《編程基礎(chǔ)-C語言》項(xiàng)目五循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)

項(xiàng)目五

循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)任務(wù)12求階乘——for語句任務(wù)13求π的近似值——while語句任務(wù)14計(jì)算數(shù)字位數(shù)——do…while語句任務(wù)15統(tǒng)計(jì)非正常視力人數(shù)——轉(zhuǎn)移控制語句任務(wù)16輸出區(qū)間內(nèi)素?cái)?shù)——循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較與嵌套任務(wù)描述:編寫程序，求10！（10!=1*2*3…*10）。任務(wù)分析:在本任務(wù)中，“有規(guī)律性的重復(fù)”表現(xiàn)為每次在上次乘積的基礎(chǔ)上再乘以比上次大1的數(shù)，所以應(yīng)該用循環(huán)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。從1到10共有10個(gè)數(shù)相乘，也就是循環(huán)變量初值、步長增量、循環(huán)次數(shù)都已確定，所以適合用for語句來實(shí)現(xiàn)。任務(wù)12求階乘——for語句5.1for語句for語句的一般形式for(表達(dá)式1;表達(dá)式2;表達(dá)式3)

{語句序列;}說明：（1）“表達(dá)式1”一般為賦值表達(dá)式，為循環(huán)變量賦初值。（2）“表達(dá)式2”一般為關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，表示循環(huán)條件。（3）“表達(dá)式3”一般為賦值表達(dá)式，表示循環(huán)變量的更新。（4）“語句序列”是需要重復(fù)執(zhí)行的循環(huán)體，可以是單條語句，也可以是用花括號(hào)括起來的復(fù)合語句。任務(wù)12求階乘——for語句5.1for語句for語句的一般形式（1）計(jì)算“表達(dá)式1”的值，即對(duì)循環(huán)變量賦初值。（2）以“表達(dá)式2”作為循環(huán)條件，若結(jié)果為真，轉(zhuǎn)步驟（3）；若為假，轉(zhuǎn)步驟（5）。（3）執(zhí)行一次循環(huán)體，即“語句序列”。（4）計(jì)算“表達(dá)式3”，即對(duì)循環(huán)變量進(jìn)行更新，轉(zhuǎn)到步驟（2）。（5）結(jié)束循環(huán)，執(zhí)行for循環(huán)之后的語句。任務(wù)12求階乘——for語句5.1for語句for語句的一般形式從以上執(zhí)行流程可知，for循環(huán)先判斷條件后執(zhí)行循環(huán)體，因此循環(huán)次數(shù)可能為0。例：以下為計(jì)算1+2+…+10的程序段，試陳述程序執(zhí)行過程。sum=0;for(i=1;i<=10;i++)sum+=i;任務(wù)12求階乘——for語句5.1for語句2.for語句的變式（1）for語句中的表達(dá)式可以部分或全部省略，但兩個(gè)“;”不能省略。變式1：sum=0,i=1;for(;i<=10;i++)sum+=i;任務(wù)12求階乘——for語句變式2：sum=0;for(i=1;i<=10;){sum+=i;i++;}變式3：sum=0,i=1;for(;i<=10;){sum+=i;i++;}5.1for語句（2）for語句中的表達(dá)式允許出現(xiàn)與循環(huán)控制無關(guān)的表達(dá)式，例如剛才的程序段可以做如下變式：for(sum=0,i=1;i<=10;sum+=i,i++);任務(wù)12求階乘——for語句#include<stdio.h>main(){inti,t=1;for(i=1;i<=10;i++)t*=i;printf("10!=%d",t);}任務(wù)實(shí)施:任務(wù)12求階乘——for語句任務(wù)總結(jié):for語句特別適合于給定循環(huán)變量初值、步長增量以及循環(huán)次數(shù)的循環(huán)結(jié)構(gòu)。在使用for循環(huán)實(shí)現(xiàn)求和、求積運(yùn)算時(shí)要特別注意和積變量賦初值的問題。任務(wù)拓展:輸出所有的水仙花數(shù)（水仙花數(shù)是一個(gè)三位數(shù)，其各數(shù)位上的數(shù)字立方之和等于該書本身，如153=13+53+33）。任務(wù)12求階乘——for語句任務(wù)13求π的近似值——while語句任務(wù)描述:利用以下公式求解π的近似值，直到最后一項(xiàng)的絕對(duì)值小于10-8為止。任務(wù)分析:從公式來看，它滿足“有規(guī)律的重復(fù)”，要使用循環(huán)結(jié)構(gòu)，但跟任務(wù)12不同的是循環(huán)次數(shù)并不確定，所以要用一種新的循環(huán)語句——while語句。5.2while語句while語句用來實(shí)現(xiàn)“當(dāng)型”循環(huán)結(jié)構(gòu)，其一般格式為：while(表達(dá)式){語句序列;}（1）“表達(dá)式”一般為關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，表示循環(huán)條件。（2）“語句序列”是需要重復(fù)執(zhí)行的循環(huán)體，可以是單條語句，也可以是用花括號(hào)括起來的復(fù)合語句。（3）循環(huán)體內(nèi)一般要有能夠改變表達(dá)式值的操作，最終使表達(dá)式的值變?yōu)?，如果沒有改變表達(dá)式值的操作，也可以在循環(huán)體內(nèi)借助break語句強(qiáng)行退出循環(huán)。任務(wù)13求π的近似值——while語句5.2while語句while循環(huán)的執(zhí)行流程如圖所示：（1）以“表達(dá)式”作為循環(huán)條件，若結(jié)果為真，轉(zhuǎn)步驟（2）；若為假，轉(zhuǎn)步驟（4）。（2）執(zhí)行一次循環(huán)體，即“語句序列”。（3）返回步驟（1），開始下一輪的循環(huán)條件測(cè)試。（4）結(jié)束循環(huán)，執(zhí)行while循環(huán)之后的語句。任務(wù)13求π的近似值——while語句5.2while語句while循環(huán)的執(zhí)行流程如圖所示：（1）以“表達(dá)式”作為循環(huán)條件，若結(jié)果為真，轉(zhuǎn)步驟（2）；若為假，轉(zhuǎn)步驟（4）。（2）執(zhí)行一次循環(huán)體，即“語句序列”。（3）返回步驟（1），開始下一輪的循環(huán)條件測(cè)試。（4）結(jié)束循環(huán)，執(zhí)行while循環(huán)之后的語句。任務(wù)13求π的近似值——while語句#include<stdio.h>main(){intt=1;doublepi=0,i=1;while(1/i>=1e-8){pi+=1/i*t;t=-t;i+=2;}printf("pi=%lf\n",pi*4);}任務(wù)實(shí)施:任務(wù)13求π的近似值——while語句任務(wù)總結(jié):本任務(wù)用while語句完成了循環(huán)次數(shù)不確定的求解π的問題但并不意味著while語句不能完成循環(huán)次數(shù)確定的情況。任務(wù)拓展:1.編寫程序，用while語句求解10！。2.編寫程序，從鍵盤輸入一行字符，統(tǒng)計(jì)其中英文字母、數(shù)字和其它字符的個(gè)數(shù)。任務(wù)13求π的近似值——while語句任務(wù)14計(jì)算數(shù)字位數(shù)——do…while語句任務(wù)描述:編寫程序，從鍵盤輸入一個(gè)整數(shù)，計(jì)算該整數(shù)有幾位數(shù)。任務(wù)分析:本任務(wù)的基本思路是將整數(shù)反復(fù)除以10，直到商為0為止，執(zhí)行除法的次數(shù)就是該數(shù)的位數(shù)。由于整數(shù)至少有一位數(shù)，也就是循環(huán)體至少要執(zhí)行一次，所以選用“直到型”循環(huán)更合適，即do…while語句。5.3do…while語句do…while語句用來實(shí)現(xiàn)“直到型”循環(huán)結(jié)構(gòu)，其一般格式為：do{語句序列;}while(表達(dá)式);（1）“表達(dá)式”一般為關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，表示循環(huán)條件，相當(dāng)于for語句中的“表達(dá)式2”。需要特別注意的是“while(表達(dá)式);”中的“;”不能省略。（2）“語句序列”是需要重復(fù)執(zhí)行的循環(huán)體，循環(huán)體無論是單條語句還是復(fù)合語句都建議用花括號(hào)括起來。（3）循環(huán)體內(nèi)一般要有能夠改變表達(dá)式值的操作，最終使表達(dá)式的值變?yōu)?；如果沒有改變表達(dá)式值的操作，也可以在循環(huán)體內(nèi)借助break語句強(qiáng)行退出循環(huán).。任務(wù)14計(jì)算數(shù)字位數(shù)——do…while語句5.3do…while語句do…while語句執(zhí)行過程如圖所示：（1）執(zhí)行一次循環(huán)體，即“語句序列”。（2）以“表達(dá)式”作為循環(huán)條件，若結(jié)果為真，轉(zhuǎn)步驟（1）；若為假，轉(zhuǎn)步驟（3）。（3）結(jié)束循環(huán)，執(zhí)行do…while循環(huán)之后的語句。從以上執(zhí)行流程可知，do…while循環(huán)是先執(zhí)行循環(huán)后體判斷條件，因此循環(huán)次數(shù)>0。任務(wù)14計(jì)算數(shù)字位數(shù)——do…while語句#include<stdio.h>main(){intx,num=0;printf("請(qǐng)輸入一個(gè)整數(shù)：");scanf("%d",&x);do{num++;x=x/10;}while(x!=0);printf("有%d位數(shù)\n",num);}任務(wù)實(shí)施:任務(wù)14計(jì)算數(shù)字位數(shù)——do…while語句任務(wù)總結(jié):本任務(wù)用do…while語句完成了循環(huán)體至少循環(huán)一次但總循環(huán)次數(shù)不確定的求解數(shù)字位數(shù)的問題，要注意條件while(x!=0);中的“;”不能遺漏。任務(wù)拓展:1.輸入兩個(gè)正整數(shù)，使用輾轉(zhuǎn)相除法求它們的最大公約數(shù)和最小公倍數(shù)。（輾轉(zhuǎn)相除法又名歐幾里得算法，這條算法基于一個(gè)定理：兩個(gè)正整數(shù)a和b,它們的最大公約數(shù)等于較大數(shù)a除以較小數(shù)b的余數(shù)c和較小數(shù)b之間的最大公約數(shù)。）2.用do…while語句完成任務(wù)13中求解π的近似值。任務(wù)14計(jì)算數(shù)字位數(shù)——do…while語句任務(wù)描述:現(xiàn)行推廣使用的對(duì)數(shù)視力表采用5分記錄法，六歲以上的兒童或成人有5.0及以上的視力方為正常視力。編寫兩個(gè)程序，完成以下功能：（1）輸入十個(gè)中學(xué)生的裸眼視力，判斷是否含有非正常視力。（2）輸入十個(gè)中學(xué)生的裸眼視力，輸出其中的非正常視力并統(tǒng)計(jì)非正常視力出現(xiàn)的次數(shù)。任務(wù)分析:在本任務(wù)中，程序有可能不是完整地執(zhí)行十次循環(huán)，這時(shí)需要根據(jù)情況在循環(huán)結(jié)構(gòu)中加入轉(zhuǎn)移控制語句：break語句或continue語句。任務(wù)15統(tǒng)計(jì)非正常視力人數(shù)——轉(zhuǎn)移控制語句5.4break語句在任務(wù)11中已經(jīng)介紹過break語句可以使程序跳出switch結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)而執(zhí)行switch結(jié)構(gòu)之后的語句。實(shí)際上break語句的作用不止如此，它還可以用于for語句、while語句以及do…while語句構(gòu)成的循環(huán)結(jié)構(gòu)中，使程序跳出循環(huán)，轉(zhuǎn)移到循環(huán)之后的語句。任務(wù)15統(tǒng)計(jì)非正常視力人數(shù)——轉(zhuǎn)移控制語句5.4break語句例如著名的愛因斯坦階梯問題：有一個(gè)長階梯，若每步上2階，最后剩下1階；若每步上3階，最后剩2階；若每步上5階，最后剩下4階；若每步上6階，最后剩5階；只有每步上7階，最后剛好一階也不剩，請(qǐng)問該階梯至少有多少階。程序代碼如下：for(i=7;1;i=i+7){if(i%3==2&&i%5==4&&i%6==5){printf("%d",i);break;}}任務(wù)15統(tǒng)計(jì)非正常視力人數(shù)——轉(zhuǎn)移控制語句5.4break語句使用break語句有兩點(diǎn)需要注意：（1）break語句在switch結(jié)構(gòu)中，只退出其所在的switch結(jié)構(gòu)，而不影響switch所在的任何循環(huán)或與其嵌套的switch結(jié)構(gòu)。（2）break語句在嵌套的循環(huán)中只能跳出它所在的那層循環(huán)，而不能從內(nèi)層循環(huán)直接跳出最外層循環(huán)（這一點(diǎn)將在下一任務(wù)中體現(xiàn)）。任務(wù)15統(tǒng)計(jì)非正常視力人數(shù)——轉(zhuǎn)移控制語句5.5continue語句continue語句只能用在循環(huán)中，用來提前結(jié)束本輪循環(huán)，進(jìn)入下一輪循環(huán)。continue語句與break語句的區(qū)別是：前者只是提前結(jié)束本輪循環(huán)進(jìn)入下一輪循環(huán)，也就是不執(zhí)行本輪循環(huán)continue之后的語句，并不跳出循環(huán)結(jié)構(gòu)，而后者則是直接跳出循環(huán)結(jié)構(gòu)。例如：for(i=1;i<=30;i++){if(i%3==0)continue;printf("%5d",i);}任務(wù)15統(tǒng)計(jì)非正常視力人數(shù)——轉(zhuǎn)移控制語句（1）#include<stdio.h>main(){inti,t=0;floatx;printf("請(qǐng)輸入十個(gè)學(xué)生的視力：");for(i=1;i<=10;i++){scanf("%f",&x);if(x<5.0){t=1;break;}}if(t==1)printf("有非正常視力\n");elseprintf("沒有非正常視力\n");}任務(wù)實(shí)施:任務(wù)15統(tǒng)計(jì)非正常視力人數(shù)——轉(zhuǎn)移控制語句（2）#include<stdio.h>main(){inti,t=0;floatx;printf("請(qǐng)輸入十個(gè)學(xué)生的視力：");for(i=1;i<=10;i++){scanf("%f",&x);if(x>=5.0)continue;printf("%5.1f",x);t++;}printf("\n非正常視力出現(xiàn)%d次\n",t);}任務(wù)實(shí)施:任務(wù)15統(tǒng)計(jì)非正常視力人數(shù)——轉(zhuǎn)移控制語句任務(wù)總結(jié):程序（1）中一旦遇到非正常視力便啟動(dòng)break語句直接退出循環(huán)；程序（2）中遇到正常視力就執(zhí)行continue語句結(jié)束本次循環(huán)進(jìn)入下一次循環(huán)。任務(wù)拓展:編寫程序，輸入一個(gè)整數(shù)，判斷是否為素?cái)?shù)（素?cái)?shù)又叫質(zhì)數(shù)，是指除了1和它本身外，不能被其他自然數(shù)整除的大于1的自然數(shù)）。任務(wù)15統(tǒng)計(jì)非正常視力人數(shù)——轉(zhuǎn)移控制語句任務(wù)描述:請(qǐng)?jiān)谏蟼€(gè)任務(wù)拓展中素?cái)?shù)判斷的基礎(chǔ)上，繼續(xù)完善程序，輸出100以內(nèi)所有的素?cái)?shù)，8個(gè)一行。任務(wù)分析:完成單個(gè)素?cái)?shù)判斷就已經(jīng)使用了循環(huán)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上輸出區(qū)間內(nèi)所有素?cái)?shù)就需要循環(huán)結(jié)構(gòu)的嵌套了。嵌套之前，先來比較一下所有的循環(huán)結(jié)構(gòu)，以便選擇合適的循環(huán)嵌套。任務(wù)16輸出區(qū)間內(nèi)素?cái)?shù)——循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較與嵌套5.6循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較前面的任務(wù)分別介紹了for語句、while語句以及do…while語句構(gòu)成的三種循環(huán)結(jié)構(gòu)，通常狀況下這三種結(jié)構(gòu)是通用的，但在使用上各有特色。如果在執(zhí)行循環(huán)體之前能夠確定循環(huán)次數(shù)，或者能夠確定循環(huán)變量的初值、終值和步長，一般選用for循環(huán)；如果循環(huán)次數(shù)由循環(huán)體執(zhí)行情況確定，并且循環(huán)體有可能一次也不執(zhí)行，一般選用while循環(huán)；如果循環(huán)次數(shù)由循環(huán)體執(zhí)行情況確定，并且循環(huán)體至少執(zhí)行一次，則選用do…while循環(huán)。任務(wù)16輸出區(qū)間內(nèi)素?cái)?shù)——循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較與嵌套5.6循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較用while語句和do…while語句處理同一問題時(shí)，若循環(huán)體部分是一樣的，它們的執(zhí)行結(jié)果會(huì)有兩種情況：如果while語句第一次判斷條件為真，則兩者執(zhí)行結(jié)果相同；否則兩者結(jié)果不同。當(dāng)輸入不同的k值時(shí)，試比較執(zhí)行完兩個(gè)程序段后k值的不同。程序段1：scanf(“%d”,&k);while(k<10)++k;任務(wù)16輸出區(qū)間內(nèi)素?cái)?shù)——循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較與嵌套程序段2：scanf(“%d”,&k);do{++k;}while(k<10);5.7循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較循環(huán)嵌套是指在一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體內(nèi)部又包含一個(gè)完整的循環(huán)結(jié)構(gòu)。處于循環(huán)體內(nèi)部的循環(huán)結(jié)構(gòu)稱為內(nèi)層循環(huán)，處于循環(huán)較外部的循環(huán)結(jié)構(gòu)稱為外層循環(huán)。如果內(nèi)層循環(huán)中再包含其它循環(huán)結(jié)構(gòu)，則稱為多重循環(huán)。根據(jù)解決問題的需要及語句的使用特色，for語句、while語句和do…while語句可以自身嵌套，也可以互相嵌套。為了使層次分明，嵌套循環(huán)的書寫最好采用縮進(jìn)形式。任務(wù)16輸出區(qū)間內(nèi)素?cái)?shù)——循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較與嵌套5.7循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較例如，以下是打印加法口訣表的程序：#include<stdio.h>main(){inti,j;for(i=1;i<=9;i++){for(j=1;j<=i;j++)printf("%3d+%d=%-3d",j,i,i+j);printf("\n");/*屬于外層循環(huán)*/}}任務(wù)16輸出區(qū)間內(nèi)素?cái)?shù)——循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較與嵌套#include<stdio.h>#include<math.h>main(){intn,j,t,m,cnt=0;for(n=2;n<100;n++){t=1;