第5章循环结构

1、 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow1w 循环结构又称重复结构，是按照一定的条件重复执行某段语句的程序控制结构。w （1）goto语句和if语句构成的循环结构。w （2）while语句构成的循环结构。w （3）do-while语句构成的循环结构。w （4）for语句构成的循环结构。第第5章章 循环结构程序设计循环结构程序设计 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow25.1 while语句语句w while语句用来构造“当型”循环，多用于解决循环次数事先不确定的问题。w w

2、hile语句的一般形式为：while(表达式表达式) 循环体循环体w 功能：q先判断表达式的值的真假，若为真（非零）时；就执行循环体，否则退出循环结构。循环体表达式真假 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow3【例例5.1】编程实现编程实现1+2+3+100。 i=1当i=100sum=sum+i i=i+1i=100假真sum=sum+ii=i+1i=1# include stdio.hmain() int i,sum=0; i=1; while(i=100) sum+=i; i+; printf(%dn,sum); 程序运行结果为

3、：程序运行结果为：5050 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow4w 需要注意的是：q（1）while语句中的表达式一般是关系表达式或逻辑表达式，但也可以是实数值表达式或字符表达式，只要其值为真（非0）即可继续执行循环体。q（2）循环体语句可以为任意类型。循环体如果包含一个以上的语句，应该用花括号括起来，以复合语句的形式出现。如果不用花括号，则while语句的范围只到while后面第一个分号处。例如本例中while语句若无花括号，则while语句范围只到“sum+=i;”。q（3）在循环体中应该有使循环趋向于结束的语句，以避免出现死

4、循环。如本例中循环结束的条件是“i100”，因此，在循环体语句中应该有使i增值以最终导致i100的语句“i+；”，如果无此语句，则i的值始终不变，循环将永不结束。q（4）允许while语句的循环体中包含另一个while语句，从而形成循环的嵌套。 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow5【例5.2】看一个简单的印数程序。 # include stdio.h main() int number=0; while(number=1) number+; printf(%dn,number); 运行结果为：运行结果为：12【例例5.3】 第二个

5、印数第二个印数程序。程序。 # include stdio.h main() int number=0; while(number+=a&c= A&c=0&c=a&c= A&c=0&c= 9) digit+; else other+; printf(alpha=%dndigit=%dnother=%dn, alpha,digit,other);运行结果如下：运行结果如下：cast=3,house=5,sum is 8.alpha=14digit=3other=7 The C Programming Language Chapter 5 Contr

6、ol Flow7【例例5.5】输入一正文，统计正文包含的行数，字数和字符数。输入一正文，统计正文包含的行数，字数和字符数。 分析：分析：正文的一行是以n为结束标志的一串字符，一个字是以 为结束标志的一串字符。而字符数则是对每个输入的字符（不包含EOF）进行计数 .算法：算法：将标志state置初值0，表示字符不在字中；各计数器变量均置初值为0。 读一个字符c，如果c不是EOF，则 -1 字符数加1。 -2 若c是n则行数加1。 -3 如果c是空格字符 、换行字符n 或制表字符t，则 将标志置为0，表示c字符不在字中；否则（c为非空白符），如 果标志为0（表示c是字的第一个字符）则将字数加1，并

7、修改标 志为1（表示当前字符c是一个字中的字符）。 -4 转步骤循环. 如果c是EOF，则循环结束，转步骤 输出计数结果。# include stdio.h# define IN 1# define OUT 0/*count lines,words and characters in input*/void main(void)int c,nl,nw,nc,state;state=OUT;nl=nw=nc=0;printf(input a text end of ctrl+z:n);while(c=getchar()!=EOF)+nc;if(c=n) +nl;if(c= | c=n| c=t)

8、 state=OUT;else if (state=OUT)state=IN;+nw;/*end of else-if*/*end of while*/printf(lines=%d words=%d characters=%dn,nl,nw,nc);运行结果如下：运行结果如下：input a text end of ctrl+z:/*comp.h*/struct comliexfloat re;float im;ctrl+z lines=6 words=6 characters=51 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow8【例例5

9、.6】搬砖问题。（搬砖问题。（36块砖，块砖，36人搬；男搬人搬；男搬4，女搬，女搬3，两，两个小孩抬一砖。要求一次全搬完，问男、女、小孩各若干）个小孩抬一砖。要求一次全搬完，问男、女、小孩各若干）设计搬砖问题的程序。设计搬砖问题的程序。 分析：男人（分析：男人（men）的可能取值范围为：）的可能取值范围为：0-8；女人（女人（women）的可能取值范围为：）的可能取值范围为：0-11；小儿（小儿（children）的可能取值范围为：）的可能取值范围为：0-36；对于对于men：men=0;while(men=8)找满足题意的找满足题意的women，children;men+;下面再进一步细化

10、，找每一个下面再进一步细化，找每一个women下的下的children：men=0;while(men=8)women=0;while(women=11) 找满足题意的找满足题意的children; women+;men+;当当men与与women已知后已知后children=36-women-men若这一若这一children满足条件：满足条件：4*men+3*women+children/2=36则就找到了一组解。则就找到了一组解。main()int men=0,women,children; while(men=8) women=0; while(women=11) children=3

11、6-women-men; if(4.0men+3.0*women+children/2=36) printf(nmen is %d,men); printf(twomen is %d,women); printf(tchildren is %dn,children); women+; men+; The C Programming Language Chapter 5 Control Flow95.2 do-while语句do-while语句的一般格式是：语句的一般格式是： do 循环体 while ()；表达式循环体假真功能：功能： 先执行一次循环体，再判断表达式的真假。若表达式为真(非0)

12、则继续执行循环体，一直到表达式为假(0)时退出循环结构。 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow10 # include stdio.hvoid main() int i,sum=0; i=1; do sum=sum+i; i+; while(i=100); printf(%dn,sum);sum=sum+ii=i+1i=100假真sum=0i=1sum=0，i=1sum=sum+ii=i+1当i=100注意：注意：while后面的后面的“;”号不能少。号不能少。 【例例5.7】用用do-while语句实现语句实现【例例5.1】。 T

13、he C Programming Language Chapter 5 Control Flow11 【例例5.8】while和和do-while循环的比较。循环的比较。 main() (2) main()int sum=0,i; int sum=0,i; scanf(%d,&i); scanf(%d,&i); while(i=10) do sum=sum+i; sum=sum+i;i+; i+; while(i=10);printf(sum=%dn,sum); printf(sum=%dn,sum); 运行结果如下：运行结果如下： 运行结果如下：运行结果如下：1 1 sum=

14、55 sum=55再运行一次：再运行一次： 再运行一次：再运行一次：11 11sum=0 sum=11 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow12w （1）先求解表达式1。w （2）求解表达式2，若其值为真（值为非0），则执行for语句中指定的内嵌语句，然后执行第（3）步。若为假（值为0），则结束循环，转到第（5）步。w （3）求解表达式3。w （4）转回上面第（2）步继续执行。w （5）循环结束，执行for语句下面的一个语句。5.3 for语句w其执行过程执行过程如下：求解表达式1表达式2语句求解表达式1for语句的下一个语句假真f

15、or(;) The C Programming Language Chapter 5 Control Flow135.3 for语句w 对for 语句的几种特殊情况进行说明：q（1）对于for 语句的一般格式for(p1;p2;p3)中，p1可以省略，但分号不能省略。如“for(;i=100;i+);”省略的p1必须在for前面给予确定。q（2）p2可以省略，但保留分号。这时没有结束循环的条件，即循环不停地执行下去，成为“死循环”。如“for(i=1,sum=0; ;i+)sum+=i; ”省略的部分必须在循环体中给出。q（3）P3后面没有分号，也可以省略。省略时，应在循环体内设置能改变循环变

16、量值的语句，以避免造成“死循环”。如“for(i=1,sum=0; i=100;)sum+=i; i+;”。q（4）循环体可以是空语句，产生延时效果。如“for(i=0;i5000;i+);”。q（5）虽然p1，p2，p3均能省略，但初学时尽量不要这样做。 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow14【例例5.9】 求自然数列前求自然数列前n 项的和。项的和。 5.3 for语句main() int sum=0,i,n; printf(please input n: ); scanf(%d,&n); for(i=1;i=n;i+

17、) sum+=i; printf(sum=%dn,sum); please input n:0 sum=0please input n:1 sum=1please input n:10 sum =55please input n:100 sum=5050 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow15【例例5.9】 从键盘上输入从键盘上输入10个数，求其平均值。个数，求其平均值。5.3 for语句main() int i; float f,sum; for(i=1,sum=0;i11;i+) scanf(%f,&f); sum+=

18、f; printf(average=%fn,sum/10);输入如下数据：输入如下数据：89 72 83 96 50 98 78 93.5 91 86程序运行结果：程序运行结果：average=83.650000 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow165.3 for语句【例例5.11】试求试求2000-2050年间的闰年。年间的闰年。分析：判断一个年份是闰年的方法是：该年份能被分析：判断一个年份是闰年的方法是：该年份能被4整除，但不能被整除，但不能被100整除；或者该年份能被整除；或者该年份能被100整除，整除，也能被也能被400

19、整除。整除。main() int i; for(i=2000;i=3 # include stdio.hmain()long int f,f1=1,f2=1;int i,n;printf(请输入请输入n: ):scanf(%d,&n);printf(%8ld%8ld,f1,f2);for(i=3;i=n;i+);f=f1+f2;f1=f2; f2=f；printf (%8ld,f);if(i%5=0)printf(n);运行结果：运行结果：请输入请输入n:12 1 1 2 3 5 813 21 34 55 89 144 The C Programming Language Chapte

20、r 5 Control Flow185.3 for语句【例例5.13】相传古代印度国王舍罕要褒奖他的聪明能干的相传古代印度国王舍罕要褒奖他的聪明能干的宰相达依尔（国际象棋的发明者），问他需要什么，达依宰相达依尔（国际象棋的发明者），问他需要什么，达依尔回答说：尔回答说：“国王只要在国际象棋的棋盘上的第一个格子国王只要在国际象棋的棋盘上的第一个格子上放一粒麦子，第二个格子上放上上放一粒麦子，第二个格子上放上2粒，第三个格子上放粒，第三个格子上放上上4粒，依次类推，每格是前一格的粒，依次类推，每格是前一格的2倍，一直放到倍，一直放到64格，格，我就感恩不尽了我就感恩不尽了”。国王答应了，结果全印度

21、的粮食用完。国王答应了，结果全印度的粮食用完还都不够。国王很纳闷，怎么也算不清这笔帐。请用还都不够。国王很纳闷，怎么也算不清这笔帐。请用C语语言编程来算一下。（言编程来算一下。（1m3小麦大约小麦大约1.42108粒）粒）分析分析 :需要计算需要计算 算出小麦算出小麦的颗粒数的颗粒数# include stdio.hmain()int n;double v,sum=0.0,t=1.0;for(n=0;n64;n+)sum+=t;t*=2;printf(sum=%e,sum);v=sum/1.42e8;运行结果：运行结果：sum=1.84467e19v=1.29907e1164432222221

22、sum The C Programming Language Chapter 5 Control Flow195.4 三种循环语句的比较1. C语句提供的三种循环控制结构，可以用来处理同一问语句提供的三种循环控制结构，可以用来处理同一问题。一般情况下可以相互代替。题。一般情况下可以相互代替。2. while循环结构，只设置了结束循环的条件。循环体内需循环结构，只设置了结束循环的条件。循环体内需要设置打破循环条件而使循环趋向结束的语句。要设置打破循环条件而使循环趋向结束的语句。3. do-while 循环和循环和while 循环相似，但循环相似，但do-while 循环先运循环先运行循环体，然后

23、再进行循环结束条件的测试，循环体最少行循环体，然后再进行循环结束条件的测试，循环体最少运行一次。运行一次。4. 对于已知重复次数的循环，使用对于已知重复次数的循环，使用for结构更方便、更清晰结构更方便、更清晰。而仅知道循环结束的条件，不知道循环次数的用。而仅知道循环结束的条件，不知道循环次数的用while 循环和循环和do-while 循环更简洁。循环更简洁。5. C语言支持语言支持goto语句，但不提倡使用它构造循环结构，语句，但不提倡使用它构造循环结构，以免影响程序的可读性。以免影响程序的可读性。 The C Programming Language Chapter 5 Control

24、Flow205.5 循环的嵌套【例例5.14】 计算计算s=11+22+33+nn，n由终端输入。由终端输入。分析：设每一项的底用整型变量分析：设每一项的底用整型变量i表示，表示，i从从1开始每次增开始每次增1直至直至n，考虑到溢出，考虑到溢出，i的的i次方及各项之和分别用长整型变次方及各项之和分别用长整型变量量term和和sum表示。表示。term=i*i*i*i,即即i个个i连乘，显然计算连乘，显然计算term要用循环来实现；要用循环来实现；sum=term,即即n个个term连加，这也连加，这也要用循环实现。因而计算要用循环实现。因而计算s的算法是一个二重循环，外层循的算法是一个二重循环

25、，外层循环（简称外循环）控制项数，内层循环（简称内循环）控环（简称外循环）控制项数，内层循环（简称内循环）控制每项制每项i的连乘次数。的连乘次数。运行结果：运行结果：请输入请输入n:5 sum=3413 在一个循环结构中又包含另一个循环结构，称为。# include stdio.hmain() int i,j,n; long sum,term; printf(请输入请输入n:n); scanf(%d,&n); for(sum=0,i=1;i=n;i+) term=1; j=1; do term*=i; while(+j=i); sum+=term; /*for结束结束*/ printf

26、(sum=%ldn,sum); The C Programming Language Chapter 5 Control Flow215.3 for语句【例例5.11】求整数求整数3100中的素数中的素数 分析：如果分析：如果n是一个大于等于是一个大于等于2的整数，并且只有的整数，并且只有1和和n本身本身是它的因子，没有别的正因子，则称是它的因子，没有别的正因子，则称n是一个素数是一个素数质数质数。即除即除1和它本身之外不能被其他整数整除。为了检查某数是和它本身之外不能被其他整数整除。为了检查某数是否是素数，采用的方法是，从否是素数，采用的方法是，从i=2起不断加起不断加i,逐个相除，只逐个相

27、除，只要有一个数能整除，说明该数不是素数。要有一个数能整除，说明该数不是素数。 # include stdio.hmain()int i,n,num; for(n=3,num=0;n=100;n+) i=2; while(ic则结束循环。则结束循环。#include stdio.h#include ctype.hvoid main(void) char c,c1,c2,top; int i; printf(input a character:n); top=isupper(c=getchar()?A:(islower(c)?a:0); if(top) for (c1=top;c1=c;+c1)

28、 for(i=1;i=40-2*(c1-top);+i) putchar( ); for(c2=top;c2=top;-c2) printf(%2c,c2);printf(n); The C Programming Language Chapter 5 Control Flow235.5 循环的嵌套【例例5.17】用如下格式输出乘法九九表。用如下格式输出乘法九九表。* 1 2 3 4 5 6 7 8 91 1 2 3 4 5 6 7 8 92 4 6 8 10 12 14 16 183 9 12 15 18 21 24 274 16 20 24 28 32 365 25 30 35 40 45

29、6 36 42 48 547 49 56 638 64 729 81分析：从表中可见，整个表分为表头（顶行）和表体（分析：从表中可见，整个表分为表头（顶行）和表体（19行）两部分，表体是二维结构，因而输出表体部分要行）两部分，表体是二维结构，因而输出表体部分要用二重循环。用二重循环。 算法：算法：1输出表头（顶行）：输出表头（顶行）： 1输出输出*。 2输出输出1至至9。 3输出换行。输出换行。2输出表体（输出表体（1至至9行）：行）： 1外循环变量外循环变量i（行号）置初值（行号）置初值1。 2如果如果i=i则输则输出出i*j，否则输出空格。，否则输出空格。 输出换行。输出换行。 i=i+1

30、,转转2），如果），如果i9，结束循环。，结束循环。# include stdio.hvoid main(void) int i,j; /* output table head */ printf(%4c,*); for(i=1;i=9;+i) printf(%4d,i); printf(“n”); /* output table body */ for(i=1;i=9;+i) printf(%4d,i); for(j=i;j=9;+j) if(j=i) printf(%4d,i*j); else printf(%4c, ); printf(n); /* end of external for

31、 */ The C Programming Language Chapter 5 Control Flow245.5 循环的嵌套多重循环的使用要点：多重循环的使用要点： 对于多重循环，特别要注意给与循环有关的变量赋对于多重循环，特别要注意给与循环有关的变量赋初值的位置。初值的位置。 内、外循环变量不应同名，否则，将造成循环控制内、外循环变量不应同名，否则，将造成循环控制混乱，导致死循环或计算结果错误。混乱，导致死循环或计算结果错误。 应正确书写内、外循环的循环体：需要在内循环中应正确书写内、外循环的循环体：需要在内循环中执行的所有语句必须用执行的所有语句必须用括起来组成复合语句作为内循括起来组

32、成复合语句作为内循环体；属于外循环的语句应放在内循环体之外，外循环环体；属于外循环的语句应放在内循环体之外，外循环体之中。体之中。 不应在循环中执行的操作应放在进入最外层循环之不应在循环中执行的操作应放在进入最外层循环之前或最外层循环结束之后。前或最外层循环结束之后。 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow255.6 break语句和continue语句w 在实际应用中，有时存在这样的情况：循环体尚未运行完，就需要跳出循环结构或者结束本次循环而开始下一轮循环。这分别由break和continue语句来实现。在使用这两个语句时，一般将其

33、放在if语句中。 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow265.6.1 break语句w 在循环结构中执行到break语句时，循环将无条件终止，程序跳出循环结构。w 三个循环语句都可使用break语句。 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow275.6.1 break语句main() int i; float f,sum; for(i=0,sum=0.0; ;i+) scanf (%f,&f); if (f= =0.0) break; sum+=f; if(i= =0

34、) printf(no data); else printf(average=%fn,sum/i);【例例5.18】从键盘上输入任意个数，求其平均值，当输入值从键盘上输入任意个数，求其平均值，当输入值为为0时，计算结束。时，计算结束。说明：说明：本程序for语句中p2省略了，如果没有break语句，则循环不会终止。当然，本例若用while或do-while语句实现更为简单。注意：注意：break语句只能跳出一重循环。 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow285.6.1 break语句main() int i,j; for(i=1;i

35、=9;i+) for(j=1;j=9;j+) if(ij) break; printf(%d*%d=%-4d,i,j,i*j); printf(n); 【例例5.19】用用break语句打印直角三角形的九九表。语句打印直角三角形的九九表。 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow295.6.2 continue语句注意：注意：在while语句和do-while语句中，continue语句将使程序直接转向条件测试处，当为真时进行下一轮循环。在for语句中，将首先执行循环控制变量的增值表达式，然后再判断条件表达式，当为真时进行下一轮循环。

36、continue语句的作用是终止本次循环，continue语句后面的语句不执行而进入下一次循环。【例5.20】输出100以内能被7整除的数。main() int i; for(i=1;i1上述6个表达式之间是“与”的关系，最终可以得到总的表达式如下：（b+c=0|c=1）&(c+d=1)&(d+e=0|d+e=2) &(a+b+f=2) &(c+f!=2) & (e+f1)穷举每个人去（变量的值为穷举每个人去（变量的值为1）或不去（变量的值为）或不去（变量的值为0）的各种情）的各种情况，用上述逻辑值进行判断，使逻辑表达式值为真的情况就是最况，用上述逻辑值

37、进行判断，使逻辑表达式值为真的情况就是最后选派的结果。后选派的结果。#includevoid main()int a,b,c,d,e,f;for(a=0;a=1;a+) for(b=0;b=1;b+) for(c=0;c=1;c+) for(d=0;d=1;d+) for(e=0;e=1;e+) for(f=0;f1) 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 ass

38、igned.n,d?:not); printf(E will%s be assigned.n,e?:not); printf(F will%s be assigned.n,f?:not); The C Programming Language Chapter 5 Control Flow325.7.2 试探算法w 而在有些问题中，可能其列举量事先并不知道，只能从初始情况开始，往后逐步进行试探，直到满足给定的条件为止。这就是逐步试探法，简称试探法。 The C Programming Language Chapter 5 Control Flow33【例例5.22】 某幼儿园按如下方法依次给某幼

39、儿园按如下方法依次给A，B，C，D，E五个小孩五个小孩发苹果。将全部苹果的一半加上二分之一个苹果发放给第一个小孩发苹果。将全部苹果的一半加上二分之一个苹果发放给第一个小孩；将剩下苹果的三分之一在家三分之一个苹果发给第二个小孩；将；将剩下苹果的三分之一在家三分之一个苹果发给第二个小孩；将剩下苹果的四分之一再加四分之一个苹果发给第三个小孩；将剩下剩下苹果的四分之一再加四分之一个苹果发给第三个小孩；将剩下苹果的五分之一再加五分之一个苹果发给第四个小孩；将左后剩下苹果的五分之一再加五分之一个苹果发给第四个小孩；将左后剩下的的11个苹果发给第五个小孩。每个小孩得到的苹果数均为整数。个苹果发给第五个小孩。

40、每个小孩得到的苹果数均为整数。根据分配策略，假设总的苹果树为x，设A，B，C，D，E五个小孩发苹果数为a，b，c，d，e，可按如下公式依次计算：a=(x+1)/2 ;b=(x-a+1)/3;c=(x-a-b+1)/4;e=(x-a-b-c+1)/5 ;e=11;设当前试探点苹果数为n，通过前面的分析可以推知，n应满足下列条件：第k个小孩得到全部剩下苹果的（k+1）分之一再加（k+1）分之一个苹果，即(n+1)/(k+1)个苹果。根据题意，这个数应该是整数，即(n+1)应能被(k+1)整除。发完第k个小孩的苹果后，剩下的苹果树为n-(n+1)/(k+1)=n按上述策略联系进行4次(k=1,2,3,4)分配，如果每次分配时均妈祖其中的条件，并写最后剩下11个苹果（戈迪5个小孩的苹果），则试探的n即为原来的苹果数x。#includemain() int n,flag,x,k,a,b,c,d,e;n=11;flag=