C语言程序设计（微课版）课件 第四章 程序控制结构

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第四章程序控制结构

第四章程序控制结构算法的基本概念顺序结构选择结构循环结构综合举例

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第四章程序控制结构

从程序流程的角度来看，程序控制结构可以分为三种基本结构，即顺序结构、选择结构、循环结构。这三种基本结构可以组成所有的大型程序。Ｃ语言提供了多种语句来实现这些程序结构。4.1算法的基本概念“算法”（Algorithm）一词是从9世纪阿拉伯数学家al-khovarizmi的名字派生的。算法是程序设计中的重要内容，是解决问题的方法、步骤。4.1.1算法的概念与特征

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在计算机中，算法是指为解决具体问题而采取的确定的方法和步骤，设计好了算法，就可以将它用具体的语言进行描述，最终转化解决问题的计算机程序。算法基本特征：

有穷性：一个算法应当包含有限的操作步骤，而不能是无限的可行性：通过已有的基本运算在有限次数内完成算法操作。确定性：算法中的每一个步骤都应当是确定的。

I/O特性：有0个或多个输入；一个或多个输出。有效性：算法中每一个步骤都应当能有效的执行，并得到确定的结果。

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4.1.2算法的描述方法

顺序结构使得语言按先后顺序执行；选择结构使程序能进行逻辑判断，在满足条件时转去执行相应的语句；循环结构则使单调的重复运算变得简单明了。因此，在结构化程序设计中，顺序、选择和循环3种基本结构能组成任何结构的算法。算法的多种描述方法1．流程图

流程图又叫程序框图，是一种用图形来表示算法的描述方法。它通过指定的几何框图和流程线来描述各步骤的操作和执行过程。

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顺序结构选择结构当循环型直到循环型#include"stdio.h"main(){inta,b,c;scanf("%d,%d",&a,&b);

if(a>b) c=a;

else c=b;printf("%d\n",c); }画出程序流程图：

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N-S图的名称取自其提出者Nassi和Shneiderman两个人名字的第一个字母。

(a)顺序结构(b）选择结构

(c)当循环型结构(d)直到循环2．N-S图

#include"stdio.h"main(){inta,b,c;scanf("%d,%d",&a,&b);

if(a>b) c=a;

else c=b;printf("%d\n",c); }画出程序N-S图：

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选择型If(P)AelseB当循环型while(条件){循环体}倒循环型do{循环体}while(条件)多分支选择型switch(条件变量){变量取值1：分支1处理变量取值2：分支2处理

::

变量取值n：分支n处理}

3．伪代码

伪代码（pseudocode）：介于自然语言与计算机语言之间的文字符号算法描述工具。顺序型处理A处理B举例：计算S=，写出其算法

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4.2顺序结构1．表达式语句

表达式语句由表达式加上分号“；”组成，其一般形式为：

表达式；a=3;x=y+z;i++;--i;

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4.2顺序结构2．函数调用语句

函数调用语句由函数名、实际参数加上分号“；”组成，其一般形式为：函数名(实际参数表)；printf("CProgram");c=max(a,b)；

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3．控制语句

Ｃ语言有九种控制语句，可分成以下三类：（1）条件判断语句：if语句、switch语句；（2）循环执行语句：dowhile语句、while语句、for语句；（3）转向语句：break语句、continue语句.

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4．复合语句

把多个语句用花括号{}括起来组成的一个语句块称复合语句，在程序中应把复合语句看成是单条语句，而不是多条语句。{x=y+z;a=b+c;printf(“%d%d”,x,a);}

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4．复合语句

注意：①复合语句内的各条语句都必须以分号“;”结尾，在右花括号“}”之后不能加分号。②一个复合语句在语法上视为一条语句，在一对花括号中的语句数量不限。

③在复合语句中，不仅可以有执行语句，还可以有定义部分，定义部分应该出现在可执行语句的前面。

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4．复合语句

【例4-3】复合语句中定义变量，并参与运算。#include"stdio.h"main(){intx;x=100;{ //复合语句开始intx=24;printf("x=%d\n",x);} //复合语句结束printf("x=%d\n",x);}

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5．空语句

只有分号“；”组成的语句称为空语句。空语句是什么也不执行的语句。例如:while(getchar()!='\n');功能:只要从键盘输入的字符不是回车则重新输入。

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2.顺序结构顺序结构是在程序执行中，各语句是按自上而下的顺序执行的，一个操作完成后接着执行跟随其后的下一个操作，无须作任何判断。顺序控制结构的程序基本上由函数调用语句和表达式语句构成。

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4.3.1if语句if语句（选择分支语句）if语句的三种形式形式一：单分支格式：if(条件表达式)语句;执行过程：条件语句非0=04.3选择结构例：if(x>y)printf(“%d”,x);if(a<b){t=a;a=b;b=t;}

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【例4-6】输入两个实数，按数值由小到大的顺序输出这两个数。

#include<stdio.h>

voidmain()

{floata,b,t;

scanf(“%f,%f”,&a,&b);

if(a>b)

{t=a;

a=b;

b=t;}printf(“a=%5.2f,b=%5.2f\n”,a,b);}例【例4-7】输入三个数a,b,c,要求按由小到大的顺序输出。Ifa>b将a和b对换Ifa>c将a和c对换Ifb>c将b和c对换

#include<stdio.h>

voidmain()

{

floata,b,c,t;

scanf(“%f,%f,%f”,&a,&b,&c);

if(a>b)

{t=a;a=b;b=t;}

if(a>c)

{t=a;a=c;c=t;}

if(b>c)

{t=b;b=c;c=t;}

printf("三个数由小到大的顺序为：%5.3f,%5.3f,%5.3f",a,b,c);}【例4-7】输入三个数a,b,c,要求按由小到大的顺序输出。

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4.3.1if语句条件表达式语句1语句2非0=0形式二：双分支格式：if(表达式)

语句1;else

语句2;执行过程：例：if(x>y)max=x;elsemax=y;4.3选择结构

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#include<stdio.h>

voidmain(){inta,b;printf("inputtwonumbers:");scanf("%d%d",&a,&b);if(a>b)printf("max=%d\n",a);

elseprintf("max=%d\n",b);}【例】输入两个整数，输出其中的大数。#include<stdio.h>voidmain(){inta;printf("\tinputanumber:");scanf("%d",&a);if(a%2==0)printf(“\n\t%d是偶数\n",a);elseprintf(“\n\t%d是奇数\n",a);}

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【例4-8】输入一个数a，判断它是偶数还是奇数偶数是:a%2=＝0说明：1.两种形式的if语句中在if后面都有表达式，且必须用括号括起来。表达式一般为逻辑表达式或者关系表达式，也可以是一个变量、常量或者是赋值表达式。2.If子句可以单独成句，else子句不能作为语句单独使用，它必须是if语句的一部分，与if配对使用。3.在if和else后面只能含有一个内嵌的分支语句，也可以有多个操作语句，此时用{}将几个语句括起来成为一个复合语句。if(a>b){a++;b++;}else{a=0;b=10;}}if(a＝b)printf（“％d”，a）;elseprintf（“a=0”）;if()if()语句1；

else语句2；elseif()语句3else语句4；4if语句嵌套在if语句中的某个分支语句又包含一个if语句结构：if()if()

语句1；else

语句2；if(){if()

语句1；}else

语句2；if

()if()语句1；else语句2；elseif()语句3else语句4；4if语句嵌套

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if语句的嵌套结构可以是下面的这些格式：【例4-14】输入三个整数，输出其中的最大数和最小数。main(){inta,b,c,max,min;printf("inputthreenumbers:");scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);if(a>b){max=a;min=b;}else{max=b;min=a;}if(max<c)max=c;elseif(min>c) min=c;printf("max=%d\nmin=%d\n",max,min);}例0(x=0),有一个函数y=1(x>0)编一程序，输入一个x值，输出y值。

-1(x<0)

算法1： 算法2： 输入x 输入x

若x<0,则y=-1 若x<0,则y=-1

若x=0,则y=0 否则： 若x>0,则y=1 若x=0,则y=0

输出y 否则y=1

输出y

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【例4-15】x2+1(x>0)有一个函数y=0(x=0)编一程序，输入一个x值，输出y值

x(x<0)

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#include<stdio.h>voidmain(){intx,y;scanf(“%d”,&x);{

程序段}printf(“x=%d,y=%d\n”,x,y);}其实现流程如下图所示：

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程序1：程序2：if(x<0) y=-1;if(x==0) y=0;if(x>0) y=1;

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if(x<0) y=-1;else if(x==0) y=0; elsey=1;

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条件运算符和条件表达式

条件运算符为?和：，它是一个三目运算符，即有三个参与运算的量。由条件运算符组成条件表达式的一般形式为：

表达式1?表达式2：表达式3使用条件表达式时，还应注意以下几点：（1）条件运算符的运算优先级低于关系运算符和算术运算符，但高于赋值运算符，因此，下面的语句：

max=(a>b)?a:b可以去掉括号而写为

max=a>b?a:b（2）条件运算符?和：是一对运算符，不能分开单独使用。（3）条件运算符的结合方向是自右至左。

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【例4-17】用条件表达式输出两个数中的大数。main(){inta,b;printf("\ninputtwonumbers:");scanf("%d%d",&a,&b);printf("max=%d",a>b?a:b);}

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形式三：多分支格式：if(条件1)语句1；elseif(条件2)语句2；elseif(条件3)语句3；…...[else语句n；]条件1语句1非0=0条件2条件3语句n语句3语句2非0非0=0=0执行过程：

例：if(salary>7000)index=0.1;elseif(salary>6000)index=0.05;elseif(salary>5000)index=0.02;elseif(salary>4000)index=0.01;elseindex=0;

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#include"stdio.h"main(){charc;printf("inputacharacter:");c=getchar();

if(c<32)printf("Thisisacontrolcharacter\n");

elseif(c>='0'&&c<='9')printf("Thisisadigit\n");

elseif(c>='A'&&c<='Z')printf("Thisisacapitalletter\n");

elseif(c>='a'&&c<='z')printf("Thisisasmallletter\n");elseprintf("Thisisanothercharacter\n");}【例4-9】判断输入字符类型。例

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4.3.2switch语句作用：亦称多分支选择语句，比用if语句实现多分支问题，其程序结构清晰易读一般形式：switch(表达式){caseE1:

语句组1;break;caseE2:

语句组2;

…….caseEn:

语句组n;break;[default:

语句组

;break;]}执行过程：switch表达式语句组1语句组2语句组n语句组…...E1E2Endefaultcase提问：没有break结果是什么？break;

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有关case分支语句的说明：E1,E2,…En是常量表达式,且值必须互不相同case后可包含多个可执行语句，且不必加{},若结束必须用break跳出多个case可共用一组执行语句如：……case‘A’:case‘B’:case‘C’:printf(“score>60\n”);break;……..在使用switch语句时还应注意以下几点：（1）switch语句中的表达式的值只能是整型、字符型或枚举型。case分支的常量表达式的类型必须与switch语句中的表达式的类型一致。（2）各case和default子句的先后顺序可以变动，而不会影响程序执行结果。若default不是最后一条语句时，必须加上break。default子句可以省略不用。（3）若省略case语句块中的break，则从满足条件的case语句开始，顺序逐个执行以后的case语句，直到switch语句结束或遇到一条break语句为止。

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【例4-17】输入一个数字，然后输出该数字对应的星期的英文名称。main(){inta;printf("inputintegernumber:");scanf("%d",&a);switch(a){case1:printf("Monday\n");break;case2:printf("Tuesday\n");break;case3:printf("Wednesday\n");break;case4:printf("Thursday\n");break;case5:printf("Friday\n");break;case6:printf("Saturday\n");break;case7:printf("Sunday\n");break;default:printf("error\n");}}例

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【例4-18】成绩等级查询#include<stdio.h>main(){intn;printf("成绩等级查询\n\n");printf("请输入成绩：");scanf(〝%d〞,&n);switch((int)(n/10)){case10:printf("成绩%d等级为优秀\n"，n);break;case9:printf("成绩%d等级为优秀\n"，n);break;case8:printf("成绩%d等级为良好\n"，n);break;case7:printf("成绩%d等级为及格\n"，n);break;case6:printf("成绩%d等级为及格\n"，n);break;default:printf("成绩%d等级为不及格\n"，n);break;}}

例

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【例4-19】计算器程序。用户输入运算数和四则运算符，输出计算结果。#include<math.h>main(){floata,b;charc;printf("inputexpression:a+(-,*,/)b\n");scanf("%f%c%f",&a,&c,&b);switch(c){case'+':printf("%f\n",a+b);break;case'-':printf("%f\n",a-b);break;case'*':printf("%f\n",a*b);break;case'/':printf("%f\n",a/b);break;default:printf("inputerror\n");}}

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4.4循环结构Ｃ语言提供了3种循环语句：while语句do-while语句for语句。

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4.4.1while语句一般形式：while(循环条件)

循环体语句；执行流程：条件循环体假(0)真(非0)特点：先判断表达式，后执行循环体

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【例4-20】用while语句计算1+2+3+…+100。

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例(4-20)用while循环求

#include<stdio.h>main(){inti,sum=0;i=1;while(i<=100){sum=sum+i;i++;}printf("%d",sum);}循环初值循环终值循环条件循环体循环变量增值#include<stdio.h>voidmain(){intk,t;k=1;t=1;while(k<=100){t*=k;k++;}printf("%d",t);}t=100!#include<stdio.h>voidmain(){intk,t,s;k=1;t=1;s=0;while(k<=100){t*=k;s+=t;k++;}printf("%d",s);}t=1!+2!+#include<stdio.h>voidmain(){intn=0;printf(“inputastring:\n”);while(getchar()!=‘\n’)n++;printf(“%d”,n);}【例4-21】统计从键盘输入一行字符的个数。

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说明：循环体如果包含一个以上的语句，应该用花括号括起来，以复合语句形式出现。循环体有可能一次也不执行。在循环体中应有使循环趋向结束的语句。While语句中的表达式一般是关系表达式或逻辑表达式，也可以式其他类型的表达式，只要表达式的值为真（非0）即可继续循环。无限循环:while(1)#include<stdio.h>voidmain(){inta=0,n;printf(“\ninputn:”);scanf("%d",&n);while(n--)printf(“%d”,a++*2);}【例4-22】while语句中表达式为自减类型的表达式。

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4.4.2do-while语句一般形式：do

循环体语句；

while(表达式);执行流程：循环体expr假(0)真(非0)while

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main(){inti,sum=0;i=1;do{sum=sum+i;i++;}while(i<=100);printf("%d\n",sum);}【例4-23】用do-while语句计算1+2+3+…+100。

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例:while和do-while比较main(){inti,sum=0;scanf("%d",&i);

do{sum+=i; i++;}while(i<=10);printf("%d",sum);}main(){inti,sum=0;scanf("%d",&i);

while(i<=10){sum+=i; i++;}printf("%d",sum);}while和do-while循环的比较凡是能用while循环处理，都能用do…while循环处理。do…while循环结构可以转换成while循环结构。在一般情况下，用while语句和用do-while语句处理同一问题时，若二者的循环体部分是一样的，它们的结果也一样。但是如果while后面的表达式一开始就为假(0值)时，两种循环的结果是不同的。for(表达式1;表达式2;表达式3)

语句;

首先执行表达式1。如果表达式2的值为非0，就重复执行语句和表达式3再判断表达式2，直到表达式2的值为0时，跳出for语句结构。语句;循环赋初值循环条件循环增量4.4.3for语句

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执行流程：表达式2循环体假(0)真(非0)表达式1表达式3

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i=1;while(i<=100){sum=sum+i;i++;}for(i=1;i<=100;i++)sum=sum+i;

例用for循环求

说明：for语句和while语句可以互相转换

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说明：for语句可以转换成while结构表达式1;while(表达式2){

循环体语句；

表达式3;}for([表达式1;表达式2;表达式3;)

循环体语句；

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（1）for循环中的“表达式1（循环变量赋初值）”、“表达式2(循环条件)”和“表达式3(循环变量增量)”都是选择项,即可以缺省,但“；”不能缺省。

注意:（2）省略了“表达式1（循环变量赋初值）”,表示不对循环控制变量赋初值。如k=1；

for(;k<=3;k++)s=s+k;执行时，跳过“求解表达式1”这一步，其他不变。但应在for前给循环变量赋初值。（3）省略了表达式2(循环条件)，即不判断循环条件，循环无终止地进行下去。也就是认为表达式2始终为真。如：

for(i=1;;i++)sum=sum+i;

它相当于：

i=1;while(1){sum=sum+1;i++;}

省略了“表达式2(循环条件)”,则不做其它处理时便成为死循环。需要在循环体中引进break语句，以退出循环。

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（4）省略了“表达式3(循环变量增量)”,则不对循环控制变量进行操作,这时可在语句体中加入修改循环控制变量的语句。如for(k=1;k<=3;){s=s+k;k++;}

在上面的for语句中只有表达式1和表达式2，而没有表达式3。k++的操作不放在for语句的表达式3的位置处，而作为循环体的一部分，效果是一样的，都能使循环正常结束。

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（6）表达式2一般是关系表达式或逻辑表达式，但也可是数值表达式或字符表达式，只要其值非零，就执行循环体。（5）同时省略了“表达式1和表达式3,只有表达式2。此时相当于while语句。

如k=1;k=1;

for(;k<=3;)while(k<=3){s=s+k;{s=s+k;k++;k++;}}

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（7）表达式1和表达式3可以是一个简单的表达式，也可以是逗号表达式，即包含一个以上的简单表达式，中间用逗号间隔。如：

for(sum=0,i=1;i<=100;i++)

sum=sum+i;或

for(i=0,j=100;i<=j;i++,j--)k=i+j；如:

for(i=1;i<=100;i++，i++)sum=sum+i;相当于：

for(i=1;i<=100;i=i+2)sum=sum+i;

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【例4-26】输出菲波那切数列（Fibonacci数列）的前20项。

所谓菲波那切数列是指数列最初两项的值为1，以后每一项为前两项的和，即1，1，2，3，5，8，13，…。在程序中变量i1和i2表示数列的前两项，用变量i3表示前两项的和，然后换位即可。#include"stdio.h"main(){inti1=1,i2=1,i3,i;printf("\n%d%d",i1,i2);for(i=3;i<=20;i++){i3=i1+i2;printf("%d",i3);i1=i2;i2=i3;}}

例

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4.4.4goto语句goto语句一般格式：

goto

标号；

….…..标号：语句；

程序流程转向位置破坏了结构化设计风格,容易带来错误隐患

gotonext;intsum=0;/*被goto跳过*/

…next:

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例用if和goto语句构成循环，求#include<stdio.h>main(){inti,sum=0;i=1;if(i<=100){sum+=i; i++;

}printf("%d",sum);}gotoloop;loop:

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说明：标号只能出现在goto所在同一函数内,但可以不在一个循环层中，标号不重名标号只能加在可执行语句前面限制使用goto语句

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4.4.5循环的跳转和嵌套break语句功能：在循环语句和switch语句中,终止并跳出循环体或switch语句一般形式：break；说明：break适用范围：循环语句和switch语句中break只能终止并跳出当前层的循环结构

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expr……break;……假(0)真(非0)whiledo……break;…...expr假(0)真(非0)while

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expr2……break;…...假(0)真(非0)forexpr1expr3switchexpr语句组1break;语句组2break;语句组nbreak;语句组break;…...const1const2constndefaultcase

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break举例：小写字母转换成大写字母,直至输入了非小写字母字符#include<stdio.h>main(){charc;while(1){c=getchar(); if(c>='a'&&c<='z')putchar(c-32); elsebreak;}}例

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continue语句功能：结束本次循环，跳过尚未执行的循环体语句，进行下一次循环条件的判断仅用于循环语句中条件……continue;……假(0)真(非0)while真(非0)do……continue;…...条件假(0)while表达式2……continue;…...假(0)真(非0)for表达式1表达式3continue；

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例求输入的五个整数中正数的个数及其平均值#include<stdio.h>main(){inti,num=0,a;floatsum=0;for(i=0;i<5;i++){scanf("%d",&a); if(a<=0)continue; num++; sum+=a;}printf(“%d个正数的和为:%6.0f\n",num,sum);printf(“平均值为:%6.2f\n",sum/num);}例

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[例4-31]已知sum=1+2+3+…+i+…，求sum大于20时,i的最小值。#include"stdio.h"main(){inti=1,sum=0;while(i<10){sum+=i++;//sum=1+2+3+…if(sum>20)break;//当sum的值大于20时，退出循环*/}printf("%d",i);}例

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【例4-32】100～200之间的不能被3整除的数输出。

#include"stdio.h"main(){intn;for(n=100;n<=200;n++){if(n%3==0)