C第2版(第5章_循环结构)

第5章循环结构第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5.1for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。5.1for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}5.1for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。初始表达式条件表达式语句体循环表达式FT5.1for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.c1001ii5.1for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”。5.1for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。5.1for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。5.1for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a0，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。ibiai5.1for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。ibiaiiaibi5.1for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“*”。5.1for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。5.1for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。5.1for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(ab)，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？i＜N定义整型变量i,right=0,error=0定义整型变量a,b,op,result,input定义字符型变量ops随机生成a,b,ops;用switch生成算术表达式;输出对错统计结果NY用户输入运算结果；判断用户输入结果的对错；i++开始结束5.2while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循环表达式≠0F循环语句循环变量表达式T5.2while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。5.2while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)5.2while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？5.2while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.ccount=0(ch=getchar())!=EOFcount=count+1输出countFT开始结束5.2while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。5.3do-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。表达式的值≠0循环体语句FT5.3do-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。②for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。5.3do-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.c1001ii初始化循环变量i=1级数的和sum=0sum=sum+i;i++;i≤100输出sumTF开始结束5.3do-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。357sin3!5!7!xxxxx2(1)xnn2(1)()xnntt5.3do-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。doubles,t,x;intn=1输入x的值s=0;t=x;s=s+t;n=n+2;t=t*(–x*x)/(n*(n–1));fabs(t)≥le–7输出结果：sin(x)的值TF开始结束5.4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。5.4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area100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_11floatpi=3,14159,area;intr;r=1r≤10area=pi*r*rarea＞100break;输出r,arear++输出跳出循环的r,area值FTFT开始结束5.4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