c語言程序設(shè)計第4章-循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計課件

第4章循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計

在解決實際問題的過程中，常常會遇到一些需要重復(fù)處理的問題。循環(huán)結(jié)構(gòu)可用來處理需要重復(fù)處理的問題，所以，循環(huán)結(jié)構(gòu)又稱為重復(fù)結(jié)構(gòu)。

4.1循環(huán)的概念4.2while語句4.3do…while循環(huán)

4.4for循環(huán)4.5break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(jié)構(gòu)程序設(shè)計

第44.1循環(huán)的概念

循環(huán)結(jié)構(gòu)，又稱為重復(fù)結(jié)構(gòu)，是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的三種基本結(jié)構(gòu)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(xué)的平均分等。幾乎所有的應(yīng)用程序都包含循環(huán)，它和順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)共同作為各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)程序的基本構(gòu)造單元。因此熟練地掌握選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的概念及使用，是程序設(shè)計最基本的要求。Ｃ語言提供了3種循環(huán)語句來實現(xiàn)：(1)while()～循環(huán)語句(2)do～while()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4.2while語句4.2while語句while用來實現(xiàn)“當(dāng)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(fù)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(jié)束，程序控制轉(zhuǎn)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4-1while語句的執(zhí)行過程使用while語句時，應(yīng)注意以下幾個問題：①循環(huán)體語句可以是一個空語句、一個語句或一組語句。當(dāng)循環(huán)體是一組語句時，則必須用花括號括起來，組成復(fù)合語句。圖4-2計算1～100累計和的流程圖和N-S圖描述

4.2while語句②while語句中的循環(huán)條件表達式可以是任何類型的表達式。③循環(huán)體內(nèi)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)。④while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(jié)果為：3︼2︼1︼0︼。4.2while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4.2while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)。4.2while語句#include<stdio.h>voidmain(){charch;intnum=0;printf("Pressentertoendinput<Enter>\n");while((ch=getchar())!='\n')/*按回車鍵時結(jié)束*/{if(ch>='0'&&ch<='9')/*只對數(shù)字字符的個數(shù)進行統(tǒng)計*/{putchar(ch);/*輸出數(shù)字字符*/num=num+1;/*對數(shù)字字符的個數(shù)進行累加統(tǒng)計*/}}printf("\nnum=%d\n",num);/*輸出數(shù)字字符的個數(shù)*/}程序運行結(jié)果：Pressentertoendinput<Enter>5!a66bc7↙5667num=44.2while語句4.3do…while循環(huán)

4.3

do…while循環(huán)

do…while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，若其值為真（非0），則重復(fù)上述過程，直到循環(huán)條件表達式的值為假（0）時，循環(huán)結(jié)束，程序控制轉(zhuǎn)至該結(jié)構(gòu)的下一條語句。其執(zhí)行過程如圖4-5所示。使用do…while語句時，應(yīng)注意以下幾個問題：①當(dāng)循環(huán)體是一組語句時，則必須用花括號括起來，組成復(fù)合語句。②循環(huán)體內(nèi)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。③do…while循環(huán)是先執(zhí)行，后判斷，因此循環(huán)體至少執(zhí)行一次。④do和while都是關(guān)鍵字，配合起來使用，while()后面的“；”不可缺少。4.3

do…while循環(huán)

#include<stdio.h>voidmain(){intsum=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=%d\n",sum);/*輸出累加和*/}程序運行結(jié)果：5050例4.3用do…while循環(huán)編寫計算sum=1+2+3+……+100的程序。4.3

do…while循環(huán)

例4.4輸入若干名學(xué)生的某門課程的成績，以負數(shù)作為結(jié)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，若輸入負數(shù)，直接結(jié)束；否則使用循環(huán)結(jié)構(gòu)計算總成績sum=sum+score，同時統(tǒng)計學(xué)生人數(shù)num=num+1，最后計算平均成績ave=sum/num。4.3

do…while循環(huán)

4.4for循環(huán)

C語言的for循環(huán)使用最為靈活，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do…while循環(huán)。4.4for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(guān)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(fù)合語句表示。

for語句最簡單的應(yīng)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4.4for循環(huán)

例4.5用for循環(huán)編寫計算sum=1+2+3+……+100的程序。4.4for循環(huán)

#include<stdio.h>voidmain(){intsum=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進行累加*/printf(“sum=%d\n”,sum);/*輸出累加和*/}4.4for循環(huán)

③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。例如：for(i=1;i<=100;)/*省略了表達式3*/{sum=sum+i;i++;/*在循環(huán)體內(nèi)改變循環(huán)變量i的值*/}④省略表達式1和表達式3，相當(dāng)于在循環(huán)中只有表達式2，即只給出循環(huán)結(jié)束的條件。這時可以采用上述①和③中的方法，保證循環(huán)正常結(jié)束。⑤三個表達式全部省略，for(;;)相當(dāng)于while(1)。4.4for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(fù)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。4.4for循環(huán)

#include<stdio.h>voidmain(){intn,i,t=1;/*定義整型變量i,t,并對階乘t賦初值1*/printf("inputn:");/*輸出提示信息*/scanf("%d",&n);/*從鍵盤輸入n的值*/for(i=1;i<=n;i++)t=t*i;/*循環(huán)重復(fù)n次,計算n!*/printf("t=%d\n",t);/*輸出n的階乘*/}程序運行結(jié)果：inputn:5↙t=1204.4for循環(huán)

例4.74.4for循環(huán)

#include<stdio.h>voidmain(){inti;floatscore,max,min;scanf("%f",&score);max=score;/*將輸入的第一個學(xué)生的成績賦給max*/min=score;/*將輸入的第一個學(xué)生的成績賦給min*/

for(i=2;i<=10;i++){scanf("%f",&score);/*通過for循環(huán)輸入其他學(xué)生的成績*/if(score>max)/*輸入的成績大于max,將輸入的成績值賦給max*/max=score;if(score<min)/*輸入的成績小于min,則將輸入的成績值賦給min*/min=score;}printf("\nmax=%6.2fmin=%6.2f\n",max,min);}程序運行結(jié)果：758966489810079859068↙max=100.00min=︼48.004.4for循環(huán)

4.5break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(jié)束循環(huán)，或使用continue語句跳過循環(huán)體其余語句，轉(zhuǎn)向循環(huán)條件的判定語句。4.5

break語句和continue語句

4.5.1break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(zhuǎn)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(zhuǎn)至循環(huán)體下面的語句。例4.8找出在～100以內(nèi)的自然數(shù)中，能被9整除的第一個數(shù)。4.5

break語句和continue語句

#include<stdio.h>voidmain(){inti,n;printf("inputn:");scanf("%d",&n);for(i=n;i<=100;i++){if(i%9==0)/*判別i能否被9整除*/{printf("thefirstnumberis%d.\n",i);/*i能被9整除，則輸出i的值*/break;/*提前退出循環(huán)*/}}}程序運行結(jié)果：inputn:1↙thefirstnumberis9.inputn:65↙thefirstnumberis72.4.5

break語句和continue語句

4.5.2continue語句continue語句的一般形式為：continue;continue語句作用是：結(jié)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do…while語句中，continue語句把程序控制轉(zhuǎn)到while后面的表達式處，在for語句中，continue語句把程序控制轉(zhuǎn)到表達式3處。4.5

break語句和continue語句

例4.9找出在～100以內(nèi)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<stdio.h>voidmain(){inti,n;/*定義整型變量i,n*/printf("inputn:");/*輸出提示信息*/scanf("%d",&n);/*從鍵盤輸入n的值*/printf("thenumberis:");for(i=n;i<=100;i++){if(i%9==0)/*判別i能否被9整除*/{printf("%4d",i);/*i能被9整除，則輸出i的值*/continue;/*結(jié)束本次循環(huán),轉(zhuǎn)至i++處*/}}}程序運行結(jié)果：inputn:65↙thenumberis:︼︼72︼︼81︼︼90︼︼994.5

break語句和continue語句

例4.10分析下面程序的執(zhí)行結(jié)果。#include<stdio.h>voidmain(){intk,b=1;for(k=1;k<100;k++){printf("k=%d,b=%d\n",k,b);/*輸出k,b的值*/if(b>5)/*若b>10,則結(jié)束整個循環(huán)*/break;if(b%2==1)/*若b/2=1,則b=b+3并結(jié)束本次循環(huán)*/{b+=3;continue;/*轉(zhuǎn)至k++處*/}b--;}}程序運行結(jié)果：k=1,b=1k=2,b=4k=3,b=3k=4,b=64.5

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(jié)束本次循環(huán)，而不是終止整個循環(huán)的執(zhí)行；break語句則是結(jié)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(nèi)又包含另一個完整的循環(huán)結(jié)構(gòu)，稱為循環(huán)的嵌套。while、do…while和for三種循環(huán)語句可以互相嵌套，內(nèi)嵌的循環(huán)體內(nèi)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。1×1=12×1=22×2=43×1=33×2=63×3=94×1=44×2=84×3=124×4=165×1=55×2=105×3=15……………5×5=257×1=77×2=147×3=21……7×7=498×1=88×2=168×3=24…………8×8=649×1=99×2=189×3=27………………9×9=81分析：求積可以用兩層for循環(huán)結(jié)構(gòu)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(nèi)循環(huán)，j表示乘數(shù)。嵌套重復(fù)循環(huán)結(jié)構(gòu)總是先完整地執(zhí)行內(nèi)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(nèi)循環(huán)j從1變化到1，執(zhí)行1次，求出第一行的積：1×1=1執(zhí)行內(nèi)循環(huán)1次后，i增加1。在外循環(huán)i=2時，內(nèi)循環(huán)j從1變化到2，執(zhí)行2次，求出第二行的積：2×1=22×2=4執(zhí)行內(nèi)循環(huán)2次后，i增加1。在外循環(huán)i=3時，內(nèi)循環(huán)j從1變化到3，執(zhí)行3次，求出第三行的積：3×1=33×2=63×3=9外循環(huán)如此重復(fù)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<stdio.h>voidmain(){inti,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(nèi)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*/}printf("\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<stdio.h>voidmain(){inti,j,n;longintt,sum=0;printf("inputn:");scanf("%d",&n);for(i=1;i<=n;i++)/*外層循環(huán)重復(fù)n次，求累加和*/{t=1;/*置t的初值為1，以保證每次求階乘都從1開始連乘*/for(j=1;j<=i;j++)/*內(nèi)層循環(huán)重復(fù)i次，計算t=i!*/t=t*j;sum=sum+t;/*把i!累加到sum中*/}printf("sum=%ld\n",sum);}程序運行結(jié)果：inputn:4↙sum=334.6

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(nèi)循環(huán)是兩個并列的循環(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(jié)束后換行，接著輸出下一行。4.6

多重循環(huán)#include<stdio.h>voidmain(){intn,j,k;printf("inputn=");scanf("%d",&n);/*從鍵盤上輸入等腰三角形所占的行數(shù)*/for(k=1;k<=n;k++)/*此循環(huán)用于控制行數(shù)*/{for(j=1;j<40-k;j++)/*此循環(huán)用于控制星號前的空格*/printf("");for(j=1;j<=2*k-1;j++)/*此循環(huán)用于控制一行內(nèi)打印星號的個數(shù)*/printf("*");printf("\n");/*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)律是：每個數(shù)等于前兩個數(shù)之和。其可以用數(shù)學(xué)上的遞推公式來表示：4.7

程序舉例#include<stdio.h>voidmain(){longf1,f2,f3;intk;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)printf("\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(jié)果：112358132134558914423337761098715972584418167654.7

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(jié)構(gòu)實現(xiàn)，當(dāng)循環(huán)計算到某一項|temp|≤時循環(huán)結(jié)束，輸出sin(x)的值。4.7

程序舉例4.7

程序舉例#include<stdio.h>#include<math.h>#definePI3.14159voidmain(){floatx,x1,y;floatt,temp,nume;inti,j,sign=1;

printf("inputx=");/*輸出提示信息*/scanf("%f",&x1);/*從鍵盤輸入角度x1的值*/x=x1*PI/180;/*將角度x1換算成弧度*/y=x;/*把級數(shù)的第一項x作為累加和的初值*/temp=x;/*將x賦值給temp*/

4.7

程序舉例for(i=3;fabs(temp)>=1e-6;i+=2)/*當(dāng)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(dāng)前項的階乘t*/nume=nume*x;/*通過for循環(huán)計算當(dāng)前項的分子nume*/}sign=-sign;/*將sign值的符號取反*/temp=sign*nume/t;/*計算新的當(dāng)前項值temp*/y=y+temp;/*對temp進行累加*/}printf("sin(%.2f)=%f\n",x1,y);}程序運行結(jié)果：inputx=2↙sin(2.0)=0.0348994.7

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voidmain(){intm,i,k,flag;flag=1;/*將素數(shù)標志flag設(shè)置為1*/do{printf("inputainteger:");/*輸出提示信息*/scanf("%ld",&m);/*從鍵盤輸入變量m的值*/}while(m<=2);/*若m<=2，則結(jié)束do~while循環(huán)*/k=(int)sqrt(m);/*將sqrt(m)取整后賦值給變量k*/for(i=2;i<=k;i++)if(m%i==0)/*若m不是素數(shù)，則將素數(shù)標志flag置為0并結(jié)束循環(huán)*/{flag=0;break;}if(flag)/*若素數(shù)標志flag=1，則輸出該數(shù)是素數(shù)*/printf("%disaprimemumber.\n",m);else/*若素數(shù)標志flag=0，則輸出該數(shù)不是素數(shù)*/printf("%disnotaprimemumber.\n",m);}4.7

程序舉例程序運行結(jié)果：inputainteger:35↙35isnotaprimemumber.inputainteger:19↙19isaprimemumber.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(yīng)該滿足：5*a+2*b+c=100。4.7

程序舉例#include<stdio.h>voidmain(){inta,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+c==100)cnt++;/*經(jīng)過三重循環(huán)后，統(tǒng)計出有多少種換法*/printf("count=%d\n",cnt);/*輸出結(jié)果*/}程序運行結(jié)果：count=5414.7

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，101～104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<stdio.h>voidmain(){intnum1,num2,n,s,r;

intcnt0=0,cnt1=0,cnt2=0,cnt3=0,cnt4=0;intcnt5=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("inputtwointeger:");scanf("%d%d",&num1,&num2);}while(num1<0||num2<0||num1>num2);

/*若num1<0或num2<0或num1>num2,則退出循環(huán)*/for(n=num1;n<=num2;n++)/*循環(huán)用于控制整數(shù)在num1～num2之間*/{s=n;do{r=s%10;/*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*/{case0:cnt0++;break;case1:cnt1++;break;case2:cnt2++;break;