第5部分循环结构的程序设计方案.ppt

第5章 循环结构的程序设计,5.1 循环结构问题的提出 5.2 解决单重循环的问题 5.3 解决多重循环的问题 5.4 简单的程序调试,5.1 循环结构问题的提出,在用计算机解决大量的实际问题时，经常会遇到如下许多重复运算的问题。 （1）求某一同学一学期的平均分。解决方法是将该同学这一学期所有考核成绩累加，再除以考核门数，就得到该生的平均分。,（2）计算：1*2*3*n。这是一个累乘的问题，每个乘数与前面的一个数都有固定的关系（后面的数比前面的数大1）。因此每次累乘的数都是前面的数加1，方法相同，实际这是一个重复累乘的问题。 这一类问题，重复的次数有些情况是已知的，有些情况是未知的。但是这些问题都带有重复性的工作，解决这类问题，采用循环结构最为适当。,有些问题，采用单重循环就能解决，比如上面所举的两个例子，都可以采用单重循环；而有些问题，比如说二维表格数据输出的问题，则需要采用双重循环才能解决。 C语言提供了三种实现循环结构的语句，它们分别是：while语句、do-while语句和for语句，三种循环语句各有不同的特点，我们可以灵活使用。,5.2 解决单重循环的问题,5.2.1 while循环语句 while循环语句的形式如下： while（表达式）循环体语句 while循环语句的执行过程如图5-1所示。,图5-1 while语句的执行,说明 （1）用while语句构成的是“当型”循环结构，它的特点是：“先判断，后执行”，如果表达式的最初值为0，则循环体语句一次也不执行。只有当表达式的值为非0时，才能执行循环体语句。执行完循环体语句后，再返回循环的开始部位，判断表达式的值，决定是否继续循环。,（2）循环体语句只能是一条语句，如需要使用多条语句，必须采用复合语句的形式。 （3）循环体内一定要有能够改变表达式的值的操作，最终使其表达式的值变为0，否则将形成无休止的“死”循环。,例5.1 求：1+2+3+n的累加求和的值。 问题分析： （1）我们首先需要设置一个存放累加求和的变量sum，每一次加一个数放入变量sum中； （2）再设置一个存放加数的变量i，每一次累加时被加的数均需比前一个数大1； （3）最后还需设置一个结束累加的变量n，确定累加到什么数为止。,根据以上分析，写出源程序如下： main ( ) int i, n, sum; i=1; sum=0; printf (“ Please input n : “ ); scanf (“%d“, while ( i=n ) /* 累加的数i 小于或等于终止数n就循环累加，否则结束循环*/, sum=sum+i; i+; printf (“sum=%dn“, sum ); 说明 （1）存放累加求和的变量sum，说明后必须赋初值，一般为0，否则由于说明的变量其原有初值不确定，导致结果有误。,（2）程序中sum=sum+i; 语句是一个累加求和功能的语句，它是将变量sum中的数值加上变量i中的数值，求和后再放入变量sum中，此时变量sum中存放的数值已经变为新的数值，原有数值已被覆盖掉。 以上程序运行情况如下： Please input n : 100 sum=5050,5.2.2 do-while 循环语句 do-while 循环语句的形式如下： do 循环体语句 while （表达式）; do-while语句的执行过程如图5-2所示。,图5-2 do-while语句的执行过程,说明 （1）用do-while语句构成的仍是“当型循环”结构。它的特点是：“先执行，后判断”。遇到do关键字后，首先执行循环体语句，然后计算表达式的值，如表达式的值为非0，则继续执行循环体语句，然后再计算表达式的值，如表达式的值为0，则结束循环，执行do-while语句后面的语句。因此这种循环结构，最少也可以执行一次循环体语句。,（2）循环体语句仍然只能是一条语句，如需要使用多条语句，必须采用复合语句的形式。 （3）循环体语句中也一定要有改变表达式的值的操作，最终使其表达式的值变为0，结束循环。否则将成为“死”循环。 （4）在关键字while的小括号的后面，一定要加分号“；”，千万不能忘记，它表示do-while语句到此结束。,例5.2 求：n!，即计算1×2×3××n的值。 源程序如下： main ( ) int i, n, s; i =1; s =1; printf ( “Please input n: “ ); scanf (“%d“, ,do s = s*i ; /* 使用“累乘”的公式 */ i+; while ( i=n); printf (“%d!= %dn“, n, s ); ,说明 （1）存放累乘求和的变量s，说明后必须赋初值，一般为1，否则由于说明的变量其原有初值不确定，导致结果有误。 （2）程序中s = s*i; 语句是一个累乘求和功能的语句，它是将变量s中的数值乘上变量i中的数值，累乘后再放入变量s中，此时变量s中存放的数值已经变为新的数值，原有数值已被覆盖掉。,以上程序运行情况如下： Please input n : 5 5！=120,5.2.3 for循环语句 for循环语句的形式如下： for ( 表达式1；表达式2；表达式3 ) 循环体语句 for语句的执行过程如图5-3所示。,图5-3 for语句的执行过程,说明 （1）由图5-3可知，for循环语句的特点仍是“先判断，后执行循环体”。遇到for关 键字，先计算表达式1的值，然后再判断表达式2的值，如其值为非0，则执行循环体语句，执行完循环体语句后，再来计算表达式3的值，然后再判断表达式2的值。如其值为0，则结束for循环语句，执行for循环语句后面的语句。,（2）循环体语句仍然只能是一条语句，必要时可采用复合语句的形式。 （3）此结构仍需最终使表达式2的值变为0，以结束循环。否则将会造成“死”循环。 （4）for语句的表示形式相当灵活，其中：表达式1和表达式3均可省略，但一定要确保表达式2最终值等于0。表达式1或表达式3省略后，其分号“；”必须有，不能省略，即： for ( ; 表达式2 ; ) 循环体语句,（5）通常情况下：表达式1代表循环控制变量的初值，表达式2代表循环控制变量的终值，而表达式3代表循环控制变量的增量，例如：求n!，可简单表示成：s=1; for ( i=1; i=n; i+) s=s*i;,5.2.4 三种循环语句的比较 for循环和while循环语句结构均是先判断循环条件，条件成立，才执行循环体，具有“先判断，后执行”特点；而do-while循环语句则是先执行循环体，然后再判断循环条件，具有“先执行，后判断”的特点。,5.3 解决多重循环的问题,5.3.1 三种循环语句的混合嵌套问题 例5.8 求2100之间的所有素数，并输出。 问题分析 判断一个数是否是素数的方法，我们在前面已经介绍了。设某一个数为a，判断该数是否为素数，就是用这个数分别被2去除，如果都不能被除尽，则该数为素数，如有一次被除尽，则该数就不是素数。,现需求2100之间的所有素数，判断素数的方法是相同的，只要利用循环依次从2100之间取一个数，判断是否是素数，如是素数就输出显示，不是素数就继续判断下一个数，直至判断到100为止。 源程序如下：,# include “math.h“ main ( ) int n, i, j, flag, x=0; for ( i=2; i=100; i+) flag=1; j=2; n=(int)sqrt(double)i ); while ( flag ,if ( flag ) printf (“%d , “, i ); x+; if ( x%5=0 ) printf (“n“); ,程序运行时，当i=2或3时，变量j的初值也为2，大于变量n的值，内嵌的while循环不执行，flag变量值为1，输出素数2或3；当i3时，进入内层循环，若i为素数，flag的值不变，仍为1，若i不是素数，flag的值变为0，并立即结束内循环。当退出内循环后，if语句判断flag的值为1时，输出素数i；若i不是素数，flag的值变为0，不做输出。,外层循环继续取下一个数，通过内层循环判断是否是素数，直到外层循环取的数i大于100后，结束外层循环，结束程序运行。,通过以上例子我们看到，外层循环的目的是，每次循环分别从2100的数中取某一个数，已知循环的次数为99次，采用for循环比较合适；而内层循环是判断某个数是否是素数，在每一次的除法中，当某一次除法运算出现余数为0时，表明该数不是素数，立即结束内层循环，所以内层循环次数事先难以确定，因此采用while循环最为适当。,在解决多重循环问题时，往往需要具体问题具体分析，根据实际问题的内容和特点，采用不同的循环结构。因此在解决多重循环问题时，三种循环结构并举，适合哪一种循环结构，就采用哪一种循环结构。读者可在实践过程中灵活使用。,5.3.2 continue语句和break语句在循环中的应用 1Continue 语句 continue语句的一般形式： continue； 该语句的功能是：结束本次循环。也就是说，不管在该语句的后面是否还有其他执行语句，遇到continue；语句，本次循环到此结束，接着进行下一次循环的判断。,例5.9 将10100之内的不能被5整除的数输出。 源程序如下： main ( ) int n; for ( n=10; n=100; n+ ) if ( n%5=0 ) continue; printf (“%d “, n ); ,程序运行时，当n能被5整除时，将执行continue；语句，这次循环到此结束，不再执行printf (“%d“, n ); 语句，只有当n不能被5整除时，才执行printf (“%d“, n ); 语句。,2Break 语句 break语句的一般形式是： break； 在循环结构中使用break；语句，可强制结束循环。不管循环条件是否成立，都将跳出它所在的本重循环，结束本重循环的执行。注意：它不能跳出多重循环，只能跳出本重循环。,例5.10 使用break语句的例子。 源程序如下： main ( ) int i, s; s=0; for ( i=1; i5 ) break; printf (“s=%dn“, s ); ,此例中，如果没有break语句，则循环将执行10次；而含有break语句后，当循环执行到第3次时，i等于3，s的值为6，if语句的条件成立，将会执行到break语句，于是for循环到此结束，提前终止了循环。 break语句只能用于循环语句和switch语句中。 break语句是终止循环，而continue语句只是结束本次循环，两条语句功能不同，请不要混淆。,5.4 简单的程序调试,读者可能在上机操作时，遇到了一个头疼的问题，怎么修改程序也总是报错，不知从何入手。这就是程序调试的问题。 归纳起来，程序出错大致有三种情况：编译时出错、运行时出错和运行结果不符合要求。,