C语言程序设计教程 第5章 循环结构程序设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第5章,循环结构程序设计,北京科技大学 计算机系,C,语言程序设计,本章主要内容,while,循环控制,do-while,循环控制,for,循环控制,用,goto,语句实现循环控制,循环结构中的跳转语句,循环的嵌套,循环结构程序设计举例,2,5.1,while,循环控制,语句一般格式,while,（,表达式,）,语句,一般为,关系,表达式或,逻辑,表达式，也可以是,C,语言其他类型的合法表达式,用来控制循环体是否执行,称为,内嵌语句,，可以是基本语句、控制语句，也可以是复合语句,是循环重复执行的部分,3,功能：,计算表达式的值,，为非0（逻辑真）时，重复执行,内嵌语句,，每执行一次，就判断一次表达式的值，直到表达式的值为0 时结束循环，转去执行,while,后面的语句。,当表达式为真,语句,N-S,结构图,N,Y,流程图,表达式非0?,语句,循环控制条件,循环体,4,例如：,【例,5.1,】编写程序，求,100,个自然数的和,即：,s=1+2+3+,+100,思路：寻找,加数,与,求和,的规律,加数,i,从1变到100，每循环一次，使,i,增1，直到,i,的值超过100。,i,的,初值,设为1,。,求和,设变量,sum,存放和,，循环求,sum=sum+i,，,直至,i,超过100。,5,算法和程序：,main(),int,i,sum;,i=1;sum=0;,while(,i=100,),sum=sum+i;,i+;,printf,(sum=%dn,sum);,运行,jc5_1,程序输出结果：,sum=5050,i,:,循环控制变量,sum,:,累加器,i=1，sum=0,当,i=100,sum=sum+i,i+,输出,sum,6,注意：,如果,while,的(表达式)值为0，则循环体一次也不执行,(例如当,i,的初值=101,),。,在循环体中必须有使循环趋向结束的操作，否则循环将无限进行（,死循环,）。,在循环体中，语句的先后位置必须符合逻辑，否则会影响运算结果。,思考程序段的输出？,while(i=100),i+;,sum=sum+i;,运行后，输出：,sum=5150,原因是什么？,7,注意（续）：,为了保证循环正常运行，应该特别注意：,循环控制条件的描述,控制条件的初始状态（初始值）,循环体内部对控制条件的影响,8,5.2,do-while,语句,语句一般格式,do,语句,while,（,表达式,）；,功能：,先执行内嵌语句,（循环体），之后计算表达式的值，不为,0,（逻辑真）时，再执行循环体并判断条件，直到表达式的值为,0,结束循环，转去执行,while,下面的语句。,9,do-while,循环的算法,循环体,当表达式为真,N-S,结构图,N,Y,循环体,表达式非0？,流程图,main(),int,i=1,sum=0;,do,sum=sum+i;,i+;,while(i=100);,printf,(%dn,sum);,用,do-while,语句,求100个自然数的和,10,说明：,while,和,do-while,都能实现循环控制，,while,结构程序通常都可以转换成,do-while,结构,区别：,do-while,语句,先执行循环体再判断条件，循环体,至少执行一次,；,while,语句,先判断条件再执行循环体，循环体有可能一次也不执行,do,while,循环体中一定要有能使表达式值趋于,0,的操作,(,如,i+,),，,否则会出现,死循环,11,do-while,语句的简单应用,【例,5.3,】用辗转相除法求,m,和,n,的最大公约数,定义,m、n、r,mn,T F,m,和,n,交换,r=m%n,m=n,n=r,当,r!=0,时,输出最大公约数,m,12,算法和程序：,main(),int,m,n,r;,scanf,(%d,%d,if(mn),r=m;m=n;n=r;,do,r=m%n;,m=n;,n=r;,while(r!=0);,printf,(%dn,m);,运行,jc5_3,程序运行情况如下：,24,60,12,13,5.3,for,语句,语句一般格式,for(,表达式1;表达式2;表达式3),语句,功能：,计算表达式,1,的值，再,判断表达式,2,，如果其值为非,0,（逻辑真），则执行内嵌语句(循环体)，并,计算表达式,3,；之后再去判断表达式,2,，一直到其值为,0,时结束循环，执行后续语句。,循环初始条件,循环控制条件,循环体,14,for,语句的算法,N-S,结构图,for(,表达式1;表达式2;表达式3),语句,N,Y,流程图,计算表达式1,语句,计算表达式3,表达式2,为真?,例如：,main(),int,i,sum;,sum=0;,for(i=1;i=100;i+),sum=sum+i;,printf,(sum=%dn,sum);,可部分或全部省略，但“,;,”不可省略,15,省略for语句的表达式,表达式1、2、3全省略，,即：,for(;),就等同于：,while(,1),，,会无限循环（,死循环,）,注意：在省略某个表达式时，应在适当位置进行循环控制的必要操作，以保证循环的正确执行,省略表达式1和表达式3，,即：,for（；,表达式2；）,就等同于：,while（,表达式2）,省略表达式2，,即：,for（,表达式1；表达式3）,就等同于：,表达式1;,while(1,)表达式3;,16,例如：,i=1,;,for(;i100),for(i=1;i100),i+;,17,说明：,所有用,while,语句,实现的循环都可以用,for,语句,实现。,等价于：,for(,表达式1表达式2,；,表达式3,),语句；,表达式1；,while（,表达式2,）,语句；,表达式3；,18,for,语句的简单应用,【例,5.4,】求,n!,，,即计算,p=1,2,3,n,的值。,思路：求阶乘与求累加的运算处理过程类似，只要将“,+,”变为“,*,”。,设置：,乘数,i,，初值为1，终值为,n（n,是循环控制终值，需要从键盘输入）,累乘器,p,，每次循环令,p=p,*,i,19,程序：,main(),int,i,n;,long p,;,p=1;,printf,(Enter n:);,scanf,(%d,for(i=1;i=n;i+),p,=,p,*,i,;,printf,(p=ld,n,p);,思考：,如何输出1!,2!,n!,？,如何求,s=1!+2!+n!,？,运行,jc5_4,20,熟悉几个循环语句,while(!x)x+;,当,x=0,时，执行循环体,x+;,while(c=,getchar,()!=n)n=n+1;,n,称为,计数器,，作用是统计输入字符的个数,while(num+5);,先执行循环体,x*=-3，,再判断条件,(x5),for(n=0;n26;n+),printf,(%c ,n+A);,作用是,输出26个大写字母,for(sum=0,i=1;i=100;sum=sum+i,i+=2);,作用是,计算100以内的奇数和,21,几种循环语句的比较,while,和,do-while,语句的,表达式,只有,一个,，,for,语句有,三个,。,while,和,for,先判断,循环条件,后执行,循环体，,do-while,语句,先执行,循环体,后判断,循环条件。,while,语句多用于,循环次数不定,的情况,do-while,语句多用于,至少要运行一次,的情况,for,语句,多用于要,赋初值,或,循环次数固定,的情况,22,5.4 用,goto,语句实现循环,有兴趣的同学自学,不提倡使用,goto,语句,注意,：,goto,语句能实现程序无条件转移，为编程提供了便利。但是无限制地使用，会破坏程序的结构化程度。,因此应限制使用。,23,5.5 循环结构中的跳转语句,有如下三种语句实现跳转：,continue,语句,break,语句,goto,语句,在循环语句的循环体中使用，可以进行循环的流程控制,24,后续语句,continue;,Y,N,表达式?,后续语句,continue;,表达式?,Y,N,5.5.1,continue,语句及应用,功能：,中断循环体的本次执行（即跳过循环体中尚未执行的语句），立即开始执行下一次循环。,while,语句,do-while,语句,后续语句,计算表达式3,计算表达式1,continue;,表达式2?,Y,N,for,语句,25,例如：,int,x,n=0,s=0;,while(n10),scanf,(%d,if(x0)continue;,s+=x;n+;,;,int,x,n=0,s=0;,do,scanf,(%d,if(x0)continue;,s+=x;n+;,while(n10);,for(n=0,s=0;n10;n+),scanf,(%d,if(x0)continue;,s+=x;,26,应用举例,【例,5.7,】把,100,200,之间能被,7,整除的数，以十个数为一行的形式输出，最后输出一共有多少个这样的数。,for(n=100;n=200;n+),n,能被7整除,T F,终止本次循环,输出,n,输出10个数,T F,换行,27,算法和程序,main(),int,n,j0;,for,(n=100;n=200;n+),if(n%7!=0),continue;,printf,(%6d,n);,j+;,if(j%10=0),printf,(n);,printf,(n j=%dn,j);,运行,jc5_7,28,后续语句,break;,Y,N,表达式?,后续语句,break;,表达式?,Y,N,5.5.2 循环中,break,的应用,功能：,利用,break,语句能够强迫终止本层循环，转到后续语句执行。,while,语句,do-while,语句,后续语句,计算表达式3,计算表达式1,break;,表达式2?,Y,N,for,语句,29,例如：,int,x,n=0,s=0;,while(n10),scanf,(%d,if(x0)break;,s+=x;n+;,;,int,x,n=0,s=0;,do,scanf,(%d,if(x0)break;,s+=x;n+;,while(n10);,for(n=0,s=0;n10;n+),scanf,(%d,if(x0)break;,s+=x;,30,5.6 循环的嵌套,如果循环语句的循环体内又包含了另一条循环语句，则称为循环的嵌套,例如：,#,include,main(),int,i,j;,for(i=1;i10;i+),for(j=1;j=i;j+),printf,(j=i)?%4dn:%4d,i*j);,运行,jc5_a,外循环语句,内循环语句,31,注意：,while,、,do-while,、,for,循环语句可以并列，也可以相互嵌套，但,要层次清楚，不能出现交叉。,多重循环程序执行时，外层循环每执行一次，内层循环都需要循环执行多次。,例如：,for(a=,1,;a=,10,;a+),for(b=,0,;b2,）,f,n,=,设变量,f1、f2,和,f3，,并为,f1,和,f2,赋初值1，令,f3=f1+f2,得到第3项；,将,f1f2，f2f3，,再求,f3=f1+f2,得到第4项；,依此类推求第5项、第6项,这是一种,递推算法,应采用循环实现,33,算法和程序,#,define,N,20,main(),int,i,f1,f2,f3;,f1=f2=1;,printf,(n%8d%8d,f1,f2);,for(i=3;i=,N,;i+),f3=f1+f2;,f1=f2;,f2=f3;,printf,(%8d,f3);,if(i%5=0),printf,(n);,f1=1，f2=1,并输出,for(i=3;i=20;i+),f3=f2+f1,f1=f2，f2=f3,输出,f3,输出5个数,T F,换行,运行,jc5_5,34,举例2,【例,5.12,】判断输入的某个数,m,是否为素数。若是素数，输出“,YES,”，,若不是，输出,“,NO,”。,思路：素数是指只能被1和它本身整除的数，如57、11、17、等。,分别用,2,、,3,、，,m-1,尝试能否整除整数,m,。,如果,m,能被某个,数,整除，则,m,就不是素数,。,这是一种,穷举算法,设除数为,j,，,从2循环到,m-1,35,算法和程序：,#,include math.h,main(),int,j,m,k;,printf,(Enter an integer number:);,scanf,(%d,for(j=2;,j=m,),printf,(YESn);,else,printf,(NOn);,输入一个数,m,for(j=2;j=m,T F,输出,YES“,输出,NO,运行,jc5_12,36,程序的优化,对于,穷举法来说，为了提高程序的效率，就要减少,尝试次数,。,#,include math.h,main(),int,j,m,k;,printf,(Enter an integer number:);,scanf,(%d,k=,sqrt,(m);,for(j=2;,j=k+1,),printf,(YESn);,else,printf,(NOn);,思考：如何输出,100200,中所有的素数,37,举例3,【例,5.13,】用牛顿迭代法求方程,2,x,3,+4x,2,-7x-6=0,在,x=1.5,附近的根。,思路：,设,x,n,为一个接近,x,a,的近似根，过(,x,n,f(,x,n,),点做切线，切线方程为：,即:,x,n,x,n,+1,x,y,0,f(x),(,x,n,f(,x,n,),(,x,n,+1,f(,x,n,+1,),x,a,方程的根,牛顿迭代公式,38,算法基本步骤：,先设一个方程近似根,x0,，,求出,方程,f,的值,和,方程导数,f1,的值,；,f=,2,x0,3,+4,x0,2,-7,x0,-6,f1=,6,x0,2,+8,x0,-7,用迭代公式,x,=x0-f/f1,进行迭代，求出,x,比,x0,要接近方程真实的根；,当,|,x,-,x0,|,大于某个很小的数时(如,10,-6),，,认为未找到，此时将,x,x0,，,再次求,f,、,f1,，,并迭代,，又求出一个新的更接近方程根的,x,；,一直到,|,x,-,x0,|,10,-6,时得到方程近似根：,x,或,x0,。,这是一种,迭代算法,用循环实现,39,算法和程序：,#,include math.h,main(),float x,x0,f,f1;,x=1.5,;,do,x0=x;,f=,2*x0*x0*x0+4*x0*x0-7*x0-6;,f1=6*x0*x0+8*x0-7;,x=x0-f/f1;,while(,fabs,(x-x0),1e-6,);,printf,(%fn,x);,x,赋初值,x0=x,计算,f,计算,f1,计算,x=x0-f/f1,当|,x-x0|10,-6,时,输出,x,运行,jc5_13,40,举例4,【例,5.11,】编程序求,2,10000,以内的完全数。,完全数：,一个数的因子（除了这个数本身）之和等于该数本身。,思路：,设定,i,从2变到10000，对每个,i,找到其因子和,s；,判定,i,s？,若相等，则,i,为完全数，否则不是。,例如：,6,的,因子,是1、2、3，,因子和,1+2+3,6,因此 6 是完全数,使用,穷举算法,用,双层循环,实现,41,算法和程序：,main(),int,i,j,s;,for,(i=2;i=10000;i+),s=0;,for,(j=1;ji;j+),if(i%j=0),s+=j;,if(i=s),printf,(%6dn,s);,for(i=2;i=10000;i+),s=0,for(j=1;ji;j+),i%j=0,T F,s=s+j,i=s,T F,i,是完全数,运行,jc5_11,42,举例5,【例,5.10,】编程序，输出以下图形。,*,*,*,*,一共有4 行，每行由空格和星号组成：空格数按行增加，星号按行减少,变量,i,控制输出行数，从,1,变化到,4,变量,j,控制输出每行的空格和星号：,j,从,1,变化到,i,，,每次输出一个空格,j,从,1,变化到,8-2,*,i1,，,每次输出一个星号,使用,双重循环,实现,思路：,43,算法和程序：,main(),int,i,j;,for(i=1;i=4;i+),for(j=1;j=i;j+),printf,();,for(j=1;j=8-(2*i-1);j+),printf,(,*,);,printf,(n);,for(i=1;i=4;i+),for(j=1;j=i;j+),输出一个空格,for(j=1;j=8,-,(2*i,-,1);j+),输出一个星号,换行,思考：,如何输出,10行,图形？,输出图形向右,平移20个字符,位置，应如何修改程序？,运行,jc5_10,44,