C程序的控制结构.ppt

第2章 算法,学习要求：,理解算法的概念和分类 掌握算法的特性 熟悉算法的表示 理解用计算机求解问题的一般过程,2.1 算法的概念,1、著名的计算机科学家沃思提出： 数据结构 + 算法 = 程序 其中：数据结构是对操作对象的描述，在程序中表现为数据类型 算法是对操作的描述，在程序中表现为程序代码 2、算法的定义 为解决一个具体问题而采取的方法和步骤的描述即为“算法”,3、算法的分类 数值运算算法：目的是求数值解，研究比较深入，一般有现成的模型 供直接使用 非数值运算算法：常见的应用是在事务管理领域，只有典型的算法有 较深入的研究,例2.1 求1+2+3+4+5所得的数值。,算法1,步骤1：先求1+2得到结果3； 步骤2：将步骤1得到的结果3再加3，得到结果6； 步骤3：将6再加4，得到结果10； 步骤4：将10再加5，得到结果15，这就是最终的结果，输出。,算法2,步骤1：m1 步骤2：i2 步骤3：将m+i的值存放在m中，可简单表示为m = m+i 步骤4：将i的值加1，可表示为 i = i1 步骤5：判断i是否大于5，如果不大于5返回重新执行步骤3、4、5； 否则输出m，算法结束，最后m中保存的值就是1到5的和。,2.2 利用计算机求解问题的一般过程,利用计算机求解问题过程大致分为以下几个阶段：通过问题分析建立数学模型阶段、数据结构设计阶段、算法设计阶段、编写和调试程序阶段,设计一个算法时应具备以下五个特性：,（1）有穷性 （2）确定性 （3）有零个或多个输入 （4）有一个或多个输出 （5）有效性,2.3 算法的描述,常用的有自然语言、流程图、N-S图、伪代码、计算机语言等。,一、用自然语言描述算法,二、用流程图描述算法,流程图表示方法是用标准的图形符号描述算法的操作过程，直观形象，容易理解，也避免了人们对非形式化语言的理解差异。ANSI规定的常用流程图符号见P30表2-1。,为了提高算法质量，使算法的设计和阅读方便，需要规定流程只能顺序执行。1966年，Bohra和Jacopini提出了以下三种基本结构。,1顺序结构,2分支结构,3循环结构,循环结构是反复执行某一部分的操作，有两类循环结构： （1）当型循环如图2-3所示 （2）直到型循环如图2-4所示。 例2.2 用流程图描述计算5！的过程。5 ! 的流程图，如图2-5所示。,三、用N-S流程图描述算法,N-S流程图用以下基本图形表示：,例2.3用N-S描述计算5！的过程。 5！的N-S图，如图2-6所示。,四、用伪代码描述算法,伪代码通常用介于自然语言和计算机语言之间的文字、数学公式和符号来描述算法，一般在算法设计过程未最终确定的时候表示。,五、用计算机语言描述算法,只有用计算机语言编写的程序才能被计算机执行。用计算机语言表示算法必须严格遵循所用语言的语法规则。,2.4 算法举例,用C语言表示算法的一般过程：,文件包含（如： # include ） void main() 定义变量； 提供已知数据； 数据运算； 输出结果； ,#include #include void main( ) float a,b,c,l,s; /定义变量 printf(“请输入三角形的三边长: ”); /提示输入三边边长 do scanf(“%f,%f,%f”, /输出面积值 ,例2.6 利用三角形的三条边长求三角形的面积。,2.5本章小结,算法的概念和分类 算法的五大特性 算法的表示,第3章 C程序的控制结构,学习要求：,1. 掌握关系运算符和逻辑运算符的使用 2. 掌握if语句和switch语句的语法及应用 3. 掌握while语句、dowhile语句和for语句的语法及应用 4. 掌握break，continue语句的应用 5. 熟悉循环语句的嵌套应用,分支结构又称选择结构，是结构化程序设计的三种基本结构之一。在程序设计时，如果需要根据某些条件作出判断，决定不同的处理方式，则要用到分支结构。分支结构能根据条件是否成立自动选择要执行的程序段。,3.1 分支结构,3.1.1关系表达式和逻辑表达式,分支结构程序设计的关键是对选择条件的判断，选择条件的描述主要采用关系表达式和逻辑表达式。,一关系运算符与关系表达式,1. 关系运算符(见表3-1)：,表3-1 关系运算符及其功能,2. 关系表达式：适用于对两个对象的简单比较,4. 关系表达式取值：逻辑值（非“真”即“假”） 关系成立为“真”，关系不成立为“假”。在C语言中，规定用数值1代表“真”，用数值0代表“假”。 例如，假设num1=3，num2=4，num3=5，则： （1）num1num2的值=0。 （2）(num1num2)!=num3的值=1。 （3）num1num2num3的值=1。 （4）(num1num2)+num3的值=6。,3. 优先级关系： （1）关系运算符内部 前4个优先级相同，后2个也相同，且前4个高于后2个。 （2）与其它种类运算符的优先级关系 关系运算符的优先级，低于算术运算符，但高于赋值运算符。,二 逻辑运算符和逻辑表达式,1.逻辑运算符：,2.逻辑表达式 由逻辑运算符连接的表达式称为逻辑表达式，逻辑运算符连接多个关系表达式可以描述多个对象的复杂关系。 如int x; x=0 & x=10 等。,表3-2 逻辑运算符及其含义和优先级,3. 和其他常用运算符的优先级关系 ！ 算术运算 关系运算 & | 赋值运算,4. 逻辑表达式的值：逻辑值 C系统“非零为真，零为假”来判断一个逻辑量的真假。 说明： （1）操作数：逻辑运算符的操作数可为任何类型的数据，如实型、字符 型等。 （2）短路特性：在计算逻辑表达式时，只有在必须执行下一个表达式才能求解时，才求解该表达式（即并不是所有的表达式都被执行）。换句话说： 1）对于逻辑与运算，如果第一个操作数被判定为“假”，系统不再判定或求解第二操作数。 2）对于逻辑或运算，如果第一个操作数被判定为“真”，系统不再判定或求解第二操作数。 例如： 假设：n1=1、n2=2、n3=3、n4=4、x=1、y=1、z，则执行表达式z=(x=n1n2)&(y=n3n4)后x,y,z的值为多少？,x=0,y=1,z=0,3.1.2 if语句,三种形式 形式一(单分支选择)： 格式：if (表达式) 语句 执行过程：,例：if (xy) printf(“%d”,x);,形式二(双分支选择)： 格式：if (表达式) 语句1 else 语句2 执行过程：,例：if (xy) max=x; else max=y;,形式三(多分支选择)： 格式：,if ( 表达式1 ) 语句1 else if (表达式2 ) 语句2 else if (表达式3 ) 语句3 . else 语句n ,执行过程：,例：if (x0) y=-1; else if (x=0) y=0; else y=1;,说明：if后面的表达式类型任意，语句可以是复合语句 if(x) if(x!=0) if(!x) if(x=0),【案例3.1】输入两个整数，输出其中的较大数。 【任务要求】掌握求最值的算法，以及if语句实现双分支结构的应用。,图3-2 案例3.2的算法描述,【程序详解】 /*ex3-1.c 求两个数的最大数 */ #include void main() int x , y,max; printf(“请输入两个整数 :“); scanf(“%d%d“ , /输出max ,【思考】 求3个数中的最大数/最小数或求4个数中的最大数/最小数如何实现？,（1） 在案例3.2中，初学者经常将“if(xy)”错误地添加分号，写成“if(xy);”，这会导致程序错误。 （2） 在if语句中，条件判断表达式必须用括号括起来。 （3） if后的表达式一般为关系表达式或逻辑表达式，但也可以是其他表达式，用0和非0取其逻辑值。 （4）if和else嵌套可组成多分支选择结构，但要注意if和else的配对关系，其原则是：else总是和上面最近的未曾配对的if配对。,经验交流,【案例3.2】输入三个数a,b,c，要求按由小到大的顺序输出。,【目的】掌握少量数据的简单排序算法及交换算法,【算法分析】 （1）将三个数分别存入a,b,c变量中 （2） if(ab) 将a和b对换 （a是a,b中的较小者） （3） if(ac) 将a和c对换 （a是a,c中的较小者，因此a是三个数中的最小者） （4） if(bc) 将b和c对换 （b是b,c中的较小者，也是三个数中的次小者） （5） 顺序输出a,b,c中的值,【程序祥解】 /*ex3-2.c 三个数排序*/ # include void main() int a,b,c,t; printf(“请输入三个整数：“); scanf(“%d%d%d“, ,【思考】 4个数/5个数的排序如何实现？,【案例3.3】计算以下分段函数的值。,【目的】掌握ifelse构造多分支选择结构的算法,【程序祥解】 /*ex3-3.c 求解分段函数*/ # include void main() float x , y ; printf(“请输入x ：“); scanf(“%f“, ,【思考】 程序中虚线部分有没有其他的写法？,3.1.3条件表达式,条件运算符由“?”和“：”组成，是一个三目运算符，即有三个参与运算的量。 条件表达式的一般形式为： 表达式1 ? 表达式2 ：表达式3 条件表达式的求值规则为：先计算表达式1的值，若为真，则计算表达式2的值并将其作为条件表达式的值，否则计算表达式3的值并将其作为条件表达式的值。,【案例3.4】输入一个字符，判断它是否是大写字母，如果是，将它转换成小字母，如果不是则不转换，然后输出最后得到的字符。,【程序详解】 /*ex3-4.c 大、小写字母的转换 */ #include void main() char ch; printf(“请输入一个字符： “); scanf(“%c“, ,经验交流,【目的】掌握英文字母大小写的转换方法，并练习条件运算符的使用,【思考】 如果输入是的小写字母，要求转换为对应的大写字母，如何实现？,3.1.4 switch语句,C语言提供了一种用于多分支结构的选择语句switch语句，其一般形式为： switch() case : 语句序列1; case : 语句序列2; case : 语句序列n; default : 语句序列n+1; ,其语法规则是：见书P42最后一段话,【案例3.5】根据考试成绩的等级输出相应的百分制分数段，用switch语句实现的程序段如下：,【任务要求】掌握switch语句的使用方法。,【程序详解】 /*ex3-5.c 根据等级输出分数段 */ #include void main() char grade; printf(“请输入成绩等级：“); scanf(“%c“, ,【思考】 如果输入的是百分制成绩，如何用switch语句实现输出其对应的等级？,【归纳总结】,（1） switch后的计算结果必须为整型或字符型，case后的必须是整型常量或字符型常量。 （2） 每个case后的常量表达式的值必须互不相等，否则就会出现互相矛盾的现象。 （3） 在case后，允许有多个语句，可以不用 括起来； （4） default子句可以省略不用。 （5）多条case语句可以共用一组执行语句。,3.2循环结构,在解决实际问题时，常常遇到许多有规律的重复执行的操作过程，利用计算机运算速度快的特点，可以将这些过程写成循环结构，使计算机反复执行这些操作。所谓循环就是在给定条件成立时反复执行某一程序段的现象，被反复执行的程序段称为循环体。 C语言提供三类语句来实现循环：while语句、dowhile语句和for语句。,3.2.1 while语句,while语句的语法形式为： while() 循环体; ,其算法描述如图3-9所示：,图3-9 while语句的算法描述,【案例3.6】求1+2+3+100的值。,#include void main() int i,sum=0; i=1; while(i=100) sum=sum+i; i+; printf(“%d“,sum); ,【归纳总结】,（1） while 语句先判断条件，后决定是否执行循环体。如果循环条件一开始就为假，则循环体一次也不执行，直接执行循环体外的下一条语句。 （2） 在循环体中应有使循环趋于结束的语句，否则程序可能进入死循环状态。如以下程序段： i=5; while(i0) x+; （3） 在进入循环之前，应当对有关变量初始化。,3.2.1 dowhile语句,dowhile语句的语法形式为： do 循环体; while()； 其算法描述如图3-12所示。,图3-12 do-while语句执行流程图,【案例3.7】统计从键盘输入一行字符的个数(以回车键作为输入结束标记)。,【程序详解】 /*ex3-7.c 统计字符个数 */ #include void main() char ch; int num=0; /字符计数器 do ch=getchar(); /一次接收一个字符 num+; /每接收一个字符，字符计数变量加1 while(ch!=n); /回车为输入结束符 printf(“您输入了%d个字符n“,num-1); /输出计数结果 ,【思考】 用while语句改写该程序，或用dowhile改写1+2+100如何实现？,【归纳总结】,（1）while语句先判断条件后执行循环体语句，有可能一次也不执行循环体；而dowhile语句先执行循环体，后判断循环条件，至少会执行一次循环体。 （2）注意在do-while循环中，while(); 这里的分号必须有，否则有语法错误。 （3）while 和 do while语句在第一次循环条件就为真的情况下，可以相互改写而结果不变。,3.2.3 for语句,在C语言中，for语句使用灵活，功能强大，是使用最多的一类循环控制语句，其语法形式为： for(表达式1; 表达式2; 表达式3) 循环体; for循环的执行过程如下： （1） 求解表达式1。 （2） 求解表达式2，若其值为真，则执行循环体内的语句，转第3步；若其值为假，则结束循环。 （3） 求解表达式3，转第2步。 （4） 循环结束，执行for循环外的下一条语句。,for循环的算法描述如图3-15所示。,图3-15 for循环的算法描述,【案例3.8】如果能将一张厚度为0.05mm的报纸对折，再对折，再对折对折50次后，报纸的厚度是多少？,【程序详解】 /*ex3-8.c 报纸的对折问题 */ #include“stdio.h“ void main() double a=0.0005; /a表示纸的厚度，初始为0.0005米 int i; for( i=1;i=50;i+) /对折50次 a=a*2; /每对折一次厚度是原来的2倍 printf(“这张纸对折50次后厚度为%.2f米n“,a); /保留两位小数输出 ,【案例3.9】求具有,性质的四位数。,程序的算法描述如图3-17所示。,【归纳总结】,for循环中的“表达式1”、“表达式2”和“表达式3”都是可选项，即可以缺省，但“;”不能缺省。 （1）“表达式1”一般用于为进入for循环的有关变量赋初值，可以是赋值表达式、逗号表达式等。 （2）“表达式2”是循环执行条件，每次执行循环体语句前，都要判断条件是否成立，只要其值非0就执行循环体。 （3） 在循环体语句执行后，立即执行“表达式3”，“表达式3”一般用于改变有关变量的值，特别是常用于改变与循环条件有关的变量值。,for循环语句可以转换成while循环语句，以下for语句和while语句等价,for(i=1; i=100; i+) sum=sum+i;,i=1; while（i=100） sum=sum+i; i+; ,经验交流,i=1; do sum=sum+i; while(i=100);,3.2.4 break语句和continue语句,1break语句 break语句只能用在switch语句和循环语句中，其作用是跳出switch语句或跳出本层循环，转去执行后面的语句。,break、continue的流程图,【案例3.10】把316表示为两数之和，其中一个是13的倍数，另一个是11的倍数,【程序详解】 /*ex3-10.c 316分解问题算法 */ #include main( ) int m; for(m=1; ;+m) if(316-13*m)%11=0) break; /跳出本层循环 printf(“316=%d+%dn“, 13*m, 316-13*m); ,【案例3.11】输入一个自然数，判断该数是否为素数，如果是素数，输出“YES”，否则输出“NO”。,【程序详解】 /*ex3-11.c 判断素数 */ #include #include main( ) int n,i,flag=1; printf(“请输入任意一个整数：”);scanf(“%d”, ,思考：输出100400间的素数？【例3.13】,【归纳总结】 使用break语句在一些场合下使编程更加灵活、方便.,2. continue语句 continue语句可以结束本层本次循环，即不再执行循环体中continue语句之后的语句，转入下一次循环条件的判断。,与break区别：continue语句只结束本层本次的循环，并不跳出循环。,【案例3.12】输出100以内能被9整除的数，按照每行5个数的格式输出。,/*ex3-12.c 【穷举法】 */ #include main( ) int n,count=0; for(n=9;n=100;n+) if(n%9!=0) continue; printf(“%dt”,n); count+; if(count%5=0) printf(“n”); printf(“n”); ,3.2.5循环的嵌套,循环的嵌套也称多重循环，即在一个循环语句的循环体中，可以嵌套另一个循环语句。执行顺序是：外循环执行一次，内循环执行一遍。,三种循环都可以互相嵌套: 1、while while 2、 do-while -dowhile while ( ) do while( ) do . while( ); while( );,3、for for 4、for while for( ; ;) for(; ;) for ( ; ; ) while( ) 5、 while do-while 6、do-while for while( ) do do for( ; ;) while( ); while ( );,举例书p55【例3.13】，ppt45,例：打印如右图图形。,* * *,main( ) int i,j,k; for(i=1;i=3;i+) for(j=1;j=3-i;j+) printf(“ ”); /*打印前导空格*/ for(k=1;k=2*i-1;k+) printf(“*”); /*打印*符号*/ printf(“n”); ,问：输出5行呢，9行呢？输出n行程序怎样修改？,经验交流：1、循环体多条语句时用“ ”括起来，并采用递缩格式 2、需要使用多层循环嵌套时，可逐层考虑循环，如求100以内素数,【案例3.15】估计2的方法，用的不足近似值来估计它的大小。当依次取定精确度1，0.1，0.01，0.001，时，2的不足近似值构成无穷数列：1，1.4，1.41，1.414，这个数列中的项随着序号的增加逐渐接近 2，就可以用这个数列来“逼近” 2。（穷举）,#include main( ) double a=1.0,d=0.1; while(d0.000001) while(a+d)*(a+d)=2