《C语言程序设计案例式教程》课件 第4章 结构化程序设计

第4章结构化程序设计《C语言程序设计案例式教程（AI助学）》学习目标/Target了解算法，能够说出算法的概念与特性。

掌握流程图的绘制方法，能够根据程序需求画出流程图。掌握条件语句和选择语句的用法，能够使用if语句和switch语句解决程序中的判断问题。掌握循环语句的用法，能够使用while语句、do…while语句、for语句解决程序中的循环问题。掌握循环嵌套的用法，能够使用循环嵌套解决复杂的循环问题。章节概述/Summary前面几章介绍了C语言的基础知识，然而仅仅依靠这些基础知识还不能编写出可以解决复杂问题的程序。在程序中，通常需要加入业务逻辑，并根据业务逻辑关系对程序的流程进行控制。本章将对程序设计的灵魂——算法，以及C语言中的流程图、条件语句、选择语句和循环语句进行讲解。目录/Contents010203【案例4-1】画流程图【案例4-2】判断闰年【案例4-3】安全生产04【案例4-4】计算1到100的和目录/Contents050607【案例3-1】算术运算【案例4-6】九九乘法表【案例4-7】百钱百鸡08【案例4-8】完美数目录/Contents091011【案例4-9】回文素数【案例4-10】亲密数使用AIGC工具给程序排错【案例4-1】画流程图01案例描述编程是一门可展现思维逻辑之美的艺术。（1）把问题抽象化。（2）用逻辑化的方法表达出来。通常先根据需求设计算法，然后根据算法画出流程图，最后根据流程图编写代码。引言案例描述在本案例中，有3个数x、y、z，请设计一个算法找出其中最小的数，并画出算法流程图。知识需求本案例并不难，但要想顺利完成，还需要认真学习算法和流程图的相关知识。设计算法√画流程图√了解算法，能够说出算法的概念与特性。学习目标知识讲解1.算法为解决一个问题而采取的方法和步骤就称为“算法”。例如，将大象装进冰箱，可以分为3个步骤：打开冰箱，装进大象，关上冰箱。这一系列步骤是按照一定的顺序进行的，它解决了把大象装进冰箱的问题，是一个算法。知识讲解1.算法知识讲解1.算法在计算机中，算法也是对某一个问题的求解方法的描述，只是它的表现形式是计算机指令的有序序列，执行这些指令就能解决特定的问题。知识讲解1.算法一个算法，尤其是一个成熟的算法，应该具有以下五个特性。输出算法具有一个或多个输出内容。输出是算法进行信息加工后得到的结果。输入算法具有0个或多个输入内容。0个输入内容是指算法需要的初始内容已经在算法中明确定义，无须外部输入。确定性算法的每一步都有确定的含义，不具有二义性。有穷性一个算法必须在执行有穷步骤之后结束，且每一步都可在有穷时间内完成。可行性算法的每一步都是可执行的，算法通过执行有限次操作来实现相应的功能。掌握流程图的绘制方法，能够根据程序需求画出流程图。学习目标知识讲解2.流程图知识讲解2.流程图算法有3种较为常用的表示方法：伪代码法、N-S结构化流程图和流程图法。用的最多的是流程图法。知识讲解2.流程图流程图是一种用于描述问题处理步骤的图形工具。特点：图框和流程线组成，形象、直观，便于阅读。画流程图时必须按照功能选用相应的流程图符号。知识讲解2.流程图流程图符号01起始框用于表示流程的开始或结束。04处理框处理框用矩形表示，它代表程序中的处理功能，如算术运算和赋值运算等。02输入输出框用平行四边形表示，在平行四边形内可以写输入或输出的内容。06连接点连接点用圆形表示，用于流程图的延续。03判断框用菱形表示，它的作用是对条件进行判断。05流程线用实心单向箭头表示，指示程序的执行流向。起始框输入输出框判断框处理框流程线连接点巩固前面所学知识，能够利用前面所学知识实现案例4-1。学习目标案例实现求x、y、z三个数中的最小值，其步骤如下所示。010203判断x>y是否成立；如果成立，进入第（2）步；如果不成立，进入第（3）步。判断y>z是否成立；如果成立，则z为最小数；如果不成立，则y为最小数。判断x>z是否成立；如果成立，则z为最小数；如果不成立，则x为最小数。案例实现1.算法设计案例实现1.算法设计（1）程序开始（2）进入输入输出框，为3个变量x、y、z赋值。（3）进入判断框。案例实现1.算法设计（3）进入判断框。判断x>y是否成立，如果是成立，则进入左边的判断框，继续判断y>z是否成立；否则进入右边的判断框，判断x>z是否成立。案例实现1.算法设计（4）如果进入左边判断框。判断y>z是否成立，如果成立，则进入左边的处理框，得出最小值是z；如果不成立，则进入右边的处理框，得出最小值为y。（4）如果进入右边判断框。则判断x>z是否成立，如果成立，则进入左边的处理框，得出最小值是z；如果不成立，则进入右边的处理框，得出最小值是x。案例实现1.算法设计（4）如果进入左边判断框。判断y>z是否成立，如果成立，则进入左边的处理框，得出最小值是z；如果不成立，则进入右边的处理框，得出最小值为y。（4）如果进入右边判断框。则判断x>z是否成立，如果成立，则进入左边的处理框，得出最小值是z；如果不成立，则进入右边的处理框，得出最小值是x。（5）进入输出框，输出结果。（6）进入结束框，程序运行结束。【案例4-2】判断闰年02案例描述背景知识闰年是历法中为弥补时间差而设立的，为补齐地球公转与公历纪年的时间差值，先每四年设一次闰年补天数；又因四年一闰仍有微小误差，故而规定每400年减少3个闰年，以此修正历法偏差，将闰年的计算归结如下：四年一闰，百年不闰，四百年再闰。案例描述背景知识总结起来就是如下规则。普通年份：能被4整除，但不能被100整除的年份为闰年，例如2004年就是闰年。世纪年份：能被400整除的年份为闰年，例如2000年为闰年，1900年不是闰年。案例描述本案例要求编写一个程序判断闰年，具体要求如下所示。（1）从键盘输入一个年份。（2）判断输入的年份是否为闰年，如果是闰年，则输出该年是闰年，否则输出该年不是闰年。知识需求判断一个年份是否是闰年，需要判断两个条件。能被4整除且不能被100整除，或者能被400整除。这两个条件满足任一条件就可以得出该年是闰年。对条件进行进行判断，可以使用C语言中的条件语句。知识需求掌握条件语句和选择语句的用法，能够使用if语句解决程序中的判断问题。学习目标知识讲解1.if语句知识讲解1.if语句在if语句中，如果满足某种条件，就进行相应的处理。例如，小明妈妈跟小明说“如果你考试得了100分，星期天我就带你去游乐场玩”。如果小明考试得了100分

妈妈星期天带小明去游乐场if(小明考试得了100分){

妈妈星期天带小明去游乐场}知识讲解1.if语句由上述伪代码推导出if语句的格式。if(判断条件){

代码块}流程图掌握条件语句和选择语句的用法，能够使用if…else语句解决程序中的判断问题。学习目标知识讲解2.if…else语句知识讲解2.if…else语句if…else语句是指如果满足某种条件，就进行相应的处理，否则就进行另一种处理。if(判断条件){

执行语句1}else{

执行语句2}流程图掌握条件语句和选择语句的用法，能够使用if…elseif…else语句解决程序中的判断问题。学习目标知识讲解3.if…elseif…else语句知识讲解3.if…elseif…else语句if…elseif…else语句适用于需对多个条件进行判断，进而执行不同操作的情景中。if(判断条件1){

执行语句1}elseif(判断条件2){

执行语句2}……elseif(判断条件n){

执行语句n}else{

执行语句n+1}流程图巩固前面所学知识，能够利用前面所学知识实现案例4-2。学习目标案例实现案例实现1.案例设计在程序中定义int类型的变量year，对变量year执行以下运算。0102year%4==0&&year%100!=0。year%400==0。上述两个条件有一个成立，则year表示的年份就是闰年。案例实现2.完整代码本案例中可以实现的效果图如下。代码实现

【案例4-3】安全生产03案例描述安全生产是我国的一项基本国策，是党和国家在生产建设中一贯坚持的指导思想。对个人来说，安全是最重要、最基本的需求之一，是人的生命与健康的基本保证。对于企业来说，安全生产是企业发展的重要保障，这是我们在生产经营中贯彻的一个重要理念。企业是社会大家庭中的一个细胞，只有抓好自身安全生产，才能促进大环境的稳定，进而为企业创造良好的发展环境。案例描述在本案例中，要求为企业生产编写一个安全监控程序，企业的安全级别系数有4个，用1~4整数表示。1：正常2：警告3：危险4：立即停产当程序监测到1或2时，在屏幕上输出相应信息；当程序监测到3时，在屏幕上输出危险说明信息，并提示工作人员查看；当程序监测到4时，自动结束机器的运行，并在屏幕上提示“危险操作！！！已自动停产”。知识需求使用if…elseif…else语句编写的代码过长，不利于阅读。C语言还提供了选择语句——switch语句，本案例更适合使用switch语句。掌握条件语句和选择语句的用法，能够使用switch语句解决程序中的判断问题。学习目标知识讲解1.switch语句switch语句是一种常用的选择语句，与条件语句不同的是，它针对某个表达式的值做出判断，从而决定执行哪一段代码。在switch语句中，switch关键字后面有一个表达式，case关键字后面有目标值，当表达式的值和某个目标值匹配时，会执行对应case下的语句。1.switch语句知识讲解例如，在程序中使用数字1～7来表示星期一到星期天，并且根据输入的数字来输出对应中文格式的星期值。用于表示星期几的数字

如果等于1，则输出“星期一”

如果等于2，则输出“星期二”

如果等于3，则输出“星期三”

如果等于4，则输出“星期四”

如果等于5，则输出“星期五”

如果等于6，则输出“星期六”

如果等于7，则输出“星期天”

如果不是1～7，则输出“此数字为非法数字”1.switch语句知识讲解根据上述伪代码总结出switch语句格式。

switch(表达式) {

case

目标值1:

执行语句1;

break;

…

case

目标值n:

执行语句n;

break;

default:

执行语句n+1;

break; }1.switch语句知识讲解知识讲解1.switch语句switch语句应用示例：根据数值判断星期几。switch(week){case1:case2:case3:case4:case5: printf("今天是工作日\n"); break;case6:case7: printf("今天是休息日\n"); break;default: printf("输入的数字不正确..."); break;}当week的值为1、2、3、4或5时，进行的处理相同。知识讲解1.switch语句switch语句应用示例：根据数值判断星期几。switch(week){case1:case2:case3:case4:case5: printf("今天是工作日\n"); break;case6:case7: printf("今天是休息日\n"); break;default: printf("输入的数字不正确..."); break;}当week的值为6或7时，进行的处理相同。掌握跳转语句的用法，能够使用跳转语句break和continue实现循环结构、选择结构程序的跳转。学习目标2.跳转语句知识讲解2.跳转语句知识讲解跳转语句的作用是使程序跳转到其他部分执行，在C语言中，常用的跳转语句有两种：break和continue。breakbreak出现在switch条件语句中时，作用是终止某个case并跳出switch结构。当它出现在循环语句中，作用是结束循环，执行循环后面的代码。continuecontinue语句的作用也是使程序完成跳转。2.跳转语句知识讲解continue语句与break语句的区别有以下两点。VSbreak终止当前循环，执行循环体外的语句。可以用于switch语句。continue终止本次循环，继续执行下一次循环。不可以用于switch语句。巩固前面所学知识，能够利用前面所学知识实现案例4-3。学习目标案例实现案例实现01020304定义变量num存储安全级别系数。调用scanf()函数获取从键盘输入的安全级别系。使用switch语句判断安全级别系数的值。根据判断结果输出相应提示信息。1.案例设计案例实现本案例中可以实现的效果图如下。代码实现2.完整代码

【案例4-4】计算1到100的和04案例描述数学家高斯有一个趣事：在他10岁时，数学老师出了一道算术题：1+2+3+…+100的和是多少。在同学们都费心计算时，高斯没到1分钟就公布了答案为5050。老师对于高斯这样快速计算出结果而感到吃惊，问其算法，原来高斯经过仔细观察，找了一个规律，他发现一头一尾两个数相加，每次相加的和都为101，100个数正好50组101，于他得出101*50=5050，而高斯发现的这个规律正是等差级数的对称性。背景故事案例描述本案例要求编写一个程序，计算1+2+3+…+100的和。知识需求知识需求计算1到100的整数和，就需要逐个获取1~100的所有整数，即遍历1~100。需要用到循环语句，C语言提供了while、do···while、for语句，先学习while、do···while语句。掌握循环语句的用法，能够使用while语句解决程序中的循环问题。学习目标1.while语句知识讲解知识讲解while语句与if语句有些相似，都是根据是否满足条件来决定是否执行花括号内的执行语句的。两者的区别在于，while语句会反复地进行条件判断，只要条件成立，“{}”中的语句就会一直执行。while(循环条件){

执行语句}1.while语句知识讲解while循环语句的流程图如下。条件成立，循环会一直执行。1.while语句掌握循环语句的用法，能够使用do…while语句解决程序中的循环问题。学习目标知识讲解2.do…while语句知识讲解do…while语句与while语句的功能类似，二者的不同之处在于，while语句是先判断循环条件，然后根据判断结果来决定是否执行花括号中的循环体，而do…while语句则是先执行一次循环体，再判断循环条件。do{

执行语句…}while(循环条件);2.do…while语句知识讲解2.do…while语句do···while循环语句流程图如下。先执行一次循环体巩固前面所学知识，能够利用前面所学知识实现案例4-4。学习目标案例实现案例实现案例设计步骤如下。1定义int类型的变量num，并将其初始值设置为1，num用于存储1～100的整数。定义int类型的变量sum，用于存储1～100的和。使用while循环遍历1~100，将遍历到数据加到sum变量中，循环条件为num<=100。23注意：每循环一次，num需要自增，以进行下一次条件判断。1.案例设计案例实现本案例中可以实现的效果图如下。代码实现2.完成代码

【案例4-5】物不知数05案例描述《孙子算经》有题目：今有物不知其数，三三数之剩二，五五数之剩三，七七数之剩二，问物几何。答曰：二十三。术曰：三三数之剩二，置一百四十；五五数之剩三，置六十三；七七数之剩二，置三十。并之得二百三十三，以二百一十减之即得。物不知数案例描述上述题目的含义为，有一些物品，3个3个地数会剩下两个，5个5个地数会剩下3个，7个7个地数会剩下两个，问这些物品有多少个。解法为，用3除余数为2，则取140；用5除余数为3，则取63；用7除余数为2，则取30；其总和为233，再减去210就得到结果23。本案例要求编写一个程序，查找1000以内满足“物不知数”条件的所有数。知识需求对3取模结果为2。对5取模结果为3。对7取模结果为2。if条件语句for循环语句知识需求根据数据需要满足的条件，推导出案例实现所需要的知识。掌握循环语句的用法，能够使用for语句解决程序中的循环问题。学习目标知识讲解1.for语句知识讲解1.for语句for循环通常用于循环次数已知的情况。for(初始化表达式;循环条件;操作表达式){

执行语句}执行顺序：循环条件执行语句（循环体）操作表达式知识讲解1.for语句下面分别用“①”表示初始化表达式、“②”表示循环条件、“③”表示操作表达式、“④”表示循环体，分析for语句的执行流程。for(①;②;③){

④}知识讲解1.for语句for循环执行步骤如下。1执行①。退出循环。执行②。如果循环条件的值非0，执行第3步；如果循环条件的值为0，执行第5步。23执行④。执行③，然后执行第2步。45巩固前面所学知识，能够利用前面所学知识实现案例4-5。学习目标案例实现案例实现1.案例设计步骤定义int类型变量num，表示满足条件的数据。使用for循环遍历1~1000的数据，初始化表达式为num=1，循环条件为num<=1000，操作表达式为num++。使用if语句判断“物不知数”的3个条件是否满足。案例实现本案例中可以实现的效果图如下。代码实现2.完成代码

【案例4-6】九九乘法表06案例描述由我国传诵下来的九九乘法表，到现代已经普及，本案例要求编写一个程序，在控制台打印出九九乘法表。知识需求知识需求分析九九乘法表，可得出如下规律。（1）九九乘法表一共有9行9列。（2）第1行有1列…第9行有9列，则行与列有相互作用的关系，即第n行，需要循环输出n列。（3）行列都需要遍历，因此需要使用两次循环。（4）由于列与行有对应关系，所以列的遍历受到行的限制，列循环需要嵌套在行循环之内。九九乘法表规律要实现九九乘法表的输出，需要使用双层循环，即循环嵌套。掌握循环嵌套的用法，能够使用循环嵌套解决复杂的循环问题。学习目标知识讲解

循环嵌套有时为了解决一个较复杂的问题，需要在一个循环中再定义一个循环，这样的方式被称作循环嵌套。在C语言中，while、do…while、for语句都可以进行嵌套，其中，for语句的嵌套是较常见的循环嵌套。for(初始化表达式;循环条件;操作表达式){ for(初始化表达式;循环条件;操作表达式) {

执行语句 }}知识讲解

循环嵌套for循环嵌套应用示例：for(inti=1;i<=3;i++){ for(intj=1;j<=4;j++) { //… }}知识讲解

循环嵌套上述示例的循环过程如下图。知识讲解

循环嵌套巩固前面所学知识，能够利用前面所学知识实现案例4-6。学习目标案例实现设定外层为行，内层为列，则内外层循环都是1~9，可以用for循环嵌套实现。案例实现1.案例设计案例设计步骤如下。123456九九乘法表一共有9行9列。使用变量i控制行数，则i的初始值为1，循环条件为i<=9。使用变量j控制列数，由于每一行中，列数不大于行数，因此其循环条件应当为j<=i。为了让九九乘法表呈现三角形状，在每一次内层循环结束时换行。为让每列之间保持间距，在每一个输出语句后加上'\t'调整列间距。本案例中可以实现的效果图如下。代码实现

案例实现1.案例设计【案例4-7】百钱百鸡07掌握循环嵌套的用法，能够使用循环嵌套实现案例4-7。学习目标案例实现案例描述张丘建《张丘建算经》有题目如下：“今有鸡翁一，直钱五；鸡母一，直钱三；鸡雏三，直钱一；凡百钱，买鸡百只，问鸡翁母雏各几何。”题目含义：公鸡5文钱一只，母鸡3文钱一只，小鸡1文钱三只，用100文钱买100只鸡，问公鸡、母鸡、小鸡各多少只。百钱百鸡案例描述针对百钱百鸡问题，张丘建算经使用了三元一次不定方程进行解答，本案例要求，编写一个程序求解百钱百鸡问题。1.案例设计案例实现如果把公鸡，母鸡和小鸡的数量分别设为cock、hen、chick，则它们满足以下条件。01020304050<=cock<=20；0<=hen<=33；0<=chick<=100；cock+hen+chick=100；5*cock+3*hen+chick/3=100。2.完整代码案例实现本案例中可以实现的效果图如下。代码实现

【案例4-8】完美数08巩固前面所学知识，能够利用前面所学知识实现案例4-8。学习目标案例实现案例描述完美数是一些特殊的自然数，一个自然数，如果它所有真因子（除了自身之外的约数）之和等于它本身，这个数就是完美数。例如，6=1+2+3、28=1+2+4+7+14，则6和28就是完美数。本案例要求编写一个程序查找完美数。案例实现1遍历数据查找完美数，则需要遍历某个范围内的自然数，遍历自然数需要使用循环。2判断是否是完美数由于完美数是所有真因子的和等于其自身的数，在遍历时，需要使用当前遍历到数除以比它小的所有自然数，这也需要使用循环实现，因此本案例要使用循环嵌套实现。1.案例设计案例实现1.案例设计从键盘输入数据为num赋值。12345定义longint类型的变量num，表示自然数；定义longint类型的变量sum，用于存储完美数所有真因子之和。定义循环嵌套，外层循环，使用循环变量i遍历1~num的自然数；内层循环，使用循环变量j遍历小i的所有自然数，即内层循环条件为j<i。在循环内部，判断i%j是否等于0，如果等于0，则将j相加到sum。循环结束之后，如果sum==i成立，则i为完美数，否则i不是完美数。案例实现本案例中可以实现的效果图如下。代码实现2.完整代码

【案例4-9】回文素数09巩固前面所学知识，能够利用前面所学知识实现案例4-9。学习目标案例实现案例描述素数：只有1和它本身两个因子的自然数。回文数：从左至右读起来与从右至左读起来相同的数据，如11、202、333等。回文素数：从左至右读起来与从右至左读起来相同的素数。背景知识案例描述回文素数有很多，对于偶数位的整数，只有11是回文素数。也就是说，除11以外，所有的两位整数、4位整数、6位整数、8位整数中不存在回文素数。但是3位回文素数有很多。本案例要求编写程序查找出所有小于1000的回文素数。案例实现1.案例设计要对所有1000以内的整数进行判断

循环结构语句要判断是否为素数以及判断是否为回文素数

选择结构语句1先采用穷举法对1000以内所有整数进行遍历，判断其是否为素数。判断一个数是否为素数的关键在于，判定整数能否被1和它自身之外的其他整数所整除，如果都不能整除，则此数为素数。案例实现1.案例设计2如果此数为素数，则继续判断此数是两位数还是三位数。3如果为两位数，则判断其十位和个位是否相同，如果相同则说明此数为回文素数。如果是三位数，则判断其百位和个位是否相同，如果相同则说明此数为回文素数。4最后将所有小于1000的回文素数打印输出到屏幕上即可。案例实现本案例中可以实现的效果图如下。代码实现2.完整代码

【案例4-10】亲密数10巩固前面所学知识，能够利用前面所学知识实现案例4-10。学习目标案例实现案例描述亲密数是指这样两个数，两个数的所有真因子之和等于彼此。例如，有两个数a和b，a的所有真因子之和等于b，而b的所有真因子之和正好等于a，则