C語言程序設(shè)計教程第4章.ppt

第4章 循環(huán)結(jié)構(gòu),4.1 當(dāng)型循環(huán)與直到型循環(huán) 4.2 for 循 環(huán) 4.3 循環(huán)的嵌套與其他有關(guān)語句 4.4 程序舉例,4.1 當(dāng)型循環(huán)與直到型循環(huán),4.1.1 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu) 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)的流程圖如圖4.1所示。,圖4.1 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)流程圖,返回目錄,在圖4.1中，條件在程序中一般是一個邏輯表達(dá)式，條件滿足是指邏輯表達(dá)式的值為真。循環(huán)體可以是單個語句，也可以是由若干可執(zhí)行語句組成的復(fù)合語句，它們是需要重復(fù)執(zhí)行的操作。 當(dāng)型循環(huán)的執(zhí)行過程是：當(dāng)條件滿足（即邏輯表達(dá)式的值為真）時，執(zhí)行循環(huán)體中所包括的操作，當(dāng)循環(huán)體執(zhí)行完后，將再次判斷條件，直到條件不滿足（即邏輯表達(dá)式的值為假）為止，從而退出循環(huán)結(jié)構(gòu)。,實現(xiàn)當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)的C語句形式為 while (表達(dá)式) 循環(huán)體語句 功能：當(dāng)表達(dá)式值0時，執(zhí)行循環(huán)體，執(zhí)行完后繼續(xù)判斷表達(dá)式值，只有當(dāng)表達(dá)式值0時才退出循環(huán)。,例4.2 從鍵盤輸入各學(xué)生成績，并對90分以上（包括90分）的學(xué)生人數(shù)進(jìn)行計數(shù)，直到輸入的成績?yōu)樨?fù)為止，最后輸出成績在90分以上的學(xué)生人數(shù)。,圖4.3 例4.2的流程圖,其流程圖如圖4.3所示。其中變量count為整型，用于對90分以上的學(xué)生人數(shù)進(jìn)行計數(shù)。,相應(yīng)的C程序如下： #include “stdio.h“ main() int count； float grade； count0； scanf(“%f“，&grade)； while (grade0.0) if (grade90.0) countcount1； scanf(“%f“，&grade)； printf(“count%dn“，count)； ,4.1.2 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu) 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)的流程圖如圖4.4所示。,圖4.4 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)流程圖,直到型循環(huán)的執(zhí)行過程是，首先執(zhí)行循環(huán)體，然后判斷條件（即計算邏輯表達(dá)式），如果條件滿足（即邏輯表達(dá)式值為真），則退出循環(huán)結(jié)構(gòu)；如果條件不滿足（即邏輯表達(dá)式值為假），則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體。 實現(xiàn)直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)的C語句形式為 do 循環(huán)體語句 while（表達(dá)式）； 功能：先執(zhí)行循環(huán)體，然后判斷表達(dá)式值，若表達(dá)式值0，則再次執(zhí)行循環(huán)體，如此循環(huán)，直到表達(dá)式值0為止。,例4.3 計算并輸出下列級數(shù)和：,直到某項的絕對值小于 為止。,相應(yīng)的流程圖如圖4.5所示。其中f用于改變每一項的符號，因為這是一個各項符號相間的級數(shù)。,圖4.5 例4.3的流程圖,相應(yīng)的C程序如下： #include “stdio.h“ main() int k； double sum，d，f； sum1.0； k1；f1.0； do kk1；ff；d1.0/(k*(k1)；sumsumf*d； while(d1.0e4)； printf(“sum%lfn“，sum)； ,4.1.3 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)與直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)的區(qū)別與聯(lián)系 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)與直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)既有共同之處，又有區(qū)別。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。 （1）在當(dāng)型循環(huán)中，其循環(huán)體可以一次也不執(zhí)行（即執(zhí)行當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)的一開始，其條件就不滿足）。 （2）不管是當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)還是直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)，在循環(huán)體內(nèi)部必須要有能改變條件(即邏輯表達(dá)式值)的語句，否則將造成死循環(huán)。 （3）對于有些問題既可以用當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)來處理，也可以用直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)來處理。 （4）不管是當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)還是直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)，其循環(huán)體如果包含一個以上的語句，應(yīng)以復(fù)合語句形式出現(xiàn)。,4.2 for 循 環(huán),C語言提供的for循環(huán)屬于當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)，其一般形式為 for（表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3） 循環(huán)體語句（組） 它等價于下列的當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)： 表達(dá)式1； while（表達(dá)式2） 循環(huán)體語句 表達(dá)式3； ,返回目錄,下面對for循環(huán)語句作幾點說明： （1）在for語句中，三個表達(dá)式中的任何一個表達(dá)式均可省略，但其中的兩個“；”不能省略。 （2）下列兩個循環(huán)都是死循環(huán)： for(表達(dá)式1；表達(dá)式3) 循環(huán)體 與 for(；) 循環(huán)體 因為它們都沒有用于判斷循環(huán)是否結(jié)束的條件（即表達(dá)式2）。 （3）for循環(huán)本質(zhì)上也是當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)，只不過它對于事先可以確定循環(huán)次數(shù)的問題特別方便。 （4）在for循環(huán)中，循環(huán)體也可以是復(fù)合語句（即用一對花括號 括起來的語句組）。,4.3 循環(huán)的嵌套與其他有關(guān)語句,4.3.1 循環(huán)的嵌套 所謂循環(huán)的嵌套是指一個循環(huán)體內(nèi)又包含了另一個完整的循環(huán)結(jié)構(gòu)。C語言允許循環(huán)結(jié)構(gòu)嵌套多層。循環(huán)的嵌套結(jié)構(gòu)又稱為多重循環(huán)。,返回目錄,例4.6 計算并輸出10以內(nèi)(包括10)所有自然數(shù)的階乘值。即計算1!，2!，3!，4!，5!，6!，7!，8!，9!，10!。,采用的方法是，對于10以內(nèi)的每一個自然數(shù)分別求它們的階乘值。其流程圖如圖4.7所示。顯然，這是一個二重循環(huán)結(jié)構(gòu)。,圖4.7 例4.6的流程圖,相應(yīng)的C程序如下： #include “stdio.h“ main() int n，k； double s； for (n1； n10； nn1) s1.0； for (k1； kn； kk1) ss*k； printf(“%2d!%16.7fn “，n，s)； ,4.3.2 break 語句 C語言中的break語句有以下兩個功能： （1）跳出 switch 結(jié)構(gòu)； （2）退出當(dāng)前循環(huán)結(jié)構(gòu)，包括 while 結(jié)構(gòu)、 dowhile 結(jié)構(gòu)和for循環(huán)結(jié)構(gòu)。,4.3.3 continue 語句 continue語句的功能是結(jié)束本次循環(huán)的執(zhí)行，但不退出循環(huán)結(jié)構(gòu)。 下面舉兩個例子來說明continue語句的使用。,例4.10 輸出100200之間所有能被7或9整除的自然數(shù)。 相應(yīng)的C程序如下： #include “stdio.h“ main() int n； for (n100； n200； nn1) if (n%7!0)&(n%9!0) continue； /*結(jié)束本次循環(huán)，繼續(xù)進(jìn)行下次循環(huán)*/ printf(“%d n“，n)； ,實際上，上述程序等價于 #include “stdio.h“ main() int n； for (n100； n200； nn1) if (n%70) | | (n%90) printf(“%d n“，n)； ,4.4 程序舉例,4.4.1 列舉算法 所謂列舉算法，是指根據(jù)提出的問題，列舉所有可能的情況，并根據(jù)條件檢驗?zāi)男┦切枰?，哪些是不需要的?返回目錄,例4.11 某單位要在A，B，C，D，E，F(xiàn) 6人中選派若干人去執(zhí)行一項任務(wù)，選人的條件如下： （1）若C不去，則B也不去； （2）C和D兩人中去一個； （3）D和E要么都去，要么都不去； （4）A，B，F(xiàn) 3人中要去兩個； （5）C和F不能一起去： （6）E和F兩人中至少去一個。 問應(yīng)該選哪幾個人去？,C程序如下： #include “stdio.h“ main() int a，b，c，d，e，f； for (a0； a1； a) for (b0； b1； b) for (c0； c1； c) for (d0； d1； d) for (e0； e1； e) for (f0； f1； f),if (bc0 | | c1) & (cd1) & (de0 | | de2) & (abf2) & (cf!2) & (ef1) printf(“A will %s be assigned.n“，a?“: “not“)； printf(“B will %s be assigned.n“，b?“: “not“)； printf(“C will %s be assigned.n“，c?“: “not“)； printf(“D will %s be assigned.n“，d?“: “not“)； printf(“E will %s be assigned.n“，e?“: “not“)； printf(“F will %s be assigned.n“，f?“: “not“)； ,4.4.2 密碼問題 在報文通信中，為使報文保密，發(fā)報人往往要按一定規(guī)律將其加密，收報人再按約定的規(guī)律將其解密（即將其譯回原文）。,例4.13 從鍵盤輸入一行字符，將其中的英文字母進(jìn)行加密輸出（非英文字母不用加密）。 C程序如下： #include “stdio.h“ main() char c； int k； printf(“input k:“)； scanf(“%d“，&k)； scanf(“%c“，&c)； /*吃掉上次輸入的回車符*/ cgetchar()； while(c!n) if (ca & cz) | | (cA & cZ) cck； if (cz | | (cZ & cZk) cc26； printf(“%c“，c)； cgetchar()； ,4.4.3 對分法求方程實根 設(shè)非線性方程為 f (x)0 用對分法求在區(qū)間a，b上的實根。 具體方法如下： 從區(qū)間端點x0a出發(fā)，以h為步長，逐步往后進(jìn)行掃描。 對于每一個被掃描的子區(qū)間xi,xi1(其中xi1xih)作如下處理： 若在子區(qū)間兩個端點上的函數(shù)值f (xi)與f (xi1)同號，則說明在該子區(qū)間上沒有實根，將掃描下一個子區(qū)間；否則說明在該子區(qū)間上至少有一個實根。此時就可以在該子區(qū)間上采用對分法進(jìn)一步搜索實根。,對分法的基本過程如下： 取子區(qū)間xi,xi1的中點 如果f(x)與f(xi)同號，則令xix；否則令xi1x。 然后重復(fù)這個過程，直到滿足條件 為止。其中為事先給定的精度要求。,圖4.9 對分法求方程實根的流程圖,對分法求方程實根的流程圖如圖4.9所示。,例4.15 用對分法求方程 f (x)x26x10 在區(qū)間10，10上的實根，即A10，B10。取掃描步長H0.1，精度要求 。,相應(yīng)的C程序如下： #include “stdio.h“ main() int flag； double a10.0，b10.0，h0.1，x1，y1，x2，y2，x，y； x1a；y1x1*x16*x11.0； x2x1h；y2x2*x26*x21.0； while (x1b) if (y1*y20.0) x1x2；y1y2；x2x1h；y2x2*x26*x21.0； else flag0； while (flag0) x(x1x2)/2； if (fabs(x2x1)0.000001) printf(“x%11.7fn“，x)； x1x0.5*h；y1x1*x16*x11.0； x2x1h；y2x2*x26*x21.0； flag1； ,else yx*x6*x1.0； if (y1*y0.0) x2x；y2y； else x1x；y1y； ,4.4.4 迭代法求方程實根 設(shè)非線性方程為 f (x)0 用迭代法求一個實根的基本方法如下： 首先將方程 f (x)0 改寫成便于迭代的格式 x(x) 然后初步估計方程實根的一個初值x0，作如下迭代： ，n0，1，2， 直到滿足條件 | | 或者迭代了足夠多的次數(shù)還不滿足這個條件為止。其中為事先給定的精度要求。,反映上述過程的流程圖如圖4.10所示。,圖4.10 迭代法求方程實根流程圖,例4.16 求非線性方程x1arctanx0 的一個實根。取初值x01.0，精度要求0.000001。并改寫成如下迭代格式：,相應(yīng)的C程序如下： #include “stdio.h“ #include “math.h“ main() int m； double x1.0，eps0.000001，x0； printf(“input m：“)； scanf(“%d“，&m)； /*輸入最大迭代次數(shù)*/ do x0x；x1.0atan(x0)；mm1； while (m!0)&(fabs(xx0)eps)； if (m0) printf(“FAIL!n “)； else printf(“x%11.fn“，x)； ,4.4.5 牛頓法求方程實根 設(shè)非線性方程為 f (x)0 在選取一個初值x0后，牛頓迭代格式為 實際上牛頓迭代格式是一種特殊的簡單迭代格式，相當(dāng)于 上述迭代過程一直進(jìn)行到滿足條件 | | 或者迭代了足夠多的次數(shù)還不滿足這個條件為止。其中為事先給定的精度要求。,反映上述過程的流程圖如圖4.11所示。,圖4.11 牛頓法求方程實根流程圖,例4.17 求非線性方程x1cosx0的一個實根。取初值x01.0，精度要求0.000001。其牛頓迭代格式為 其中f (xn)xn1cos xn，f (xn)1sin xn。,相應(yīng)的C程序如下： #include “stdio.h“ #include “math.h“ main() int m； double x1.0，eps0.000001，x0； printf(“input m：“)； scanf(“%d“，&m)； /*輸入最大迭代次數(shù)*/ do x0x；xx0(x01cos(x0)/(1.0sin(x0)；mm1； while (m!0)&(fabs(xx0)eps)； if (m0) printf(“FAIL!n “)； else printf(“x%11.fn“，x)； ,4.4.6 梯形法求定積分 設(shè)定積分為 由微積分的知識可以知道，該積分值的幾何意義是在區(qū)間a，b內(nèi)的曲線f (x)下的面積，如圖4.12所示。,圖4.12 定積分幾何意義,梯形法求定積分的基本思想是： 首先將積分區(qū)間a，bn等分，得到n個子區(qū)間xi, xi1(i0，1，2，n1)，每一個子區(qū)間的長度為h(ba)/n，如圖4.12所示，其中xiaih。 然后在每一個子區(qū)間上用梯形的面積 來近似代替該子區(qū)間上小長條的面積。 最后將所有小長條的面積近似值Si累加就可得到積分值的近似值。即 S