93=27 99=81,分析：求積可以用兩層for循環(huán)結構實現(xiàn)： for(i=1;i=9;i+) /* i表示被乘數(shù) */ for(j=1;j=i;j+) /* j表示乘數(shù) */ t=i*j; 第一個for語句，稱為外循環(huán)，i表示被乘數(shù)。第二個for語句，稱為內循環(huán)，j表示乘數(shù)。嵌套重復循環(huán)結構總是先完整地執(zhí)行內循環(huán)一次，外循環(huán)再執(zhí)行一次。 例如：在外循環(huán)i=1時，內循環(huán)j從1變化到1，執(zhí)行1次，求出第一行的積： 11=1 執(zhí)行內循環(huán)1次后，i增加1。在外循環(huán)i=2時，內循環(huán)j從1變化到2，執(zhí)行2次，求出第二行的積： 21=2 22=4 執(zhí)行內循環(huán)2次后，i增加1。在外循

23、環(huán)i=3時，內循環(huán)j從1變化到3，執(zhí)行3次，求出第三行的積： 31= 3 32= 6 33= 9 外循環(huán)如此重復9次，就可算出9行數(shù)據(jù)。,4.6 多重循環(huán),據(jù)上述分析，算法可以用如圖所示的流程圖和N-S圖描述。,4.6 多重循環(huán),#include void main() int i,j,t; /* 定義整型變量i,j,t */ for(i=1;i=9;i+) /* 外循環(huán)用于控制行數(shù) */ for(j=1;j=i;j+) /* 內循環(huán)用于控制列數(shù) */ t=i*j; /* 計算i*j，并賦值給變量t */ printf(%3d*%d=%2d,i,j,t); /* 輸出t，即i*j的值*/ pr

24、intf(n); /* 輸出1行后換行 */ ,4.6 多重循環(huán),例4.12 用嵌套循環(huán)計算 的值。,4.6 多重循環(huán),#include void main() int i,j,n; long int t,sum=0; printf(input n:); scanf(%d, ,程序運行結果： input n:4 sum=33,4.6 多重循環(huán),例4.13 輸出一個任意行的等腰三角形圖形。 * * * * 分析： 把三角形頂點放在屏幕第40列的位置，每行的輸出開始位置比上一行提前一列，每行輸出星號的個數(shù)是行數(shù)的2倍減去1。輸入n的值來確定所需要的行數(shù)。程序的外循環(huán)控制輸出的行數(shù)，內循環(huán)是兩個并列

25、的循環(huán)，前面一個循環(huán)輸出每行前面的空格，后面一個循環(huán)輸出該行的星號，星號輸出結束后換行，接著輸出下一行。,4.6 多重循環(huán),#include void main() int n,j,k; printf(input n=); scanf(%d, /* 輸出一行后換行 */ ,* * * *,4.6 多重循環(huán),4.7 程 序 舉 例,4.7 程序舉例,例4.14 編寫程序求斐波納契（Fibonacci）數(shù)列的前20項，要求每行輸出5個斐波納契數(shù)。 斐波納契數(shù)列源自一個有趣的問題：一對小兔，一個月后長成中兔，第3個月長成大兔，長成大兔以后每個月生一對小兔。問第20個月有多少對兔子？ 斐波納契數(shù)列的規(guī)

26、律是：每個數(shù)等于前兩個數(shù)之和。其可以用數(shù)學上的遞推公式來表示：,4.7 程序舉例,#include void main() long f1,f2,f3; int k; f1=1,f2=1; /* 斐波納契數(shù)列的頭兩個數(shù) */ printf(%10ld%10ld,f1,f2); /* 輸出斐波納契數(shù)列的頭兩個數(shù) */ for(k=3;k=20;k+) /* 循環(huán)18次求斐波納契數(shù)列的后18項 */ f3=f1+f2; /* 新的斐波納契數(shù)的一個數(shù)等于前兩個數(shù)之和 */ printf(%10ld,f3); f1=f2; /* 迭代，用新的數(shù)覆蓋舊的數(shù) */ f2=f3; if(k%5=0) pri

27、ntf(n); /* 每輸出5個斐波納契數(shù)換行 */ ,4.7 程序舉例,程序運行結果： 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987 1597 2584 4181 6765,4.7 程序舉例,例4.15 利用下面級數(shù)求正弦函數(shù)的值（要求算到最后一項的絕對值小于 為止）。 這是一個多項式累加和，每一項的符號和分子、分母都是有規(guī)律性地變化：符號依此作正負變化；分子是x的奇數(shù)次冪；分母則是從1開始的奇數(shù)階乘?？梢杂醚h(huán)結構實現(xiàn)，當循環(huán)計算到某一項 |temp| 時循環(huán)結束，輸出 sin(x) 的值。,4.7 程序舉例,4.7 程序舉例,#includ

28、e #include #define PI 3.14159 void main() float x,x1,y; float t,temp,nume; int i,j,sign=1; printf(input x=); /* 輸出提示信息 */ scanf(%f, /* 將x賦值給temp */,4.7 程序舉例,for(i=3;fabs(temp)=1e-6;i+=2) /*當前項|temp|= , 執(zhí)行for循環(huán) */ t=1; nume=1; for(j=1;j=i;j+) t=t*j; /* 通過for循環(huán)計算當前項的階乘t */ nume=nume*x; /* 通過for循環(huán)計算當前項

29、的分子nume */ sign=-sign; /* 將sign值的符號取反 */ temp=sign*nume/t; /* 計算新的當前項值temp */ y=y+temp; /* 對temp進行累加 */ printf(sin(%.2f)=%fn,x1,y); ,程序運行結果： input x=2 sin(2.0)=0.034899,4.7 程序舉例,例4.16 從鍵盤上輸入一個大于2的整數(shù)，判斷m是否為素數(shù)。 所謂素數(shù)是指除了1和它本身以外，再不能被任何整數(shù)整除的數(shù)。根據(jù)這一定義，判斷一個整數(shù)是否素數(shù)，只需把被2到m -1之間的每一個整數(shù)去除，如果都不能被整除，則m就是一個素數(shù)。 例如:判

30、斷19是否素數(shù)，將19被2，3，18除，都不能整除19，則19就是一個素數(shù)。 實際上，除數(shù)只要為2 的全部整數(shù)即可。讓m被2 除，如果m能被2之中任何一個整數(shù)整除，則說明m不是素數(shù)，否則m一定是素數(shù)。,4.7 程序舉例,4.7 程序舉例,void main() int m,i,k,flag; flag=1; /* 將素數(shù)標志flag設置為1 */ do printf(input a integer:); /* 輸出提示信息 */ scanf(%ld, ,4.7 程序舉例,程序運行結果： input a integer:35 35 is not a prime mumber. input a i

31、nteger:19 19 is a prime mumber.,4.7 程序舉例,例4.17 把一元錢換成5分，2分，1分的零錢，統(tǒng)計共有多少種換法。 用a、b、c分別表示換的5分、2分、1分的張數(shù)，則a、b、c的值應該滿足：5*a+2*b+c=100。,4.7 程序舉例,#include void main() int a,b,c,cnt=0; for(a=0;a=20;a+) /* 本循環(huán)表示5分的有多少種換法 */ for(b=0;b=50;b+) /* 本循環(huán)表示2分的有多少種換法 */ for(c=0;c=100;c+) /* 本循環(huán)表示1分的有多少種換法 */ if(5*a+2*b

32、+c=100) cnt+; /* 經過三重循環(huán)后，統(tǒng)計出有多少種換法 */ printf(count=%dn,cnt); /* 輸出結果 */ ,程序運行結果： count=541,4.7 程序舉例,例4.18 計算用戶輸入的兩個正整數(shù)之間的所有整數(shù)中0，1，2，9數(shù)碼的個數(shù)。例如，101104之間總共包含四個整數(shù)101，102，103，104，其中0的個數(shù)為4，1的個數(shù)為5，2、3、4的個數(shù)為1，其余數(shù)碼沒有出現(xiàn)都為0。 要計算某整數(shù)中包含的各個數(shù)碼的個數(shù)，必須對該整數(shù)進行分解，求得所包含的各個數(shù)碼，其方法可以通過每次除以10取余數(shù)得到，然后再對商進行同樣的處理，直到商為0時為止。對所得到的

33、數(shù)碼進行計數(shù)，可采用switch語句來實現(xiàn)。,4.7 程序舉例,#include void main() int num1,num2,n,s,r; int cnt0=0,cnt1=0,cnt2=0,cnt3=0,cnt4=0; int cnt5=0,cnt6=0,cnt7=0,cnt8=0,cnt9=0; do /* 循環(huán)用于從鍵盤上輸入兩個正整數(shù) */ printf(input two integer:); scanf(%d %d, /* s對10取余數(shù)后賦值給r */,4.7 程序舉例,switch(r) /* 用r匹配case后的語句 */ case 0: cnt0+; break; case 1: cnt1+; break; case 2: cnt2+; break; case 3: cnt3+; break; case 4: cnt4+; break; case 5: cnt5+; br