1、C語言程序設(shè)計教程（第5版）人民郵電出版社第5章 循環(huán)結(jié)構(gòu) 李麗娟 2019年8月第5章 循環(huán)結(jié)構(gòu)本章主要內(nèi)容1. for循環(huán)語句結(jié)構(gòu)2. while循環(huán)語句結(jié)構(gòu)3. do-while循環(huán)結(jié)構(gòu)4. break和continue語句的作用5. 循環(huán)結(jié)構(gòu)的嵌套6. 案例分析第5章 循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)就是重復(fù)地執(zhí)行某些語句。程序中的循環(huán)次數(shù)是有限的，由循環(huán)條件決定可以確定循環(huán)次數(shù)。 C語言提供了3種循環(huán)結(jié)構(gòu)語句： for語句 while語句 do_while語句5.1 for語句for語句是一種計數(shù)循環(huán)。循環(huán)次數(shù)由循環(huán)變量來控制。 for語句的一般形式為：for (;) for語句的3個重要的組成部分：1

2、初始表達式初始化循環(huán)控制變量。2條件表達式測試循環(huán)條件。3循環(huán)表達式更新循環(huán)控制變量的值。5.1 for語句for語句的語法功能：1計算的值。該表達式是對循環(huán)控制變量進行初始化。2判斷的值。該表達式就是循環(huán)條件，若該表達式的值為“真”，則執(zhí)行； 若該表達式的值為“假”，則退出循環(huán)，執(zhí)行循環(huán)結(jié)構(gòu)外的語句。3計算的值。該表達式更新循環(huán)控制變量的值。4轉(zhuǎn)第2步。for (;) 5.1 for語句for語句的流程圖：注意：若中有多條語句，則構(gòu)成復(fù)合語句，被包含在一對花括號中。若只有一條，可以不使用花括號。5.1 for語句例1：編寫程序，求幾何級數(shù)之和：分析：該數(shù)學(xué)表達式為123100。設(shè)：sum為級

3、數(shù)的和（初值為零）； i為循環(huán)變量； 將i從1按步長為1增加到100，循環(huán)計算： sum=sum+i； 求得該級數(shù)的和。程序：example5_1.c 5.1 for語句 for語句所具有的特性。1可以省略，但須保留分號（;），同時在for之前必須給循環(huán)控制變量賦值，形式為： ; for（;） 2一般不可省略，否則為無限循環(huán)。例如： for（i=1; i+） sum =sum+i;相當于條件總為真，程序會一直不停地執(zhí)行直到“數(shù)據(jù)溢出”。5.1 for語句3亦可省略，但在循環(huán)語句體中必須有語句來修改循環(huán)變量，以使條件表達式的值在某一時刻為假，使程序能正常結(jié)束循環(huán)。 例如：for(sum=0, i

4、=1; i=100;) sum = sum +i; i+;43個表達式均省略，即for(;)，為無限循環(huán)，程序中要避免這種情況的發(fā)生。5.1 for語句5條件表達式可以是關(guān)系表達式、數(shù)值表達式。只要表達式的值不等于零，就執(zhí)行循環(huán)體語句。 如： for( i=0; (c=getchar()!=n;i+=c);6初始表達式、循環(huán)表達式可以是逗號表達式，用來完成逗號表達式中各表達式的功能。例如： for (sum=0, i=1; i=100; i+, i+)相當于： sum=0; for(i=1; i0，b0； 如果ab，或者輸入的值為負數(shù)，則程序提示輸入錯誤，不進行任何計算，直接退出程序。 5.1

5、 for語句程序流程圖：程序：example5_2.c 思考：該算法的缺點；設(shè)計更好的算法。假如輸入的數(shù)可以為任意整數(shù)， 如果ab，計算 ； 如果ab，則計算 。 請設(shè)計算法并編寫程序驗證。5.1 for語句例3：編寫程序，從鍵盤輸入m和n的值，用符號“*”在屏幕上打印出如下所示具有m行n列的矩形圖案。* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *分析： 圖案有規(guī)律，共有m行，每行有n個*號。 可采用循環(huán)嵌套的方式： 第1層(外層)控制行數(shù)，用i來

6、表示，輸出m行“*” ； 第2層(內(nèi)層)控制列數(shù)，用j來表示，輸出n列“*” 。5.1 for語句算法流程圖如圖所示： 虛線框內(nèi)是內(nèi)層循環(huán)，用來輸出每一行的n個*號。程序： example5_3.c 思考： 怎樣利用for循環(huán)的嵌套，輸出更多有規(guī)律的平面圖案。關(guān)鍵：找出圖案的規(guī)律。5.1 for語句例4：編寫一個可以為小學(xué)生提供加法、減法和乘法的二元算術(shù)運算練習(xí)的程序，計算100以內(nèi)的兩個數(shù)的和、兩個數(shù)的差和兩個數(shù)得的積，每次測試10 個題目，依次由學(xué)生輸入答案，并由計算機判斷輸入的答案是否正確，最后由計算機給出簡單評價。分析：根據(jù)題意，組成算術(shù)表達式的操作符有3種形式： +、*，分別用1、2

7、、3來代表。用ops表示操作符，a，b分別代表兩個操作數(shù)； a，b和ops由計算機隨機生成，并計算表達式的值result ；用戶輸入表達式的結(jié)果input；將input與result進行比較；通過比較的結(jié)果，給出對計算結(jié)果的評價。5.1 for語句程序算法流程圖如圖所示：程序：example5_4.c程序特別處理：如果(ab)， 計算(ab)；否則計算(ba)。思考：1如果每次測試的題目不止10個，需要怎樣修改算法和程序？2如果要求程序在結(jié)束了一組測試之后，可以繼續(xù)進行測試，需要怎樣修改算法和程序？3如果要加入兩位數(shù)的除法計算，需要怎樣修改算法和程序？5.2 while語句while語句的一般

8、形式為： while（） 循環(huán)語句； 循環(huán)變量表達式； 和一起構(gòu)成循環(huán)體語句。while語句的語法功能：1計算的值，若該值為“假”，則跳出循環(huán)，執(zhí)行循環(huán)體后面的語句；若該值為“真”，則執(zhí)行循環(huán)體語句。2重復(fù)步驟1的操作。while語句的流程圖如圖所示5.2 while語句 while（） 循環(huán)語句； 循環(huán)變量表達式； 關(guān)于while語句的幾點說明。1不可缺少，其作用是更新計算循環(huán)變量的值，使循環(huán)能正常結(jié)束。2若沒有，則有可能會使程序出現(xiàn)無限循環(huán)而發(fā)生錯誤。3由于while循環(huán)是先判斷的值，后決定是否執(zhí)行，因此，有可能一次也沒有執(zhí)行。5.2 while語句例5：改寫程序，將例5-1所示的簡單幾何

9、級數(shù)求和問題用while語句來實現(xiàn)。 (閱讀、思考、比較)5.2 while語句例6：編寫程序，從鍵盤輸入一個正整數(shù)n，求n!。分析：n!=n*(n1)*(n2)*2*1 （約定：n0，0!=1） 計算機在計算階乘時，是從1開始計算直到n為止。 用i代表循環(huán)變量，s代表n!的結(jié)果值，則循環(huán)計算表達式：s=s*i，即可求得n！。算法流程圖如圖所示。 程序： example5_6.c思考：能否用for循環(huán)實現(xiàn)？5.2 while語句例7：編寫程序，統(tǒng)計從鍵盤輸入的字符個數(shù)（回車換行符也是一個字符），當遇到結(jié)束標志時程序結(jié)束。分析：關(guān)鍵是循環(huán)計數(shù)。 設(shè)置一個累加器count（初值為0），每次從鍵盤輸

10、入一個字符，只要該字符的值不等于結(jié)束標志，累加器的值就增1：count=count+1；算法流程圖如圖所示。程序： example5_7.c5.2 while語句例8：閱讀練習(xí)：【例5-8】 編寫程序，進行學(xué)生某門課程成績的分類統(tǒng)計。從鍵盤輸入每位學(xué)生的成績等級，以大小寫的A、B、C、D和E表示成績等級，A為最高，D為最低。統(tǒng)計出總?cè)藬?shù)及各成績段的人數(shù)，忽略回車鍵和空格鍵，以EOF作為輸入結(jié)束。思考：算法流程圖的其他表示方法。5.3 do-while語句do_while語句的一般形式為： do while();do_while語句的語法功能：1執(zhí)行，2計算； 若該表達式的值為“真”，則執(zhí)行步驟

11、1； 若該表達式的值為“假”，則退出循環(huán)語句結(jié)構(gòu)。do_while語句的流程圖如圖所示注意：要避免出現(xiàn)無限循環(huán)而發(fā)生錯誤。5.3 do-while語句集中循環(huán)的特點比較： do_while與while和for循環(huán)的區(qū)別： do_while循環(huán)中的至少會執(zhí)行一次； 而while和for循環(huán)中的有可能一次也不被執(zhí)行。 for循環(huán)和while循環(huán)的算法流程圖描述是一致的。 for循環(huán)適合于循環(huán)次數(shù)確定的情況。 對大多數(shù)問題，do_while、while和for循環(huán)是可以互換的。5.3 do-while語句例9：求幾何級數(shù)的和： 用do_while語句的形式實現(xiàn)。分析：循環(huán)變量i的值從1100遞增，i

12、的初值為1、終值為100， 累加器sum的初值為0 循環(huán)計算：sum=sum+i。算法流程圖如圖所示。 程序：exam5_9.c5.3 do-while語句例10：編寫程序，從鍵盤輸入x的值，求 ，直到最后一項絕對值小于le7（即107）為止（注：x為弧度值）。分析：關(guān)鍵是對多項式進行分解計算。 第1項為x；從第2項開始，每一項都是前一項乘以一個因子： (n=3,5,7,9)用s代表sin x的值，s的初值為0； 用t代表每一項的值，t的初值為x； 從第2項開始，后面每1項的值為： (n=3,5,7,9)循環(huán)計算表達式：s=s+t；直到t的值滿足精度要求為止。5.3 do-while語句算法流

13、程圖如圖所示。 程序： example5_10.c思考： 程序怎樣控制計算的精度？ 可否用while和for循環(huán)來實現(xiàn)？ 其他算法。5.4 用于循環(huán)中的break語句和continue語句1break語句break語句可用于分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)語句結(jié)構(gòu)。break語句的作用： 跳出當前的控制結(jié)構(gòu)。 在循環(huán)語句中，要謹慎使用break語句。 常用于循環(huán)語句體內(nèi)某一個if條件分支的語句中，用來表示在循環(huán)過程中滿足某一條件時，結(jié)束循環(huán)。5.4 用于循環(huán)中的break語句和continue語句例11：編寫程序，求圓面積在100平方米為以內(nèi)的半徑，輸出所有滿足條件的半徑值和圓面積的值，并輸出第1個大于100的

14、圓半徑和圓面積。分析：計算圓面積的表達式為：r2。 依次取半徑為1，2，3，循環(huán)計算圓的面積area； 當area100時結(jié)束。算法流程圖如圖所示，外層虛線框為循環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)層虛線框為if結(jié)構(gòu)。程序： example5_115.4 用于循環(huán)中的break語句和continue語句循環(huán)結(jié)構(gòu)中若采用了break語句，其算法結(jié)構(gòu)屬于非結(jié)構(gòu)化的設(shè)計。用于結(jié)束當前循環(huán)語句的break語句都可以修改成不使用break語句的形式。應(yīng)盡量避免使用break語句，滿足結(jié)構(gòu)化的要求。思考： 怎樣修改例11的程序，使其成為結(jié)構(gòu)化的程序。提示5.4 用于循環(huán)中的break語句和continue語句2continue語句

15、continue語句的一般形式為： continue;continue的語法規(guī)則： 結(jié)束本次循環(huán)，提前進入下一輪循環(huán)。注意： continue語句不會跳出循環(huán)結(jié)構(gòu)，而是提前進行下一個循環(huán)。while語句和do_while語句遇到continue時，程序會立刻轉(zhuǎn)到條件表達式，開始下一輪循環(huán)；而在for語句中遇到continue時，程序會立刻轉(zhuǎn)到循環(huán)表達式，更新循環(huán)變量，開始下一輪循環(huán)。5.4 用于循環(huán)中的break語句和continue語句例12：編寫程序，輸出在50100中不能被3整除的數(shù)。分析：對任意正整數(shù)n，若n%30，則輸出該數(shù)n； 如果n%30，則不輸出該數(shù)n。算法流程圖如圖所示：程序

16、：example5_12.c 思考：不使用continue語句，怎樣修改程序？5.4 用于循環(huán)中的break語句和continue語句 continue語句同break語句一樣，也有可能會破壞程序的結(jié)構(gòu)化，使程序成為非結(jié)構(gòu)化的程序，因此，應(yīng)當盡量避免使用continue語句。提示5.4 用于循環(huán)中的break語句和continue語句例13：編寫程序，循環(huán)地從鍵盤輸入整數(shù)，計算并輸出數(shù)的個數(shù)、總和以及算術(shù)平均值，若輸入了數(shù)字0，則不計入總數(shù)，以結(jié)束標志作為輸入的結(jié)束。分析：假設(shè)從鍵盤輸入的整數(shù)為n，數(shù)據(jù)的個數(shù)為count，數(shù)據(jù)的總和為sum，算術(shù)平均值為average。如果n=0，則計數(shù)cou

17、nt的值不增加，不計入總和；否則count的值增1，總合sum=sum+n。最后的算術(shù)平均值為average=sum/n。算法流程圖如圖所示：程序：example5_ 13.c 思考：不使用continue語句，怎樣修改程序？5.4 用于循環(huán)中的break語句和continue語句比較break語句和continue語句的區(qū)別：例14：閱讀程序： example5_14.c 和example5_14a.c。比較break語句和continue語句在程序中的區(qū)別。注意： 為確保算法的結(jié)構(gòu)化，清盡量不用或少用break和continue語句。5.5 循環(huán)結(jié)構(gòu)的嵌套循環(huán)結(jié)構(gòu)的嵌套，指的是在某一種循環(huán)

18、結(jié)構(gòu)的語句中包含有另一個循環(huán)結(jié)構(gòu)。理論上，循環(huán)嵌套的深度不受限制，但實際中不提倡使用嵌套層次太多的循環(huán)結(jié)構(gòu)。循環(huán)結(jié)構(gòu)嵌套時，要注意： 嵌套的層次不能交叉； 嵌套的內(nèi)外層循環(huán)不能使用同名的循環(huán)變量； 并列結(jié)構(gòu)的內(nèi)外層循環(huán)允許使用同名的循環(huán)變量。5.5 循環(huán)結(jié)構(gòu)的嵌套例15：編寫程序，在屏幕上輸出階梯形式的乘法口訣表。分析；乘法口訣表可以由9行9列來表示，可用i代表行，j代表列。 其中：第1行有1列 第2行有2列 第i行有i列利用循環(huán)嵌套，算法流程圖如圖所示：程序： example5_15.c 5.6 goto語句goto語句是一種無條件轉(zhuǎn)向語句，可以用在程序的任何地方。goto語句的一般形式為：

19、 goto ;goto語句的作用：轉(zhuǎn)到標號語句所在的地方繼續(xù)執(zhí)行。說明： 為任何合法的標識符； 放在某個語句前面并加上冒號“:”作為語句的標號； 只對goto 語句有意義，帶有標號的語句被稱作標號語句。例如：error:、end:、exp:等均為合法的語句的標號。5.6 goto語句 goto語句是一種非結(jié)構(gòu)化的語句。goto語句會破壞結(jié)構(gòu)化程序的邏輯結(jié)構(gòu)，嚴重時會造成程序錯誤，因此，在程序設(shè)計中應(yīng)盡量少用或不用goto語句。 goto語句常用于在深層嵌套的情況下從里層完全退出到嵌套的最外層。特別提示如： for() for() for() ; if (mistake) goto error;

20、 ;error: ;5.6 goto語句例16：閱讀【例5-16】，用 goto語句計算簡單幾何級數(shù)的和。回顧該問題的其他解決方案。例17：編寫程序，輸出40以內(nèi)的能同時被3和4整除的數(shù)。分別給出兩種算法：使用goto語句。5.6 goto語句算法流程圖： 算法為非結(jié)構(gòu)化的或：程序：example5_17.c 5.6 goto語句不使用goto語句來實現(xiàn)。算法流程圖： 程序： example5_18.c 比較例5-17和例5-18的算法。思考結(jié)構(gòu)化算法的思想。5.7 程 序 范 例【例5-19】 編寫程序，輸出ASC序列中從33127（十進制）的字符對照表。算法核心：簡單的循環(huán)輸出。【例5-20】 設(shè)公雞每只5元，母雞每只3元，小雞每