第4章 循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)

第4章循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)4.1引例4.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)與循環(huán)語句4.3幾種循環(huán)的比較4.4循環(huán)嵌套4.5流程控制語句4.6循環(huán)程序舉例4.1引例【例4.1】編寫程序，輸入全班30個(gè)學(xué)生的數(shù)學(xué)、英語、計(jì)算機(jī)成績，計(jì)算每位學(xué)生的總分和平均分，并輸出。

printf("InputMathscore,Englishscore,Computerscore:\n");

scanf("%d%d%d",&MaScore,&EnScore,&CScore);

sum=MaScore+EnScore+CScore;

aver=sum/3.0;

printf("Thesumis%d\nTheaverageis%.1f\n",sum,aver);

i=1; while(i<=30)

{

i++; }#include<stdio.h> intmain(void) { inti,MaScore,EnScore,CScore,sum; floataver;

i=1; //循環(huán)變量i賦初值為1

while(i<=30) //當(dāng)i<=30時(shí)執(zhí)行花括號(hào)內(nèi)的語句

{

printf("InputMathscore,Englishscore,Computerscore:\n");scanf("%d%d%d",&MaScore,&EnScore,&CScore);sum=MaScore+EnScore+CScore; aver=sum/3.0; printf("Thesumis%d\nTheaverageis%.1f\n",sum,aver);

i++; //循環(huán)變量i的值加1

} return0; }4.1引例

順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)是用于結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu)。按照結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)，任何復(fù)雜問題都可用這三種結(jié)構(gòu)編程實(shí)現(xiàn)，它們是各種復(fù)雜程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。4.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)與循環(huán)語句

C語言提供while、do-while、for三種循環(huán)語句來實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)。循環(huán)語句在給定條件成立的情況下，重復(fù)執(zhí)行某個(gè)程序段，這個(gè)被重復(fù)執(zhí)行的程序段稱為循環(huán)體。

4.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)與循環(huán)語句

1.while循環(huán)

while循環(huán)屬于當(dāng)型循環(huán)，即當(dāng)某個(gè)給定的條件成立時(shí)執(zhí)行循環(huán)體，否則終止循環(huán)體的執(zhí)行。

while語句的一般形式為：

while（表達(dá)式）循環(huán)體

4.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)與循環(huán)語句

while循環(huán)的執(zhí)行過程如下：（1）計(jì)算循環(huán)條件表達(dá)式的值；（2）如果循環(huán)條件表達(dá)式的值為“真”（非0），則執(zhí)行循環(huán)體的語句序列，并返回步驟（1）；否則，轉(zhuǎn)（3）；（3）循環(huán)結(jié)束。

例4.1用while語句實(shí)現(xiàn)了循環(huán)輸出，實(shí)現(xiàn)的語句為：

i=1; while(i<=30)

{

printf("InputMathscore,Englishscore,Computerscore:\n");scanf("%d%d%d",&MaScore,&EnScore,&CScore)sum=MaScore+EnScore+CScore; aver=sum/3.0; printf("Thesumis%d\nTheaverageis%.1f\n",sum,aver); i++;

}4.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)與循環(huán)語句

2.do-while循環(huán)do-while循環(huán)屬于直到型循環(huán)，先執(zhí)行循環(huán)體，再檢查給定的條件是否成立，若成立，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體，否則，循環(huán)結(jié)束。do-while循環(huán)的一般形式為：

do

循環(huán)體

while（表達(dá)式）;

4.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)與循環(huán)語句

do-while的執(zhí)行過程如下：（1）執(zhí)行循環(huán)體中的語句；（2）計(jì)算循環(huán)條件表達(dá)式的值；（3）如果循環(huán)條件表達(dá)式的值為“真”（非0），則轉(zhuǎn)（1），否則，轉(zhuǎn)（4）；（4）循環(huán)結(jié)束。用

do-while語句實(shí)現(xiàn)例4.1中的循環(huán)輸出，實(shí)現(xiàn)的語句為：

i=1; do {printf("InputMathscore,Englishscore,Computerscore:\n");scanf("%d%d%d",&MaScore,&EnScore,&CScore)sum=MaScore+EnScore+CScore; aver=sum/3.0; printf("Thesumis%d\nTheaverageis%.1f\n",sum,aver);

i++;

}while(i<=30);while和do---while循環(huán)的比較#include<stdio.h> intmain(void) { inti; i=1;

while(i<=100) { i=i+1; } printf(”%d\n”,i); return0; }#include<stdio.h> intmain(void) { inti; i=1;

do { i=i+1; }while(i<=100);

printf(”%d\n”,i);

return0; }while和do---while循環(huán)的比較#include<stdio.h> intmain(void) { inti; i=101;

while(i<=100) { i=i+1; } printf(”%d\n”,i); return0; }#include<stdio.h> intmain(void) { inti; i=101;

do { i=i+1; }while(i<=100);

printf(”%d\n”,i);

return0; }while和do---while循環(huán)的比較比較兩種循環(huán)的運(yùn)行結(jié)果： 第（1）個(gè)程序運(yùn)行后輸出為：101

第（2）個(gè)程序運(yùn)行后輸出為：102習(xí)題3-4用戶輸入一元二次方程的系數(shù)a、b、c，編程，判斷該方程在實(shí)數(shù)范圍內(nèi)是否有根，并輸出其實(shí)數(shù)根。習(xí)題3-5編寫一個(gè)商場(chǎng)購物打折的程序。計(jì)算方法如下：

x x<1000x*0.9 1000≤x<2000y＝x*0.8 2000≤x<4000x*0.7 4000≤x<6000x*0.6 x≥6000

要求：（1）用if語句編寫程序。 （2）用switch語句編寫程序。4.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)與循環(huán)語句 i=1; while(i<=100){

i++; } i=1; do{

i++; }while(i<=100);4.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)與循環(huán)語句 i=101; while(i<=100){

i++; } i=101; do{

i++; }while(i<=100);4.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)與循環(huán)語句for(i=1;i<=100;i++){}

i=1; while(i<=100){

i++; }4.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)與循環(huán)語句3.for循環(huán)

for語句的一般形式為for(表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3)

語句設(shè)置初始條件，只執(zhí)行一次?？梢詾榱銈€(gè)、一個(gè)或多個(gè)變量設(shè)置初值執(zhí)行4.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)與循環(huán)語句3.for循環(huán)

for語句的一般形式為for(表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3)

語句循環(huán)條件表達(dá)式，用來判定是否繼續(xù)循環(huán)。在每次執(zhí)行循環(huán)體前先執(zhí)行此表達(dá)式，決定是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)4.2循環(huán)控制結(jié)構(gòu)與循環(huán)語句3.for循環(huán)

for語句的一般形式為for(表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3)

語句作為循環(huán)的調(diào)整器，例如使循環(huán)變量增值，它是在執(zhí)行完循環(huán)體后才進(jìn)行的注意 當(dāng)循環(huán)體只有一條語句時(shí)，可以不使用花括號(hào)，則for語句的范圍直到for后面第一個(gè)分號(hào)處 for(i=1;i<=30;i++){

printf("%d\n",i);}注意 當(dāng)循環(huán)體只有一條語句時(shí)，可以不使用花括號(hào)，則for語句的范圍直到for后面第一個(gè)分號(hào)處 for（i=1;i<=30;i++) printf("%d\n",i); printf("%d\n",i);注意 當(dāng)循環(huán)體只有一條語句時(shí)，可以不使用花括號(hào)，則for語句的范圍直到for后面第一個(gè)分號(hào)處 for（i=1;i<=30;i++);

printf("%d\n",i); printf("%d\n",i);注意 for循環(huán)的三個(gè)表達(dá)式之間的分隔符是分號(hào)，有且僅有兩個(gè)分號(hào)，既不能多，也不能少。for(s=0,i=1;i<=100;i++) {s=2*i+1; }逗號(hào)表達(dá)式intx=3,y;y=(x+3,x-=5,x+6);注意 for循環(huán)的三個(gè)表達(dá)式均可以省略，但兩個(gè)分號(hào)不可少。i=1;for(;i<=100;i++) { printf("%d\t%d\n",i,i*i);

}4.3幾種循環(huán)的比較【例4.2】編程求累加之和，從鍵盤輸入n，計(jì)算=1+2+3+……+n的和，并輸出和?！締栴}分析】S0=0S1=S0+1S2=S1+2….S99=S98+99S100=S99+100Si=Si-1+iS=S+iints=0,i,n;scanf(“%d”,&n);for(i=1;i<=n;i++){

s=s+i；}4.3幾種循環(huán)的比較【例4.2】編程求累加之和，從鍵盤輸入n，計(jì)算=1+2+3+……+n的和，并輸出和。ints=0,i,n;scanf(“%d”,&n);for(i=1;i<=n;i++){

s=s+i；}ints=0,i=1,n;scanf(“%d”,&n);while(i<=n){

s=s+i; i=i+1;}4.3幾種循環(huán)的比較【例4.2】編程求累加之和，從鍵盤輸入n，計(jì)算=1+2+3+……+n的和，并輸出和。ints=0,i,n;scanf(“%d”,&n);for(i=1;i<=n;i++){

s=s+i；}ints=0,i=1,n;scanf(“%d”,&n);do{

s=s+i; i=i+1;}while(i<=n);思考：1、求1+3+5+…+992、求2+4+6+…+1003、求50+51+…+1004、求ints=0,i,n;scanf(“%d”,&n);for(i=1;i<=n;i++){

s=s+i；}4.3幾種循環(huán)的比較（1）循環(huán)變量初始化：while、do-while在循環(huán)前指定；for循環(huán)可以在表達(dá)式1中指定。 （2）循環(huán)判斷條件：while、do-while在while后面的括號(hào)內(nèi)指定循環(huán)條件；for循環(huán)在表達(dá)式2中指定循環(huán)條件。 （3）循環(huán)變量的改變：為了使循環(huán)能正常結(jié)束，while和do-while應(yīng)在循環(huán)體中包含使循環(huán)趨于結(jié)束的語句；for循環(huán)可以在表達(dá)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(dá)式3中。因此，for語句的功能更強(qiáng)，凡用while循環(huán)能完成的，用for循環(huán)都能實(shí)現(xiàn)。 （4）while、for先判循環(huán)條件，后執(zhí)行；do-while先執(zhí)行，后判斷循環(huán)條件。 （5）while、do-while、for循環(huán)均可用break語句跳出循環(huán)，用continue提前結(jié)束本次循環(huán)體的執(zhí)行，而進(jìn)入下一次循環(huán)【例4.3】編程求累乘之積，從鍵盤輸入n，計(jì)算n！，并輸出?！締栴}分析】這是一個(gè)累乘問題，需要先后將n個(gè)數(shù)相乘，如果用ti表示前i項(xiàng)之積，那么有如下公式：t0=1t1=t0*1t2=t1*2 =>ti=ti-1*i=> t=t*i…tn=tn-1*n

inti,n;longintt=1;

printf(“請(qǐng)輸入n的值：\n”);scanf(“%d”,&n);

for(i=1;i<=n;i++){

t=t*i;}【例4.4】編程，用“歐幾里德”算法求兩個(gè)自然數(shù)m和n的最大公約數(shù)?！締栴}分析】“歐幾里德”算法又稱“輾轉(zhuǎn)相除法”，是求兩個(gè)自然數(shù)的最大公約數(shù)的經(jīng)典算法。它先將m除以n求余數(shù)r，并判斷余數(shù)r是否為0，如果余數(shù)r為0，則n就是最大公約數(shù)，否則，就輾轉(zhuǎn)賦值（m=n，n=r），再重復(fù)相除求余并判斷，直到余數(shù)r為0為止。例如：mnr（m%n）判斷條件（m%n!=0）第1次2496 成立第2次963 成立第3次630 不成立（終止）則3為所求得的最大公約數(shù)。

do { r=m%n; m=n;

n=r;

}while(r!=0);

printf("最大公約數(shù)為：%d\n",?);

do { r=m%n; m=n;

n=r;

}while(r!=0);

printf("最大公約數(shù)為：%d\n",m);

while(n!=0) { r=m%n; m=n;

n=r;

}

printf("最大公約數(shù)為：%d\n",m);

while(n!=0) { r=m%n; m=n;

n=r;

}

printf("最大公約數(shù)為：%d\n",m);

while(1)

{ r=m%n;

if(r==0)break; m=n; n=r;

} printf("最大公約數(shù)為：%d\n",n);

while(1)

{ r=m%n;

if(r==0)break; m=n; n=r;

} printf("最大公約數(shù)為：%d\n",n);

4.4循環(huán)的嵌套一個(gè)循環(huán)體內(nèi)又包含另一個(gè)完整的循環(huán)結(jié)構(gòu)，稱為循環(huán)的嵌套內(nèi)嵌的循環(huán)中還可以嵌套循環(huán)，這就是多層循環(huán)3種循環(huán)(while循環(huán)、do…while循環(huán)和for循環(huán))可以互相嵌套【例4.5】編程，根據(jù)輸入的邊長n（即字符*的個(gè)數(shù)），輸出下列字符圖形。如n=5時(shí)： ***** ***** ***** ***** ***** for(i=1;i<=n;i++)

{ for(j=1;j<=n;j++)

printf("*"); printf(“\n”);

}

例:

輸出以下4*5的矩陣。12345246810369121548121620for(i=1;i<=4;i++){ for(j=1;j<=5;j++)printf(“*"); printf("\n"); }

for(i=1;i<=4;i++){ for(j=1;j<=5;j++)printf(“%d“,i*j); printf("\n"); }

for(i=1;i<=4;i++){ for(j=1;j<=5;j++)printf(“%d“,i*j); printf("\n"); }

for(i=1;i<=4;i++){ for(j=1;j<=5;j++)printf(“%d\t“,i*j); printf("\n"); }

for(i=1;i<=4;i++){ for(j=1;j<=5;j++)printf(“*"); printf("\n");

}

for(i=1;i<=4;i++){ for(j=1;j<=i;j++)printf(“*"); printf("\n");

}

【例4.6】編程，用窮舉法解決百錢買百雞問題：一百個(gè)銅錢買了一百只雞，其中公雞一只5錢、母雞一只3錢，小雞一錢3只，問一百只雞中公雞、母雞、小雞各多少？【問題分析】這是一個(gè)古典數(shù)學(xué)問題，設(shè)一百只雞中公雞、母雞、小雞分別為x，y，z，則可以得到：

5x+3y+z/3=100x+y+z=100

【例4.6】編程，用窮舉法解決百錢買百雞問題：一百個(gè)銅錢買了一百只雞，其中公雞一只5錢、母雞一只3錢，小雞一錢3只，問一百只雞中公雞、母雞、小雞各多少？【問題分析】這里x，y，z為正整數(shù)，且z是3的倍數(shù)；由于雞和錢的總數(shù)都是100，可以確定x，y，z的取值范圍：

(1)x的取值范圍為1～20（一百錢最多買20只公雞）

(2)y的取值范圍為1～33（一百錢最多買33只母雞）

(3)z的取值范圍為3～99，步長為3（小雞一買就是3只，且小雞的數(shù)量不能超過總數(shù)100）對(duì)于這個(gè)問題我們可以用窮舉的方法，遍歷x，y，z的所有可能組合，只要滿足“百錢，百雞”的條件，即可得到問題的解。for(x=1;x<=20;x++){

for(y=1;y<=33;y++)

{

for(z=3;z<=99;z+=3)

{

if((5*x+3*y+z/3==100)

&&(x+y+z==100))printf("公雞只數(shù):%d,母雞只數(shù):%d,小雞只數(shù):%d\n",x,y,z);

}

}}

for(x=1;x<=20;x++){

for(y=1;y<=33;y++)

{

z=100-x-y;

if((5*x+3*y+z/3==100)

&&(z%3==0))printf("公雞只數(shù):%d,母雞只數(shù):%d,小雞只數(shù):%d\n",x,y,z);

}}

4.5流程控制語句

4.5.1用break語句提前終止循環(huán)4.5.2用continue語句提前結(jié)束本次循環(huán)用break語句提前終止循環(huán)break語句可以用來從循環(huán)體內(nèi)跳出循環(huán)體，即提前結(jié)束循環(huán)，接著執(zhí)行循環(huán)下面的語句用break語句提前終止循環(huán)【例4.7】某大學(xué)生生病，急需手術(shù)費(fèi)8萬元，現(xiàn)面向全院2000個(gè)學(xué)生募捐，當(dāng)總數(shù)達(dá)到8萬元時(shí)就結(jié)束，統(tǒng)計(jì)此時(shí)捐款的人數(shù)，以及平均每人捐款的數(shù)目。

【問題分析】捐款過程可以用循環(huán)來處理，但循環(huán)的實(shí)際次數(shù)事先不能確定，但最多循環(huán)2000次，在循環(huán)中累計(jì)捐款總數(shù)，并用if語句檢查是否達(dá)到8萬元，如果達(dá)到，就用break終止循環(huán)，不再累加，并計(jì)算人均捐款數(shù)。for(i=1,total=0;i<=2000;i++){ printf("pleaseenteramount:");scanf("%f",&amount);total=total+amount;if(total>=80000)break;

}

if(i>2000) aver=total/2000;elseaver=total/i;printf("num=%d\naver=

%10.2f\n",i,aver);

用continue語句提前結(jié)束本次循環(huán)有時(shí)并不希望終止整個(gè)循環(huán)的操作，而只希望提前結(jié)束本次循環(huán)，而接著執(zhí)行下次循環(huán)。這時(shí)可以用continue語句用continue語句提前結(jié)束本次循環(huán)【例4.8】輸出1-100之間不能被3整除的數(shù)?！締栴}分析】此題需要對(duì)1-100之間的每一個(gè)整數(shù)檢查，如果不能被3整除，就將此數(shù)輸出，提前進(jìn)入下一個(gè)的檢查。如果能被3整除，就不輸出此數(shù)。無論是否輸出此數(shù)，都要接著檢查下一個(gè)數(shù)（直到100為止）。 for(n=1;n<=100;n++){ if(n%3==0) {

continue; } printf("%4d",n);

}

for(n=1;n<=100;n++){ if(n%3==0) {

break; } printf("%4d",n);

}

break語句和continue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(gè)循環(huán)的執(zhí)行break語句結(jié)束整個(gè)循環(huán)過程，不再判斷執(zhí)行循環(huán)的條件是否成立4.6循環(huán)程序舉例【例4.9】編程，從鍵盤輸入n，計(jì)算1！+2！+3！+……+n！的值，并輸出?！締栴}分析】此題可結(jié)合例4.2（累加求和）和例4.3（累乘求積）的程序，用嵌套循環(huán)來實(shí)現(xiàn)。其中，外層循環(huán)控制變量i的值從1變化到n，以計(jì)算從1到n的各個(gè)階乘值的累加求和，而內(nèi)層循環(huán)控制變量j的值從1變化到i，以計(jì)算從1到i的累乘結(jié)果即階乘i!。 longs=0,t;

for(i=1;i<=n;i++)

{

t=1; for(j=1;j<=i;j++) { t=t*j;

}

s=s+t;

} longs=0,t=1; for(i=1;i<=n;i++) {

t=t*i;

s=s+t; }【程序分析】在這段程序中，我們根據(jù)累加和的前項(xiàng)和后項(xiàng)的關(guān)系，利用前項(xiàng)來計(jì)算后項(xiàng)，即將累加項(xiàng)表示為“t=t*i；”，因?yàn)閠只在循環(huán)之前初始化過，在第i次循環(huán)中，賦值號(hào)右側(cè)的t中保留的是上一次累乘的結(jié)果，即（i-1）！，再用（i-1）!*i得到的就是i!了。程序只用了單重循環(huán)，大大減少了循環(huán)的次數(shù)，提高了效率。循環(huán)體語句“s=s+t；”中s是累加和，t是累加項(xiàng)，就是每次要累加的項(xiàng)。編寫累加求和的關(guān)鍵在于尋找累加項(xiàng)的構(gòu)成規(guī)律。（1）當(dāng)累加的項(xiàng)較為復(fù)雜或者前后項(xiàng)之間無關(guān)時(shí)，需要單獨(dú)計(jì)算每個(gè)累加項(xiàng)。（2）而當(dāng)累加項(xiàng)的前項(xiàng)與后項(xiàng)之間有關(guān)時(shí)，我們可以根據(jù)累加項(xiàng)的后項(xiàng)與前項(xiàng)之間的關(guān)系，通過前項(xiàng)來計(jì)算后項(xiàng)。如例4.9改進(jìn)的程序代碼就利用了累加項(xiàng)的后項(xiàng)和前項(xiàng)的關(guān)系。若ti表示第i項(xiàng)，ti-1表示第i-1項(xiàng)，后項(xiàng)與前項(xiàng)存在如下比例關(guān)系：【例4.10】編程，求【問題分析】累加項(xiàng)為，可用數(shù)學(xué)庫函數(shù)pow(x,i)來求xi，再除以i就可直接得到累加項(xiàng)的值。 s=0; for(i=1;i<=n;i++) {

t=pow(x,i)/i; s=s+t; } doubles=1,t=1;

i=1; while(fabs(t)>=1e-6)

{

t=t*(-x/i);

s=s+t;

i++; }

intf1=1,f2=1,f,i; printf("%12d%12d",f1,f2); for(i=3;i<=20;i++) { f=f1+f2; printf("%12d",f); if(i%4==0) printf("\n"); f1=f2; f2=f; } 可以改進(jìn)： intf1=1,f2=1,i; for(i=1;i<=10;i++) { printf("%12d%12d",f1,f2); if(i%2==0)

printf("\n"); f1=f1+f2;

f2=f2+f1; }

【例4.13】編程，輸入一個(gè)大于3的整數(shù)n，判定它是否為素?cái)?shù)（prime，又稱質(zhì)數(shù)）【問題分析】素?cái)?shù)除了1和本身之外，不能被任何數(shù)整除。要判斷n是否為素?cái)?shù)，可采用的算法：使n依次除以i,i=2，3，……，(n-1)，用循環(huán)實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)循環(huán)中，如果n能被當(dāng)前的i整除，則n不是素?cái)?shù)，不需要再判斷n是否能被i+1整除了，立即結(jié)束循環(huán)，此時(shí)i<n；如果n不能被當(dāng)前的i整除，則將i自增1，判斷n是否能被下一個(gè)i整除。當(dāng)i的值超過了n-1，表示在[2,n-1]范圍內(nèi)沒有找到一個(gè)數(shù)能整除n，則n為素?cái)?shù)。 for(i=2;i<n;i++) { if(n%i==0) break; } if(i<n) printf("%d不是素?cái)?shù)\n",n); else printf("%d是素?cái)?shù)\n",n);【程序改進(jìn)】在判斷n是否能被i整除時(shí)，不必將i的范圍設(shè)為[2,n-1]，只需判斷[2,]范圍內(nèi)的整數(shù)i是否能整除n即可。例如判斷23是否為素?cái)?shù)，只要判斷23是否能被2，3，4整除，若2，3，4都不能整除23，那么23一定是一個(gè)素?cái)?shù)。這樣就大大減少了循環(huán)的次數(shù)，提高了執(zhí)行效率。 for(i=2;i<=sqrt(n);i++) { if(n%i==0) break; } if(i