C第2版(第5章循环结构)

C语言程序设计教程

（第2版）第5章循环结构1

第5章循环结构本章主要内容1.

for循环语句结构2.

while循环语句结构3.

do-while循环结构4.

break和continue语句的作用5.循环结构的嵌套6.案例分析2第1章引言2024/5/6第5章循环结构

循环就是重复地执行某些语句。

程序中的循环次数是有限的，由循环条件决定可以确定循环次数。

C语言提供了3种循环结构语句： ①for语句 ②while语句 ③do_while语句3第1章引言2024/5/65.1for语句

for语句是一种计数循环。循环次数由循环变量来控制。

for语句的一般形式为：

for(<初始表达式>;<条件表达式>;<循环表达式>) { <循环体语句> }

for语句的3个重要的组成部分： 1．初始表达式——初始化循环控制变量。 2．条件表达式——测试循环条件。 3．循环表达式——更新循环控制变量的值。4第1章引言2024/5/65.1for语句

for语句的语法功能：1．计算<初始表达式>的值。该表达式是对循环控制变量进行初始化。2．判断<条件表达式>的值。该表达式就是循环条件，若该表达式的值为“假”，则退出循环，执行循环结构外的语句；若该表达式的值为“真”，则执行<循环体语句>。3．计算<循环表达式>的值。该表达式更新循环控制变量的值。4．转第2步。for(<初始表达式>;<条件表达式>;<循环表达式>){ <循环体语句>}5第1章引言2024/5/65.1for语句

for语句的流程图：

注意：①若<循环体语句>中有多条语句，则构成复合语句，被包含在一对花括号中。②若<循环体语句>只有一条，可以不使用花括号。6第1章引言2024/5/65.1for语句例1：编写程序，求几何级数之和：分析：该数学表达式为1＋2＋3＋…＋100。设：sum为级数的和（初值为零）；i为循环变量；将i从1按步长为1增加到100，循环计算：

sum=sum+i；求得该级数的和。程序：example5_1.c

7第1章引言2024/5/65.1for语句

for语句所具有的特性。1．<初始表达式>可以省略，但须保留分号（;），同时在for之前必须给循环控制变量赋值，形式为：

<初始表达式>;for（;<条件表达式>;<循环表达式>）

<循环体语句>2．<条件表达式>一般不可省略，否则为无限循环。例如：

for（i=1;;i++）

sum=sum+i;相当于条件总为真，程序会一直不停地执行直到“数据溢出”。8第1章引言2024/5/65.1for语句3．<循环表达式>亦可省略，但在循环语句体中必须有语句来修改循环变量，以使条件表达式的值在某一时刻为假，使程序能正常结束循环。例如：for(sum=0,i=1;i<=100;){sum=sum+i;

i++;}4．3个表达式均省略，即for(;;)，为无限循环，程序中要避免这种情况的发生。9第1章引言2024/5/65.1for语句5．条件表达式可以是关系表达式、数值表达式。只要表达式的值不等于零，就执行循环体语句。如：

for(i=0;(c=getchar())!='\n';i+=c);6．初始表达式、循环表达式可以是逗号表达式，用来完成逗号表达式中各表达式的功能。例如：

for(sum=0,i=1;i<=100;i++,i++)相当于：

sum=0;for(i=1;i<=100;i=i+2)7．for循环也可以嵌套，执行时是先执行最里层的循环，再执行其外一层的循环。10第1章引言2024/5/65.1for语句例2：编写程序，从键盘输入两个不等于零的正整数a、b（a＜b），求它们之间的几何级数的和，数学表达式为：分析：

①所求级数和的初值和终值由键盘任意输入；②题目要求初值a＜b，并且a>0，b＞0；③如果a＞b，或者输入的值为负数，则程序提示输入错误，不进行任何计算，直接退出程序。11第1章引言2024/5/65.1for语句

程序流程图：程序：example5_2.c

思考：①该算法的缺点；②设计更好的算法。③假如输入的数可以为任意整数，如果a≤b，计算

；如果a＞b，则计算

。请设计算法并编写程序验证。12第1章引言2024/5/65.1for语句例3：编写程序，从键盘输入m和n的值，用符号“*”在屏幕上打印出如下所示具有m行n列的矩形图案。********************************************************分析：

①图案有规律，共有m行，每行有n个*号。②可采用循环嵌套的方式：第1层(外层)控制行数，用i来表示，输出m行“*”；第2层(内层)控制列数，用j来表示，输出n列“*”

。13第1章引言2024/5/65.1for语句

算法流程图如图所示：虚线框内是内层循环，用来输出每一行的n个*号。程序：

example5_3.c思考：怎样利用for循环的嵌套，输出更多有规律的平面图案。

关键：找出图案的规律。14第1章引言2024/5/65.1for语句例4：编写一个可以为小学生提供加法、减法和乘法的二元算术运算练习的程序，计算100以内的两个数的和、两个数的差和两个数得的积，每次测试10个题目，依次由学生输入答案，并由计算机判断输入的答案是否正确，最后由计算机给出简单评价。分析：①根据题意，组成算术表达式的操作符有3种形式：

+、−、*，分别用1、2、3来代表。②用ops表示操作符，a，b分别代表两个操作数；③a，b和ops由计算机随机生成，并计算表达式的值result；④用户输入表达式的结果input；⑤将input与result进行比较；⑥通过比较的结果，给出对计算结果的评价。15第1章引言2024/5/65.1for语句

程序算法流程图如图所示：程序：example5_4.c

程序特别处理：如果(a>b)，计算(a−b)；否则计算(b−a)。思考：1．如果每次测试的题目不止10个，需要怎样修改算法和程序？2．如果要求程序在结束了一组测试之后，可以继续进行测试，需要怎样修改算法和程序？3．如果要加入两位数的除法计算，需要怎样修改算法和程序？16第1章引言2024/5/65.2while语句

while语句的一般形式为：

while（<循环表达式>）

{

循环语句；

循环变量表达式；

}

<循环语句>和<循环变量表达式>一起构成循环体语句。

while语句的语法功能：1．计算<循环表达式>的值，若该值为“假”，则跳出循环，执行循环体后面的语句；若该值为“真”，则执行循环体语句。2．重复步骤1的操作。

while语句的流程图如图所示17第1章引言2024/5/65.2while语句

while（<循环表达式>）

{

循环语句；

循环变量表达式；

}

关于while语句的几点说明。1．<循环变量表达式>不可缺少，其作用是更新计算循环变量的值，使循环能正常结束。2．若没有<循环变量表达式>，则有可能会使程序出现无限循环而发生错误。3．由于while循环是先判断<循环表达式>的值，后决定是否执行<循环体语句>，因此，<循环体语句>有可能一次也没有执行。18第1章引言2024/5/65.2while语句例5：改写程序，将例5-1所示的简单几何级数求和问题用while语句来实现。

(阅读、思考、比较)19第1章引言2024/5/65.2while语句例6：编写程序，从键盘输入一个正整数n，求n!。分析：n!=n*(n−1)*(n−2)*…*2*1（约定：n≥0，0!=1）计算机在计算阶乘时，是从1开始计算直到n为止。用i代表循环变量，s代表n!的结果值，则循环计算表达式：s=s*i，即可求得n！。

算法流程图如图所示。程序：

example5_6.c

思考：能否用for循环实现？20第1章引言2024/5/65.2while语句例7：编写程序，统计从键盘输入的字符个数（回车换行符也是一个字符），当遇到结束标志时程序结束。分析：关键是循环计数。设置一个累加器count（初值为0），每次从键盘输入一个字符，只要该字符的值不等于结束标志，累加器的值就增1：count=count+1；

算法流程图如图所示。程序：

example5_7.c21第1章引言2024/5/65.2while语句例8：

阅读练习：【例5-8】编写程序，进行学生某门课程成绩的分类统计。从键盘输入每位学生的成绩等级，以大小写的A、B、C、D和E表示成绩等级，A为最高，D为最低。统计出总人数及各成绩段的人数，忽略回车键和空格键，以EOF作为输入结束。

思考：算法流程图的其他表示方法。22第1章引言2024/5/65.3do-while语句

do_while语句的一般形式为：

do

{

<循环体语句>

}while(<条件表达式>);

do_while语句的语法功能：1．执行<循环体语句>，2．计算<条件表达式>；若该表达式的值为“真”，则执行步骤1；若该表达式的值为“假”，则退出循环语句结构。

do_while语句的流程图如图所示

注意：要避免出现无限循环而发生错误。23第1章引言2024/5/65.3do-while语句

集中循环的特点比较：①do_while与while和for循环的区别：

do_while循环中的<循环体语句>至少会执行一次；而while和for循环中的<循环体语句>有可能一次也不被执行。②

for循环和while循环的算法流程图描述是一致的。③for循环适合于循环次数确定的情况。④对大多数问题，do_while、while和for循环是可以互换的。24第1章引言2024/5/65.3do-while语句例9：求几何级数的和：用do_while语句的形式实现。分析：循环变量i的值从1～100递增，i的初值为1、终值为100，累加器sum的初值为0循环计算：sum=sum+i。

算法流程图如图所示。程序：exam5_9.c25第1章引言2024/5/65.3do-while语句例10：编写程序，从键盘输入x的值，求

，直到最后一项绝对值小于le−7（即10−7）为止（注：x为弧度值）。分析：关键是对多项式进行分解计算。①第1项为x；②从第2项开始，每一项都是前一项乘以一个因子：

(n=3,5,7,9……)③用s代表sinx的值，s的初值为0；

用t代表每一项的值，t的初值为x；从第2项开始，后面每1项的值为：(n=3,5,7,9……)④循环计算表达式：s=s+t；直到t的值满足精度要求为止。26第1章引言2024/5/65.3do-while语句

算法流程图如图所示。程序：

example5_10.c

思考：①程序怎样控制计算的精度？②可否用while和for循环来实现？③其他算法。27第1章引言2024/5/65.4用于循环中的break语句和continue语句1．break语句

break语句可用于分支结构和循环语句结构。

break语句的作用：跳出当前的控制结构。

在循环语句中，要谨慎使用break语句。常用于循环语句体内某一个if条件分支的语句中，用来表示在循环过程中满足某一条件时，结束循环。28第1章引言2024/5/65.4用于循环中的break语句和continue语句例11：编写程序，求圆面积在100平方米为以内的半径，输出所有满足条件的半径值和圆面积的值，并输出第1个大于100的圆半径和圆面积。分析：计算圆面积的表达式为：

r2。①依次取半径为1，2，3…，循环计算圆的面积area；②当area>100时结束。

算法流程图如图所示，外层虚线框为循环结构，内层虚线框为if结构。程序：

example5_1129第1章引言2024/5/65.4用于循环中的break语句和continue语句①循环结构中若采用了break语句，其算法结构属于非结构化的设计。②用于结束当前循环语句的break语句都可以修改成不使用break语句的形式。③应尽量避免使用break语句，满足结构化的要求。

思考：怎样修改例11的程序，使其成为结构化的程序。提示30第1章引言2024/5/65.4用于循环中的break语句和continue语句2．continue语句

continue语句的一般形式为：

continue;

continue的语法规则：

结束本次循环，提前进入下一轮循环。注意：①continue语句不会跳出循环结构，而是提前进行下一个循环。②while语句和do_while语句遇到continue时，程序会立刻转到条件表达式，开始下一轮循环；而在for语句中遇到continue时，程序会立刻转到〈循环表达式〉，更新循环变量，开始下一轮循环。31第1章引言2024/5/65.4用于循环中的break语句和continue语句例12：编写程序，输出在50～100中不能被3整除的数。分析：对任意正整数n，若n%3≠0，则输出该数n；

如果n%3＝0，则不输出该数n。

算法流程图如图所示：程序：example5_12.c思考：不使用continue语句，怎样修改程序？32第1章引言2024/5/65.4用于循环中的break语句和continue语句

continue语句同break语句一样，也有可能会破坏程序的结构化，使程序成为非结构化的程序，因此，应当尽量避免使用continue语句。提示33第1章引言2024/5/65.4用于循环中的break语句和continue语句例13：编写程序，循环地从键盘输入整数，计算并输出数的个数、总和以及算术平均值，若输入了数字0，则不计入总数，以结束标志作为输入的结束。分析：假设从键盘输入的整数为n，数据的个数为count，数据的总和为sum，算术平均值为average。①如果n=0，则计数count的值不增加，不计入总和；否则count的值增1，总合sum=sum+n。②最后的算术平均值为average=sum/n。

算法流程图如图所示：程序：example5_

13.c思考：不使用continue语句，怎样修改程序？34第1章引言2024/5/65.4用于循环中的break语句和continue语句比较break语句和continue语句的区别：例14：阅读程序：

example5_14.c和example5_14a.c。比较break语句和continue语句在程序中的区别。注意：为确保算法的结构化，清尽量不用或少用break和continue语句。35第1章引言2024/5/65.5循环结构的嵌套

循环结构的嵌套，指的是在某一种循环结构的语句中包含有另一个循环结构。

理论上，循环嵌套的深度不受限制，但实际中不提倡使用嵌套层次太多的循环结构。

循环结构嵌套时，要注意：①嵌套的层次不能交叉；②嵌套的内外层循环不能使用同名的循环变量；③并列结构的内外层循环允许使用同名的循环变量。36第1章引言2024/5/65.5循环结构的嵌套例15：编写程序，在屏幕上输出阶梯形式的乘法口诀表。分析；乘法口诀表可以由9行9列来表示，其中第i行有i列。

利用循环嵌套，算法流程图如图所示：程序：

example5_15.c37第1章引言2024/5/65.6goto语句

goto语句是一种无条件转向语句，可以用在程序的任何地方。

goto语句的一般形式为：

goto<语句标号>;

goto语句的作用：转到标号语句所在的地方继续执行。说明：①

<语句标号>为任何合法的标识符；②

<语句标号>放在某个语句前面并加上冒号“:”作为语句的标号；③

<语句标号>只对goto语句有意义，带有标号的语句被称作标号语句。例如：error:、end:、exp:等均为合法的语句的标号。38第1章引言2024/5/65.6goto语句

goto语句是一种非结构化的语句。

goto语句会破坏结构化程序的逻辑结构，严重时会造成程序错误，因此，在程序设计中应尽量少用或不用goto语句。

goto语句常用于在深层嵌套的情况下从里层完全退出到嵌套的最外层。特别提示如：

for(){for(){for(){……;if(mistake)gotoerror;}}}……;error:……;39第1章引言2024/5/65.6goto语句例16：阅读【例5-16】，用

goto语句计算简单几何级数的和。回顾该问题的其他解决方案。例17：编写程序，输出40以内的能同时被3和4整除的数。

分别给出两种算法：①使用goto语句。40第1章引言2024/5/65.6goto语句

算法流程图：算法为非结构化的或：程序：example5_17.c41第1章引言2024/5/65.6goto语句②不使用goto语句来实现。

算法流程图：程序：

example5_18.c比较例5-17和例5-18的算法。思考结构化算法的思想。42第1章引言2024/5/65.7程序范例【例5-19】编写程序，输出ASCⅡ序列中从33～127（十进制）的字符对照表。算法核心：简单的循环输出。【例5-20】设公鸡每只5元，母鸡每只3元，小鸡每元