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第5章 循环结构程序设计,北京科技大学 计算机系,C 语言程序设计,2020/8/14,2,问题1： 如何根据收入，确定一个人的纳税比例及纳税额？,当一个公司有多名员工时，如何计算每个人的纳税比例及纳税额？,提出问题：,C语言：循环语句,?,?,问题2 如何根据学生的分数判断是否及格？,如何根据全班学生的分数，分别判断他们是否及格？,2020/8/14,3,本章主要内容,while循环控制 do-while循环控制 for循环控制 用goto语句实现循环控制 循环结构中的跳转语句 循环的嵌套 循环结构程序设计举例,2020/8/14,4,5.1 while循环控制,语句一般格式 while （表达式） 语句,一般为关系表达式或逻辑表达式，也可以是C语言其他类型的合法表达式 用来控制循环体是否执行,称为内嵌语句，可以是基本语句、控制语句，也可以是复合语句 是循环重复执行的部分,2020/8/14,5,功能：,计算表达式的值，为非0（逻辑真）时，重复执行内嵌语句，每执行一次，就判断一次表达式的值，直到表达式的值为0 时结束循环，转去执行while后面的语句。,循环控制条件,循环体,2020/8/14,6,例如：,【例5.1】编写程序，求100个自然数的和 即： s=1+2+3+ +100,思路：寻找加数与求和的规律,加数i从1变到100，每循环一次，使i增1，直到i的值超过100。i的初值设为1。 求和设变量 sum 存放和，循环求sum=sum+i，直至i超过100。,2020/8/14,7,算法和程序：,main( ) int i,sum; i=1; sum=0; while (i=100) sum=sum+i; i+; printf(sum=%dn,sum); ,运行jc5_1,程序输出结果： sum=5050,i: 循环控制变量 sum: 累加器,2020/8/14,8,注意：,如果while的 (表达式) 值为0，则循环体一次也不执行 (例如当i的初值=101) 。 在循环体中必须有使循环趋向结束的操作，否则循环将无限进行（死循环）。 在循环体中，语句的先后位置必须符合逻辑，否则会影响运算结果。,思考程序段的输出？ while (i=100) i+; sum=sum+i; ,运行后，输出： sum=5150 原因是什么？,2020/8/14,9, int i=0; while ( +i +i; 判断 i 判断i +i; sum+=i,不同的while 语句形式,设：sum=0; int i=1; while ( i sum+=i; +i ;,运行结束后： i、sum = ?,运行结束后： i=101,sum=5050 i=101,sum=5050 i=101,sum=5050 i=100,sum=5050,运行jC5_a,2020/8/14,10,其他的while 语句形式,while (0) . 由于表达式恒等于0，所以循环体永远也不会执行，是一个逻辑错误的语句,while (1) . 由于表达式恒等于1，所以不可能通过循环控制条件来结束循环体的执行，即死循环。 为了保证循环正常运行，应该特别注意： 循环控制条件的描述 控制条件的初始状态（初始值） 循环体内部对控制条件的影响,2020/8/14,11,5.2 do-while语句,语句一般格式 do 语句 while （表达式）； 功能： 先执行内嵌语句（循环体），之后计算表达式的值，不为0（逻辑真）时，再执行循环体并判断条件，直到表达式的值为 0 结束循环，转去执行while下面的语句。,2020/8/14,12,do-while循环的算法,N-S结构图,main( ) int i=1,sum=0; do sum=sum+i; i+; while (i=100); printf(%dn,sum); ,用do-while语句 求100个自然数的和,2020/8/14,13,说明：,while和do-while都能实现循环控制，while结构程序通常都可以转换成do-while结构,区别： do- while 语句先执行循环体再判断条件，循环体至少执行一次； while 语句先判断条件再执行循环体，循环体有可能一次也不执行 dowhile循环体中一定要有能使表达式值趋于0的操作(如i+)，否则会出现死循环。,2020/8/14,14,do-while语句的简单应用,【例5.3】用辗转相除法求m和n的最大公约数,思路： 先求m和n相除的余数r 然后将mn，将nr，并判断r（或n） 如果r0，再重复求余数，直到 r 等于 0 时结束循环 此时的m为最大公约数,2020/8/14,15,算法和程序：,main( ) int m,n,r; scanf(%d, %d, ,运行jc5_3,程序运行情况如下： 24, 60 12,2020/8/14,16,5.3 for语句,语句一般格式 for (表达式1;表达式2;表达式3) 语句,功能： 计算表达式1的值，再判断表达式2，如果其值为非0（逻辑真），则执行内嵌语句(循环体)，并计算表达式3；之后再去判断表达式2，一直到其值为0时结束循环，执行后续语句。,循环初始条件,循环控制条件,循环体,2020/8/14,17,for语句的算法,例如： main( ) int i,sum; sum=0; for ( i=1; i=100; i+) sum=sum+i; printf(sum=%dn,sum); ,可部分或全部省略，但“;”不可省略,2020/8/14,18,省略for语句的表达式, 表达式1、2、3全省略，即： for ( ; ; ) 就等同于：while (1)，会无限循环（死循环）,注意：在省略某个表达式时，应在适当位置进行循环控制的必要操作，以保证循环的正确执行, 省略表达式1和表达式3，即： for（；表达式2；） 就等同于：while（ 表达式2 ） 省略表达式2，即： for（表达式1； ；表达式3） 就等同于：表达式1; while(1)表达式3;,2020/8/14,19,例如：, i=1; for ( ; i=100; i+) sum+=i；, for (i=1; ; i+) if(i100) for (i=1; i100) i+; ,2020/8/14,20,说明：,所有用 while 语句实现的循环都可以用for 语句实现。,等价于：,for(表达式1；表达式2 ；表达式3) 语句；,表达式1； while （表达式2） 语句； 表达式3； ,2020/8/14,21,for语句的简单应用,【例5.4】求n! ，即计算p=123n的值。,思路：求阶乘与求累加的运算处理过程类似，只要将“+”变为“*”。,设置： 乘数i ，初值为1，终值为n（n是循环控制终值，需要从键盘输入） 累乘器 p ，每次循环令p = p*i,2020/8/14,22,程序：,main( ) int i, n; long p; p=1; printf(Enter n:); scanf(%d, ,思考： 如何输出1!, 2!, , n! ？ 如何求s =1!+ 2!+ + n! ？,运行jc5_4,2020/8/14,23,熟悉几个循环语句,while (!x) x+; 当 x=0 时，执行循环体x+;,while (c=getchar( ) != n) n=n+1; n 称为计数器，作用是统计输入字符的个数 while (num+5); 先执行循环体x*=-3，再判断条件(x5) for (n=0; n26; n+) printf(%c , n+A); 作用是输出26个大写字母 for (sum=0, i=1; i=100; sum=sum+i, i+=2) ; 作用是计算100以内的奇数和,2020/8/14,24,几种循环语句的比较,while和do-while语句的表达式只有一个，for语句有三个。 while 和for先判断循环条件后执行循环体，do-while语句先执行循环体后判断循环条件。,while语句多用于循环次数不定的情况 do-while语句多用于至少要运行一次的情况 for语句多用于要赋初值或循环次数固定的情况,2020/8/14,25,5.4 用goto语句实现循环,有兴趣的同学自学 不提倡使用goto语句,注意： goto语句能实现程序无条件转移，为编程提供了便利。但是无限制地使用，会破坏程序的结构化程度。因此应限制使用。,2020/8/14,26,5.5 循环结构中的跳转语句,有如下三种语句实现跳转： continue语句 break语句 goto语句 在循环语句的循环体中使用，可以进行循环的流程控制,2020/8/14,27,5.5.1 continue语句及应用,功能： 中断循环体的本次执行（即跳过循环体中尚未执行的语句），立即开始执行下一次循环。,continue;,while语句,continue;,do-while语句,continue;,for语句,2020/8/14,28,例如：, int x,n=0,s=0; while (n10) scanf(%d, int x,n=0,s=0; do scanf(%d, for (n=0,s=0; n10; ) scanf(%d, ,2020/8/14,29,应用举例,【例5.7】把100200之间能被7整除的数，以十个数为一行的形式输出，最后输出一共有多少个这样的数。,思路： 设变量n，从100变化到200； 对每个n进行判断，当n不能被7整除时，终止本次循环，否则就输出这个数； 设变量j作为输出个数的计数器，每输出一个数就令j+； 当输出了10个数时（即j%10等于0），输出n 退出循环后输出j的值。,2020/8/14,30,算法和程序,main( ) int n,j=0; for(n=100;n=200;n+) if (n%7!=0) continue; printf(%6d,n); j+; if (j%10=0) printf(n); printf(n); printf(j=%dn,j); ,运行jc5_7,2020/8/14,31,5.5.2 循环中break的应用,功能： 利用break语句能够强迫终止本层循环，转到后续语句执行。,break;,while语句,break;,do-while语句,break;,for语句,2020/8/14,32,例如：, int x,n=0,s=0; while (n10) scanf(%d, int x,n=0,s=0; do scanf(%d, for (n=0,s=0; n10; n+ ) scanf(%d, ,2020/8/14,33,5.6 循环的嵌套,如果循环语句的循环体内又包含了另一条循环语句，则称为循环的嵌套 例如：,#include main( ) int i, j; for ( i=1; i10; i+ ) for ( j=1; j=i; j+ ) printf ( (j=i) ? %4dn : %4d , i*j); ,运行jc5_a,外循环语句,内循环语句,外循环体,内循环体,2020/8/14,34,注意：,while、do-while、for循环语句可以并列，也可以相互嵌套，但要层次清楚，不能出现交叉。 多重循环程序执行时，外层循环每执行一次，内层循环都需要循环执行多次。 例如：,for(a=1;a=10;a+) for (b=0;b=5;b+) ,外循环执行了10次，内循环执行6次 循环正常结束时，内循环执行了106=60次,2020/8/14,35,5.7 循环结构程序设计,【例5.5】按每行输出5个数的形式输出Fibonacci数列的前20项 。,思路：Fibonacci数列的前几项是：1、1、2、3、5、8、13、21、34、。此数列的变化规律是：,设变量f1、f2和f3，并为f1和f2赋初值1，令f3=f1+f2得到第3项； 将f1f2， f2f3，再求f3=f1+f2得到第4项； 依此类推求第5项、第6项,这是一种递推算法 应采用循环实现,2020/8/14,36,算法和程序,#define N 20 main( ) int i,f1,f2,f3; f1=f2=1; printf(n%8d%8d,f1,f2); for (i=3; i=N; i+) f3=f1+f2; f1=f2; f2=f3; printf(%8d,f3); if (i%5=0) printf(n); ,运行jc5_5,2020/8/14,37,举例2,【例5.12】判断输入的某个数m是否为素数。若是素数，输出“YES”，若不是，输出“NO”。,思路：素数是指只能被1和它本身整除的数，如5、7、11、17、等。,分别用2、3、，m-1尝试能否整除整数m。如果m能被某个数整除，则m就不是素数。,这是一种穷举算法 设除数为j，从2循环到m-1,2020/8/14,38,算法和程序：,#include math.h main( ) int j,m,k; printf(Enter an integer number: ); scanf(%d, ,运行jc5_12,2020/8/14,39,程序的优化,对于穷举法来说，为了提高程序的效率，就要减少尝试次数。,#include math.h main( ) int j,m,k; printf(Enter an integer number: ); scanf(%d, ,设m=15，15=3*5; 尝试了15%3 后，没有必要再尝试15%5 即： k是尝试的中点,作业(1)：如何输出100200中所有的素数 ,4个1行,2020/8/14,40,举例3,【例5.13】用牛顿迭代法求方程 2x3+4x2-7x-6=0 在x=1.5附近的根。,思路：设xn为一个接近xa的近似根，过(xn, f(xn) 点做切线，切线方程为：,即:,牛顿迭代公式,2020/8/14,41,算法基本步骤：, 先设一个方程近似根x0，求出方程f的值和方程导数f1的值； f=2x03+4x02-7x0-6 f1=6x02+8x0-7 用迭代公式x=x0-f/f1进行迭代，求出x比x0要接近方程真实的根； 当|x-x0|大于某个很小的数时(如10-6)，认为未找到，此时将xx0，再次求f、f1，并迭代，又求出一个新的更接近方程根的x； 一直到 |x-x0|10-6时得到方程近似根：x或x0。,这是一种迭代算法 用循环实现,2020/8/14,42,算法和程序：,#include math.h main( ) float x,x0,f,f1; x=1.5; do x0=x; f=2*x0*x0*x0+4*x0*x0-7*x0-6; f1=6*x0*x0+8*x0-7; x=x0-f/f1; while(fabs(x-x0)1e-6); printf(%fn,x); ,运行jc5_13,2020/8/14,43,举例4,【例5.11】编程序求210000以内的完全数。,完全数：一个数的因子（除了这个数本身）之和等于该数本身。,思路： 设定i从2变到10000，对每个i找到其因子和s； 判定 i=s？若相等，则i为完全数，否则不是。,例如：6的因子是1、2、3，因子和 1+2+36 因此 6 是完全数,使用穷举算法 用双层循环实现,2020/8/14,44,算法和程序：,main( ) int i,j,s; for (i=2; i=10000; i+) s=0; for (j=1; ji; j+) if (i%j=0) s+=j; if (i=s) printf(%6dn,s); ,运行jc5_11,2020/8/14,45,举例5,【例5.10】编程序，输出以下图形。,* * * *,一共有4 行，每行由空格和星号组成：空格数按行增加，星号按行减少 变量 i 控制输出行数， 从1变化到4 变量 j 控制输出每行的空格和星号： j 从1变化到 i，每次输出一个空格 j 从1变化到 8-2*i1，每次输出一个星号,使用双重循环实现,思路：,2020/8/14,46,算法和程序：,main( ) int i,j; for (i=1; i=4; i+) for (j=1; j=i; j+) printf( ); for (j=1;j=8-(2*i-1);j+) printf(*); printf(n); ,作业(2)： 如何输出10行图形？ 输出图形向右平移20个字符位置，应如何修改程序？,运行jc5_10,
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