第六章 循环结构程序设计.docx
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第六章循环结构程序设计
第六章循环结构程序设计
§6.1概述
许多问题的求解归结为重复执行的操作,比如数值计算中的方程迭代求根,非数值计算中的对象遍历。
重复执行就是循环。
重复工作是计算机特别擅长工作之一。
重复执行不是简单地重复,每次重复,操作的数据(状态、条件)都可能发生变化。
重复的动作是受控制的,比如满足一定条件继续做,一直做直到某个条件满足,做多少次结束。
也就是说重复工作需要进行控制-循环控制。
C语言提供了三种循环控制语句(不考虑goto/if构成的循环),构成了三种基本的循环结构:
(1)while语句构成的循环结构(“当型循环”)
(2)do-while语句构成的循环结构(“直到型循环”)
(3)for语句构成的循环结构(“当型循环”)
§6.2goto语句以及用goto语句构成循环
•goto语句为无条件转向语句,它的一般形式为
goto语句标号;
•语句标号用标识符表示,它的定名规则与变量名相同,即由字母、数字和下划线组成,其第一个字符必须为字母或下划线。
例如:
gotolabel_1;合法;
goto123;不合法.
结构化程序设计方法主张限制使用goto语句,因为滥用goto语句将使程序流程无规律、可读性差.
一般来说,可以有两种用途:
(1)与if语句一起构成循环结构;
(2)从循环体中跳转到循环体外。
但是这种用法不符合结构化原则,一般不宜采用,只有在不得已时(例如能大大提高效率)才使用.
例6.1用if语句和goto语句构成循环,求1到100的和
voidmain()
{inti,sum=0;
i=1;
loop:
if(i<=100)
{sum=sum+i;
i++;
gotoloop;
}
printf("%d\\n″,sum);
}
运行结果:
5050
说明:
这里用的是“当型”循环结构,当满足“i<=100”时执行花括弧内的循环体。
§6.3用while语句实现循环
while语句用来实现“当型”循环结构。
一般形式:
while(表达式)语句
当表达式为非0值时,执行while语句中的内嵌语句。
其特点是:
先判断表达式,后执行语句。
例6.2求1到100的和
#include
voidmain()
{inti,sum=0;
i=1;
while(i<=100)
{sum=sum+i;
i++;
}
printf(″%d\\n″,sum);
}
运行结果:
5050
说明:
(1)循环体如果包含一个以上的语句,应该用花括弧括起来,以复合语句形式出现.
(2)在循环体中应有使循环趋向于结束的语句
注意:
(1)循环体如果包含一个以上的语句,应该用花括弧括起来,以复合语句形式出现。
(2)在循环体中应有使循环趋向于结束的语句。
如果无此语句,则i的值始终不改变,循环永不结束。
§6.4用do-while语句实现循环
do-while语句的特点:
先执行循环体,然后判断循环条件是否成立。
一般形式:
do
循环体语句
while(表达式);
执行过程:
先执行一次指定的循环体语句,然后判别表达式,当表达式的值为非零(“真”)时,返回重新执行循环体语句,如此反复,直到表达式的值等于0为止,此时循环结束。
例6.3求1到100的和
#include
voidmain()
{inti,sum=0;
i=1;
do
{sum=sum+i;
i++;
}
while(i<=100);
printf("%d\\n″,sum);
}
运行结果:
5050
while语句和用do-while语句的比较:
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。
例6.4while和do-while循环的比较
(1)#include
(2)#include
voidmain()voidmain()
{intsum=0,i;{intsum=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=%d\\n″,sum);
}printf(“sum=%d\\n”,sum);
}
(1)运行结果:
1↙
sum=55
再运行一次:
11↙
sum=0
(2)运行结果:
1↙
sum=55
再运行一次:
11↙
sum=11
说明:
(1)当while后面的表达式的第一次的值为“真”时,两种循环得到的结果相同。
否则,二者结果不相同。
§6.5用for语句实现循环
C语言中的for语句使用最为灵活,不仅可以用于循环次数已经确定的情况,而且可以用于循环次数不确定而只给出循环结束条件的情况,它完全可以代替while语句。
等价形式:
表达式1;
while(表达式2)
{
循环体;表达式3;
}
for(表达式1;表达式2;表达式3)
循环体;
for语句的一般形式是:
for是关键词,其后有3个表达式,各个表达式用“;”分隔。
3个表达式可以是任意的表达式,通常主要用于for循环控制。
for语句的执行过程:
(1)先求解表达式1。
(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,然后执行下面第(3)步。
若为假(值为0),则结束循环,转到第(5)步。
(3)求解表达式3。
(4)转回上面第
(2)步骤继续执行。
(5)循环结束,执行for语句下面的一个语句
for循环的执行流程:
for语句最简单的应用形式也就是最易理解的如下形式:
for(循环变量赋初值;循环条件;循环变量增值)
例如:
for(i=1;i<=100;i++)sum=sum+i;
它相当于以下语句:
i=1;
while(i<=100)
{sum=sum+i;i++;}
说明:
(1)for语句的一般形式中的“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。
注意省略表达式1时,其后的分号不能省略。
如
for(;i<=100;i++)sum=sum+i;
执行时,跳过“求解表达式1”这一步,其他不变。
(2)如果表达式2省略,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。
例如:
for(i=1;;i++)sum=sum+i;
表达式1是一个赋值表达式,表达式2空缺。
它相当于:
i=1;
while
(1)
{sum=sum+1;i++;}
(3)表达式3也可以省略,但此时程序设计者应另外设法保证循环能正常结束。
如:
for(i=1;i<=100;)
{sum=sum+i;i++;}
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。
i++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。
(4)可以省略表达式1和表达式3,只有表达式2,即只给循环条件。
如:
for(;i<=100;)while(i<=100)
{sum=sum+i;相当于{sum=sum+i;
i++;}i++;}
在这种情况下,完全等同于while语句。
可见for语句比while语句功能强,除了可以给出循环条件外,还可以赋初值,使循环变量自动增值等。
(5)3个表达式都可省略,如:
for(;;)语句
相当于
while
(1)语句
即不设初值,不判断条件(认为表达式2为真值),循环变量不增值。
无终止地执行循环体。
(6)表达式1可以是设置循环变量初值的赋值表达式,也可以是与循环变量无关的其他表达式。
如:
for(sum=0;i<=100;i++)
sum=sum+i;
表达式3也可以是与循环控制无关的任意表达式。
说明:
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;
表达式1和表达式3都是逗号表达式,各包含两个赋值表达式,即同时设两个初值,使两个变量增值.
在逗号表达式内按自左至右顺序求解,整个逗号表达式的值为其中最右边的表达式的值。
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;
(7)表达式一般是关系表达式(如i<=100)或逻辑表达式
(如a
式,只要其值为非零,就执行循环体。
说明:
①for(i=0;(c=getchar())!
=′\n′;i+=c);
在表达式2中先从终端接收一个字符赋给c,然后判断此赋值表达式的值是否不等于′\n′(换行符),如果不等于′\n′,就执行循环体。
注意:
此for语句的循环体为空语句,把本来要在循环体内处理的内容放在表达式3中,作用是一样的。
可见for语句功能强,可以在表达式中完成本来应在循环体内完成的操作。
②for(;(c=getchar())!
=′\n′;)
printf(″%c″,c);
for语句中只有表达式2,而无表达式1和表达式3。
其作用是每读入一个字符后立即输出该字符,直到输入一个“换行”为止。
请注意,从终端键盘向计算机输入时,是在按Enter键以后才将一批数据一起送到内存缓冲区中去的。
运行情况:
Computer↙(输入)
Computer(输出)
而不是
Ccoommppuutteerr
注意:
C语言中的for语句比其他语言(如BASIC,PASCAL)中的FOR语句功能强得多。
可以把循环体和一些与循环控制无关的操作也作为表达式1或表达式3出现,这样程序可以短小简洁。
但过分地利用这一特点会使for语句显得杂乱,可读性降低,最好不要把与循环控制无关的内容放到for语句中。
§6.6循环的嵌套
一个循环体内又包含另一个完整的循环结构称为循环的嵌套。
内嵌的循环中还可以嵌套循环,这就是多层循环。
三种循环(while循环、do-while循环和for循环)可以互相嵌套。
例如,下面几种都是合法的形式:
(1)while()
{…
while()
{…}
}
(2)do
{…
do
{…}
while();
}
while();
(3)for(;;)
{
for(;;)
{…}
}
(4)while()
{…
do
{…}
while();
…
}
(5)for(;;)
{…
while()
{}
…
}
(6)do
{
…
for(;;)
{}
}
while();
§6.7几种循环的比较
(1)四种循环都可以用来处理同一问题,一般情况下它们可以互相代替。
但一般不提倡用goto型循环。
(2)在while循环和do-while循环中,只在while后面的括号内指定循环条件,因此为了使循环能正常结束,应在循环体中包含使循环趋于结束的语句(如i++,或i=i+1等)。
for循环可以在表达式3中包含使循环趋于结束的操作,甚至可以将循环体中的操作全部放到表达式3中。
因此for语句的功能更强,凡用while循环能完成的,用for循环都能实现。
(3)用while和do-while循环时,循环变量初始化的操作应在while和do-while语句之前完成。
而for语句可以在表达式1中实现循环变量的初始化。
(4)while循环、do-while循环和for循环,可以用break语句跳出循环,用continue语句结束本次循环(break语句和continue语句见下节)。
而对用goto语句和if语句构成的循环,不能用break语句和continue语句进行控制.
§6.8break语句和continue语句
6.8.1break语句
break语句可以用来从循环体内跳出循环体,即提前结束循环,接着执行循环下面的语句
一般形式:
break;
注意:
break语句不能用于循环语句和switch语句之外的任何其他语句中。
例:
floatpi=3.14159;
for(r=1;r<=10;r++)
{area=pi*r*r;
if(area>100)break;
printf(″r=%f,area=%f\n″,r,area);
}
程序的作用是计算r=1到r=10时的圆面积,直到面积area大于100为止。
从上面的for循环可以看到:
当area>100时,执行break语句,提前结束循环,即不再继续执行其余的几次循环。
6.8.2continue语句
作用为结束本次循环,即跳过循环体中下面尚未执行的语句,接着进行下一次是否执行循环的判定.
一般形式:
continue;
continue语句和break语句的区别
continue语句只结束本次循环,而不是终止整个循环的执行。
break语句则是结束整个循环过程,不再判断执行循环的条件是否成立。
while(表达式1)for
{…
if(表达式2)continue;
…
}0
while(表达式1)for
{…
if(表达式2)break;
…
}
例6.5把100~200之间的不能被3整除的数输出。
#include
voidmain()
{intn;
for(n=100;n<=200;n++)
{if(n%3==0)
continue;
printf("%d″,n);
}
}
说明:
当n能被3整除时,执行continue语句,结束本次循环(即跳过printf函数语句),只有n不能被3整除时才执行printf函数。
§6.9程序举例
例6.6用π/4≈1-1/3+1/5-1/7+…公式求π的近似值,直到某一项的绝对值小于为止。
N-S结构化流程图表示算法
例6.6求pi的近似值
#include
#include
voidmain()
{ints;floatn,t,pi;
t=1;pi=0;n=1.0;s=1;
while(fabs(t)>1e-6)
{pi=pi+t;n=n+2;s=-s;t=s/n;}
pi=pi*4;
printf(″pi=%10.6f\n″,pi);
}
运行结果:
pi=3.141594
例6.7求Fibonacci数列前40个数。
这个数列有如下特点:
第1,2两个数为1,1。
从第3个数开始,该数是其前面两个数之和。
即:
•F
(1)=1(n=1)
•F
(2)=1(n=2)
•F(n)=F(n-1)+F(n-2)(n≥3)
算法如图所示:
#include
voidmain()
{longintf1,f2;
inti;
f1=1;f2=1;
for(i=1;i<=20;i++)
{printf(″%12ld%12ld″,f1,f2);
if(i%2==0)printf(″\n″);
f1=f1+f2;
f2=f2+f1;}
}
运行结果:
1123
581321
345589144
233377610987
1597258441816765
10946177112865746368
75025121393196418317811
514229832040134********309
352457857022887922746514930352
241578173908816963245986102334155
例6.8判断m是否素数。
算法思想:
让m被2到除,如果m能被2~之中任何一个整数整除,则提前结束循环,此时i必然小于或等于k(即);如果m不能被2~k(即)之间的任一整数整除,则在完成最后一次循环后,i还要加1,因此i=k+1,然后才终止循环。
在循环之后判别i的值是否大于或等于k+1,若是,则表明未曾被2~k之间任一整数整除过,因此输出“是素数”。
如图所示:
#include
#include
voidmain()
{intm,i,k;
scanf(″%d″,&m);k=sqrt(m);
for(i=2;i<=k;i++)
if(m%i==0)break;
if(i>k)printf("%disaprimenumber\n″,m);
elseprintf("%disnotaprimenumber\n″,m);
}
运行结果:
17↙
17isaprimenumber
例6.9求100~200间的全部素数。
#include
#include
voidmain()
{intm,k,i,n=0;
for(m=101;m<=200;m=m+2)
{k=sqrt(m);
for(i=2;i<=k;i++)
if(m%i==0)break;
if(i>=k+1){printf("%d″,m);n=n+1;}
if(n%10==0)printf(″\n″);
}
printf("\n");}
运行结果:
101103107109113127131137139149151157163167173179181191193197199
例6.10译密码。
为使电文保密,往往按一定规律将其转换成密码,收报人再按约定的规律将其译回原文。
例如:
可以按以下规律将电文变成密码:
将字母A变成字母E,a变成e,即变成其后的第4个字母,W变成A,X变成B,Y变成C,Z变成D。
素数。
如图所示
例6.10输入一行字符,要求输出其相应的密码
include
voidmain()
{charc;
while((c=getchar())!
=′\n′)
{if((c>=′a′&&c<=′z′)||(c>=′A′&&c<=′Z′))
{c=c+4;
if(c>′Z′&&c<=′Z′+4||c>′z′)c=c-26;
}
printf(″%c\n″,c);
}
}
•运行结果:
China!
↙
Glmre!
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- 第六章 循环结构程序设计 第六 循环 结构 程序设计