第4章 循环结构程序设计

第4章循环结构程序设计4.1引例4.2循环控制结构与循环语句4.3几种循环的比较4.4循环嵌套4.5流程控制语句4.6循环程序举例4.1引例【例4.1】编写程序，输入全班30个学生的数学、英语、计算机成绩，计算每位学生的总分和平均分，并输出。

printf("InputMathscore,Englishscore,Computerscore:\n");

scanf("%d%d%d",&MaScore,&EnScore,&CScore);

sum=MaScore+EnScore+CScore;

aver=sum/3.0;

printf("Thesumis%d\nTheaverageis%.1f\n",sum,aver);

i=1; while(i<=30)

{

i++; }#include<stdio.h> intmain(void) { inti,MaScore,EnScore,CScore,sum; floataver;

i=1; //循环变量i赋初值为1

while(i<=30) //当i<=30时执行花括号内的语句

{

printf("InputMathscore,Englishscore,Computerscore:\n");scanf("%d%d%d",&MaScore,&EnScore,&CScore);sum=MaScore+EnScore+CScore; aver=sum/3.0; printf("Thesumis%d\nTheaverageis%.1f\n",sum,aver);

i++; //循环变量i的值加1

} return0; }4.1引例

顺序结构、选择结构和循环结构是用于结构化程序设计的三种基本结构。按照结构化程序设计的观点，任何复杂问题都可用这三种结构编程实现，它们是各种复杂程序设计的基础。4.2循环控制结构与循环语句

C语言提供while、do-while、for三种循环语句来实现循环结构。循环语句在给定条件成立的情况下，重复执行某个程序段，这个被重复执行的程序段称为循环体。

4.2循环控制结构与循环语句

1.while循环

while循环属于当型循环，即当某个给定的条件成立时执行循环体，否则终止循环体的执行。

while语句的一般形式为：

while（表达式）循环体

4.2循环控制结构与循环语句

while循环的执行过程如下：（1）计算循环条件表达式的值；（2）如果循环条件表达式的值为“真”（非0），则执行循环体的语句序列，并返回步骤（1）；否则，转（3）；（3）循环结束。

例4.1用while语句实现了循环输出，实现的语句为：

i=1; while(i<=30)

{

printf("InputMathscore,Englishscore,Computerscore:\n");scanf("%d%d%d",&MaScore,&EnScore,&CScore)sum=MaScore+EnScore+CScore; aver=sum/3.0; printf("Thesumis%d\nTheaverageis%.1f\n",sum,aver); i++;

}4.2循环控制结构与循环语句

2.do-while循环do-while循环属于直到型循环，先执行循环体，再检查给定的条件是否成立，若成立，继续执行循环体，否则，循环结束。do-while循环的一般形式为：

do

循环体

while（表达式）;

4.2循环控制结构与循环语句

do-while的执行过程如下：（1）执行循环体中的语句；（2）计算循环条件表达式的值；（3）如果循环条件表达式的值为“真”（非0），则转（1），否则，转（4）；（4）循环结束。用

do-while语句实现例4.1中的循环输出，实现的语句为：

i=1; do {printf("InputMathscore,Englishscore,Computerscore:\n");scanf("%d%d%d",&MaScore,&EnScore,&CScore)sum=MaScore+EnScore+CScore; aver=sum/3.0; printf("Thesumis%d\nTheaverageis%.1f\n",sum,aver);

i++;

}while(i<=30);while和do---while循环的比较#include<stdio.h> intmain(void) { inti; i=1;

while(i<=100) { i=i+1; } printf(”%d\n”,i); return0; }#include<stdio.h> intmain(void) { inti; i=1;

do { i=i+1; }while(i<=100);

printf(”%d\n”,i);

return0; }while和do---while循环的比较#include<stdio.h> intmain(void) { inti; i=101;

while(i<=100) { i=i+1; } printf(”%d\n”,i); return0; }#include<stdio.h> intmain(void) { inti; i=101;

do { i=i+1; }while(i<=100);

printf(”%d\n”,i);

return0; }while和do---while循环的比较比较两种循环的运行结果： 第（1）个程序运行后输出为：101

第（2）个程序运行后输出为：102习题3-4用户输入一元二次方程的系数a、b、c，编程，判断该方程在实数范围内是否有根，并输出其实数根。习题3-5编写一个商场购物打折的程序。计算方法如下：

x x<1000x*0.9 1000≤x<2000y＝x*0.8 2000≤x<4000x*0.7 4000≤x<6000x*0.6 x≥6000

要求：（1）用if语句编写程序。 （2）用switch语句编写程序。4.2循环控制结构与循环语句 i=1; while(i<=100){

i++; } i=1; do{

i++; }while(i<=100);4.2循环控制结构与循环语句 i=101; while(i<=100){

i++; } i=101; do{

i++; }while(i<=100);4.2循环控制结构与循环语句for(i=1;i<=100;i++){}

i=1; while(i<=100){

i++; }4.2循环控制结构与循环语句3.for循环

for语句的一般形式为for(表达式1；表达式2；表达式3)

语句设置初始条件，只执行一次。可以为零个、一个或多个变量设置初值执行4.2循环控制结构与循环语句3.for循环

for语句的一般形式为for(表达式1；表达式2；表达式3)

语句循环条件表达式，用来判定是否继续循环。在每次执行循环体前先执行此表达式，决定是否继续执行循环4.2循环控制结构与循环语句3.for循环

for语句的一般形式为for(表达式1；表达式2；表达式3)

语句作为循环的调整器，例如使循环变量增值，它是在执行完循环体后才进行的注意 当循环体只有一条语句时，可以不使用花括号，则for语句的范围直到for后面第一个分号处 for(i=1;i<=30;i++){

printf("%d\n",i);}注意 当循环体只有一条语句时，可以不使用花括号，则for语句的范围直到for后面第一个分号处 for（i=1;i<=30;i++) printf("%d\n",i); printf("%d\n",i);注意 当循环体只有一条语句时，可以不使用花括号，则for语句的范围直到for后面第一个分号处 for（i=1;i<=30;i++);

printf("%d\n",i); printf("%d\n",i);注意 for循环的三个表达式之间的分隔符是分号，有且仅有两个分号，既不能多，也不能少。for(s=0,i=1;i<=100;i++) {s=2*i+1; }逗号表达式intx=3,y;y=(x+3,x-=5,x+6);注意 for循环的三个表达式均可以省略，但两个分号不可少。i=1;for(;i<=100;i++) { printf("%d\t%d\n",i,i*i);

}4.3几种循环的比较【例4.2】编程求累加之和，从键盘输入n，计算=1+2+3+……+n的和，并输出和。【问题分析】S0=0S1=S0+1S2=S1+2….S99=S98+99S100=S99+100Si=Si-1+iS=S+iints=0,i,n;scanf(“%d”,&n);for(i=1;i<=n;i++){

s=s+i；}4.3几种循环的比较【例4.2】编程求累加之和，从键盘输入n，计算=1+2+3+……+n的和，并输出和。ints=0,i,n;scanf(“%d”,&n);for(i=1;i<=n;i++){

s=s+i；}ints=0,i=1,n;scanf(“%d”,&n);while(i<=n){

s=s+i; i=i+1;}4.3几种循环的比较【例4.2】编程求累加之和，从键盘输入n，计算=1+2+3+……+n的和，并输出和。ints=0,i,n;scanf(“%d”,&n);for(i=1;i<=n;i++){

s=s+i；}ints=0,i=1,n;scanf(“%d”,&n);do{

s=s+i; i=i+1;}while(i<=n);思考：1、求1+3+5+…+992、求2+4+6+…+1003、求50+51+…+1004、求ints=0,i,n;scanf(“%d”,&n);for(i=1;i<=n;i++){

s=s+i；}4.3几种循环的比较（1）循环变量初始化：while、do-while在循环前指定；for循环可以在表达式1中指定。 （2）循环判断条件：while、do-while在while后面的括号内指定循环条件；for循环在表达式2中指定循环条件。 （3）循环变量的改变：为了使循环能正常结束，while和do-while应在循环体中包含使循环趋于结束的语句；for循环可以在表达式3中包含使循环趋于结束的操作，甚至可以将循环体中的操作全部放到表达式3中。因此，for语句的功能更强，凡用while循环能完成的，用for循环都能实现。 （4）while、for先判循环条件，后执行；do-while先执行，后判断循环条件。 （5）while、do-while、for循环均可用break语句跳出循环，用continue提前结束本次循环体的执行，而进入下一次循环【例4.3】编程求累乘之积，从键盘输入n，计算n！，并输出。【问题分析】这是一个累乘问题，需要先后将n个数相乘，如果用ti表示前i项之积，那么有如下公式：t0=1t1=t0*1t2=t1*2 =>ti=ti-1*i=> t=t*i…tn=tn-1*n

inti,n;longintt=1;

printf(“请输入n的值：\n”);scanf(“%d”,&n);

for(i=1;i<=n;i++){

t=t*i;}【例4.4】编程，用“欧几里德”算法求两个自然数m和n的最大公约数。【问题分析】“欧几里德”算法又称“辗转相除法”，是求两个自然数的最大公约数的经典算法。它先将m除以n求余数r，并判断余数r是否为0，如果余数r为0，则n就是最大公约数，否则，就辗转赋值（m=n，n=r），再重复相除求余并判断，直到余数r为0为止。例如：mnr（m%n）判断条件（m%n!=0）第1次2496 成立第2次963 成立第3次630 不成立（终止）则3为所求得的最大公约数。

do { r=m%n; m=n;

n=r;

}while(r!=0);

printf("最大公约数为：%d\n",?);

do { r=m%n; m=n;

n=r;

}while(r!=0);

printf("最大公约数为：%d\n",m);

while(n!=0) { r=m%n; m=n;

n=r;

}

printf("最大公约数为：%d\n",m);

while(n!=0) { r=m%n; m=n;

n=r;

}

printf("最大公约数为：%d\n",m);

while(1)

{ r=m%n;

if(r==0)break; m=n; n=r;

} printf("最大公约数为：%d\n",n);

while(1)

{ r=m%n;

if(r==0)break; m=n; n=r;

} printf("最大公约数为：%d\n",n);

4.4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嵌套循环，这就是多层循环3种循环(while循环、do…while循环和for循环)可以互相嵌套【例4.5】编程，根据输入的边长n（即字符*的个数），输出下列字符图形。如n=5时： ***** ***** ***** ***** ***** for(i=1;i<=n;i++)

{ for(j=1;j<=n;j++)

printf("*"); printf(“\n”);

}

例:

输出以下4*5的矩阵。12345246810369121548121620for(i=1;i<=4;i++){ for(j=1;j<=5;j++)printf(“*"); printf("\n"); }

for(i=1;i<=4;i++){ for(j=1;j<=5;j++)printf(“%d“,i*j); printf("\n"); }

for(i=1;i<=4;i++){ for(j=1;j<=5;j++)printf(“%d“,i*j); printf("\n"); }

for(i=1;i<=4;i++){ for(j=1;j<=5;j++)printf(“%d\t“,i*j); printf("\n"); }

for(i=1;i<=4;i++){ for(j=1;j<=5;j++)printf(“*"); printf("\n");

}

for(i=1;i<=4;i++){ for(j=1;j<=i;j++)printf(“*"); printf("\n");

}

【例4.6】编程，用穷举法解决百钱买百鸡问题：一百个铜钱买了一百只鸡，其中公鸡一只5钱、母鸡一只3钱，小鸡一钱3只，问一百只鸡中公鸡、母鸡、小鸡各多少？【问题分析】这是一个古典数学问题，设一百只鸡中公鸡、母鸡、小鸡分别为x，y，z，则可以得到：

5x+3y+z/3=100x+y+z=100

【例4.6】编程，用穷举法解决百钱买百鸡问题：一百个铜钱买了一百只鸡，其中公鸡一只5钱、母鸡一只3钱，小鸡一钱3只，问一百只鸡中公鸡、母鸡、小鸡各多少？【问题分析】这里x，y，z为正整数，且z是3的倍数；由于鸡和钱的总数都是100，可以确定x，y，z的取值范围：

(1)x的取值范围为1～20（一百钱最多买20只公鸡）

(2)y的取值范围为1～33（一百钱最多买33只母鸡）

(3)z的取值范围为3～99，步长为3（小鸡一买就是3只，且小鸡的数量不能超过总数100）对于这个问题我们可以用穷举的方法，遍历x，y，z的所有可能组合，只要满足“百钱，百鸡”的条件，即可得到问题的解。for(x=1;x<=20;x++){

for(y=1;y<=33;y++)

{

for(z=3;z<=99;z+=3)

{

if((5*x+3*y+z/3==100)

&&(x+y+z==100))printf("公鸡只数:%d,母鸡只数:%d,小鸡只数:%d\n",x,y,z);

}

}}

for(x=1;x<=20;x++){

for(y=1;y<=33;y++)

{

z=100-x-y;

if((5*x+3*y+z/3==100)

&&(z%3==0))printf("公鸡只数:%d,母鸡只数:%d,小鸡只数:%d\n",x,y,z);

}}

4.5流程控制语句

4.5.1用break语句提前终止循环4.5.2用continue语句提前结束本次循环用break语句提前终止循环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用break语句提前终止循环【例4.7】某大学生生病，急需手术费8万元，现面向全院2000个学生募捐，当总数达到8万元时就结束，统计此时捐款的人数，以及平均每人捐款的数目。

【问题分析】捐款过程可以用循环来处理，但循环的实际次数事先不能确定，但最多循环2000次，在循环中累计捐款总数，并用if语句检查是否达到8万元，如果达到，就用break终止循环，不再累加，并计算人均捐款数。for(i=1,total=0;i<=2000;i++){ printf("pleaseenteramount:");scanf("%f",&amount);total=total+amount;if(total>=80000)break;

}

if(i>2000) aver=total/2000;elseaver=total/i;printf("num=%d\naver=

%10.2f\n",i,aver);

用continue语句提前结束本次循环有时并不希望终止整个循环的操作，而只希望提前结束本次循环，而接着执行下次循环。这时可以用continue语句用continue语句提前结束本次循环【例4.8】输出1-100之间不能被3整除的数。【问题分析】此题需要对1-100之间的每一个整数检查，如果不能被3整除，就将此数输出，提前进入下一个的检查。如果能被3整除，就不输出此数。无论是否输出此数，都要接着检查下一个数（直到100为止）。 for(n=1;n<=100;n++){ if(n%3==0) {

continue; } printf("%4d",n);

}

for(n=1;n<=100;n++){ if(n%3==0) {

break; } printf("%4d",n);

}

break语句和continue语句的区别continue语句只结束本次循环，而不是终止整个循环的执行break语句结束整个循环过程，不再判断执行循环的条件是否成立4.6循环程序举例【例4.9】编程，从键盘输入n，计算1！+2！+3！+……+n！的值，并输出。【问题分析】此题可结合例4.2（累加求和）和例4.3（累乘求积）的程序，用嵌套循环来实现。其中，外层循环控制变量i的值从1变化到n，以计算从1到n的各个阶乘值的累加求和，而内层循环控制变量j的值从1变化到i，以计算从1到i的累乘结果即阶乘i!。 longs=0,t;

for(i=1;i<=n;i++)

{

t=1; for(j=1;j<=i;j++) { t=t*j;

}

s=s+t;

} longs=0,t=1; for(i=1;i<=n;i++) {

t=t*i;

s=s+t; }【程序分析】在这段程序中，我们根据累加和的前项和后项的关系，利用前项来计算后项，即将累加项表示为“t=t*i；”，因为t只在循环之前初始化过，在第i次循环中，赋值号右侧的t中保留的是上一次累乘的结果，即（i-1）！，再用（i-1）!*i得到的就是i!了。程序只用了单重循环，大大减少了循环的次数，提高了效率。循环体语句“s=s+t；”中s是累加和，t是累加项，就是每次要累加的项。编写累加求和的关键在于寻找累加项的构成规律。（1）当累加的项较为复杂或者前后项之间无关时，需要单独计算每个累加项。（2）而当累加项的前项与后项之间有关时，我们可以根据累加项的后项与前项之间的关系，通过前项来计算后项。如例4.9改进的程序代码就利用了累加项的后项和前项的关系。若ti表示第i项，ti-1表示第i-1项，后项与前项存在如下比例关系：【例4.10】编程，求【问题分析】累加项为，可用数学库函数pow(x,i)来求xi，再除以i就可直接得到累加项的值。 s=0; for(i=1;i<=n;i++) {

t=pow(x,i)/i; s=s+t; } doubles=1,t=1;

i=1; while(fabs(t)>=1e-6)

{

t=t*(-x/i);

s=s+t;

i++; }

intf1=1,f2=1,f,i; printf("%12d%12d",f1,f2); for(i=3;i<=20;i++) { f=f1+f2; printf("%12d",f); if(i%4==0) printf("\n"); f1=f2; f2=f; } 可以改进： intf1=1,f2=1,i; for(i=1;i<=10;i++) { printf("%12d%12d",f1,f2); if(i%2==0)

printf("\n"); f1=f1+f2;

f2=f2+f1; }

【例4.13】编程，输入一个大于3的整数n，判定它是否为素数（prime，又称质数）【问题分析】素数除了1和本身之外，不能被任何数整除。要判断n是否为素数，可采用的算法：使n依次除以i,i=2，3，……，(n-1)，用循环实现，在这个循环中，如果n能被当前的i整除，则n不是素数，不需要再判断n是否能被i+1整除了，立即结束循环，此时i<n；如果n不能被当前的i整除，则将i自增1，判断n是否能被下一个i整除。当i的值超过了n-1，表示在[2,n-1]范围内没有找到一个数能整除n，则n为素数。 for(i=2;i<n;i++) { if(n%i==0) break; } if(i<n) printf("%d不是素数\n",n); else printf("%d是素数\n",n);【程序改进】在判断n是否能被i整除时，不必将i的范围设为[2,n-1]，只需判断[2,]范围内的整数i是否能整除n即可。例如判断23是否为素数，只要判断23是否能被2，3，4整除，若2，3，4都不能整除23，那么23一定是一个素数。这样就大大减少了循环的次数，提高了执行效率。 for(i=2;i<=sqrt(n);i++) { if(n%i==0) break; } if(i