程序设计基础课件第05章 程序的基本控制结构

第5

章程序的基本控制结构v程序设计基础——从问题到程序（第3版）本章基本内容选择结构

循环结构

其他控制语句顺序结构

任何程序都可以由顺序、选择和循环这三种基本控制结构组成，因此，灵活掌握基本控制结构是编写程序的重要基础！【引例5.1】四则运算【问题】计算两个整数的和、差、积、商。。【想法】依照四则运算的规则，将两个整数进行加、减、乘、除运算。【算法】设变量x和y表示两个整数，依次计算并输出x和y的和、差、积、商，算法如下：

1.计算并输出x+y;2.计算并输出x-y;3.计算并输出x*y;4.计算并输出x/y;伪代码【程序】算法需要顺序执行每一条指令，可以采用顺序结构实现。程序如下：#include<stdio.h>intmain(){intx,y;

printf("请输入两个整数：");

scanf("%d%d",&x,&y);

printf("%d与%d的和是%d\t",x,y,x+y);

printf("%d与%d的差是%d\n",x,y,x-y);

printf("%d与%d的积是%d\t",x,y,x*y);

printf("%d与%d的商是%5.2f\n",x,y,(double)x/y);

return0;}程序中涉及到新的语法？【引例5.1】四则运算

复合语句：由一对花括号括起来的若干条语句组成。从逻辑上讲，复合语句是一个整体，可以将它看成是一条语句，可以放在能够使用语句的任何地方。

【语法】复合语句的一般形式：

{

语句1

语句2

语句n}……没有分号可以是任何语句【语义】依次执行花括号中的每条语句。语句1语句2语句n5.1

顺序结构复合语句实现顺序结构例5.1设计复合语句实现交换两个变量的值。{temp=x;x=y;y=temp;}temp1020xy1020xy2020xytemp10temp10(a)第一步temp=x

(b)第二步x=y(c)第三步y=temp5.1

顺序结构复合语句实现顺序结构102010【问题】给定一个两位数，将这个两位数的个位和十位颠倒得到其逆值（也称逆向值），例如85的逆值是58。【想法】设两位数的个位数字是x，十位数字为y，则该数的逆值为x×10

+

y。需要分离出这个两位数的个位和十位，分离的方法是整除和求余，例如，通过对85除10取整数部分得到十位数字8，通过对85除10取余数部分得到个位数字5。【算法】设变量num表示一个两位数，变量x表示整数num的个位数字，变量y表示整数num的十位数字，变量numDevo表示整数num的逆值，算法如下：

step1:x=num%10;step2:y=num/10;step3:numDevo=x*10+y;step4:输出numDevo;伪代码程序设计实例——整数的逆值【程序】算法需要顺序执行每一条指令，可以采用顺序结构实现。程序如下：#include<stdio.h>

intmain(){intnum,x,y,numDevo;printf("请输入一个两位数：");scanf("%d",&num);

x=num%10;y=num/10;numDevo=x*10+y;printf("%2d的逆值为：%2d\n",num,numDevo);return0;}程序设计实例——整数的逆值【引例5.2】奇偶判定【问题】判断给定整数的奇偶性。【想法】将整数除以2，若余数等于0，则该整数是偶数，否则是奇数。【算法】设变量x表示一个整数，用求余运算判断其奇偶性。算法如下：

1.为变量x赋值；2.如果x%2的结果等于0，则x是偶数；否则x是奇数；伪代码【程序】首先用变量x接收用户从键盘输入的整数，然后根据求余运算的结果得出其奇偶性。程序如下：#include<stdio.h>intmain(){

intx;

printf("请输入一个整数：");

scanf("%d",&x);

if(x%2==0)printf("%d是偶数\n",x);

elseprintf("%d是奇数\n",x);

return0;}【引例5.2】奇偶判定程序中涉及到新的语法？逻辑值控制的选择结构1.单分支的选择结构，一般由if语句实现。【语法】if语句的一般形式如下：

if(表达式)语句判断条件必须有括号【语义】计算表达式的值；当表达式的值为真时执行语句；否则顺序执行if语句的下一条语句。表达式语句TF5.2选择结构2.双分支的选择结构，一般由if-else语句实现。【语义】计算表达式的值；当表达式的值为真时执行语句1；否则执行语句2。if(表达式)语句1else

语句2判断条件表达式成立执行表达式不成立执行必须有括号表达式语句1TF语句25.2选择结构逻辑值控制的选择结构【语法】if-else语句的一般形式如下：例5.4求两个整数中的较大者。解1：设整数x和y的较大值为max，可以先假定x较大，再判断max是否小于y，如果max小于y，则较大值为y，否则较大值仍为max。解1：

max=x;if(max<y)max=y;解2：

if(x>=y)

max=x;

else

max=y;5.2选择结构逻辑值控制的选择结构解2：设整数x和y的较大值为max，可以直接将x和y进行比较，若x≥y，则较大值为x，否则，较大值为y。条件表达式有括号！从语法上看，分支结构中的语句可以是任何语句，如果又是一个分支语句，则构成分支结构的嵌套。3.分支结构的嵌套if(x>y)if(y>z)x=0;elsex=1;if(x>y)if(y>z)x=0;elsex=1;5.2选择结构逻辑值控制的选择结构如果嵌套在if语句中的语句是if-else语句，或嵌套在if-else语句中的语句是if语句，则会出现多个if和多个else重叠并且个数不等的情况，这时要注意if和else的配对问题。else与其前面最近的尚未配对的if相配对。例5.5编写程序实现数学中的符号函数：sign(x)=1，当x>00，当x=0-1，当x<0解：设变量sign表示sign(x)的值，用嵌套的if-else语句实现比较。语句如下：if(x>0)sign=1;elseif(x<0)sign=-1;else/*注意嵌套if-else语句的缩进格式*/sign=0;5.2选择结构逻辑值控制的选择结构

多分支的选择结构，由switch语句实现，switch语句也称为开关语句或选择语句。【语法】switch语句的一般形式如下：

switch(表达式)

{

case常量表达式1:语句1[break;]

case常量表达式2:语句2[break;]

case常量表达式n:语句n[break;]

[default:语句n+1break;]

}算术表达式……相当于语句标号没有分号5.2选择结构算术值控制的选择结构【语义】当表达式的值与某一个常量表达式的值相等时，顺序执行该case后面的语句。

值=语句n值1语句1计算表达式的值值2语句2值n……breakbreakbreak……语句n+1defaultbreak5.2选择结构算术值控制的选择结构例5.6将百分制成绩转换为对应的等级制成绩，转换规则为：100～90：A；89～80：B；79～70：C；69～60：D；59～0：E

解：设百分制成绩为score，则score是[0，100]区间的一个实数，注意到十位数字决定转换等级，因此将score转换为整数再整除10。设字符型变量grade表示等级制成绩，语句如下：switch((int)score/10)/*switch语句表达式的运算结果通常为整型*/{case10:

/*case10和case9共用一个程序段*/case9:grade='A';break;case8:grade='B';break;case7:grade='C';break;case6:grade='D';break;default:grade='E';break;}5.2选择结构算术值控制的选择结构

step1:x1=x%10;y=x/10;step2:x2=y%10;step3:x3=y/10;step4:如果x1*x1*x1+x2*x2*x2+x3*x3*x3等于x，则该数是水仙花数；否则该数不是水仙花数；伪代码【问题】所谓水仙花数是指一个三位数，其各位数字的立方和等于该数本身。例如：153=13+53+33，则153是一个水仙花数。要求从键盘上输入一个三位数，判断该数是否是一个水仙花数。程序设计实例1——水仙花数【算法】设变量x存储一个三位数，变量x1、x2和x3分别存储x的个位、十位和百位数字，算法如下：【想法】首先将这个三位数的个位、十位和百位分离出来，然后判断各位数字的立方和是否等于该数。【程序】首先用变量x接收从键盘输入的三位正整数，分离出个位、十位和百位数字，再用if语句实现判断，程序如下：#include<stdio.h>intmain(){

intx,x1,x2,x3,y;

printf("请输入一个三位整数：");scanf("%d",&x);x1=x%10;y=x/10;x2=y%10;x3=y/10;if(x1*x1*x1+x2*x2*x2+x3*x3*x3==x)printf("%d是水仙花数\n",x);elseprintf("%d不是水仙花数\n",x);return0;}程序设计实例1——水仙花数

1.为变量yy和mm赋值；2.根据mm确定天数，有下列三种情况：（1）mm是1、3、5、7、8、10、12，则days=31;（2）mm是4、6、9、11，则days=30;（3）mm是2，若yy年不是闰年，则days=28;否则days=29;3.输出days;伪代码【问题】输入某年某月，确定该月有多少天。【算法】设变量days表示某年某月的天数，算法如下：【想法】设变量yy、mm表示某年某月，根据月份确定天数，需要判断闰年的情况。程序设计实例2——某年某月的某一天【程序】用switch语句为某月的天数days赋值，注意多个case子句可以共用一段程序。程序如下：#include<stdio.h>intmain(){intyy,mm,days;printf("请输入日期（年月）：");scanf("%d%d",&yy,&mm);switch(mm){case1:case3:case5:case7:case8:case10:case12:days=31;break;case4:case6:case9:case11:days=30;break;case2:if((yy%4==0&&yy%100!=0)||(yy%400==0))days=29;elsedays=28;break;}printf("%d年%d月有%d天\n",yy,mm,days);return0;}程序设计实例2——某年某月的某一天【引例5.3】偶数和【问题】计算100以内所有偶数的和。【想法】设变量sum作为累加器，依次将2、4、…、100累加到sum中。【算法】将变量sum初始化为0，循环变量i的初值为2、终值为100、步长为2，重复执行加法操作，算法如下：

1.初始化累加器sum=0；2.循环变量i从2～100重复执行下述操作：2.1sum=sum+i；2.2i=i+2；3.输出sum；伪代码【程序】循环变量具有确定的初值、终值和循环步长，用for循环实现。程序如下：#include<stdio.h>

intmain(){intsum=0,i;/*sum存储累加和，i是循环变量*/for(i=2;i<=100;i=i+2){sum=sum+i;}printf("100之内所有偶数的和为：%d\n",sum);return0;}【引例5.3】偶数和程序中涉及到新的语法？

当型循环结构，一般由while语句实现，因此，也称while循环。

【语法】while语句的一般形式如下：【语义】计算表达式的值；当表达式的值为真时执行语句（循环体）；重新计算表达式的值，决定是否再次执行循环体；当表达式的值为假时结束循环，执行while语句的下一条语句。

while(表达式)语句循环体循环条件必须有括号表达式语句TF5.3循环结构当型循环结构例5.7

计算n!。【想法】由数学知识可知，n!=n×n-1×……×2×1，设变量result保存计算结果，首先将变量result初始化为1，然后将result乘以1再存入变量result、将result乘以2再存入变量result、……，直至将result乘以n再存入变量result，则result的值即为n!。step1:初始化阶乘结果result=1;step2:循环变量i从1~n，重复执行下述操作：step2.1:result=result*i；step2.2:i++；step3:输出result；伪代码5.3循环结构当型循环结构【算法】设变量result保存阶乘结果，i

表示乘数。算法如下：两个注意：1.循环变量一定要初始化，否则程序的运行结果可能不确定；2.循环体中一定要有改变循环变量的语句（循环变量的修正），否则可能出现死循环。【程序】用while循环实现，语句如下：

result=1;i=1;/*result为阶乘结果，i为循环变量*/while(i<=n)/*当i小于等于n时执行循环*/{result=result*i;/*将result乘以i再存入变量result*/i++;/*循环变量增1*/}5.3循环结构例5.7

计算n!。当型循环结构

直到型循环结构由do-while语句实现，也称do-while循环。

【语法】do-while语句的一般形式如下：【语义】执行语句（即循环体）；计算表达式的值，当表达式的值为真时再次执行语句，当表达式的值为假时结束循环，顺序执行do-while语句的下一条语句。do语句while(表达式);循环体循环条件，括号不能省略一定要有分号表达式语句TF5.3循环结构直到型循环结构例5.8

计算n!。【程序】用do-while循环实现，语句如下：

result=1;i=1；/*result为阶乘结果，i为循环变量1*/do/*至少执行一次循环体*/{result=result*i;i++;/*循环变量增1*/}while(i<=n);使用while和do-while循环需要考虑以下三个问题：（1）循环的条件是什么？（2）重复做什么操作？（3）循环体至少执行一次吗？5.3循环结构直到型循环结构

计数型循环结构由for语句实现，因此，也称for循环。

【语法】for语句的一般形式如下：【语义】计算表达式1的值；判断表达式2是否成立，如果成立则执行语句（即循环体），如果不成立则退出循环；计算表达式3的值；判断表达式2是否成立，以决定是否再次执行循环体。

for(表达式1;表达式2;表达式3)

语句循环体循环条件循环的初值循环变量的修正由括号括起，由分号分隔表达式2语句TF计算表达式1计算表达式35.3循环结构计数型循环结构例5.9

计算n!。【程序】用for循环实现，语句如下：

for(result=1,i=1;i<=n;i++)/*表达式1为逗号表达式*/result=result*i;使用for循环需要考虑以下四个问题：（1）循环的起点（从哪开始）是什么？（2）循环的终点（到哪结束）是什么？（3）每次循环的步长是多大？（4）重复做什么操作？5.3循环结构计数型循环结构i=0;for(;i<n;i++)//省略表达式1，可以在for循环外面为循环变量赋初值{……}for(i=0;;i++)//省略表达式2，可以在循环体测试循环条件{if(i<n)break;}for(i=0;i<n;)//省略表达式3，可以在循环体内改变循环变量{i++;}5.3循环结构计数型循环结构表达式1、表达式2和表达式3均可以省略，但是分号不能省略。同一个问题，往往既可以用当型循环，也可以用直到型循环或计数型循环，但在实际应用中，应根据具体情况选用不同的循环结构，选用的一般原则是：1.如果循环次数在执行循环体之前就已确定，一般选用计数型循环；如果循环次数由循环体的执行情况确定，一般选用当型循环或直到型循环。2.如果循环体至少执行一次，可以选用当型循环也可以选用直到型循环，如果循环体有可能一次也不执行，则选用当型循环。

5.3循环结构三种循环结构之间的比较熟练掌握至少一种循环结构！【问题】计算整数中所含数字的位数。step1:初始化位数digits=0；step2:重复执行下述操作，直到x等于0：step2.1:digits++；step2.2:x=x/10；step3:输出digits；伪代码程序设计实例1——整数的位数【算法】设变量x表示整数，digits存储整数x的位数，算法如下：【想法】将整数反复除以10，直到商为0，执行除法的次数就是该整数所含数字的位数。例如：285/10=28，28/10=2，2/10=0，共执行3次除法，则285包含3位数字。用while循环实现intx,digits=1;x=x/10;while(x!=0){digits++;x=x/10;}【程序】由于整数至少含有一位数字，显然选用直到型循环更合适。程序如下：#include<stdio.h>

intmain(){intx,digits=0;

/*digits存储整数x的位数*/printf("请输入一个整数：");scanf("%d",&x);

do{digits++;/*位数增加1位*/x=x/10;/*将x缩小10倍*/}while(x!=0);/*当x不等于0时执行循环*/printf("有%d位数字\n",digits);return0;}程序设计实例1——整数的位数【问题】辗转相除法求两个自然数

m和

n的最大公约数。除数m被除数n

余数r352510251051050

step1:r=m%n;

step2:当r!=0时，重复执行下述操作：

step2.1:m=n;step2.2:n=r;step2.3:r=m%n;step3:输出n;伪代码程序设计实例2——欧几里得算法【算法】算法如下：【想法】将m和n辗转相除直到余数为0。例如，m=35，n=25，m除以n的余数用

r表示，计算过程如下：【程序】首先用变量m和n接收从键盘输入的两个整数，然后用while循环实现辗转相除。程序如下：#include<stdio.h>

intmain(){intm,n,r;printf("请输入两个正整数：");scanf("%d%d",&m,&n);r=m%n;while(r!=0)

/*当余数r不等于0时执行循环*/{m=n;n=r;r=m%n;}printf("这两个整数的最大公约数是：%d\n",n);return0;}程序设计实例2——欧几里得算法如果循环结构中的语句又是一个循环语句，则构成循环结构的嵌套。合法的嵌套循环形式如下：内层循环…

内层循环外层循环5.3循环结构循环结构的嵌套例5.13打印九九乘法表。解：九九乘法表需要一行一行地打印，共打印9行，打印第i行时需要打印i列。程序需要两层嵌套的循环，外层循环变量为i，其变化范围为[1,9]，内层循环变量为j，其变化范围为[1,i]。for(i=1;i<=9;i++)/*打印第i行*/{for(j=1;j<=i;j++)/*打印第j列*/printf("%d×%d=%2d",j,i,i*j);/*列号在前，占2个宽度*/printf("\n");/*第i行打印完毕，换行*/}5.3循环结构循环结构的嵌套for(i=1;i<=9;i++){for(j=1;j<=i;j++)printf("%d×%d=%2d",j,i,i*j);printf("\n");}5.3循环结构【问题】已知公鸡5元一只，母鸡3元一只，小鸡1元三只，用100元钱买100只鸡，问公鸡、母鸡、小鸡各多少只？x+y+z=1005×x+3×y+z/3=1000≤x≤200≤y≤330≤z≤100程序设计实例3——百元买百鸡问题【想法】设公鸡、母鸡和小鸡的个数为x、y、z，则有如下方程组成立：

注意到方程组可能有多个解，则需要输出所有满足条件的解。【算法】设变量x表示公鸡的个数，y表示母鸡的个数，z表示小鸡的个数，count表示解的个数，算法如下：step1:初始化解的个数count=0；step2:循环变量x从0~20循环执行下述操作：

step2.1:循环变量y从0~33循环执行下述操作：

step2.1.1:z=100–x–y；

step2.1.2:如果5*x+3*y+z/3等于100，则count++；

输出x、y和z的值；

step2.1.3:y++；

step2.2:x++；step3:如果count等于0，则输出无解信息;伪代码程序设计实例3——百元买百鸡问题【问题】对给定的整数x，判定是否是素数。step1:循环变量i从2~x-1，循环执行下述操作：step1.1:如果x%i等于0，则说明x不是素数，跳出循环；step1.2:i++；

step2:如果提前跳出循环，则x不是素数；否则x是素数；伪代码【引例5.4】素数判定【算法】设变量x存储需要判定的整数，算法如下：

【想法】素数除了1和其自身外没有其他因子。将整数x除以2~x-1，如果能整除，则x不是素数。【程序】用变量x接收从键盘输入的整数，然后用for循环进行拭除，程序如下：#include<stdio.h>

intmain(){

intx,i;

printf("请输入一个整数：");

scanf("%d",&x);

for(i=2;i<x;i++)/*从2开始试除，一直试到x–1*/{if(x%i==0)/*能够整除，不是素数，跳出循环*/break;}if(i<x)/*如果是提前跳出循环*/

printf("%d不是素数\n",x);else

printf("%d是素数\n",x);return0;}【引例5.4】素数判定程序中涉及到新的语法？

break语句用于跳出switch语句和循环语句，【语法】break语句一般与if语句配合使用，其一般形式如下：【语义】如果条件表达式成立，则跳出循环语句，执行循环语句的下一条语句。循环语句{……if(条件表达式)break;……}5.4

其他控制语句break语句例5.14从键盘上输入10个整数，判断是否含有负数。for(flag=0,i=1;i<=10;i++)/*已知循环次数，用for循环*/{scanf("%d",&x);

if(x<0){/*接收到负数*/flag=1;break;/*没有必要接收其他数据，跳出循环*/}}if(flag==1)printf("输入的整数中有负数\n");elseprintf("输入的整数中没有负数\n");解：依次读取从键盘上输入的整数并进行判断，当输入负整数时，没有必要继续读入数据，执行break语句跳出循环。设变量flag表示中间退出循环的标志，语句如下：5.4

其他控制语句break语句

continue语句只是结束本次循环的执行，但没有跳出循环。【语法】continue语句一般与if语句配合使用，其一般形式如下：【语义】如果条件表达式成立，则结束本次循环，重新开始新一轮的循环。循环语句

{

……

if(条件表达式)continue;

……

}5.4

其他控制语句continue语句例5.15从键盘上输入10个整数，输出其中的负数并统计负数出现的次数。解：依次读取从键盘上输入的整数并进行判断，如果该数为正数，则执行continue语句，程序回到for语句执行i++，开始下一轮循环，否则输出该数并累计次数。设变量count表示负数出现的次数，语句如下：for(count=0,i=1;i<=10;i++){scanf("%d",&x);

if(x>=0)continue;/*接收非负数，跳过for循环余下语句*/printf("%4d",x);