C语言程序设计教程第4章.ppt

第4章 循环结构,4.1 当型循环与直到型循环 4.2 for 循 环 4.3 循环的嵌套与其他有关语句 4.4 程序举例,4.1 当型循环与直到型循环,4.1.1 当型循环结构 当型循环结构的流程图如图4.1所示。,图4.1 当型循环结构流程图,返回目录,在图4.1中，条件在程序中一般是一个逻辑表达式，条件满足是指逻辑表达式的值为真。循环体可以是单个语句，也可以是由若干可执行语句组成的复合语句，它们是需要重复执行的操作。 当型循环的执行过程是：当条件满足（即逻辑表达式的值为真）时，执行循环体中所包括的操作，当循环体执行完后，将再次判断条件，直到条件不满足（即逻辑表达式的值为假）为止，从而退出循环结构。,实现当型循环结构的C语句形式为 while (表达式) 循环体语句 功能：当表达式值0时，执行循环体，执行完后继续判断表达式值，只有当表达式值0时才退出循环。,例4.2 从键盘输入各学生成绩，并对90分以上（包括90分）的学生人数进行计数，直到输入的成绩为负为止，最后输出成绩在90分以上的学生人数。,图4.3 例4.2的流程图,其流程图如图4.3所示。其中变量count为整型，用于对90分以上的学生人数进行计数。,相应的C程序如下： #include “stdio.h“ main() int count； float grade； count0； scanf(“%f“，&grade)； while (grade0.0) if (grade90.0) countcount1； scanf(“%f“，&grade)； printf(“count%dn“，count)； ,4.1.2 直到型循环结构 直到型循环结构的流程图如图4.4所示。,图4.4 直到型循环结构流程图,直到型循环的执行过程是，首先执行循环体，然后判断条件（即计算逻辑表达式），如果条件满足（即逻辑表达式值为真），则退出循环结构；如果条件不满足（即逻辑表达式值为假），则继续执行循环体。 实现直到型循环结构的C语句形式为 do 循环体语句 while（表达式）； 功能：先执行循环体，然后判断表达式值，若表达式值0，则再次执行循环体，如此循环，直到表达式值0为止。,例4.3 计算并输出下列级数和：,直到某项的绝对值小于 为止。,相应的流程图如图4.5所示。其中f用于改变每一项的符号，因为这是一个各项符号相间的级数。,图4.5 例4.3的流程图,相应的C程序如下： #include “stdio.h“ main() int k； double sum，d，f； sum1.0； k1；f1.0； do kk1；ff；d1.0/(k*(k1)；sumsumf*d； while(d1.0e4)； printf(“sum%lfn“，sum)； ,4.1.3 当型循环结构与直到型循环结构的区别与联系 当型循环结构与直到型循环结构既有共同之处，又有区别。主要体现在以下几个方面。 （1）在当型循环中，其循环体可以一次也不执行（即执行当型循环结构的一开始，其条件就不满足）。 （2）不管是当型循环结构还是直到型循环结构，在循环体内部必须要有能改变条件(即逻辑表达式值)的语句，否则将造成死循环。 （3）对于有些问题既可以用当型循环结构来处理，也可以用直到型循环结构来处理。 （4）不管是当型循环结构还是直到型循环结构，其循环体如果包含一个以上的语句，应以复合语句形式出现。,4.2 for 循 环,C语言提供的for循环属于当型循环结构，其一般形式为 for（表达式1；表达式2；表达式3） 循环体语句（组） 它等价于下列的当型循环结构： 表达式1； while（表达式2） 循环体语句 表达式3； ,返回目录,下面对for循环语句作几点说明： （1）在for语句中，三个表达式中的任何一个表达式均可省略，但其中的两个“；”不能省略。 （2）下列两个循环都是死循环： for(表达式1；表达式3) 循环体 与 for(；) 循环体 因为它们都没有用于判断循环是否结束的条件（即表达式2）。 （3）for循环本质上也是当型循环结构，只不过它对于事先可以确定循环次数的问题特别方便。 （4）在for循环中，循环体也可以是复合语句（即用一对花括号 括起来的语句组）。,4.3 循环的嵌套与其他有关语句,4.3.1 循环的嵌套 所谓循环的嵌套是指一个循环体内又包含了另一个完整的循环结构。C语言允许循环结构嵌套多层。循环的嵌套结构又称为多重循环。,返回目录,例4.6 计算并输出10以内(包括10)所有自然数的阶乘值。即计算1!，2!，3!，4!，5!，6!，7!，8!，9!，10!。,采用的方法是，对于10以内的每一个自然数分别求它们的阶乘值。其流程图如图4.7所示。显然，这是一个二重循环结构。,图4.7 例4.6的流程图,相应的C程序如下： #include “stdio.h“ main() int n，k； double s； for (n1； n10； nn1) s1.0； for (k1； kn； kk1) ss*k； printf(“%2d!%16.7fn “，n，s)； ,4.3.2 break 语句 C语言中的break语句有以下两个功能： （1）跳出 switch 结构； （2）退出当前循环结构，包括 while 结构、 dowhile 结构和for循环结构。,4.3.3 continue 语句 continue语句的功能是结束本次循环的执行，但不退出循环结构。 下面举两个例子来说明continue语句的使用。,例4.10 输出100200之间所有能被7或9整除的自然数。 相应的C程序如下： #include “stdio.h“ main() int n； for (n100； n200； nn1) if (n%7!0)&(n%9!0) continue； /*结束本次循环，继续进行下次循环*/ printf(“%d n“，n)； ,实际上，上述程序等价于 #include “stdio.h“ main() int n； for (n100； n200； nn1) if (n%70) | | (n%90) printf(“%d n“，n)； ,4.4 程序举例,4.4.1 列举算法 所谓列举算法，是指根据提出的问题，列举所有可能的情况，并根据条件检验哪些是需要的，哪些是不需要的。,返回目录,例4.11 某单位要在A，B，C，D，E，F 6人中选派若干人去执行一项任务，选人的条件如下： （1）若C不去，则B也不去； （2）C和D两人中去一个； （3）D和E要么都去，要么都不去； （4）A，B，F 3人中要去两个； （5）C和F不能一起去： （6）E和F两人中至少去一个。 问应该选哪几个人去？,C程序如下： #include “stdio.h“ main() int a，b，c，d，e，f； for (a0； a1； a) for (b0； b1； b) for (c0； c1； c) for (d0； d1； d) for (e0； e1； e) for (f0； f1； f),if (bc0 | | c1) & (cd1) & (de0 | | de2) & (abf2) & (cf!2) & (ef1) printf(“A will %s be assigned.n“，a?“: “not“)； printf(“B will %s be assigned.n“，b?“: “not“)； printf(“C will %s be assigned.n“，c?“: “not“)； printf(“D will %s be assigned.n“，d?“: “not“)； printf(“E will %s be assigned.n“，e?“: “not“)； printf(“F will %s be assigned.n“，f?“: “not“)； ,4.4.2 密码问题 在报文通信中，为使报文保密，发报人往往要按一定规律将其加密，收报人再按约定的规律将其解密（即将其译回原文）。,例4.13 从键盘输入一行字符，将其中的英文字母进行加密输出（非英文字母不用加密）。 C程序如下： #include “stdio.h“ main() char c； int k； printf(“input k:“)； scanf(“%d“，&k)； scanf(“%c“，&c)； /*吃掉上次输入的回车符*/ cgetchar()； while(c!n) if (ca & cz) | | (cA & cZ) cck； if (cz | | (cZ & cZk) cc26； printf(“%c“，c)； cgetchar()； ,4.4.3 对分法求方程实根 设非线性方程为 f (x)0 用对分法求在区间a，b上的实根。 具体方法如下： 从区间端点x0a出发，以h为步长，逐步往后进行扫描。 对于每一个被扫描的子区间xi,xi1(其中xi1xih)作如下处理： 若在子区间两个端点上的函数值f (xi)与f (xi1)同号，则说明在该子区间上没有实根，将扫描下一个子区间；否则说明在该子区间上至少有一个实根。此时就可以在该子区间上采用对分法进一步搜索实根。,对分法的基本过程如下： 取子区间xi,xi1的中点 如果f(x)与f(xi)同号，则令xix；否则令xi1x。 然后重复这个过程，直到满足条件 为止。其中为事先给定的精度要求。,图4.9 对分法求方程实根的流程图,对分法求方程实根的流程图如图4.9所示。,例4.15 用对分法求方程 f (x)x26x10 在区间10，10上的实根，即A10，B10。取扫描步长H0.1，精度要求 。,相应的C程序如下： #include “stdio.h“ main() int flag； double a10.0，b10.0，h0.1，x1，y1，x2，y2，x，y； x1a；y1x1*x16*x11.0； x2x1h；y2x2*x26*x21.0； while (x1b) if (y1*y20.0) x1x2；y1y2；x2x1h；y2x2*x26*x21.0； else flag0； while (flag0) x(x1x2)/2； if (fabs(x2x1)0.000001) printf(“x%11.7fn“，x)； x1x0.5*h；y1x1*x16*x11.0； x2x1h；y2x2*x26*x21.0； flag1； ,else yx*x6*x1.0； if (y1*y0.0) x2x；y2y； else x1x；y1y； ,4.4.4 迭代法求方程实根 设非线性方程为 f (x)0 用迭代法求一个实根的基本方法如下： 首先将方程 f (x)0 改写成便于迭代的格式 x(x) 然后初步估计方程实根的一个初值x0，作如下迭代： ，n0，1，2， 直到满足条件 | | 或者迭代了足够多的次数还不满足这个条件为止。其中为事先给定的精度要求。,反映上述过程的流程图如图4.10所示。,图4.10 迭代法求方程实根流程图,例4.16 求非线性方程x1arctanx0 的一个实根。取初值x01.0，精度要求0.000001。并改写成如下迭代格式：,相应的C程序如下： #include “stdio.h“ #include “math.h“ main() int m； double x1.0，eps0.000001，x0； printf(“input m：“)； scanf(“%d“，&m)； /*输入最大迭代次数*/ do x0x；x1.0atan(x0)；mm1； while (m!0)&(fabs(xx0)eps)； if (m0) printf(“FAIL!n “)； else printf(“x%11.fn“，x)； ,4.4.5 牛顿法求方程实根 设非线性方程为 f (x)0 在选取一个初值x0后，牛顿迭代格式为 实际上牛顿迭代格式是一种特殊的简单迭代格式，相当于 上述迭代过程一直进行到满足条件 | | 或者迭代了足够多的次数还不满足这个条件为止。其中为事先给定的精度要求。,反映上述过程的流程图如图4.11所示。,图4.11 牛顿法求方程实根流程图,例4.17 求非线性方程x1cosx0的一个实根。取初值x01.0，精度要求0.000001。其牛顿迭代格式为 其中f (xn)xn1cos xn，f (xn)1sin xn。,相应的C程序如下： #include “stdio.h“ #include “math.h“ main() int m； double x1.0，eps0.000001，x0； printf(“input m：“)； scanf(“%d“，&m)； /*输入最大迭代次数*/ do x0x；xx0(x01cos(x0)/(1.0sin(x0)；mm1； while (m!0)&(fabs(xx0)eps)； if (m0) printf(“FAIL!n “)； else printf(“x%11.fn“，x)； ,4.4.6 梯形法求定积分 设定积分为 由微积分的知识可以知道，该积分值的几何意义是在区间a，b内的曲线f (x)下的面积，如图4.12所示。,图4.12 定积分几何意义,梯形法求定积分的基本思想是： 首先将积分区间a，bn等分，得到n个子区间xi, xi1(i0，1，2，n1)，每一个子区间的长度为h(ba)/n，如图4.12所示，其中xiaih。 然后在每一个子区间上用梯形的面积 来近似代替该子区间上小长条的面积。 最后将所有小长条的面积近似值Si累加就可得到积分值的近似值。即 S