第五章循环结构程序设计

第五章循环结构程序设计概述while语句

do-while语句

for语句

几种循环结构的比较

循环的嵌套

循环控制语句

算法及其表示方法简介

循环算法的设计与实现

小结

循环结构：按照某测试条件，对某一操作序列进行重复性操作的一种计算结构。其中：“测试条件”称为循环条件，重复的操作序列称为循环体。

C语言中循环语句，具有实现这种重复性的功能。循环程序设计

按照循环结构思想进行程序设计的方法。本章主要介绍：用if语句和goto语句构成循环；用while语句构成循环；用do-while语句构成循环；用for语句构成循环；循环的嵌套；循环控制语句；（break语句、continue语句）循环算法的设计和实现；简要介绍算法及其表示方法。循环语句概述C语言可实现循环的语句：用goto

和if构成循环while语句do~while语句for语句goto语句及用goto构成循环goto语句一般格式：

goto

语句标号；

….…..标号：语句；5.2

goto语句与循环goto语句（无条件转移语句）goto语句为无条件控制转向语句，它会导致程序执行流程的一个无条件的跳转，从而控制程序执行直接跳转到一个带有标号语句的位置。带有标号的语句的一般形式为：标号：语句（用标识符来定义标号）例5.1用if语句和goto语句构成循环，求5！(图5.1为程序流程图）main(){inti，result；

i=5；

result=1；

loop：if（i>=1）

{result*=i；

i--；

gotoloop；}

printf（"5!=%d\n",result）；}goto功能：无条件转移语句说明：不能用整数作标号；标号只能出现在goto所在函数内,且唯一；标号只能加在可执行语句前面限制使用goto语句/*ch5_1.c*/#include<stdio.h>main(){inti,sum=0;i=1;loop:

if(i<=100){sum+=i; i++;

gotoloop;

}

printf("%d",sum);}sum0+1=1第1次sum1+2=3第2次sum3+3=6第3次sum6+4=10第4次……sum4950+100=5050第100次循环初值循环终值循环变量增值循环条件循环体例：用if和goto语句构成循环体会程序设计思想累加器：用于累加求和计数器：用于提供加数一般形式：while(表达式)

语句；执行流程：expr循环体假(0)真(非0)while5.3

while语句

循环体（复合语句）循环控制条件特点：先判断表达式，后执行循环体说明：循环体有可能一次也不执行循环体可为任意类型语句下列情况，退出while循环条件表达式不成立（为零）循环体内遇break,return,goto无限循环:while(1)

循环体;While语句特点和说明用while循环求/*ch5_2.c*/#include<stdio.h>main(){inti,sum=0;i=1;while(i<=100){sum=sum+i;i++;}

printf("%d",sum);}循环初值循环终值循环变量增值循环条件循环体例：/*ch5_21.c*/#include<stdio.h>main(){inti=1;while(i<=10){printf("%d*%d=%d\n",i,i,i*i);i++;}}运行结果：1*1=12*2=43*3=94*4=165*5=256*6=367*7=498*8=649*9=8110*10=100例:

显示1~10的平方一般形式：do

语句；

while(表达式);执行流程：do循环体expr假(0)真(非0)while5.4

do_while语句循环体（复合语句）循环控制条件特点：先执行循环体，后判断表达式说明：至少执行一次循环体do~while可转化成while结构expr循环体假(0)真(非0)循环体While循环do~while语句特点和说明例5.3

用do-while语句实现n！的求解#include<stdio.h>voidmain(){

int

n,i;doublep;

printf(“n!，n=？");

scanf("%d",&n);i=1;p=1;do{p=p*i;i++;}

while(i<=n);

printf("%d!=%lf\n",n,p);}一般形式：for([expr1];[expr2];[expr3])

语句；执行流程：expr2循环体假(0)真(非0)forexpr1expr35.5for语句循环体（复合语句）：for(循环变量赋初值；循环条件；循环变量增值){

语句；}说明：for语句中expr1,expr2,expr3类型任意，都可省略，但分号；不可省无限循环:for(;;)for语句可以转换成while结构expr1;while(expr2){

循环体语句；

expr3;}for语句一般应用形式例：#include<stdio.h>main(){inti=0;for(i=0;i<10;i++)

putchar(‘a’+i);}运行结果：abcdefghij例：#include<stdio.h>main(){inti=0;

for(;i<10;i++)

putchar(‘a’+i);}例：#include<stdio.h>main(){inti=0;

for(;i<10;)

putchar(‘a’+(i++));}例：#include<stdio.h>main(){inti=0;

for(;i<10;putchar(‘a’+i),i++)

;}例子0yxaa+ha+iha+(i+1)hbf(x)例（for)梯形法求数值积分5.6

几种循环结构的比较(1)结构化程序设计，不提倡用if语句和goto语句构成循环。(2)用while语句和do-while语句组成循环结构时，循环变量初始化应在while语句和do-while语句之前。在while后指定循环继续的条件；循环体语句中应包含使循环趋于结束的语句。(3)循环次数无法确定，但循环条件可以确定时，用while语句和do-while语句组成循环结构。循环次数可以确定时，用for语句组成循环结构。(4)在while语句、dowhile语句和for语句的循环体中，都可以用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5.8节）。而在if语句和goto语句构成的循环体中不能用“循环控制语句”。三种循环可互相嵌套,层数不限外层循环可包含两个以上内循环,但不能相互交叉嵌套循环的执行流程(1)while(){……while(){……}…...}(2)do{……do{……}while();…...}while();(3)while(){……do{……}while();…….}(4)for(;;){……do{……}while();……while(){……}…...}内循环外循环内循环嵌套循环的跳转禁止：从外层跳入内层跳入同层的另一循环向上跳转5.7

循环的嵌套i<10printf假(0)真(非0)i=1j++j=1j<10真(非0)假(0)i++for(i=1;i<10;i++)

for(j=1;j<10;j++)

printf((j==9)?"%4d\n":"%4d",i*j);外循环内循环循环的嵌套（图解）

5.8

循环控制语句break语句功能：在循环语句和switch语句中,终止并跳出循环体或开关体说明：break只能终止并跳出break所在层的结构break不能用于循环语句和switch语句之外的任何其它语句之中。循环语句里，break只可出现在循环体中。循环控制语句（图解1）expr……break;……假(0)真(非0)whiledo……break;…...expr假(0)真(非0)whileexpr2……break;…...假(0)真(非0)forexpr1expr3switchexpr语句组1break;语句组2break;语句组nbreak;语句组break;…...const1const2constndefaultcase

循环控制语句（图解2）例5.6从键盘上输入一整数，如果该整数是素数，则输出1，否则输出零。#include<stdio.h>#include<math.h>voidmain(){

int

num,k,i,flag;

printf("请输入一整型数：");

scanf("%d",&num);k=sqrt(num);/*此处也可为num/2*/

for(i=2;i<=k;i++)

if(num%i==0)break;/*若num被某i整除，则num不是素数，退出循环*/

if(i==k+1)/*for循环若正常结束，说明所有的i不满足num%i==0*/flag=1;/*若num不被2~k整除，则num是素数，退出循环*/elseflag=0;

printf("%d----->%d\n",num,flag);} 功能：结束本次循环，跳过循环体中尚未执行的语句，进行下一次是否执行循环体的判断仅用于循环语句中expr……continue;……假(0)真(非0)while真(非0)do……continue;…...expr假(0)whileexpr2……continue;…...假(0)真(非0)forexpr1expr3continue语句例5.7输出1~100之间不能被3或5或7整除的数，且每行输出5个#include<stdio.h>voidmain(){

int

num,n; n=0;

for(num=1;num<=100;num++) { if(num%3==0||num%5==0||num%7==0)continue;/*若num能被3、5、7中的任一个数整除，结束本次循环，继续下一个数的测试*/ n++;/*n为计数器变量，用于累计满足条件数的个数*/ printf("%10d",num); if(n%5==0)printf("\n");/*若每行输出5个数，则产生换行*/ }

printf("\n");}5.9

算法及其表示方法简介

一个程序应包括两个方面内容：对数据的描述。即在程序中要指定加工（运算）对象的数据类型和组织形式，也就是数据结构。数据结构实质上解决的是加工对象（数据）在内存中的物理结构（存储形式）与逻辑结构（组织形式），它属于复杂的研究课题。在高级语言中将这一复杂的课题转换为简单、易为人们所接受的形式，即数据类型。

对操作的描述。即解决问题的方法、步骤的描述，即算法。算法是设计程序进行问题求解的关键

数据：加工（运算）的对象；

算法（操作）：对数据进行加工处理，以得到期望的结果。

程序设计：“数据结构”和“操作步骤（即算法）”是设计程序的关键。数据结构与算法相互影响：同一问题所设计的数据结构不同，可能会导致不同的算法，将对程序的执行效率产生深远影响。因此，著名计算机科学家沃思（NikiklausWirth）提出一个公式：

数据结构+算法＝程序算法——设计程序的关键程序＝算法+数据结构+程序设计方法+语言工具和环境算法：设计程序的关键，解决“做什么”和“怎么做”的问题。数据结构（数据类型）：解决加工对象在内存的存储形式、组织形式；程序设计方法：以操作语句对算法进行具体描述的方法；

语言：描述算法的工具，编程需要采用合适的语言。5.9.1算法及其特性一个算法应该具有以下特点：(1)有穷性:一个算法应该包含有限的操作步骤，而不是无限的。如循环语句中必须有使循环趋于结束的语句,不能出现无限循环(2)确定性:算法中的每一个步骤都应当是确定的,而不应产生歧义(3)有零个或多个输入:一个算法在执行时需要从外部获取必要的信息，这个过程是通过输入实现的。一个算法也可以没有输入。(4)有一个或多个输出:算法的目的就是为了解决问题，“解”就是输出。算法的输出不一定就是计算机的屏幕输出或打印输出，算法得到的结果就是算法的输出。没有输出的算法是没有意义的。(5)有效性:算法中的每一个步骤都应当能有效的执行，并能得到确定的结果。例如，若a、b为实型数据类型，则a%b就不能有效执行。5.9.2

算法表示方法用自然语言描述用流程图表示算法用N-S流程图描述算法用程序设计语言实现算法流程图、N-S图描述算法求2000-2500年中的闰年流程图和N-S图非0y=y+1y>2500结束00非0非0非000y是闰年y%400==0y%4==0y%100!=0开始y=2000y不是闰年y是闰年y不是闰年Y不是闰年Y是闰年Y=2000

y%4==00非0直到y>2500y=y+1

y%100!=0非00y%400!=0

0非0算法：(1)能被4整除，但不能被100整除的年份。

(2)能被100整除，又能被400整除的年份5.9.3用程序设计语言实现算法例5．11

用C语言实现例5.9中求闰年的算法。#include<stdio.h>voidmain(){

inty;y=2000;do{if(y%4==0)if(y%100!=0)

printf("%d

是闰年!\n",y);elseif(y%400==0)

printf("%d

是闰年!\n",y);elseprintf("%d

非闰年!\n",y);elseprintf("%d

非闰年!\n",y);y=y+1;}while(y<=2500);}非0y=y+1y>2500结束00非0非0非000y是闰年y%400==0y%4==0y%100!=0开始y=2000y不是闰年5.10

循环算法的设计与实现

穷举算法

对求解问题的所有可能性的解，逐个用解的条件进行测试，若一组解满足测试条件，就找到一组答案。重复该过程，直到所有的可能性测试完毕。穷举算法也称“试凑法”。迭代算法

由已知解（初值），依据递推规律，不断得到新解的过程。迭代算法涉及到两个关键要素：迭代初值和迭代公式（规律）。例5.13找100以内的素数。#include<stdio.h>#include<math.h>voidmain(){

int

i,j,isprime,n=0;

for(i=3;i<100;i+=2)/*由于偶数不可能是素数，所以从3开始，每步长加2*/ {

isprime=1;/*isprime为标志变量，先假定i为素数*/

for(j=2;j<i;j++)/*本循环用于穷举j是否为i的因子，穷举范围：2~i-1*/

if(i%j==0)/*如果j是i的因子，将标志变量置零，说明i不是素数*/ {

isprime=0; break;}