重庆出版社出版,李勇主编的大一C语言ppt第5章.ppt

第5章 循环结构程序设计,教学要求：通过本章的教学，掌握循环结构三种语句while、do_while和for的基本特点，及其循环控制的具体过程；掌握循环程序设计方法，能运用循环结构的三种语句熟练进行循环结构程序设计；掌握break和continue语句在循环结构中的不同作用；掌握多重循环程序的结构特点，能设计简单的多重循环结构程序。 教学提示：C语言中for语句的使用最为灵活，功能更强，凡是用while、do_while循环能完成的，用for循环一定能够实现。另外，在循环结构中应有使循环趋向于结束的处理语句，否则循环将无休止的执行下去。多重循环是实际应用中常用的循环结构，熟练掌握单重循环程序设计是进行多重循环程序设计的基础。,第5章 循环结构程序设计,教学内容：循环结构是C语言的三种基本结构之一，前两章分别对顺序结构和选择结构进行了介绍，接下来，本章将介绍循环结构及其循环结构程序设计的相关知识，内容主要包括：【1】实现循环结构的三种语句（while语句、do_while语句和for语句）的语法格式、结构特点、功能，以及使用它们进行循环结构程序设计的方法；【2】break和continue语句的用法；【3】多重循环的概念、结构特点及其应用。,第5章 循环结构程序设计,在实际应用中，我们会遇到大量的需要按一定规律重复处理的问题。比如，计算前100个自然数之和，求10的阶乘等等。这些都需要用到循环结构。几乎所有实用的程序都包含循环，因此熟练掌握循环结构的概念及其使用是程序设计的最基本的要求。 循环结构是结构化程序设计的三种基本结构之一，它和顺序结构、选择结构共同作为各种复杂程序的基本构造单元。在C语言中，用来实现循环结构的语句有while、do-while和for语句。,第5章 循环结构程序设计,5.1 while语句 while 语句的一般形式为：while （表达式）语句 while语句的执行过程：首先计算条件表达式的值，如果表达式的值为非0（真），则执行循环体语句；重复上述操作，直到表达式的值为0（假）时才结束循环。,第5章 循环结构程序设计,例5.1求 main() int n,sum=0; n=1; while (n=50) sum=sum+n; n+; printf(“sum=%d“，sum); 运行结果为； sum=1275 P66【实例演示】,第5章 循环结构程序设计,提醒： 循环体如果包含一个以上的语句，应该用花括弧括起来，即以复合语句的形式出现。如果不加花括弧，则while语句的范围只到while后面第一个分号处。例如，本例中while语句中如无花括弧，则while语句范围只到“sum=sum+n;”。 while后圆括号内的表达式，可以是C语言中任意合法的表达式。表达式的值决定循环是否结束，因此，在设计while语句时，在循环体中应有使循环趋向于结束的语句，否则循环将无休止的进行下去，从而形成死循环。例如，在本例中循环结束的条件是“n50”，因此在循环体中应该有使n增值以最终导致n50的语句，在此，我们是用“n+；”语句来达到此目的。如果无此语句，则n的值始终不改变，循环永不结束。 循环体还可以是空语句（单独一个分号），此时表示什么也不执行，一般用作延时用。 【趣味例题】：guess.c,第5章 循环结构程序设计,5.2 do-while语句 do-while 语句的一般形式为： do 语句 while （表达式）；,第5章 循环结构程序设计,提醒： do-while语句中的“语句”为循环体，它可以是一个简单语句也可以一个复合语句。在设计do-while语句时，在循环体中也应有使循环趋向于结束的语句，否则循环将无休止的进行下去，从而形成死循环。 do-while语句的执行过程：首先执行do后面的循环体语句(无条件执行一次)，然后判别while后圆括号内表达式，当表达式的值为非0(“真”) 时，返回重新执行循环体语句，如此反复，直到表达式的值等于0为止，此时才循环结束。,第5章 循环结构程序设计,例5.2用do-while语句求 main() int n, sum=0; n=1; do sum=sum+n; n+; while (n=50); printf(“sum=%d“，sum)； 运行结果为； sum=1275,第5章 循环结构程序设计,do-while与while语句的区别是：while循环的特点是先判断，后执行；只有当表达式的值为非0时，才执行循环体；如果表达式的值一开始就为0，则循环体一次也不执行；而do-while循环的特点是先执行，后判断，无论表达式一开始的值是0还是非0，循环体至少都要被执行一次。 因此，一个循环问题，如果循环体重复执行的次数有可能为0的话，则只能用while语句，如果循环体重复执行的次数1，则既可以用while语句又可以用do-while语句。换句话说来说就是，凡是可以用do-while循环实现的，一定可以用while循环实现；反过来，则不一定，即凡是可以用while循环实现的未必能用do-while循环实现。 【举例】,第5章 循环结构程序设计,5.3 for语句 C语言中for语句的使用最为灵活，它完全可以代替while、do-while语句 for语句的一般形式为： for （表达式1 ; 表达式2 ; 表达式3） 语句,第5章 循环结构程序设计,for语句的执行过程如图所示，可以用文字描述如下： （1）先求解表达式1。 （2）求解表达式2，若其值 为非0（真），则执行循环体语句，然后执行下面第（3）步。若为0（假），则结束循环，转到第(5)步。 （3）求解表达式3。 （4）转回上面第（2）步继续执行。 （5）循环结束，执行for语句下面的一个语句。,for （表达式1 ; 表达式2 ; 表达式3） 语句,第5章 循环结构程序设计,for语句中的三个表达式起着不同的作用 表达式1一般用于给循环控制变量赋初值（循环控制变量即控制循环次数的变量，简称循环变量） 表达式2一般作为循环结束的判断条件 表达式3一般用来修改循环控制变量的值，使循环能正常的结束。 例：计算 #include main() int n,sum=0; for(n=1;n=50;n+) sum=sum+n; printf(“%dn“,sum); P7071提示,第5章 循环结构程序设计,P71例5.3 提示： 由于程序中调用了字符输入、输出函数，所以应将stdio.h头文件应包含在程序中。 从终端键盘向计算机输入数据时，是在按Enter键以后才送到内存缓冲区中去的。即不是从终端敲入一个字符马上接收一个字符，而是按Enter键后数据才送入内存缓冲区，然后每次从缓冲区读一个字符。 从上面介绍可以知道c语言中的for语句比其他语言中的for语句使用更加灵活，功能更加强大。可以把循环体和一些与循环控制无关的操作放在for语句的表达式1或表达式3中，这样可以使程序简洁、短小精炼。但过分地利用这一特点往往又会降低程序可读性，使程序晦涩难懂。建议不要把与循环控制无关的内容放到for语句中。,第5章 循环结构程序设计,重点：三种循环的比较 for、while和do-while三种循环结构语句各有特点，归纳起来主要有以下几方面： 三种不同的循环语句都能实现循环控制，但不同的循环语句，在进行循环控制时灵活性不一样。其中使用最多的是for语句，for语句使用最为灵活，功能更强。凡是用do-while能完成的，都可以用while实现。凡是用while、do-while循环能完成的，都可以用for循环实现。反之则不一定。任何循环都可以用for语句实现。 用while和do-while循环时，循环变量初始化的操作一般应在while和do-while语句之前完成。而for语句可以在表达式1中实现循环变量的初始化。 while循环和for循环都是先判断循环条件，然后决定是否执行循环体，当一开始就不满足循环条件时，循环体1次也不执行；而do-while语句是先执行一次循环体后，再判断循环条件，因此，循环体执行的次数最少都为1次。,第5章 循环结构程序设计,5.4 多重循环 5.4.1 多重循环的概念 在循环体结构中，如果一个循环体内又包含另一个或另几个完整的循环结构，就构成了多重循环，也称为循环的嵌套。嵌在循环体内的循环被称为内循环，嵌有内循环的循环被称为外循环。显然，在多重循环中，内循环和外循环的概念具有相对性，一个内循环的循环体中还可以嵌入其他的循环结构。 设计多重循环程序的关键，是首先要明确每一重循环完成的任务，通常外循环用来对内循环进行控制，内循环用来实现具体的操作。当循环嵌套层数较多时，循环控制就会变得比较复杂。,第5章 循环结构程序设计,例5.4 设计一个乘法表程序,输出如下所示的九九乘法表。 1*1=1 1*2=2 2*2=4 1*3=3 2*3=6 3*3=9 1*4=4 2*4=8 3*4=12 4*4=16 1*9=9 2*9=18 3*9=27 4*9=36 9*9=81,第5章 循环结构程序设计,分析 乘法表的特点是： 共有9行； 每行的式子数很有规律，即：第几行，就有几个式子； 对于每一个式子，既与所在的行有关，又与所在的行上的位置（列）有关。 我们先看输出其中一行的情况： 假设要输出的是第i行，我们知道i行共有i个式子，可用如下程序段实现。 for (j=1;j=i;j+) printf(“%d*%d=%-3d“,j,i,j*i); printf(“n“); 如果给上述程序段加一个外循环，使i从1取到9，每执行一次内循环，就输出了乘法表中的,第5章 循环结构程序设计,例5.4 main() int i,j; for (i=1;i=9;i+) for (j=1;j=i;j+) printf(“%d*%d=%-3d“,j,i,j*i); printf(“n“); ,第5章 循环结构程序设计,5.4.2 多重循环的结构 C语言的三种循环语句(while语句、do-while语句和for语句)可以互相嵌套，任何一种循环语句都可以出现在其他循环语句的循环体中。例如，下面几种都是合法的形式： (1) while( ) (4) for(; ;) while( ) while( ) (2) do (5) do do for (; ;) while( ); while( ); while( ); (6) while( ) (3) for(;) do for(; ;) while( ); ,第5章 循环结构程序设计,提醒： 在使用多重循环时，要注意内、外循环结构不能出现交叉。在同一个循环体中，允许出现多个并列的内循环。,第5章 循环结构程序设计,5.5 break、continue和goto语句 5.5.1 break语句 break语句只能用在循环语句和多分支选择结构switch语句中。当break语句用于switch语句中时，可使程序跳出switch语句而继续执行switch语句下面的一个语句；当break语句用于while、do-while和for循环语句中时，可用来从循环体内跳出循环体，即使程序提前结束当前循环，转而执行该循环语句的下一个语句。 break语句的一般形式为： break;,第5章 循环结构程序设计,例5.5判断m是否为素数。 分析 素数是除1和它本身之外不能被任何一个整数所整除的除1以外的自然数。如2，3，5，7是素数，而1，4，6，8，9，10不是素数。 最简单的方法就是用从2一直到m-1的数逐个去除m，只要m能被其中的某一个数除尽，则m不是素数；而m不能被其中的任何一个数除尽，则m是素数。这种方法虽然能解决问题，但循环次数较多。实际上，我们只需要让m被2到 之间的数除即可，因为如果小于等于 的数都不能除尽m，那么大于 的数也不可能除尽m。即如果m不能被2到 之间的任何一个整数整除，则m是素数，否则不是素数。采用后者显然能有效的减少循环次数，提高程序运行的效率。 我们采用的算法是这样的：设置一个循环变量i，让它取2到 之间的所有整数，如果找到第一个能整除m的i，则m不是素数，提前结束循环（没有必要找第二个能整除m的i），由于是提前结束的循环，此时i必然小于或等于k(即 )；如果m不能被2 之间的任何一个整数整除，则循环将正常结束，在完成最后一次循环后，i还要加1，因此结束循环后i等于k+1。最后，在循环之后判别i的值是否等于k+1即可，若是，则表明未曾被2 之间任一整数整除过（if语句条件一次也未满足过，没有执行过break，循环正常结束），因此输出“是素数“，否则输出“不是素数”。,第5章 循环结构程序设计,例5.5 #include main() int m，i，k; scanf(“%d“， ,第5章 循环结构程序设计,5.5.2 continue语句 continue语句的作用是提前结束本次循环，即跳过循环体中剩余的语句而直接执行下一次循环。 continue语句的一般形式为：continue; 提醒： continue语句和break语句的区别是： continue语句只能用于while、do-while和for循环语句中，而break语句既可以用于while、do-while和for循环语句中，又可以用于多分支选择结构switch语句中。 continue语句只结束本次循环，而不是终止整个循环的执行。而break语句则是结束整个循环过程。,第5章 循环结构程序设计,有以下两个循环结构： (1) while(表达式1) (2) while(表达式1) if(表达式2) break； if(表达式2) continue; ,第5章 循环结构程序设计,