第4章 循环结构程序设计.ppt

1、第4章,信息学院计算机基础组,循环结构程序设计,while语句 dowhile语句 for 语句 循环嵌套 break 和 continue语句,本章主要内容：,4.1 引例,例4-1 一行打印60个*,程序代码如下： include void main() int i; i=1; while(i=60) /*重复输出*60次循环*/ printf(“*”); i=i+1; printf(“n”); ,4.2 while 语句,while(表达式) 循环体语句; ,任意类型,while(表达式)循环体语句; 当表达式的初值为假时，循环体语句不执行,说明: (1)可以是一个单语句,也可以是一个复

2、合语句 (2)循环体中应有使循环趋于结束的语句,例4-2 ：求 的值 #include void main() int i=1,sum=0; /*设循环初值*/ while(i=100) /*循环条件判断*/ sum=sum+i; /*循环主体：累加求和*/ i+; /*修改循环控制变量*/ printf(“sum=%dn”,sum); /*输出结果*/ ,4.2 while 语句,while语句的作用范围： 循环体如果包含一个以上的语句，应该用花括号括起来作为复合语句，否则while循环体的作用范围只到while后面的第一个分号处。例如： while(a1) ; a+; 复合语句a+;不是循

3、环体，while(a1) ;后的分号所代表的空语句才是这里的循环体内嵌语句。,条件循环结构三要素： 1、循环初值： 要正确； 2、循环条件： 要正确； 3、循环体内部必须有一条改变循环条件变量的语句。 （该语句使循环条件趋于结束，避免死循环。）,4.2 while 语句,例4-3 求300800之间7的倍数和 采用穷举法求解 程序代码如下： #include void main() int i=300,sum=0;/*设循环控制变量初值为300 */ while(i=800)/*循环条件；小于800*/ if ( i % 7 = 0) /*寻找7的倍数，进行筛选*/ sum=sum+i;/*循

4、环主体：累加求和*/ i=i+1;/*修改循环变量*/ printf(“sum=%dn”,sum);/*输出结果*/ ,4.2 while 语句,例4-4 依次输入一批正数，并求所有输入的正数之和，当输入负数或0时结束。 分析：此题是循环次数不固定的实例。 读入一数x，判断其值0 ? 0 累加之；（非负数） 0 结束循环，打印结果。 设：读入值为 x，和值为 sum ，其初值为 0 。 程序代码如下： #include void main() float x,sum; sum=0.0; scanf(“%f”, *输出结果*/ ,4.3 do-while 语句,do 循环体语句; while(表

5、达式);,程序形式,程序流程,do 循环体语句 while ( 表达式 ); 注: 条件表达式在循环语句组执行完后计算，因此循环语句组至少会执行一次,说明： （1）do-while先执行循环体，后判断循环条件 （2）do-while作为一个整体， while后必须加；,用do-while语句求1+2+3+.+100 的值 #include void main() int i,sum=0; i=1; do sum=sum+i; i+; while(i=100); printf(”sum=%dn”,sum); ,用do-while语句计算上节例4-4 #include void main() fl

6、oat x,sum; sum=0.0; do scanf(“%f”, ,sum-x,4.3 do-while 语句,例4-6利用公式 求的 近似值，直到最后一项的绝对值小于10-6为止。 程序代码如下： #include #include void main( ) float n, s, t, pi; t=1; pi=0; n=1.0; s=1; /*循环初值*/ do pi=pi+t; /*累加t */ n=n+2; /*循环变量增值*/ s= -s; /*求符号位s，正负号变化 */ t=s*1./n; /*求一个数列项的值t */ while(fabs(t)1e-6);/* fabs(t

7、)为绝对值函数*/ pi=pi*4; printf(“pi=%fn”,pi);,4.4 for 语句,for(表达式1;表达式2;表达式3) 循环体语句; ,for(表达式1;表达式2;表达式3)循环语句; 常见用法for( i=0; i10; i+ ) ,表达式2,循环体语句,表达式3,表达式1,假,真,程序形式,循环初值,循环条件,循环体,调整过程,for(赋初值；循环条件；循变增值）语句 for 语句可改写为： 表达式1 ； while（表达式2） 语句 表达式3； 说明： （1）“表达式1”可以省略，此时应在for语句之前给循环变量赋初值。 例：for（；i=100；i+）sum=su

8、m+i；,4.4 for 语句,（2）“表达式3”省略，应另外设法使循环正常结束 例：for（sum=0，i=1；i=100；） sum=sum+i； i+； （3）“表达式1”和“表达式3”可以省略 例：for（；i=100；） sum=sum+i； i+； （4）“表达式1”和“表达式3”可以是一个简单的表达式，也可以是一个逗号表达式。 例：for（i=0，j=100；i=j；i+，j-)k=i+j；,4.4 for 语句,例4-7：已知 a ，计算 S = 当 (k+a） 0 时, 令 S = 0,#include #include void main( ) int a,s,k; sca

9、nf(“%d”, , | 100 （k+a） k=1,4.4 for 语句,例4-8：打印Fibonacci数列：1，1，2，3，5，8的前20个数，并按每行打印5个数的格式输出。 分析： Fibonacci数列问题起源于一个古典的有关兔子繁殖的问题。假设在第1个月时有一对小兔子，第2个月时成为大兔子，第3个月时成为老兔子，并生出一对小兔子（一对老，一对小）。第4个月时老兔子又生出一对小兔子，上个月的小兔子变成大兔子（一对老，一对大，一对小）。第5个月时上个月的大兔子成为老兔子，上个月的小兔子变成大兔子，两对老兔子生出两对小兔子（两对老，一对中，两对小）这样，各月的兔子对数为：1, 1, 2,

10、 3, 5, 8, 。 此题是循环次数固定的实例。数列单项变化规律为：F1=1 , F2=1， Fn=Fn-1+Fn-2， (n=3)。每行打印5个数，即每打印完5个数，输出一个换行符，用if语句实现。设n为循环控制变量，Fibonacci数列前2个数列值为1，则 n从3到20的变化，Fn用f3表示，按数列变化规律，每次等于前两项之和，即f3=f1+f2。采用迭代法解题，每次迭代改变f1、f2的值，即f1=f2，f2=f3，f3=f1+f2。,程序代码如下： #include void main() int n=3, f1=1,f2=1,f3; /*前2个数列值1，n从3开始*/ printf

11、(“%14d%14d”,f1,f2); /*输出前两个数列值*/ for( n=3;n=20;n+) /* n从3到20的变化 */ f3=f1+f2; /*按照规则，得到下一个数列值f3 */ f1=f2; f2=f3;/*迭代f1、f2的值 */ printf(“%14d”,f3); /*输出一个数列值 */ if(n%5=0) /*每行打印5个数*/ printf(n); ,4.4 for 语句,运行结果： 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987 1597 2584 4181 6765,改错： n!应为n1 变量n未定义。 n1类型应

12、为实型，否则，当n20时，整数超界。 缺少输出语句。,例 求n的阶乘n！。 #include void main() int i,n!=1; scanf(“%d”, ,4.4 for 语句,例4-9 计算 1! + 2! + 3! +.+ n! ，其中 n=1,2,.20 程序代码如下： #include void main( ) float t,s; int n; for(s=0,n=1,t=1;n=20;n+)/* n从1到20的变化 */ t= t*n; /*计算 n!, 累乘积t */ s= s+t; /*计算n! 的累加和s */ printf(“1!+2!+3!+.+n!=%en”

13、,s); ,循环语句的比较 for( e1; e2; e3 ) 子语句 等价于 e1; while( e2 )子语句e3; ,for( i=0; i10; i+ ) S; 等价于 i=0; while( i10 )S; i+; ,4.4 for 语句,循环语句的比较 当初始条件不满足时两种循环语句有所区别,int a = 10; while ( a10 ) printf ( “a=%dn”, a ); a+; 输出结果：,int a = 8; while ( a10 ) printf ( “a=%dn”, a ); a+; 输出结果： a=8 a=9,int a = 10; do printf

14、 ( “a=%dn”, a ); a+; while ( a10 ); 输出结果： a=10,int a = 8; do printf ( “a=%dn”, a ); a+; while ( a10 ); 输出结果： a=8 a=9,4.4 for 语句,4.5 循环嵌套（多重循环）,一、嵌套 嵌套一个循环体内又包含另一个完整的循环结构,又叫多重循环。 例：while（） for（；） for（；） while（） for （；） while（） ,注意：为使程序结构清晰，采用逐层缩进的方式。,二、执行过程,例4-10 打印九九乘法表。 程序代码如下： #include void main()

15、 int i,j; for(i=1;i=9;i+)/*外循环打印19行 */ for(j=1;j=9;j+) printf(%4d,i*j);/*内循环打印在一行，打印19列 */ printf(n);/*退出内循环，打印换行符 */ ,4.5 循环嵌套（多重循环）,嵌套循环（多重循环） 如例： for( a=0; a10; a+ )for( b=0; b10; b+ )for( c=0; c10; c+ )printf( “%d%d%d”,a,b,c );,注： 1）内循环必须完全嵌套在外循环内， 不得互相交叉； 2）嵌套循环的循环控制变量不可同名， 并列循环的循环控制变量可以同名；,循环初

16、值设置： 累计和初值：0 累乘积初值：1 最大值初值：机内最小值 最小值初值：机内最大值,例4-11 中国古代数学家张丘建在“算经”里曾提出一个世界数学史上有名的百鸡问题：“鸡翁一，值钱五，鸡母一，值钱三，鸡雏三，值钱一，百钱买百鸡，问鸡翁、母、雏各几何？” 已知：公鸡：X只方程：X+Y+Z=100 母鸡：Y只5X+3Y+Z/3=100 小鸡：Z只 15X+9Y+Z=300,#include void main()/*法一*/ int x,y,z; for (x=0;x=100;x+) for (y=0;y=100;y+) for (z=0;z=100;z+) if (x+y+z=100 运行

17、次数：106 改错：,#include void main()/*法二*/ int x,y,z; for (x=0;x=20;x+) for (y=0;y=33;y+) z=100-x-y; if (15*x+9*y+z=300) printf(“%d %d %dn”,x,y,z); 应尽量减少内循环次数。,补充题： 求 i3+j3+k3=3 的完全整数解。 其中 -5i 11，-10 j 9，-6 k 18,#include void main() int i,j,k,n; n=0; for( i=-5;i=11;i+) for( j=-10;j=9;j+) for( k=-6;k=18;k

18、+) if (i*i*i+j*j*j+k*k*k=3） n=n+1; printf(“%d %d %d %dn”, n, i,j,k); ,4.5 循环嵌套（多重循环）,4.6 break 和continue语句,1、作用,可用于循环的中途退出,2、break,中断循环, 退到包含 它的循环体之外,3、continue,中断本次循, 继续下次循 环,for( i=0;i5;i+ ) for(j=0;j6;j+ ) . Break; ,for( i=0;i5;i+ ) for(j=0;j6;j+ ) . continue; ,4.6.1 break语句 功能:跳出循环体,即提前结束循环,接着执行

19、循环下面的语句。 例：for（r=1；r100)break; printf(“%fn”,area); ,4.6 break 和continue语句,例4-12 韩信点兵：韩信有一队兵，他想知道有多少人，便让士兵排队报数：按从1至5报数，最末一个士兵报的数为1；按从1至6报数，最末一个士兵报的数为5；按从1至7报数，最末一个士兵报的数为4；最后再按从1至11报数，最末一个士兵报的数为10。下面程序的主要功能是计算韩信至少有多少兵。 分析： 设x为循环控制变量，题目中“按从1至5报数，最末一个士兵报的数为1”可用条件式：x%5=1来描述，其余条件以此类推，多个条件用与连接。采用穷举法，x从1到任意

20、值，一一测试，因为求至少有多少兵，即找到第一个满足条件的x值，中途用break退出循环体。,4.6 break 和continue语句,程序代码如下： #include void main( ) int x; for (x=1; ; x+) if (x%5=1 ,4.6 break 和continue语句,读m,i=2,当i=k,m被i整除,真,假,用break结束 循环,i=i+1,i=k+1,真,假,输出m是,输出m不是,例4-13：判断一个整数m是否是素数,#include math.h #include void main() int m,i,k; scanf(%d, ,4.6 bre

21、ak 和continue语句,#include void main() int m,n,flag=1; scanf(%d, ,4.6 break 和continue语句,例4-14:输出100200之间的全部素数,#include math.h #include void main() int m,n=0,k,i; for(m=101;m=k+1)printf(%d ,m);n=n+1; ,4.6.2、continue语句 格式：continue； 功能：结束本次循环，即跳过循环体中下面尚未执行的语句，结束本次循环。 例：输出100200之间不能被3整除的数 void main() int n

22、; for(n=100;n=200;n+) if(n%3=0) continue; printf(“%d”,n); ,4.6 break 和continue语句,4.7 goto语句,格式:goto 语句标号; 功能:无条件转向标号所在的语句 用处:与if语句构成循环 例:求1100之间的奇数和,即求1+3+5+7+99 main() int i=1,sum=0; loop:sum=sum+i; i=i+2; if(i100)goto loop; printf(“sum=%dn”,sum); ,4.8 循环应用,例4-15 求两个非负整数的最大公约数。 分析：此题是循环次数不固定的的实例，采用

23、相除取余的迭代算法。 已知：两正整数 x、y，两数的余数为 r， gcd()为求公因数函数 则： gcd(x,y)=gcd(y,r) 直到第二项值为0，第一项即为最大公因数 例如： (24,9)= (9,6)= (6,3)= (3,0)=3,程序代码如下： #include void main() int a, b, x, y, r; scanf(“%d%d”, /*输出结果*/ ,同理可求最小公倍数：a*b/最大公因数,4.8 循环应用,例4-16: 用牛顿迭代法求方程,要求,牛顿迭代公式,在1.5附近的根。,4.8 循环应用,#include “math.h” #include “stdi

24、o.h” void main() float x,x0,f,f1; x=1.5; do x0=x; f=(2*x0-4)*x0+3)*x0-6; f1=(6*x0-8)*x0+3; x=x0-f/f1; while(fabs(x-x0)=1e-4); printf(“root=%6.2fn”,x); ,例4-17 编一个程序求满足下列条件的四位数：第一、三位数字之和为10，第二、四位数字之积为12。 分析： 解题思路：根据题意，设 j 是一个四位（是要找的数），分离个、十、百、千各位数： 设 a 为 j 的千位数，a=j/1000。 设 b 为 j 的百位数，b=j/100-a*10，或b=j

25、/100%10 设 c 为 j 的十位数，c=j/10-a*100-b*10，或c=j/10%10 设 d 为 j 的个位数，d=j-a*1000-b*100-c*10，或d=j%10 四位整数：10009999之间，用一重循环实现。采用穷举法，判断并输出满足条件的数。,4.8 循环应用,程序代码如下： #include void main() int j,a,b,c,d; for(j=1000;i=9999;i+) a=j/1000; /*分离各位数*/ b=j/100-a*10; c=j/10-a*100-b*10; d=j-a*1000-b*100-c*10; /*第一、三位数字之和10

26、，第二、四位数字之积12 */ if(a+c=10 /*满足条件，输出该数*/ ,4.8 循环应用,例4-18 用等距梯形法计算定积分 ，f (x) = x2 +12x + 4，x 的取值范围是1,4。 分析：面积法求定积分原理：即用等距梯形法求定积分 函数y=f(x)的定积分，在数值上等于如图所示曲边梯形(粗线条围出的区域)的面积。为了近似的表示这块面积，采用数学上的等距梯形法来计算，即：将a,b区间划分成n个长度相等的小区间。用每个小区间所对应的窄梯形来代替窄曲边梯形，从而求得定积分的近似值。 Ai = (f (xi)+f (xi + h )/2 *h AREA =,程序代码如下： #in

27、clude void main() float x,a,b, h,f1,f2,area; int i,n; scanf(“%f%f%d”, ,例4-19 生成两个10以内的随机数，选菜单完成两个随机数的算术四则运算 分析：此题采用菜单完成，主要训练学生用程序实现人机交互及程序的持续执行。 本题在上一章四则运算例3-16的基础上，加上循环while (1)，在循环中使用菜单实现与用户反复交互，可执行多遍运算。选菜单0退出循环，用break实现；选菜单值超界，继续显示菜单，用continue实现。生成两个10以内的随机数，用函数rand()%10获取。函数srand(time(0)使每次初始产生的随机数不同。 随机数的使用：C语言有如下几种产生随机数的常用函数，其头文件：stdlib.h，time.h 1）rand() 函数产生一个0到 32767 之间的随机数。例如rand()%10产生一个10以内的随机数。 2）srand(time(n) 函数和rand函数配合使用，产生随机数的起始发生数据，n为任意时间数值。例如srand(time(0)是随机数初始化函数，使每次初