1、第五章 循环控制,循环控制,学习的意义,第3章讨论,第4章讨论,本章讨论,许多实际问题中往往需要有规律地重复某些操作，如菜谱中可以有：“打鸡蛋直到泡沫状”这样的步骤，也就是说，在鸡蛋没有打成泡沫状时要反复地打。相应的操作在计算机程序中就体现为某些语句的重复执行，这就时所谓的循环。,循环控制,程序如下：int s = 0;s = s + 1;s = s + 2;s = s + 3;s = s + 100;printf (“s = %d”, s);,有！就是用循环来编程。,下面来思考一个问题：如何编程来计算1 + 2 + 3 + + 100？,重复100次，晕！,有没有更好的方法来计算呢？,学习目
2、标,循环控制,理解循环结构的含义； 掌握C语言三种循环结构的特点； 掌握while、do-while、for、goto、break、continue语句的使用方法； 掌握不同循环结构的选择及其转换方法； 掌握混合控制结构程序设计的方法。,循环控制,学习内容,实现循环的语句,实现循环的语句,goto语句,一般形式：,goto 语句标号; 语句标号: ,语句标号: goto 语句标号;,或,实现循环的语句,goto语句可与条件语句配合使用来实现条件转移，构成循环。,goto语句的应用：,例：求1100的累计和 #include void main ( ) int i = 1, sum = 0; l
3、oop: sum += i+;if (i = 100) /如果i小于或等于100goto loop; /转到标号为loop的语句去执行printf (“sum = %dn“, sum); ,循环初值,循环终值,循环条件,循环体,循环变量增值,运行结果： sum = 5050,在嵌套循环的情况下，利用goto语句可以直接从最内层的循环体跳出最外层的循环体。,实现循环的语句,int tag = 0; for () while ()if () goto stop; stop: for循环后的第一条语句,注意：在结构化程序设计中一般不主张使用goto语句，以免造成程序流程的混乱，使理解和调试程序都产生
4、困难。,实现循环的语句,while语句(当型循环结构),一般形式：,while (表达式) 循环体语句；,执行流程：,其中： while后面的括号（ ）不能省。 while后面的表达式可以是任意类型的表达式，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。 语句部分称为循环体，当需要执行多条语句时，应使用复合语句。,特点：先判断表达式，再执行循环体,实现循环的语句,例：用while语句求1100的累计和。,#include void main ( ) int i = 1, sum = 0; while ( i = 100 ) sum += i; i+; printf (“sum
5、 = %dn“, sum); ,循环初值,循环终值,循环条件,循环体,循环变量增值,运行结果： sum = 5050,实现循环的语句,例：显示110的平方,#include void main ( ) int i = 1;while ( i = 10 ) printf (“%d*%d=%dn“, i, i, i*i);i+;,运行结果： 1*1=1 2*2=4 3*3=9 4*4=16 5*5=25 6*6=36 7*7=49 8*8=64 9*9=81 10*10=100,实现循环的语句,如果while后的表达式的值一开始就为假，循环体将一次也不执行。,while语句注意事项：,int a
6、= 0, b = 0; while (a 0) /a 0为假，b+不可能执行b+;,循环体中的语句可为任意类型的C语句。,实现循环的语句,int num = 0; /字符计数 while ( 1 ) if (getchar( ) = n) /如果输入的字符是回车符，则返回return;num+; ,遇到下列情况，退出while循环：表达式为假（为0）。循环体内遇到break、return或goto语句（break和goto语句将 在随后介绍）。,实现循环的语句,在执行while语句之前，循环控制变量必须初始化，否则执行的结果将是不可预知的。,例：计算10! #include void main
7、 ( )int i; / i应赋初始值10long s = 1;while (i = 1)s *= i-;printf (“10! = %ldn“, s);,实现循环的语句,i = 1; while (i 100) /死循环，因为i的值没变化，永远小于100sum += i; printf (“sum = %dn“, sum);,要在while语句的某处（表达式或循环体内）改变循环控制变量，否则极易构成死循环。,实现循环的语句,i = 1; while (i = 9)j = 1;while (j = 9)printf (“%d * %d = %dn“, i, j, i * j);j+;i+;,
8、允许while语句的循环体又是while语句，从而形成双重循环。,例 求两个正整数的最大公因子。我们采用Euclid（欧几里德）算法来求最大公因子，其算法是：(1) 输入两个正整数m和n。(2) 用m除以n，余数为r，如果r等于0，则n是最大公因子，算法结束，否则(3)。(3) 把n赋给m，把r赋给n，转(2)。,#include void main ( ) int m, n, r;printf (“Please input two positive integer: “);scanf (“%d%d“, ,运行结果： Please input two positive integer: 24
9、56 Their greatest common divisor is 8,实现循环的语句,do_while语句 （直到型循环）,一般形式：,do 循环体语句； while(表达式);,执行流程：,其中： while后面的括号（ ）不能省。 while最后面的分号;不能省。 while后面的表达式可以是任意类型的表达式，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。 语句部分称为循环体，当需要执行多条语句时，应使用复合语句。,特点：先执行循环体，再判断表达式,实现循环的语句,例：用do_while语句求1100的累计和。,#include void main ( ) int i
10、 = 1, sum = 0; do sum += i; i+; while ( i = 100 );printf (“sum = %dn“, sum); ,运行结果： sum = 5050,循环初值,循环终值,循环条件,循环体,循环变量增值,实现循环的语句,#include void main ( ) int sum = 0,i; scanf(“%d”, ,#include void main ( ) int sum = 0,i; scanf(“%d”, ,例 while和dowhile比较,运行结果： 1 sum=55,运行结果： 1 sum=55,运行结果： 11 sum=0,运行结果：
11、11 sum=11,实现循环的语句,do_while语句注意事项：,int a = 0, b = 0;dob+; while (a 0) ;,如果do-while后的表达式的值一开始就为假，循环体还是要执行一次。,在if语句、while语句中，表达式后面都不能加分号，而在do-while语句的表达式后面则必须加分号，否则将产生语法错误。,实现循环的语句,循环体中的语句可为任意类型的C语句 和while语句一样，在使用do-while语句时，不要忘记初始化循环控制变量，否则执行的结果将是不可预知的。 要在do-while语句的某处（表达式或循环体内）改变循环控制变量的值，否则极易构成死循环。 d
12、o-while语句也可以组成多重循环，而且也可以和while语句相互嵌套。,实现循环的语句,for语句,一般形式：,for (表达式1；表达式2；表达式3)循环体语句；,执行流程：,其中： for后面的括号（ ）不能省。 表达式1：一般为赋值表达式，给控制变量赋初值。 表达式2：关系表达式或逻辑表达式，循环控制条件。 表达式3：一般为赋值表达式，给控制变量增量或减量。 表达式之间用分号分隔。 语句部分称为循环体，当需要执行多条语句时，应使用复合语句。,for语句很好地体现了正确表达循环结构应注意的三个问题： 控制变量的初始化。 循环的条件。 循环控制变量的更新。,实现循环的语句,例:用for语
13、句求1100的累计和。,#include void main ( ) int i , sum = 0; for (i = 1; i = 100; i+) sum += i; printf (“sum = %dn“, sum); ,运行结果： sum = 5050,实现循环的语句,for语句注意事项：,例：计算1*2+3*4+5*6+99*100。 int i, j; long sum = 0; for ( i =1, j = 2; i = 99; i = i + 2, j = j + 2 )sum += i *j; printf (“sum = %ldn“, sum);,表达式1、表达式2和表
14、达式3可以是任何类型的表达式。比方说，这三个表达式都可以是逗号表达式，即每个表达式都可由多个表达式组成。,逗号表达式,逗号表达式,实现循环的语句,#include void main ( ) int i, sum = 0;i = 1;for ( ; i = 100; i+)sum += i;printf(“sum = %dn“, sum); ,省掉表达式1,表达式1、表达式2、和表达式3都是任选项，可以省掉其中的 一个、两个或全部，但其用于间隔的分号是一个也不能省的。,循环前给变量赋初值,#include void main ( ) int i, sum = 0;for (i = 1; ;i+
15、 )sum += i;printf(“sum = %dn“, sum); ,省掉表达式2,无终止的循环下去,实现循环的语句,#include void main ( ) int i, sum = 0;for (i = 1; i=100; )sum += i+;printf(“sum = %dn“, sum); ,省掉表达式3,另外设计循环变量增值,#include void main ( ) int i, sum = 0;i = 1;for (; i=100; )sum += i+;printf(“sum = %dn“, sum); ,省掉表达式1、3,相当于while语句,实现循环的语句,#
16、include void main ( ) int i, sum = 0;i = 1;for ( ; ; )if (i 100) break;sum += i+;printf(“sum = %dn“, sum); ,省掉表达式1,2,3,如无适当设计也会陷入死循环,循环体中的语句可为任意类型的C语句。for语句也可以组成多重循环，而且也可以和while语句和do-while语句相互嵌套。 循环体可以是空语句。,例：计算用户输入的字符数（当输入是回车符时统计结束)。 #include void main ( ) int n = 0;printf (“input a string:n“);for
17、( ; getchar( ) != n; n+) ; printf (“%d“,n); ,表示循环体为空语句，并非表示for语句结束,实现循环的语句,循环控制,学习内容,循环的嵌套与比较,注意事项： 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。 在嵌套的各层循环中，应使用复合语句保证逻辑上的正确性。 内层和外层循环控制量不应同名，以免造成混乱。 嵌套循环最好采用右缩进格式书写，以保证层次的清晰性。,循环嵌套,一个循环的循环体中有另一个循环称为循环嵌套。,嵌套循环的跳转时禁止： 从外层跳入内层 跳入同层的另一循环 向上跳转,循环的嵌套与比较,while() wh
18、ile() .,do do while( );.while( );,while() do while( );.,嵌套循环的执行流程,for(;) for(;) .,for(;) while() .,do for(;) .while( );,循环的嵌套与比较,例：循环嵌套，输出九九表,#include void main ( ) int i, j;for (i = 1; i 10; i+)printf (“%4d“, i);printf (“n-n“);for (i = 1; i 10; i+)for (j = 1; j 10; j+)printf(j=9) ? “%4dn“ : “%4d“,
19、i * j); ,循环的嵌套与比较,for(i=1;i10;i+)for(j=1;j10;j+)printf(j=9)?“%4dn“:“%4d“,i*j);,循环的嵌套与比较,几种循环的比较,4种循环都可以用来处理同一问题，一般情况下它们可以相互替换，但一般不提倡用goto语句。 在while循环和do-while循环中，只在while后面的括号内指定循环条件，为了使循环能正常结束，应在循环体中包含使循环趋于结束的语句（如i+/i=i+1）。for循环可以在表达式3中包含使循环趋于结束的操作。 用while循环和do-while循环时，循环变量初始化的操作应在while和do-while语句之
20、前完成，for语句可以在表达式1中实现循环变量初始化。 while循环、do-while循环和for循环，可以用break语句跳出循环，用continue语句结束本次循环，而对于用goto语句与if语句构成的循环，不能用break语句和continue语句进行控制。,循环的嵌套与比较,选择三种循环的一般原则,如果循环次数已知，计数控制的循环 用for 如果循环次数未知，条件控制的循环 用while或do-while 如果循环体至少要执行一次 用do-while 循环体可能一次也不执行， 用while,这只是“一般”原则，不是“原则”,例：求1100之间的所有素数,问题分析：素数是指除了能被1和
21、它本身整除外，不能被其它任何整数整除的数。例如，17就是一个素数，除了1和17之外，它不能被216之间的任何整数整除。根据素数的这个定义，可得到判断素数的方法：把m作为被除数，把i = 2 (m-1)依次作为除数，判断被除数m与除数i相除的结果，若都除不尽，即余数都不为0，则说明m是素数，反之，只要有一次能除尽（余数为0），则说明m存在一个1和它本身以外的另一个因子，它不是素数。事实上，根本用不着除那么多次，用数学的方法可以证明：只需用2 之间（取整数）数去除m，即可得到正确的判定结果。,这一思路的算法如下：从键盘输入一正整数m。计算k = i从2变化到k，依次检查m % i是否为0。若m %
22、 i为0，则判定m不是素数，并终止对其余i值的检验；否则，令i = i + 1；并继续对其余i值进行检验，直到全部检验完毕为止，这时判定m是素数。,循环控制,学习内容,break语句与continue语句,while (表达式1) if (表达式2) break; 语句,do if (表达式2) break; while (表达式1); 语句,for (; 表达式1; ) if (表达式2)break; 语句,break语句,break语句与continue语句,例:输出圆面积，面积大于100时停止,#define PI 3.14159 void main() int r;float area
23、;for(r=1;r100)break;printf(“r=%d,area=%.2fn“,r,area); ,break语句与continue语句,例：将用户输入的小写字母转换成大写字母，直到 输入非小写字母字符。,#include void main ( ) char c;while ( 1 ) c = getchar ( ); /读取一个字符if ( c = a /循环退出 ,运行结果： howareyou HOWAREYOU,break语句与continue语句,方法：通过设置一标志变量tag，然后在每层循环后加上一条语句：if (tag) break; 其值为1表示 跳出循环体，为0则
24、不跳出。,for () while ()if () break; while循环后的第一条语句 ,多重循环中，break的使用,int tag = 0; for () while ()if () tag = 1; break; if ( tag ) break; for循环后的第一条语句,在嵌套循环情况下，如何让break语句跳出最外层的的循环体？,break语句与continue语句,for () while ()if () continue; while循环后的第一条语句 ,continue语句,break语句与continue语句,例：求输入的十个整数中正数的个数及其平均值。,#incl
25、ude void main ( ) int i, a, num = 0;float sum = 0;for (i = 0; i 10; i+) scanf (“%d“, ,运行结果： 8 plus integers sum: 45 average value: 5.63,假设输入的10个整数为：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,void Init(void) char *p1 = NULL;char *p2 = NULL;char *p3 = NULL;p1 = (char*)malloc(256);if (p1 = NULL)goto Exit;p2 = (char*)malloc(
26、256);if (p2 = NULL)goto Exit;p3 = (char*)malloc(256);if (p3 = NULL)goto Exit;,两种适合使用goto的情况: 跳向共同的出口位置，进行退出前的处理工作,break语句与continue语句,跳出多重循环的一条捷径,break语句与continue语句,goto error;,循环控制,学习内容,例:利用下面的公式求的近似值，要求累加到最后 一项小于10-6为止。,问题分析：这是一个累加求和的问题，但这里的循环次数是预先未知的，而且累加项以正负交替的规律出现，如何解决这类问题呢？在本例中，累加项的构成规律可用寻找累加项通
27、式的方法得到，具体表示为t = s / n;即累加项由分子和分母两部分组成，分子s按+1，-1，+1，-1，交替变化，可用赋值语句s = -s;实现，s的初始值取为1，分母n按1，3，5，7，变化，用n = n +2;语句实现即可，n的初始值取为1.0。,循环控制程序举例,循环控制程序举例,#include #include void main ( ) int s = 1;float n = 1.0, t = 1, pi = 0;while (fabs(t) = 1e-6)pi += t;n += 2;s = -s;t = s / n;pi *= 4;printf (“pi = %.6fn“,
28、 pi); ,运行结果： pi = 3.141594,例:古典算术问题搬砖头,某地需要搬运砖块，已知男人一人搬3块，女人一人搬2块， 小孩两人搬一块。问用45人正好搬45块砖，有多少种搬法？,循环控制程序举例,#include void main() int men,women,child; for (men = 0; men = 45; men+)for (women = 0; women = 45; women+)for (child = 0; child = 45; child+)if (men+women+child=45) ,运行结果： men=0 women=15 child=30
29、 men=3 women=10 child=32 men=6 women=5 child=34 men=9 women=0 child=36,循环控制程序举例,例:求Fibonacci数列的前40个数,1202年，意大利数学家斐波那契出版了他的算盘全书。 他在书中提出了一个关于兔子繁殖的问题： 如果一对兔子每月能生一对小兔（一雄一雌），而每对小兔在 它出生后的第三个月里，又能开始生一对小兔，假定在不发生死亡 的情况下，由一对出生的小兔开始，50个月后会有多少对兔子？,循环控制程序举例,#include void main ( ) long int f1=1,f2=1;int i;for(i=1
30、;i=20;i+);printf (“ %12ld %12ld“,f1,f2);if(i%2=0)printf(“n”); f1=f1+f2;f2=f2+f1; ,循环控制程序举例,例：国王的许诺,相传国际象棋是古印度舍罕王的宰相达依尔发明的。舍罕王 十分喜欢象棋，决定让宰相自己选择何种赏赐。这位聪明的宰相指着88共64格的象棋盘说：陛下，请您赏给 我一些麦子吧，就在棋盘的第一个格子中放1粒，第2格中放2粒， 第3格放4粒，以后每一格都比前一格增加一倍，依此放完棋盘上 的64个格子，我就感恩不尽了。舍罕王让人扛来一袋麦子，他要兑现他的许诺。 国王能兑现他的许诺吗？试编程计算舍罕王共要多少麦子赏
31、赐 他的宰相，这些麦子合多少立方米？（已知1立方米麦子约1.42e8粒） 总粒数为：sum=1+2+22+23+263,#define CONST 1.42e8 #include #include main() int n;double term, sum = 0; /*累加求和变量赋初值*/for (n=1; n=64; n+)term = pow(2, n-1); /*根据累加项的规律计算累加项 */sum = sum + term; /*作累加运算*/printf(“sum = %en“, sum); /*打印总麦粒数*/printf(“volum = %en“, sum/CONST);
32、/*折合总麦粒体积数*/ ,方法1,运行结果： sum=1.84467e+19 volum=1.29907e+11,循环控制程序举例,韩信有一队兵，他想知道有多少人，便让士兵排队报数。按从1至5报数，最末一个士兵报的数为1；按从1至6报数，最末一个士兵报的数为5；按从1至7报数，最末一个士兵报的数为4；最后再按从1至11报数，最末一个士兵报的数为10。你知道韩信至少有多少兵吗？ 设兵数为x，则x应满足： x%5 = 1 & x%6 = 5 & x%7 = 4 & x%11 = 10 穷举法对x从1开始试验,例：韩信点兵,循环控制程序举例,#include main() int x;for (x
33、=1; x 5000 ;x+)if (x%5=1 ,瞎猫碰死耗子,#include main() int x;for (x=1; ;x+)if (x%5=1 ,死循环,循环控制程序举例,#include main() int x;for (x=1; ;x+)if (x%5=1 ,方法一：goto,#include main() int x;for (x=1; ;x+)if (x%5=1 ,方法二：break,#include main() int x;int find=0；for (x=1; !find ;x+)if (x%5=1 ,方法三：标志变量,例:验证哥德巴赫猜想：任一充分大的偶数，可
34、以用两个素数之和表示。例如：4 = 2 + 2，6 = 3 + 3，98 = 19 + 79,这一思路的算法如下：读入大于3的偶数n。p = 1do p = p + 1; q = n - p;p是素数吗？q是素数吗？ while p、q有一个不是素数。输出n = p + q。,问题分析：读入一个偶数n，将它分成p和q，使n = p + q。怎样分呢？可以令p从2开始，每次加1，而令q = n - p，如果p、q均为素数，则正为所求，否则令p = p + 1再试。,flagp = 1; for (j = 2; j = (int)sqrt(p); j+)if (p除以j的余数 = 0) flagp
35、 = 0; break; ,flagq = 1; for (j = 2; j = (int)sqrt(q); j+)if (q除以j的余数 = 0) flagq = 0; break; ,设置两个标志量flagp和flagq， 0-是不素数，1-是素数 while (flagp * flagq = 0);,循环控制程序举例,#include #include void main ( ) int i, n, p, q, flagp, flagq;printf (“please input n: “);scanf (“%d“, /程序结束,p = 1;do p+; q = n - p;flagp
36、= 1;for (i = 2; i = (int) sqrt(p); i+)if (p % i = 0) flagp = 0; break; flagq = 1;for (i = 2; i = (int)sqrt (q); i+)if (q % i = 0) flagq = 0; break ; while (flagp * flagq = 0); printf (“%d = %d + %dn“, n, p, q); stop: printf (“input data error!n“);,判断p是否为素数,判断q是否为素数,运行结果： please input n: 98 98 = 19 +
37、 79 please input n: 9 input data error!,例:打印大小可变的菱形图案（下面菱形的大小是7）。, ,问题分析：菱形的大小size其实就是中间行中*号的个数，也是整个菱形的行数，其值必须是奇数。问题的关键之一是如何确定每行中*号的个数。经过分析得知：当行数i（假设最上面的一行为第1行） (size+1)/2时，该行上的*号个数为n = 2*i-1，否则n = 2*( size-i+1)-1。问题的关键之二是如何确定每行显示的第一个*号的位置，也就是显示第一个*号之前应显示多少个空格。经过分析得知：每行应显示的空格数为m = (size - n) / 2个。,循
38、环控制程序举例,循环控制程序举例,#include #include void main ( ) int i, j, k, m, n, size;printf (“input size: “); /输入大小提示scanf (“%d”, /程序结束,for (i = 1; i = size; i+) /控制行数n = (i = (size+1)/2) ? i : size-i+1; /每行中“*“号的个数n = 2 * n - 1;m = (size - n) / 2 + 15; /每行打印“*“之前应打印的空格数for (k = 1; k = m; k+) /打印每行前面的空格printf (
39、“ “);for (j = 1; j = n; j+) /打印每行的“*“printf (“*“);printf (“n“); /打印一行后，回车换行 ,本章主要讨论了循环结构程序设计的有关方法，重点介绍了与C语言三种循环控制结构有关的while语句、do-while语句及for语句。本章所涉及到的主要关键字有：while、do、for、goto、break、continue。 语言提供了三种循环语句。for语句主要适用于循环次数确定的循环结构。循环次数及控制条件要在循环过程中才能确定的循环可用 while或do-while语句。三种循环语句可以相互嵌套组成多重循环，循环之间可以并列但不能交叉
40、。三种循环结构可以相互转换。可用转移语句把流程转出循环体外，但不能从外面转向循环体内。在循环程序中应避免出现死循环，即应保证循环控制变量的值在运行过程中可以得到修改，并使循环条件逐步变为假，从而结束循环。break、continue和goto语句都可用于流程控制。其中，break语句用于退出switch或一层循环结构，continue语句用于结束本次循环，继续执行下一次循环，goto语句无条件转移到标号所标识的语句处去执行。当程序需要退出多重循环时，用goto语句比用break语句更直接方便。,结构化程序设计,Structured Programming，简称SP 1965年，最早由E.W.D
41、ijkstra在一次国际会议上提出 1966年，C.Bohm和G.Jacopini首先证明了： 只用顺序、选择、循环三种基本的控制结构就能实现任何单入口、单出口的程序 给结构化程序设计奠定了基础 1971年，IBM公司的Mills提出： 程序应该只有一个入口和一个出口 进一步补充了结构化程序的规则,一个比较流行的定义是： 结构化程序设计是一种进行程序设计的原则和方法 它避免使用goto语句 采用“自顶向下、逐步求精”方法进行程序设计 按照这种原则和方法设计出的程序的特点为：,结构化程序设计,结构清晰 容易阅读 容易修改 容易验证,结构化程序设计的核心思想,采用顺序、选择和循环三种基本结构作为程序设计的基本单元 只有一个入口； 只有一个出口； 无死语句，即不存在永远都执行不到的语句； 无死循环，即不存在永远都执行不完的循环。 采用“自顶向下、逐步求精”和模块化的方法进行结构化程序设计 Top-down, Stepwise refinement1971年，wirth提出 先全局后局部 先整体后细节 先抽象后具体,结构化程序设计,if-else switch for while do-while break continue,结构化程序设计,结构化的控制语句：,_ _,
