清华大学C语言教程第7章

C语言程序设计基础教程第七章循环结构程序设计第一节概述第二节goto语句第三节while语句第四节for语句C语言程序设计基础教程第五节循环控制语句第六节几种循环语句的区别第七节程序举例本章小结习题七C语言程序设计基础教程循环结构是3种基本结构之一，是处理问题的基本框架。C语言提供了4种类型的循环语句，即while语句、do…while语句、for语句和goto语句。虽然循环语句在处理问题时的执行顺序、执行次数、定义格式及关键字不同，但它们都是由循环条件和循环体两部分组成的，相互之间可以进行转换。第一节概述C语言程序设计基础教程goto语句为无条件转向语句，它是由语句组和语句标号组成的，其一般格式如下：语句标号goto语句标号其中，语句标号用标识符表示，它的定义规则与定义变量相同。第二节goto语句C语言程序设计基础教程例7.1计算从1加到10的结果：1+2+3+…+10。程序#includestdio.hmain(){inti,num;i=1;num=0;loop:if(i=10)C语言程序设计基础教程{num=num+i;i++;gotoloop;}printf(“1+2+3+…+10=%d\n”,num);}输出C语言程序设计基础教程例7.2计算从1乘到10的结果：1×2×3×…×10，即求10！。程序#includestdio.hmain(){longi,num;i=num=1;loop:num=num*i;C语言程序设计基础教程i++;if(i=10)gotoloop;printf(“1×2×3×…×10=%ld\n”,num);}输出C语言程序设计基础教程分析本程序中使用了当型循环结构，即当满足“i11”时执行大括号内的循环体。本程序除了使用goto语句外，还可以使用for语句、while语句、do…while语句实现。使用for语句实现的具体程序如下：C语言程序设计基础教程#includestdio.hmain(){longi,num;num=1;for(i=1;i=10;i++)num=num*i;printf(“1×2×3×…×10=%ld\n”,num);}C语言程序设计基础教程注意：一般情况下，不主张使用goto语句，因为滥用goto语句可能导致程序流程无规律，可读性差。goto语句的所有功能可以由其他循环语句代替实现。C语言程序设计基础教程在C语言循环控制结构中，while循环和do…while循环功能强大、操作简单、易于理解，本节将结合实例详细介绍这两种循环结构。第三节while语句C语言程序设计基础教程一、do…while语句do…while语句用来实现“直到型”循环结构，其一般格式如下：do{循环体语句;}while(表达式);C语言程序设计基础教程do…while语句的执行过程是先执行一次循环体语句，然后判断表达式，如果表达式成立，则重新执行循环体，如此往复，直到表达式不成立为止；如果表达式不成立，则退出循环体。其执行流程如图7.3.1所示。C语言程序设计基础教程循环体语句表达式成立（非零）不成立（0）图7.3.1do…while语句流程C语言程序设计基础教程例7.3使用do…while语句求10！。程序#includestdio.h#includestdlib.hmain(){inti;longnum;C语言程序设计基础教程i=1;num=1;do{num=num*i;i++;}while(i11);C语言程序设计基础教程printf(“1×2×3×…×10=%ld\n”,num);}输出C语言程序设计基础教程分析本程序中使用了直到型循环结构，首先执行循环语句中的语句，然后判断i是否满足“i11”，如果满足，则重新返回到循环体继续执行；否则退出循环体。C语言程序设计基础教程注意：在使用do…while语句时，应注意以下几点：（1）在书写该循环语句时，为了使结构明了，关键字“do”应独立成行。（2）关键字while中的表达式书写必须合法且合理，以免使程序出现死循环，还有表达式要用“()”括起来，后面一定要加“;”。（3）在循环体中，一定要有趋于循环结束的语句（如在例7.3中语句“i++;”）。C语言程序设计基础教程二、while语句while语句用来实现“当型”循环结构，其一般格式如下：while(表达式){循环体语句;}C语言程序设计基础教程while语句的执行过程是先进行循环条件判断，一般是逻辑表达式或关系表达式，如果表达式成立（即非零），则执行一次循环体语句，然后再判断表达式，如此往复，直到表达式不成立为止；当表达式不成立（即0）时，则退出循环体。其执行流程如图7.3.2所示。C语言程序设计基础教程表达式循环体语句不成立(0)成立(非零)图7.3.2while语句流程C语言程序设计基础教程例7.4国王的许诺问题。相传国际象棋是古印度舍罕王的宰相达依尔发明的。舍罕王非常喜欢象棋，决定让宰相自己选择奖赏。聪明的宰相指着共64格的象棋说：“陛下请赏给我一些麦子吧，就在棋盘的第1个格子放1粒，第2个格子放2粒，第3个格子放4粒，依次类推，以后每个格子都比前一个格子增加1倍，依次把棋盘放满”。请问舍罕王要赏宰相多少粒麦子，合多少立方米（已知1立方米约有麦子1.42e8粒）。C语言程序设计基础教程算法这是一个典型的等比数列问题，麦子总数sum=1+2+22+23+…+264。对于此类问题，可以采用累加的方法，即可求累加和sum。依题可得累加项的通式为term=2n-1（即term=pow(2,n-1)，其中pow表示库函数，2表示底数，(n-1)表示指数）。于是可得麦子总数sum=sum+pow(2,n-1)，其中，sum的初值为0，n∈[1,64]。其流程图如图7.3.3所示。C语言程序设计基础教程计数器count赋初值0|term|10-4?sum=sum+termcount++输出sum值（真非零）（假0）图7.3.3国王的许诺问题流程C语言程序设计基础教程程序#includemath.h#includestdio.h#defineCONST1.42e8main(){intcount;doubleterm,sum;count=0;sum=0;C语言程序设计基础教程while(count64){term=pow(2,count);sum=sum+term;count++;}printf(“Thetotalofwheatis%e\n”,sum);printf(“Thevolumeofwheatis%e\n”,sum/CONST);C语言程序设计基础教程}输出C语言程序设计基础教程注意：在使用while语句时，应注意以下几点：（1）在开始执行循环体前，如果不满足判断条件，则不执行循环体语句。（2）如果循环体中包含一个以上的语句，即复合语句时，应该用“()”括起来。（3）在循环体中，一定要有趋向于循环结束的语句。C语言程序设计基础教程三、while语句与do…while语句的区别在C语言中，while语句和do…while语句在处理同一个循环问题时，它们的结果是相同的，尽管如此，它们之间也存在以下不同点：（1）while循环表达式的圆括号外没有“；”，而do…while循环表达式圆括号外有“；”。C语言程序设计基础教程（2）while循环是当型循环结构，而do…while循环是直到型循环结构。（3）如果while循环表达式的值一开始就为假（即0），则两种循环体的结果是不同的。C语言程序设计基础教程例7.5while语句与do…while语句的区别实例。程序#includestdio.h/*while语句实例*/main(){inti=1;while(i1){C语言程序设计基础教程i=10;}printf(“i=%d\n”,i);}输出C语言程序设计基础教程程序#includestdio.h/*do…while语句实例*/main(){inti=1;{i=10;C语言程序设计基础教程}while(i1);printf(“i=%d\n”,i);}输出C语言程序设计基础教程for语句用于实现当型循环结构，其使用方法灵活，在C程序设计过程中应用频率最高。其一般格式如下：for(表达式1;表达式2;表达式3){循环体语句;}第四节for语句C语言程序设计基础教程其中，表达式1用于初始化循环控制变量；表达式2用于判断循环是否重复执行，即判断循环结束标志；表达式3用于增加循环控制变量。C语言程序设计基础教程for语句的执行过程如下：（1）求解表达式1。（2）求解表达式2，如果它的值为真（即非零），则执行for循环体中的语句，同时执行第（3）步；否则执行第（5）步。（3）求解表达式3。（4）执行第（2）步。（5）结束循环，退出for循环体。其执行流程如图7.4.1所示。C语言程序设计基础教程表达式1表达式3表达式2循环体语句真假图7.4.1for语句流程C语言程序设计基础教程对于for循环语句，应该注意以下两点：（1）这3个表达式之间用分号隔开，表达式可以省略不写，但是分号不能省略。（2）这3个表达式可以是任意合法的C语言表达式。当程序需要对多个变量赋初始值时，表达式1可用逗号表达式顺序地执行多个操作；表达式3也相同。C语言程序设计基础教程例如：inti,j,num=0;for(i=1,j=1;i10;i++,j++){num=num+i+j;}C语言程序设计基础教程一、简单for语句例7.6检测给定的某个整数是否为质数。算法质数又称为素数，指除1和它本身外不能被其他任何数整除的整数，如2，3，5，7，11等。因而测试某个数n是否为质数，只须测试n能否被2，3，4，…，n-1整除，如果不能被整除，则是质数，否则不是质数。C语言程序设计基础教程程序#includestdio.hmain(){inti,num,flag;flag=0;printf(Inputanumber:);scanf(%d,&num);C语言程序设计基础教程if(num2)printf(Thenumber%disnotaprimenumber.\n,num);else{for(i=2;inum;i++)if(num%i==0){C语言程序设计基础教程flag=1;break;}printf(“Thenumber%dis,num);if(flag==1)printf(notaprimenumber.\n);elseC语言程序设计基础教程printf(“aprimenumber.\n”);}}输入Inputanumber:13↙输出C语言程序设计基础教程分析一般情况下，n若不能被2，3，4，…，整除，则n是质数。由于≤n，因而程序中第11行的inum可以改为i=sqrt(num)，可以减少循环的次数，提高程序执行的效率。由于sqrt()函数在math.h中定义，因此在程序执行前要加预处理命令#includemath.h。C语言程序设计基础教程二、for语句的嵌套在C语言中，经常需要把一个循环结构作为另一个循环结构的循环体，这种语句称为循环的嵌套。循环的嵌套包括二重循环和多重循环，一般情况下循环的嵌套都是由for语句来完成的。本小节将重点介绍for语句的二重循环。for语句二重循环的一般格式如下：C语言程序设计基础教程for(表达式1;表达式2;表达式3){循环体语句1;for(表达式4;表达式5;表达式6){循环体语句2;}循环体语句3;}C语言程序设计基础教程for语句嵌套的执行过程如下：（1）求解表达式1。（2）求解表达式2，如果它的值为真（即非零），则执行循环体语句1，接着执行第（3）步，最后执行表达式3，依次类推；否则执行第（5）步。C语言程序设计基础教程（3）求解表达式4，然后执行并判断表达式5，如果它的值为真（即非零），则先执行循环体2，然后执行表达式6，依次类推；否则退出第2层for循环体。（4）先执行循环体语句3，然后执行第（2）步