第5章循环结构程序设计

1、第5章 循环结构程序设计 在实际工作中常常会遇到有一定规律的重复性操作: 比如输入若干个学生的成绩，对其求平均值; 又如对若干个数求和等; 许多问题的求解归结为重复执行的操作，重复执行就是循环。 重复工作是计算机特别擅长工作之一。而重复执行，并不是简单地重复，每次重复，操作的数据（状态、条件）都可能发生变化。这就需要用到循环语句。 循环结构是结构化程序设计的基本结构之一，它和顺序结构、选择结构共同作为各种复杂程序的基本构造单元。循环结构的特点是，在给定条件成立时，反复执行某程序段，直到条件不成立为止。给定的条件称为循环条件，反复执行的程序段称为循环体。 C语言提供了多种循环语句，可以组成各种不

2、同形式的循环结构: while语句构成的 “当型循环”； do-while语句构成的 “直到型循环”； for语句构成的 “当型循环”； 用goto语句和if语句构成的循环；(仅了解)5.1 while语句（当型循环）语句（当型循环） while语句的一般形式是： while(表达式表达式)语句；语句； 或： while(表达式表达式) 语句序列；语句序列； 其中：表达式称为“循环条件”，语句称为“循环体”。 为便于初学者理解，可以读做“当条件（循环条件）成立（为真），循环执行语句（循环体）”5.1.1 while循环的执行流程循环的执行流程 执行流程是：先计算while后面的表达式的值，如果

3、其值为“真”则执行循环体，在执行完循环体后，再次计算while后面的表达式的值，如果其值为“真”则继续执行循环体，如果表达式的值为假，退出此循环结构。使用while语句需要注意以下几点 while语句的特点是先计算表达式的值，然后根据表达式的值决定是否执行循环体中的语句。因此，如果表达式的值一开始就为“假”，那么循环体一次也不执行。 当循环体为多个语句组成，必须用 括起来，形成复合语句。 在循环体中应有使循环趋于结束的语句，以避免“死循环”的发生。 5.1.2 while循环案例循环案例 【案例5.1】编写程序，计算1+2+3+100的和。 案例分析：这是一个典型的循环结构程序，定义两个整型变

4、量，sum为累加和，i为加数，如果i小于或等于100，返回重新执行累加步骤；否则，循环结束。5.1.2 while循环案例循环案例 【案例5.2】编写程序，输出030间的偶数 案例分析：数据执行输出工作，只需定义1个整型变量i，如果i能被2整除，则将其输出，并返回重新执行循环；否则，循环结束。5.1.2 while循环案例循环案例 【案例5.3】求5个学生某一门课的平均成绩。 案例分析：求平均值，首先要将几个数据累加，设定变量n为计数器，sum为累加器，score为输入成绩变量，循环次数达到5次即能输出结果。5.2 do-while语句（直到型循环）语句（直到型循环） do-while语句的一

5、般形式是： do 语句序列；语句序列； while(表达式表达式)； 其中：表达式称为“循环条件”，语句称为“循环体”。 为便于初学者理解，可以读做：“执行语句，当循环条件成立（为真）时，继续循环”。5.2.1 do-while语句的执行流程语句的执行流程 while循环的执行流程是： 执行do后面循环体语句。 计算while后面的表达式的值，如果其值为“真”则继续执行循环体，如果表达式的值为假，退出此循环结构。 说明： do-while循环，总是先执行一次循环体，然后再求表达式的值，因此，无论表达式是否为“真”，循环体至少执行一次。 do-while循环与while循环十分相似，它们的主要区

6、别是：while循环先判断循环条件再执行循环体，循环体可能一次也不执行。do-while循环先执行循环体，再判断循环条件，循环体至少执行一次。 其它：复合语句 ，避免死循环要求同while循环。 5.2.1 do-while语句的执行流程语句的执行流程5.2.2 do-while循环案例循环案例 【案例5.4】利用do-while语句计算1+1/2+1/4+1/50的和。 案例分析：参与运算的数中，除了第一项以外，每一项的分母是递增变化的偶数，可以使用循环语句实现，sum为累加器，i为描述分母变化的变量。 【案例5.5】求n个学生某门课的平均成绩。 案例分析：求平均值，仍然是将几个数据累加，设

7、定变量n为计数器，sum为累加器，score为输入成绩变量，循环次数无特别规定，此时要设定一个终止循环的条件，本题改进了案例5.3的算法，在设定输入值为非负数的情况下，执行循环，否则终止循环。5.2.2 do-while循环案例循环案例5.3 for语句（当型循环）语句（当型循环） for语句的一般形式是： for(表达式表达式1;表达式表达式2;表达式表达式3) 循环体语句循环体语句 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。5.3.1 for循环的执行流程循环的执行流程 for循环执行流程如下： 计算表达式1。 计

8、算表达式2，若其值为非0（循环条件成立），则转3执行循环体；若其值为0（循环条件不成立），则结束循环。 执行循环体。 计算表达式3，然后转2判断循环条件是否成立。 结束循环，执行for循环之后的语句。 5.3.2 for循环案例循环案例 【案例5.6】求正整数n的阶乘n!,其中n由用户输入。 案例分析：由公式n！=1*2*3*4*n分析得出，至少设定三个变量，fact为连乘积，i为参与阶乘的项，n为用户输入的值，也代表循环次数。 【案例5.7】求Fibonacci数列的前20个数。 案例分析：这是一个古典数学中的“兔子数量”问题。这个数列被称为斐波那契数列，它的第一、二个数为1、1，从第三个数

9、开始，每个数是它前面的两个数之和，由此至少设定三个变量，其中f1、f2为数列的前两个数，而变量i表示循环执行的次数，每次执行加法运算后，都要输出两个数，共执行10次，输出前20个数。 5.3.2 for循环案例循环案例5.4几种循环的比较几种循环的比较 从前面的循环结构的语法和例子的介绍，我们可以看出循环结构由4部分组成： 循环变量、条件（状态）的初始化 循环变量、条件（状态）检查，以确认是否进行循环 循环变量、条件（状态）的修改，使循环趋于结束 循环体处理的其它工作。5.4.1 比比 较较C语言中，三种循环结构（不考虑用if/goto构成的循环）都可以用来处理同一个问题，但在具体使用时存在一

10、些细微的差别。如果不考虑可读性，一般情况下它们可以相互代替。 循环变量初始化循环变量初始化：while和do-while循环，循环变量初始化应该在while和do-while语句之前完成；而for循环，循环变量的初始化可以在表达式1中完成。 循环条件循环条件：while和do-while循环只在while后面指定循环条件；而for循环可以在表达式2中指定。 循环变量修改使循环趋向结束循环变量修改使循环趋向结束：while和do-while循环要在循环体内包含使循环趋于结束的操作；for循环可以在表达式3中完成。 for循环可以省略循环体，将部分操作放到表达式2，表达式3中，for语句功能强大。

11、 5.4.1 比比 较较 while和for循环先测试表达式，后执行循环体，而do-while是先执行循环体，再判断表达式。（所以while,for循环是典型的当型循环，而do-while循环可以看作是直到型循环）。 三种基本循环结构一般可以相互替代，不能说哪种更加优越。具体使用哪一种结构依赖于程序的可读性和程序设计者个人偏好。我们应当尽量选择恰当的循环结构，使程序更加容易理解。5.4.1 比比 较较5.4.2 案案 例例 【案例5.8】用三种循环结构实现： 输出80100之间能被3整除的数。5.5 循环的嵌套循环的嵌套 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

12、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。下面几种都是合法的形式1)1)while( ) while( ) while( ) while( ) 2 2） do do do do while( ); while( ); while( ); while( );(3) (3) for(;) for(;) for( ; ; ) for( ; ; ) 4) while( ) dowhile( )； 5) for(;) while( ) 6) do for( ; ; ) while( )；案 例 【案例5.9】用for循环结构实现99乘法表的输出

13、。 案例分析：这是一个典型实例，设定两个整型变量i，j，分别代表行数和列数，在行列数不断递增的同时，每一行的乘积也跟这两个变量的变化有关。 【案例5.10】求所有的水仙花数。 案例分析：所谓水仙花数，是一个三位整数，其各位数字的立方和等于该数本身，如153=13+ 53 + 33。案 例5.6 break语句和语句和continue语句语句 5.6.1 释义释义 1.break语句：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。 5.6.1 释义

14、释义 2.continue语句语句 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 ;5.6.2 二者的区别二者的区别 continue语句和break语句的区别： continue语句只结束本次循环，意为：继续下次循环，而不是终止整个循环的执行。 while(表达式表达式1) for if(表达式表达式2) continue; 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(表达式表达式1) for if(表达式表达式2) break; 5.6.2 二者的区别二者的区别案例 【案例5.11】计算半径从1到10时圆的面积，直到面积大于100为止（break语