c语言控制结构(修改版).ppt

1,第三章 程序结构的控制语句,2,3.1.1 C语言中的语句 C语言中的语句有5类：,3.1 顺序程序结构,表达式语句 一般形式： 合法的表达式； 例如： x=3;,结构化程序设计涉及3种基本结构：顺序、分支和循环。,2. 分支、循环和跳转语句程序结构的控制语句 例如：if语句、switch语句;while语句、do-while语句、for语句；goto语句、break语句等。,3,3. 函数调用语句 一般形式： 函数名(实际参数表)； 分为： 用户函数调用和标准函数 调用。 例如：见右。,例如：输出两个数中较大数的C 语言源程序 main() int a,b,c； scan(“%d,%d”, ,4. 空语句 形式： 只有分号的语句 例如：while(getchar()!=n) ; ,4,5. 复合语句:,概念：一对 所包含的内容称为一个复合语句。其中可以包 含2 多条C语言语句。如：,#include void main (void) int a,b; scanf(“%d,%d”, ,复合语句,复合语句也可以嵌套,复合语句的作用： 作为标识符的作用域。 作为分支和循环的块。,若其中只有一条语句，复合语句的大括号可要可不要 ，但函数体例外 ！,另例. 求数列 1+2+i 的值sum,当i 10000时结束。 #include void main(void) long i=1L,SUM=0L; while(i10000L) sum=sum+i; i=i+1; printf(“%ld”,sum); ,5,3.1.2 顺序程序设计举例 特征：简单程序(程序结构中没有分支、循环和跳转)。, 已知：有一圆柱体，底半径为r，圆柱高为h。 求： 底周长、底面积、表面积，体积。,定义变量： 输出：fLen， fAread、 fAreas， fV ； 输入：r 、h。,r,h,先建立数学模型： fLen=2r fAread=r2， fAreas=2r2+2rh=2 fAread+fLenh fV=fAreadh,6,源程序(数学公式变为C表达式)如下：,#include void main(void) float fLen, fAread,fAreas, fV,r,h; scanf(“%f,%f”, ,7, 求一元二次方程ax2+bx+c=0的两个不等的实根,#include #include void main(void) float a,b,c,x1,x2; scanf(“%f,%f,%f”, ,b*b-4.*a*c0,写成C语言的表达式后，该加括号的地方一定要加 ！,写成 2*A*B/(A+B)*(A+B) 作为C表达式 可以吗?,不可以，分子、分母缺括号!,跳,8,3.2.1 关系运算符和关系表达式,关系运算是比较两个表达式值的的运算。,关系运算规则：参加运算的表达式，按关系运算符提供的关系 进行比较，满足关系得到整型值1 ， 不满足关系 得到整型值0。,3.2 关系运算和逻辑运算,分支结构和循环结构都需要判断条件，而且与关系运算和逻辑运算密切相关。,9,3.2.2 逻辑运算符和逻辑表达式,逻辑运算的结果也是整型值：运算结果为真时，得到整型值1，运算结果为假时，得到整型值0。,例如：int a=1,b=3,c=1,d; c=a=b=a=a)c), 则c为0*/ d=a+2=b+3; /*d的值为1*/,优先级和结合性: ( 、=、=)(=、!=)；左结合性。,算术运算,关系运算,逻辑运算,赋值运算,单目运算,在其他运算符中的优先级：,10,逻辑运算符的优先级和结合性： ！、 &和 |。,优先级,1，4，3,结合性,例如： 设 x、y、z 均为 int，执行语句 “x=y=3; t=+x|+Y；” 后，t、x、y的值依次是：,说明： ！是单目运算符，&、|是双目运算符。 “与”运算的左侧若为0，则右侧运算不进行； “或”运算的左侧若非0，则右侧运算不进行。 逻辑运算的结果值只能是0 或 1。,在其他运算符中的优先级：单目运算优先双目运算。,算术运算,关系运算,逻辑运算,赋值运算,单目运算,11,3.2.3 所有运算符的优先级与结合性汇总,C 语言允许允许所有类型的运算符出现在一个表达式中。 因此，表达式值的类型如何确定，运算的先后顺序如何确定， 必须通过一套规则解决。,为了便于调整优先级，可设置“（）”为最高优先级。相同优先级连续出现按结合顺序，结合顺序有从右向左或从左向右。,运算符优先级和结合性总表 ：,表达式人工求解举例：,+a-bc+d&a=b*34,注意：在无法确定优先级 时，可加()区分，但降低 编译效率：,c=b*=a+2,c=(b*=(a+2),12,单 算 关 逻 三 赋 逗,单 三 赋 号 都 取 右,总表(附录2),13,3.2.4 根据问题构造合法合意的C语言表达式4例,例1：写出x大于等于-3并且小于5的表达式。,x=-3&x5 写成 -3=x5 错误,例2：写出x落在1、3象限的表达式，但不包括x轴、y轴和原点。,写法：x0&y0|x0,例3：写出字符变量ch是小写字母的表达式。,ch=a&ch=z,注意：关系表达式“abc”与逻辑表达式“ab&bc”是不等价的；当a、b、c分别为3、2、1时，前者的结果为0，而后者的结果为1。,例4：构成三角形的条件是：任意两边之和大于第三边，任意两 边之差的绝对值小于第三边。,a+bc&a+cb&c+ba| fabs(a-b)c& fabs(a-c)b&fabs(c-b)a,14,3.3 分支结构,概念： 结构化程序设计是软件设计的第三次革命。结构化程序设计的基础是采用三种程序的控制结构。,1966年BOHM &Jacopini 证明：只要三种控制结构，就能表达用一个入口和一个出口框图所能表达的任何程序逻辑。,三种控制结构如下：, 顺序结构Sequence,算法描述： f; g;,框图：,f;,g;,入口,出口, 选择结构Selection,算法描述： if(e) f; else g;,框图：,e?,yes,f;,no,g;,入口,出口,15, 循环结构Repetition,当型循环,C ?,f(体),YES,NO,直到循环,f(体),C ?,YES,NO,三种控制结构有如下共同的特点：,一个入口和一个出口； 无死语句（任何情况都不执行的语句）； 无死循环。,入口,出口,入口,出口,16,3.3.1 if 结构,C语言的基本分支语句有单分支if 、二分支if else；由它们又可以演化成多分支结构。, 简单if,格式： if(expression) statement;,if 结构,可以是各种表达式；表达式非0为yes，0为no。加括号！,语句可以是一条或多条或 无语句但有分号。,流程图：,e?,statement;,yes,no,举例：,#include void main(void) char ch; ch=getchar(); if(ch=a ,程序的功能是什么 ？,17, if else 结构（二选一）,格式： if(expression) stat1; else stat2;,无语句、一条或复合语句,流程图：,e?,yes,stat1;,stat2;,no,入口,出口,举例：输出| x |的 结果。,#include main ( ) int x ; scanf ( “%d” , ,18, if else if 结构（多分支）,格式： if(e1) stat1; else if(e2) stat2； else if(e3) stat3; else if(en-1) statn-1; else statn;,框图：,e1?,y,stat1;,n,e2?,y,stat2;,出口,n,en-1?,y,statn-1;,n,statn;,特点： n-1个条件，满足某个条件，执行对应的语句，然后到出口，即实现“多选一”。,19,if else if 结构 举两例：,例1： 征税问题:1000以下税率为3% 10002000税率为4% 20003000税率为5% 3000以上税率6% 输入收入，求应缴税款。,#include /*方法*/ void main(void) float x ,rate; scanf(“%f ”, ,能用3/100 吗 ?,能否与下面的一个分支互换 ？ 都改为逻辑表达式后可互换吗？ 请看下面两个改写后的程序：,不,可,20,下列程序可行吗？输入1500元试试看。 #include / 错方法 void main(void) float x ,rate; scanf(“%f ”, ,下列程序可行吗？输入1500元试试看。 #include /方法 void main(void) float x ,rate; scanf(“%f ”, ,21,下列程序可行吗？输入1500元试试看。 #include/方法 void main(void) float x ,rate; scanf(“%f ”, ,下列程序可行吗？输入1500元试试看;试分析和比较下列结构。 #include /方法 void main(void) float x ,rate; scanf(“%f ”, ,22,下列程序可行吗？输入1500元试试看; 试分析和比较下列结构。 #include /方法 void main(void) float x ,rate; scanf(“%f ”, ,通过以上6种方法的分析，你对用if构造多分支有何高见 ？,在多分支中，使用关系表达式应注意值的顺序，而使用逻辑表达式一般不需要考虑表达式值的顺序(因为值的区间被限定)。 “if else if ”与“if嵌套”结构实际上是相互变异，即“if else if ”结构实际上是在else一侧又复合 (嵌套)了“ if else ”结构。,23,下列程序可行吗？输入1500元试试看。 #include /方法 main() int x,c; float rate,y; scanf(“%d”, ,通过对同一个问题的多种编程方法的分析，你对if和switch语句的理解是否又提高了一步 ？,注意：用if 完全可替代switch，而switch不能完全替代if ! 原因：表达式不同。,24,例2：输入一个分数，将百分制转化为五分制。 90分以上 打印 A 80-90 打印 B 70-80 打印 C 60-70 打印 D 60 以下 打印 E,#include void main(void) int a; scanf (“%d”, ,也要注意分数的排列顺序 ！ 因为也未用逻辑表达式。,25, if语句的嵌套（也可实现“多选一”）,对于如下的结构： if(e1) stat1； else stat2；,若在 stat1、stat2中(实际是前面“ifelse if”的变异)又含有if结构： if(e2) stat3; else stat4; 称为if结构的嵌套。,如求符号函数： -1 (x0),#include void main ( void) int x,y ; scanf (“%d” , ,外层,内层,在外层else语句中，含有一个完整的if 结构。,说明：,书写采取缩进形式， 便于区分，增强可读性。,内层缩进。,else与上面的最近的 if 相匹配；各种if 结构都可 以相互嵌套。例如：,x=-1; if (x!=0) if (x0) y=1; else y=0;,Y的结果？,26,if语句的嵌套实例：求一元二次方程ax2+bx+c=0的所有根。,#include #include void main(void) float a,b,c,d,e,x1,x2; scanf(“%f,%f,%f”, ,外层,内 层,求相等实根。,求不等实根。,求共扼复根。,比较两个实数是否相等， 如何构造表达式 ？,应将a=b改为fabs(ab)1.0e-6,外层：分出等于0和不等于0的两种情况。 内层：分出大于0和小于0的两种情况。,因为程序中使用了数学函数 ！,27,3.3.2 switch语句（结构更清晰的“多分支”）,格式： switch (expression) case 常量表达式1: statement组1;break; case 常量表达式2: statement组2; break; case 常量表达式n-1: statement组n-1; break; default : statement组n; ,只能是整型或字符型表达式。,整型、字符型常量表达式。 各表达式的值最好不能相等。,执行过程：,先求expression的值（构造此表达式是个难点）。,再依次比较expression和各常量表达式（起语句标号作用）的值：若相等，则执行第i 条语句组，若有break ，则退出（即多选一）；若无break则继续且不再比较（即case重叠）。,如果都不相等，则执行 default 后的语句组；此分支可缺。,28,switch语句实例：输出五分制对应的百分制范围。,#include void main(void) char chGrad; chGrad=getchar(); switch(chGrad) case a: case A: printf(“90100n”); break; case b: case B: printf(“8089n”); break; case c: case C: printf(“7079n”); break; case d: case D: printf(“6069n”); break; case e: case E: printf(“60n”); break; default : printf(“Data Error!n”); ,多个不同的标号可以共用相同的语句，但前一个不能有“ break; ”。,default语句可以省略。,若去掉任意一个 “break;”，情况如何 ？,注意：用if 完全可替代switch，而switch不能完全替代if !,29,/switch语句的 改错 #include main() int x=1; switch(1.6+1); default:printf(“errorn“);break; case 3:printf(“3n“); case 2:printf(“2n“);break; case x:printf(“1n“),break; case 3:printf(“3n“);break; ,/两个错: 1.6和;,/可在任何位置,/3在2前可以,/两个错: x和,/错：3重复,30,3.4 循环结构,程序经常会需要重复执行某些相同的操作，如： 求：s=1+2+3+4+100,算法描述(自然语言的方法)： s=0;i=1; s+=i; i+; 判断i是否小于等于100 如果i小于等于100，重复； 否则，结束。,根据某个条件重复执行相同算法的结构，称为循环。,初始化部分。,循环体。含有条件趋假(i+;)的语句。,循环的条件。循环应在有限次内完成。,C 语言提供了三类实现循环的语句: while， do while，for 下面分别介绍：,31,3.4.1 while 语句,格式： while(expression) statement;,任何表达式：值非0，表示满足条件；值为0代表不满足条件。,语句（或复合语句），重复执行部分（循环体）。,流程：,e ?,Yes(e非零）,statement;,no,含有使条件趋假的语句。,举例：,求 s= 1+2+3+4+100,#include void main(void ) int s=0, i=1; while (i=100) s=s+i; /*或 s+=i; */ i+; printf (“s = %d n”, s) ; ,初始化部分,循环体,条件测试,使条件趋假语句,32,3.4.2 do while语句,格式： do statement； while (expression );,流程：,statement;,e?,yes (e非零）,no,含有使条件趋假的语句。,while循环与do-while循环的区别： while循环先判条件，后执行循环体； do while循环先执行循环体，后判条件。,举例：,求：30！,#include void main(void) float s=1.0; int i=1; do s*=i; i+; while(i=30); printf(“30!=%f”,s)； ,初始化。,循环体。,测试条件。,使条件趋假的语句,思考题： 用do-while实现s=1+2+100。用while实现30！。,33,3.4.3 for语句,格式： for(e1; e2; e3 ) statement；,流程：,e1,e2?,yes (e非零),statement;,e3,no,举例：,求：s=1+2+3+100,#include void main (void ) int s,i ; for(s=0,i=1;i=100;i+ ) s =s + i; printf (“s= %d” , s) ; ,使e2趋假。,在for循环中，e1、e2、e3都可以省略！,e1省略,s=0；i=1;,e3省略,i+；,初值表达式(可以是逗号表达式) 。,测试条件表达式(关系或逻辑 表达式)。,增或减值表达式(可以是逗号 表达式)，使e2趋假。,for(i=100;i=1;i-) ?,e2省略如何处理 ？ 见下一个问题。,34,3.4.4 循环中途转移语句(break和continue), 提前结束所在循环语句 break,概念：循环体中可以加分支，判断是否提前结束（break） 循环。,举例： 求：r =110的圆的面积，但若圆面积大于100 则结束。,for (r=1; r100 ) break; printf ( “ n% f “ , area); ,若满足，则提前结束所在循环。,中途继续循环语句continue,循环体中可以加分支，判断是否跳过本次循环剩余内容（但for中的表达式3仍执行,否则为死循环！），而执行下次循环。见例和。,举例：求1100内的偶数和。 s=0; for ( n=1; n=100; n+) if (n%2!=0) continue; s+=n; ,若满足条件，跳过循环体中continue下面(但n+照做)的语句，继续循环。,35,3.4.5 循环的嵌套,概念：在一个循环的循环体内又包含一个完整的（完全包住） 循环称为循环的嵌套。,实例：打印99乘法表。,#include void main (void ) int i,j ; for (i=1 ; i=9 ; i+) for (j=1; j=9 ; j+) printf ( “ %4d” , i * j ); printf (“ n ”); ,外层循环,说明：,内外层循环采用缩进形式 书写，增强可读性。,while和do_while和for可以 相互嵌套。,执行次数为内层次数和外存 次数的乘积。 外层一步，内层一遍 ！,内层循环,左一半或右一半可修改内循环的终值或初值；上一半或下一半可修改外循环的终值或初值； 它们也可在“体”用if()条件跳出。,如何打印乘法表的左一半？,输出4个角一半 又如何做 ？,“j=10-i” 输出何角 ？,36,补充：特殊循环及应用, 无限循环(死循环)及应用,、while(1) 、do while(1)； 、for( ; ;),它们只有靠在循环体中加条件控制和break语句退出循环。,例：程序等待，直到输入字母A，或输入正确。 for ( ; ;) ch= getchar ( ); if ( ch=A) break; , 循环体为空语句的循环(空循环)及应用,for (i=1 ;i=MAX ; i+) ;,空语句(只有分号),作用：程序延时（如交通信号灯）。,应用: 限制输入次数的密码输入问题 ！,37, goto语句,格式： goto Label /* Label是同一函数内某语句前的标号*/,作用：转移到标号对应的语句上继续执行（间接实现循环）； 也可用于条件退出一层或多层循环(二维数组)。例如：,loop: if (i=100 ) sum=sum+i; i+; goto loop; /*此处不可用ifcontinue*/ ,不可,可以，如二维数组中找首个负数；而Break做不到。,不可,可以,用goto实现跳转应注意的问题：,不可滥用goto语句，破坏模块化 ！,38,3.4.6 程序设计举例 分支、循环综合应用,可以分为3类问题： 只有分支的问题(前面的征税)；（略） 只有循环的问题(一般循环(略)和迭代循环)； 分支、循环综合应用问题(枚举)。,39,例1_1、 找出100999之间的所有水仙花数（三位数的个、 十、百位的立方和等于该数。153=13 +53 +33 ）。,n为枚举(一一列举)变量：枚举初值100，枚举终值999。,构造条件：取出(待判的)一个数n的个、十、百位数。,测试是否满足条件：若满足条件则输出n。,#include void main(void) int n, a, b, c; for(n=100 ; n=999 ; n+) a=n/100; b=n%100/10; c=n%10; if(a*a*a+b*b*b+c*c*c=n) printf(“n%d”,n); ,枚举所有三位数,构造条件,测试条件,取n的百位a、十位b、个位c,如何找100999之间的完数(因子之和等于该数，如6=1+2+3) ？如何找同构数(位于它的平方的右边) ？,40,例1_2、求100到200之间的所有素数(只能被1和自身 整除的数)。,对于自然数n，判断其是否为素数有以下三种方法：,判断n是否能被从2到n-1范围内的数整除；,判断n是否能被从2到(int)(n/2)范围的数整除；,判断n是否能被从2到k=(int)sqrt(n)范围的数整除。,程序设计中标志技术的使用：,在程序设计中，经常要记录一些状态，作为判断的条件。 因此需要在程序中设置一些标志，通常标志是整型变量。,如：设置整型变量iFlag用于记录是否是素数， if(iFlag=1)是素数； if(iFlag=0)不是素数。,标志的设置算法如下：,41,标志位设置框图,int iFlag=0(或1);,是素数?,iFlag=1(或0);,yes,No（标志不变）,找素数的程序清单如下：,说明： 有时，使用标志位技术可以很方便地解决问题且模块化，如采用顺序查找的方法，在某一批数中查找某一个数，若找到了输出yes，否则输出no这样的问题；当然也可用其他方法。,42,程序如下：,#include #include void main(void) int m, k, i, iFlag; for(m=101;m200;m+=2） k=sqrt(m); iFlag=1; for(i=2; i=k; i+) if(m%i=0) iFlag=0;break; if(iFlag) printf(“n%d”,m); ,其值若为0，则不是素数；非0是素数。,枚举所有奇数,假定m是素数。,如果m能被2到k 的任意一个数整除，则置标志为零且退出内循环。,如果m是素数（即iFlag=1），输出m。 此题若不用标志位技术，应如何做 ？ 见08版教材p68(09版教材p77): “if(ik)printf(“n%d”,m); ”。,再枚举2k,43,例1_3、已知一只公鸡5元，一只母鸡3元，3只小鸡1元。现有100元钱，要买100只鸡，求公鸡、母鸡和小鸡各买多少只。 解析：先建立数学模型：x+y+z=100,5x+3y+z/3=100。 枚举列出x(范围:020)和y (范围:033)的所有情况，然后解出z，同时用5x+3y+z/3=100和z能被3整除作为判断条件。 #include main( ) /类似还有：男、女和小孩搬砖问题 ！ int x,y,z; for(x=0;x20;+x) / 若全买公鸡cock ，最多买20只 for(y=0;y33;y+) / 若全买母鸡hen ，最多买33只 z=100-x-y; / 对公、母鸡的每一种取值，求小鸡数量 if(z%3=0) / 输出求得一组解 ,44,例1_4、输入10个数，找出并统计其中偶数的个数及偶数值和。,算法框图：,start,定义变量,初始化,循环？,yes,输入,偶数？,yes,统计、累加,no,no,输出结果,end,#include void main(void) int i, ix,iCount=0,iSum=0; for(i=1;i=10;i+) scanf(“%d”, ,循环枚举,分支判断,如何限制输入负数和零？,do if(ix=0) printf(“date error”); while(ix= 0);,算法的健壮性(容错),注意：结构应完整的包含和被包含。,10个数如何提供 ？,空格或回车分隔！,45,例1_5. 输入n个学生某门课程的成绩，统计各分数段的人数。,程序段(枚举输入并判断)如下：, for(i=1 ;i100) continue; /*输入数据不合要求*/ switch(s/10-5) case1:s60+;break; /*6069分*/ case2:s70+;break; case3:s80+;break; case4:s90+;break; case5:s100+;break; default:s50+; /*60分*/ ,很健壮吗？,不 ，影响n ！如何改进 ？,循环枚举每个学生,46,例2_1. 求ex=1+x /1! +x2/2!+ x3/3!+ +xn/n! 前n+1项之和。,迭代(循环根据旧值求新值)次数i ： 0 1 2 n,迭代公式 ：t=t*x/i和exp=exp+t ，即后项的值与前项的关系。,迭代初值： exp=1, t=1,(i=1n),#include void main(void) float exp , x , t; int i, n; scanf(“%f,%d”, printf(“n%f15.6”,exp) ,迭代初值；exp若为0，循环体中语句顺序要变。,循环迭代得新的t 和新的exp。,循环迭代,if(fabs(t)1e-5)break;,可以附加(充要条件，可省)条件：当| t |10-5, 结束运算。,47,例2_2. 用公式 试求sin(x)的 近似值，要求误差小于给定的eps。 #include #include void main(void) float t,x,eps,fsin=0.0; int i=1; scanf(“%f,%f“, ,48,例2_3. 用梯形法求定积分,( 0,0 ),y,x,f(x),a,b,面积,h,x,将 a，b分为n等份，h=(b-a)/n；,求n个小梯形面积之和，实际上是下面4个赋值语句的循环； 而第i 个小梯形面积为： (f0+f1)*h/2 x+h x（循环迭代得新的x） f(x) f1（循环迭代得新的下底f1) s+ (f0+f1)*h/2 s （循环迭代得新的s） f1 f0 (循环迭代得新上底f0),x 初值为a s初值为0 f0 的初值为f(a) 分为n等份(循环次数为n),迭代求积分的方法：,49,程序清单如下：,#include void main(void) float a,b,f0,f1,h,x,s=0.0; int n,i; scanf(“%f,%f,%d”, ,迭代初值。,循环迭代,根据被积函数,体内无条件判断,50,例2_4. 求s=a+aa+aaa+aaaa。 0a10 共n项，最后一项有n个a。 如求s=2+22+222+222222 ； n、a从键盘输入。,迭代次数：i=1n,迭代初值：