第5章循环结构程序设计

1、C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社第第5章章 循环结构循环结构程序设计程序设计n本本 章章 导导 读读 循环结构是结构化程序设计的基本结构之一。它与顺序结构、分支结构一起成C语言的三种基本结构，成为各种复杂程序设计的基础。C语言提供的三种形式的循环语句分别为：当型循环while语句、直到型循环do-while语句和for语句。 n 本章的教学目标：本章的教学目标： 理解循环结构的概念 掌握三种形式的循环循环语句 较熟练地使用循环语句进行程序设计C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社第第5章章 循环结构循环结构程序设计程序设计5.1 5.1 循环结构的设计

2、思想循环结构的设计思想 5.2 5.2 当型循环当型循环whilewhile语句语句 5.3 5.3 直到型循环直到型循环do-whiledo-while语句语句 5.4 5.4 forfor循环语句循环语句 5.5 5.5 循环的嵌套循环的嵌套 5.6 5.6 三种循环语句的比较三种循环语句的比较 5.7 5.7 breakbreak、continuecontinue和和gotogoto语句语句 5.8 5.8 循环结构的综合实例循环结构的综合实例C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社5.1 5.1 循环结构的设计思想循环结构的设计思想案例：计算1+2+.+100。两种方式

3、设计程序方法1：int sum=0;sum=1+2+100;printf(“the sum is %dn”,sum);方法2:sum = 1;sum = sum +2;sum = sum + 100; 结论：方法1赋值语句很长；方法2语句过多，都很烦琐。如果要求解11000的累计和呢？C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社方法2可用如下伪语言算法描述： begins1：sum = 0；k=1;s2：sum = sum+k;s3: k+;s4：if k = 100 then goto s2;s5： print sum； s6: end该伪语言由4部分组成： （1）初始化部分：建

4、立循环首次执行所必条件；例如，sum =0；k=1； （2）循环体部分：需要重复执行的操作：例如，sum = sum + k; （3）修改部分：修改控制循环次数变量，使之逐渐趋于结束，如，k+； （4）终止条件测试部分：当不满足终止条件时，执行循环，否则结束循环C语言有三种类型的循环语句，while、do-while和for，用来解决这类问题。初始化部分循环体部分修改部分终止条件测试部分C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社5.2 5.2 当型循环当型循环whilewhile语句语句 n 当型循环又叫while循环，其一般句型为： while( 表达式表达式 ) 循环体语句循

5、环体语句； n其中：循环体语句其中：循环体语句，可以是一条语句，但通常为复合语句。n while循环执行时，先处理表达式表达式，表达式的值为“真”时，循环体语句循环体语句被执行，然后再去判表达式的值，如果表达式的值仍为“真”时，则再次执行循环体语句循环体语句；如果表达式值为“假”，则退出循环，如图5-1所示。 假真表达式图5 -1循环体语句C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社因此，求解5.1中问题的伪语言算法：s2：sum = sum+k；s3：k+；s4: if k = 100 then goto s2；用while循环描述为：while(k= 100)sum =sum+

6、k；k+；其中，while循环中的 表达式为：ksum，所以，可以用如下伪语言算法描述。Begin 1= i ，0= sum while i50 sum + 1 /i =sum i+1=i print sumEnd完整的C程序清单如下：main() int i; float sum; /*因为和sum是实型，所以设置成float类型*/ i=1,sum=0.0; while(i=50) sum +=1/(float)i; i+; printf(“总和sum = %fn”,sum); /*相应的输出也要设置成实型*/ 真假i50, 循环体中语句i+；将最终导致i50的发生。如果无此语句，i值始终

7、不变，则该循环将永远执行下去，这种情况称为死循环。例如， while(1) sum += i；就是一个死循环。C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社5.3 5.3 直到型循环直到型循环do-whiledo-while语句语句 n直到型循环dowhile语句的一般句型为：do 循环体语句； while(表达式)；n先执行循环体语句，再求表达式，若表达式的值为非0，则再次执行循环体语句，如此反复，直到表达式的值为0结束循环，并转到下一条语句执行，如图5-3所示。 ndowhile循环和while循环的主要区别是：它先执行循环体，后判断是否继续循环的条件，直到“表达式表达式”值变成

8、“假”时退出循环。所以，直到型循环的循环体最少执行一次，其它情况和当型循环意义一样，其执行过程见图5-3。 假真循环体语句表达式图5 - 3C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社【例5.3】计算1+2+100。main() int k,sum; k=1; sum =0; do sum += k; k+; while(k= 100); printf(“n sum=%d”,sum);C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社5.4 5.4 forfor循环语句循环语句 1. 1. forfor循环语句的一般格式循环语句的一般格式 for（初始表达式；循环条件表达式；

9、变量增值表达式） 循环体语句; 2 for循环语句的执行过程循环语句的执行过程(1) 先执行初始表达式;(2) 计算循环条件表达式，若为非0(真)，执行循环体；若为0(假)，则结束循环。(3) 计算变量增值表达式, 然后重复执行第二步。执行过程如图5-4所示。 假真初始表达式条件循环语句体变量增值表达式图5 - 4C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社【例【例5.5】用】用for循环计算循环计算1+2+100。n流程图如图5-5所示，在for循环中：初始表达式：k = 1，sum = 0循环条件表达式：k= 100变量增值表达式：k+n完整C程序清单为：main() int

10、k,sum; for(k=1，sum=0；k=100；k+) sum=sum+k;printf(“n 1+2+100=%d”,sum); n程序的执行结果1+2+100=5050假真i=1,sum=0i=100sum=sum+ii+打印sum图5-5C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社3 3forfor语句的使用说明语句的使用说明 (1) 如果for语句的循环体由多个语句组成，则必须用左右花括号“ ”括起来，使其形成复合语句。例如，把变量增值表达式移到循环体中，从而在for中省略变量增值表达式。即上式可改写成for(k=1,sum=0;k=100; )sum = sum+k

11、; k+;(2) for语句中的初始表达式和变量增值表达式既可以是一个简单表达式，也可以是由逗号运算符将多个表达式连接起来。(3) for语句中的循环条件表达式是关系表达式或逻辑表达式，其值取逻辑值，即“真”或“假”。用来控制循环次数。(4) for语句中的任何一个表达式都可以缺省，但分号“；”一定要保留。缺省表达式部分的功能，可以用其它语句去完成。我们以【例5.5】中的for循环语句：for(k=1,sum=0;k=100;k+)sum =sum+k;为例，说明如下几种等价的缺省形式： C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社forfor语句的语句的几种等价的缺省形式几种等价

12、的缺省形式 缺省初始表达式：缺省初始表达式：forfor（ ；循环条件表达式；变量增值表达式）循环条件表达式；变量增值表达式） k = 1; sum =0; /*把初始表达式移出在循环语句的前面*/ for( ; k100)break; /* 通过break语句跳出循环体，详见本章5.7节*/ sum =sum+k;缺省变量增值表达式：缺省变量增值表达式：forfor（初始表达式；循环条件表达式；初始表达式；循环条件表达式； ） for(k=1,sum=0; k100)break; /* 通过break语句跳出循环体，详见本章5.7节*/sum =sum+k; 缺省循环条件表达式和变量增值表达

13、式：缺省循环条件表达式和变量增值表达式：forfor（初始表达式；初始表达式； ； ） for(k=1,sum=0; ; ) if(k100)break; /* 通过break语句跳出循环体，详见本章5.7节*/sum =sum+k;k+;全部缺省：全部缺省： forfor（ ； ； ）留给读者完成。 循环体语句也可以是空语句，如本例可改为：循环体语句也可以是空语句，如本例可改为： for(k=1,sum=0;k f1, 1- f2print f1, f2for(n=3; nfn，print fn 修改fn-1 , fn-2的值，以被下次循环递推: fn-1 - fn-2, fn - fn-1

14、End（算法结束）C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社完整的完整的C程序程序#include stdio.hnmain() int i; long f1 = 1,f2 = 1; printf(“n%8ld%8ld”,f1, f2); for(i=3;i=16;i+) f = f1+f2; printf(“%8ld”,f); /*由前两项的fn-1 ,fn-2求得fn并输出*/ if(i%4=0)printf(“n”);/*每行限输出4个fibonacci数*/ f1 = f2; f2 = f; /*修改fn-1 ,fn-2的值,以被下次循环递推*/ n运行结果： 1 1 2

15、 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社5.5 5.5 循环的嵌套循环的嵌套 一个循环的循环体内包含另外一个循环语句，这样的编程方式称之为“循环的嵌套”。循环嵌套时，外层循环执行一次，内层循环从头到尾执行一遍。3种循环（while循环、do-While循环和for循环）不仅可以自身嵌套，而且还可以互相嵌套。 【例【例5.7】打印图5-6的九九乘法表。 C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社【例5.7】打印九九乘法表打印九九乘法表为简化问题，仅考虑打印表中的积，乘数和被乘数两项留给

16、读者完成。n算法设计要点:(1) 从上往下看，问题简化为打印第1行乘积、第2行乘积、.、第k行乘积、. 、第9行乘积，可用for循环语句： for(k=1; k=9; k+) 打印第k行; 实现。问题转化为如何用C实现“打印第k行”？(2) 我们再来观察第k行 ( k = 1,2,3,9 )： k*1 k*2 k*3 k*4 .k*i k*9 (i=1,2,3,9)从左往右看，是一个通项公式为：ai = k * i 的数列 ai | i=1,2,.,9，所以，可用循环语句for(i=1;i=9;i+)printf(“%5d”,k*i);实现。另外，由于第k行是另起一行，所以，必须添加换行操作p

17、rintf(“n”)。 n程序清单如下：main() int k,i; for(k=1;k=9;k+) printf(“n”); for(i=1;i=9;i+)printf(“%5d”,k*i); C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社5.6 5.6 三种循环语句的比较三种循环语句的比较 1. 三种循环都可以用来处理同一类问题，一般情况下它们可以互相替代。2. 三种循环都能用break结束循环，用continue开始下一次循环。3. while和do-while只判断循环条件。循环变量的初值化要放在循环语句之前（如i=0,s=1等），在循环体中还应包含修改循环条件的语句（如i

18、+,j+等）。4. for语句本身除了包含循环条件之外还可以给循环变量赋初值。当然也允许省略其中某些部分。如果省略前后两项成为for（；循环条件；）时，完全与while（循环条件）等效。5 while和for都是先判断后循环，而do-while是先循环后判断。 i = 1,s=0;for( ;i=50; ) s = s+i; i+; i=1,s=0;while(i=50) s = s+i; i+;i=1;s=0do s = s+i; i+; while(i=99)break; 而输出100以内的偶数，可用如下含有continue的循环语句实现： for(i=1; i100 ; i+) if(i

19、%2)continue; printf(“%4d”，i); (2) 循环嵌套时，break和continue只影响包含它们的最内层循环，与外循环无关。 (3) continue语句有点象break语句。但continue语句不造成强制性的中断循环，而是强行执行下一次循环，而break语句则终止本次循环。 C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社【例【例5.85.8】编写程序，计算满足：】编写程序，计算满足：1 12 2+2+22 2+3+32 2+ + +n n2 21000= 1000)break; #include stdio.hmain ( ) int sum, k; f

20、or(k=1,sum=0; ;k+) sum += k*k; if (sum= 1000) break; printf(“n n=%d”,k-1); C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社5.7.2 5.7.2 goto goto 语句和标号语句语句和标号语句 (1) gotogoto语句语句是无条件转移语句，其句型是： goto goto 语句标号；语句标号；语句标号语句标号是一个标识符，应按标识符的命名规则来命名。(2) 标号语句标号语句则是由语句标号和其后的冒号构成的，即： 语句标号：语句标号：是goto语句的转移目标。例如：loop: sum+=i; /*其中“loop: ”是标号语句,“loop”叫语句标号*/ i+; if(i = 36)goto loop; /*其中“goto loop;”称goto语句*/ (3)(3) goto语句被执行时，无条件地转移到标号语句标号语句处。标号语句必须与goto语句同处于一个函数中，goto语句一般用于同层跳转，或由里层向外层跳转，而不能用于由外层向里层跳转。结构化程序设计不提倡使用“goto”语句，除非它能使程序更简捷清晰。 C语言程序设计教程语言程序设计教程 王明福 主编 高教社5.8 5.8 循环结构的综合实例循环结构的综合实例 【例5.11】输出3100中的全部素数。算法设计: