C语言程序设计课件：循环结构流程及应用

循环结构流程及应用第一节While语句的流程及应用第二节do-While语句的流程及应用第三节for语句的流程及应用第四节循环的嵌套第五节break语句和continue语句第六节项目任务：软件用户界面设计再优化第一节While语句的流程及应用许多实际问题往往需要有规律地重复某些操作，相应的操作在计算机程序中就体现为某些语句的重复操作，这就是循环。循环结构是程序中一种很重要的结构。其特点是，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。While语句的一般格式while(表达式){循环体语句;}

其执行流程如图4.1所示。首先计算表达式的值，如果表达式的值非0(真)，执行循环体语句，然后重新计算机表达式的值，并再次判断值是否为真，如为真，再执行循环体内的语句。如此循环往复，直到表达式的值0（假）时退出循环，转去执行while循环结构的下一条语句。【案例4-1】求S=1+2+3+……+99+100的值分析：这是一个计算100个数累加和的问题。首先，分析加数的变化规律，加数从1变化到100。第一个加数是1，后一个加数比前一个加数增加1，最后一个加数是100。在实际生活中我们通常用心算来解决这类问题，即首先计算前两个加数的和，然后使用求得的和与第三个加数相加。从上面的分析可以看出，这个问题可以通过进行多次加法运算完成，并且加数的变化是有规律的。因此，使用循环结构来解决这个问题。现在，我们需要解决两个问题：①如何提供所需的加数，②如何计算累加和。提供加数比较简单，设置一个变量i，使i的初值为1，每循环一次使i增加1，当i的值超过100时就结束循环；计算累加和较复杂，设置一个变量s来存放100个数的累加和，s的初值为0。先计算0与1的和，把结果存放在s中（用s=s+1实现）；再把s与2相加，结果仍然存放在s中（用s=s+2实现）；以此类推，一直到计算出100个加数的和为止。流程图如图4.2所示。#include<stdio.h>voidmain(){inti,s=0;/*s存放累加和*/i=1;while(i<=100){s=s+i;i++;}printf("\n1+2+3....+100=%d",s);}【注意】①while后面的括号（）不能省略，括号内表达式可以是任意类型的表达式，如条件表达式、逻辑表达式、算术表达式、常量等，但一般是条件表达式或逻辑表达式，表达式的值是循环的控制条件。②循环体如果包含一个以上的语句，应该用左右花括号“{}”括起来，以复合语句形式出现。如果不加“{}”，则while语句的范围只到while后面第一个分号处。例如，本例中whi1e语句中如无“{}”，则while语句范围只到“sum=sum+i;”。【思考】如果将while后花括号“{}”去掉，结果会怎样？【案例4-2】输入20个学生的C语言课程考试成绩，求最高成绩和最低成绩。分析：这是一个求最大值和最小值的问题,用“打擂台”的思路来解决。打擂台时，有一个人先站在台上，第二个人上台与之比武，胜者留在台上，败者下台。第三个人再上台与刚才的胜者比武，胜者留在台上。……直到比完19次，此时留在台上的就是20个人中的优胜者。现在用同样的办法找20个数中的最大者。先输入一个数，把它放到变量MAX中，然后输入第二个数并与MAX比较，如果第二个数大于MAX，则由第二个数取代MAX的值。如此输入和比较19次，每次比较后，大者均放在MAX中，最后MAX中的值就是20个数中的最大者。同样，求最小值的办法类似。其流程图如图4.3所示。#include<stdio.h>voidmain(){inti,max,min,x;i=1;max=0;min=100;while(i<=20){printf("\n请输入第%d个学生的成绩:",i);scanf("%d",&x); if(x>=max)max=x; if(x<=min)min=x;i++;}printf("\n最高分数为%d:",max);printf("\n最低分数为%d:",min);}【试一试】在上例中，如果要同时求出C语言课程成绩的总分和平均分，应如何修改程序？【案例4-3】编写程序，计算满足：12+22+32+……+n2<1000的最大n值。分析：这是一个计算累加和的问题，提供加数和计算累加和的方法与案例4-1相似。区别是本例中加数的终止值末知，但循环终止条件明确，即累加和>=1000。因此设置变量isum，其初值为0，执行循环的条件为s<1000。设置变量i，在循环体中利用语句i++产生1,2，3，……等数。其流程图如图4.4所示。#include<stdio.h>voidmain(){inti=0,isum=0;while(isum<1000){i++;isum+=i*i;}printf("\nn=%d",i-1); printf("\n和为%d",isum-i*i);}【思考】若将语句i++和isum+=i*i互换，会产生什么结果，为什么？第二节do-While语句的流程及应用do-while循环结构与while循环结构不一样，它先执行循环体语句，而后判断循环条件，它的一般形式如下：do{

循环体语句;}while(表达式);其执行流程如图4.5所示。首先执行循环体语句，再判断循环条件，若表达式值非0(真)，那么再次执行循环体语句。每执行一次后，都判断一次循环条件。如此循环往复，直到表达式的值0（假）时退出循环，转去执行while循环结构的下一条语句。图4.5do-while循环结构执行流程【案例4-4】利用do-while语句求1+2+3+...+99+100的和。#include<stdio.h>voidmain(){inti,sum=0;i=1;do{sum=sum+i;i++;}while(i<=100);printf("\n1+2+3....+100=%d",sum);}【说明】案例4-4是将案例4-1改写成do-while语句，这两个案例的循环体相同，循环条件相同，输出结构相同。可以发现在循环条件第一次都为真的情况下，while语句和do-while语句可以互换，功能相同。【试一试】尝试用do-while语句改写案例4-2和案例4-3。【案例4-5】每个苹果0.8元，第一天买2个苹果，第二天开始，每天买前一天的2倍，直到购买的苹果个数达到不超过100的最大值。编写程序求每天平均花多少钱？#include<stdio.h>main(){intday=0,buy=2;floatsum=0.0,ave;do{sum+=0.8*buy;day++; /*第day天买了buy个苹果，已共花费sum元*/buy*=2; /*下一天将买的苹果数修改为当天的2倍*/}while(buy<=100); /*将买的苹果数不超过100，则可继续买并入帐*/ave=sum/day;printf("每天平均花钱：%f",ave);}【注意】在do-while结构中，while(表达式)后的“;”不能省略。第三节for语句的流程及应用用while语句可以实现循环结构，但是它必须明确地给出继续执行循环的条件(如isum<1000)，而在许多情况下，人们给出的往往是执行循环的次数，如统计100人的平均工资、求一个学生5门课的总成绩等，这时用C语言中的for语句更为灵活方便。for语句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。for(表达式1;表达式2;表达式3)循环体语句;上面“表达式1”一般是一个赋值表达式，用来给循环控制变量赋初值；而“表达式2”一般是一个关系表达式或逻辑表达式，用来决定什么时候退出循环；“表达式3”一般是个算术表达式，定义循环控制变量每循环一次后按什么方式变化。这三个部分之间用分号(;)间隔。例如：for(i=1;i<=100;i++) sum=sum+i;先给i赋初值1，判断i是否小于等于100，若是则执行语句sum=sum+i，之后值增加1。再重新判断，直到条件为假，即i>100时，结束循环。其执行流程如图4.7所示从图4.7中可以看出，for语句执行过程如下：(1) 求解表达式1。(2) 求解表达式2，若其值为真(非0)，则执行循环体中的语句，然后执行下面第(3)步；若其值为假(0)，则结束循环，转至第(5)步。(3) 求解表达式3。(4) 转至第(2)步继续执行。(5) 循环结束，执行for语句下面的一个语句。for语句最简单的应用形式如下：for(循环变量赋初值;循环条件;循环变量增值)语句图4.7for循环结构的执行流程图4.8案例4-6流程【案例4-6】利用for语句求1+2+3+...+99+100的和。#include<stdio.h>main(){inti,sum;for(i=0,sum=0;i<=100;i++)sum=sum+i;printf("\n1+2+3....+100=%d",sum);}【试一试】尝试用for语句改写案例4-2和案例4-3。【案例4-7】打印并输出所有的水仙花数，所谓水仙花数是指一个三位数，其各位数的立方和等于数本身，如153=13+53+33，所以153是一个水仙花数。分析：#include<stdio.h>voidmain(){intm,n,a,b;for(m=100;m<1000;m++){n=m/100;a=m%100/10;b=m%10;if(m==n*n*n+a*a*a+b*b*b)printf("%d\n",m);}printf("\n");}

图4.9案例4-7流程【案例4-8】编写程序,判定给定的自然数是否为素数。分析：如果一个自然数除了1和它本身外不能被其他整数整除，则该自然数就称为素数。例如2、3、5、7、...。根据定义，测试自然数k能否被2、3、...、k-1整除，只要能被其中一个整除，则k就不是素数，否则是素数。在程序中设立了flag标志，flag为0时，k不是素数，flag不为0时，k就是素数。#include<stdio.h>main(){inti,k,flag;printf("请输入一个自然数:");scanf("%d",&k);flag=1;/*若flag标志等于0，则k不是素数,否则k是素数*/for(i=2;i<k;i++) /*循环中分别检测k能否被i整除，i=2,3,...,k-1*/if(k%i==0){flag=0;/*k能被i整除，k不是素数，令flag=0*/i=k;/*令i为k，使i<k不成立，其作用是退出循环*/}if(flag==1) printf("%d是素数\n",k);elseprintf("%d不是素数\n",k);}【思考】为了加快程序的执行速度，可以将for循环条件改为i<=sqrt(k)，想一想为什么,如何修改程序?【案例4-9】成绩统计。输入一批学生的语文、数学和英语成绩，要求计算出每个学生的总分、平均分，以及学生的最高总分、最低总分，并根据平均分输出及格人数和不及格人数。#include<stdio.h>main(){intn,score,sum,max,min;intn1=0,n2=0;/*n1存放不及格人数，n2存放及格人数*/inti,j;floataverage;printf("输入学生人数：");scanf("%d",&n);printf("在对应的序号后输入每个学生每门课程的成绩\n");for(i=1;i<=n;i++){sum=0;printf("\n\n%10s%10s%10s%10s","学生序号","语文","数学","英语\n");printf("%8d",i);/*输出序号*/for(j=1;j<=3;j++){scanf("%d",&score);sum=sum+score;}if(i==1) max=min=sum;if(sum>max) max=sum;if(sum<min) min=sum;average=sum/3.0;if(average<60)n1++;elsen2++;printf("学生%d的总分为：%d，平均分为%.2f\n",i,sum,average);}printf("\n\n最高总分为：%d，最低总分为：%d",max,min);printf("\n\n平均分及格的人数为：%d",n2);printf("\n\n平均分不及格的人数为：%d",n1);}第四节循环的嵌套一个循环体内又包含另外一个循环语句,称为循环的嵌套。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，【案例4-10】编写程序,输出如下图案：(1)(2)（1）分析：这是一个图形输出的问题，可以用双重循环来解决。每一个“*”的位置由行和列来确定。外循环用来控制打印的行数，因需输出4行，外循环变量i从1变化到4；内循环用来控制每一行打印的列数（即每一行的“*”数），行数与字符个数的对应关系如表4.1所示。表4.1

行字符个数11233547显然，对于第i列而言，共有（2i-1）个“*”号。所以，内循环变量j从1变化到2i-1。#include<stdio.h>#include<conio.h>main(){inti,j,k;for(i=1;i<=4;i++){for(j=1;j<=2*i-1;j++)printf("*");printf("\n");}getch();}行字符个数11233547行空格个数字符个数141233325417509表4.2表4.1（2）分析：与第（1）题不同的是各行输出时的起始位置在变化，需要用到空格“”进行光标的定位，行数、空格个数与字符个数的对应关系如表4.2所示。显然，对于第i列而言，有(5-i)个空格,有（2i-1）个“*”号。表4.2

行空格个数字符个数141233325417509#include<stdio.h>#include<conio.h>main(){inti,j,k;for(i=1;i<=5;i++){for(j=1;j<=5-i;j++)printf("");for(k=1;k<=2*i-1;k++)printf("*");printf("\n");}getch();}【试一试】编写程序,输出以下图案(提示:用两个双重循环完成)。第五节break语句和continue语句一、break语句在3.3节中已经介绍过用break语句使程序流程跳出switch结构，继续执行switch语句下面的一个语句。实际上，break语句还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。break语句的一般形式为：

break;其执行过程是：在循环语句中如果执行到break语句，则终止break所在循环的执行，循环体中break语句之后的语句也不再执行。通常break语句总是与if语句联用，即满足条件时便跳出循环。【案例4-11】统计学生的平均成绩。已知班级人数不确定，但都不超过30人。请编一个能处理学生平均成绩的程序。分析：如果班级人数相同，问题比较简单，只需用一个for语句控制即可。但现在班级人数不确定，则设定一个输入负数作为结束标志，用break语句结束循环。可以约定，当输入的成绩是负数时，就表示本班数据已结束(一般情况下成绩不会是负数)，计算出本班平均成绩。#include<stdio.h>main(){floatscore,sum=0,average;inti=1,n;while(1){printf("\n请输入第%d个学生的成绩:",i); scanf("%f",&score);if(score<0)break;/*如果输入负值，则跳出循环*/sum=sum+score; i=i+1;}n=i-1;/*学生数应是i-1*/average=sum/n;/*计算平均成绩*/printf("\n共有%d人,平均成绩为%7.2f分\n",n,average);}二、continue语句continue语句的作用是结束本次循环，即跳过循环体中下面尚未执行的语句，直接进行下一次是否执行循环判定。continue语句的一般形式为：continue;其执行过程是：如果在循环体语句的执行过程中遇到并执行了continue语句，那么系统将跳过循环体中剩余的语句而强制执行下一次循环。continue语句常与if条件语句一起使用。【案例4-12】输入30个学生的成绩，将不及格的学生成绩输出，并求及格学生的平均成绩。分析：在进行循环时，检查学生的成绩，把其中不及格的成绩输出，然后跳过后面总成绩的累加和求平均成绩的语句。用continu语句即可处理此问题。#include<stdio.h>main(){floatscore,sum=0,average;inti,n=0;for(i=1;i<=30;i++)/{printf("\n请输入第%d个学生成绩:",i);scanf("%f",&score);if(score<60)/*如不及格*/ {printf("Fail:%7.2f\n",score);continue;/*跳过下面的语句，结束本次循环*/}sum=sum+score;n=n+1;}average=sum/n;/*及格学生平均分数*/printf("\n及格学生人数为%d,平均成绩为%7.2f",n,average);}break语句与continue语句的区别：continue是结束本次循环，进行下一次循环，而不是结束整个循环过程。对单层循环，break语句是结束整个循环，转到循环体外；对于多层循环，则是结束最内层循环。第六节项目任务：软件用户界面设计再优化【项目案例】“学生成绩管理系统”软件用户界面设计再优化分析：在上一章的设计中，用户在主菜单中选择某功能并执行后，将退出程序。很明显，这不符合用户的使用习惯，这一章中我们将利用循环语句中加以改进。即用户选择某功能并执行后，还能继续在主菜单中选择其它操作，直到用户选择退出程序。程序如下：