C语言程序设计第3章.ppt

LOGO 肖 洁 大连工业大学管理学院 第三章 C语言程序的流程控制 算 法 1 关系运算符和关系表达式 2 选择结构程序设计 3 逻辑运算符和逻辑表达式 4 循环结构程序设计 5 3.1 算 法 一 . 算法的概念 二 . 算法的基本性质 三 . 结构化程序设计 四 . 算法的描述 一 . 算法的概念 算法： 解决问题确定的方法和有限的步骤 称作为算法 。 一个程序应包括两个方面的内容 : 对数据的描述：数据结构 对操作的描述：算法 完整的程序设计应该是 : 程序设计 数据结构 算法 方法 工具 二 . 算法的基本性质 有穷性： 算法必须在执行有限个操作后终 止； 确定性： 算法中每一步的含义必须是确切 的，不可出现任何二义性； 有效性： 算法中的每一步操作都应该能有 效执行，一个不可执行的操作是无效的； 有 0个或多个输入 ； 有 1个或多个输出 。 三 . 结构化程序设计 结构化程序设计方法主要包括： 只采用顺序、选择、循环三种基本的程 序控制结构来编制程序，从而使程序具有 良好的结构； 程序设计自顶而下； 用结构化程序设计流程图表示算法。 四 . 算法的描述 1 流程图 2 N-S图 3 伪代码 四 . 算法的描述 1. 流程图 过程 判断 数据 预定义过程 起止 流程线 连接 注释 常用的流程图标准化符号 用流程图描述程序的三种基本结构 特点： 一个入口，一个出口 顺序执行 S1 S2 a b 顺序结构 选择结构 (if 语句 ) 语句 1 语句 2 条件 Y N 功能 ： 判断条件为真时执行语句，否则 跳过 语句 单选择 双选择 用流程图描述程序的三种基本结构 语句 N 条件 Y 循环结构 循环体 N 条件 Y while循环 do-while型循环 条件 N Y 循环体 用流程图描述程序的三种基本结构 例：交换两个变量的值 a t b 1 2 3 t=a a=b b=t 例 3.1 用流程图描述从三个数中取最大数的算法。 a=b 输入 a,b,c max=a 真 假 max=b max=c 真 假 输出 max 输出 c 开始 结束 i=max max=n 求最大值、最小值问题 常用算法：例如一种打擂台的方法。 n个数中，先假设 第一个数为最大值 ，成 为擂主，依次同第 2， 3， n个数据 逐一比 较 ， 一旦某个数大，马上替换擂主 ；所有值比 较完，最大值也就获得。 求最小值问题则先假设 为最小值 。 bmax 假 真 假 输出 max 结束 max=a 真 max=c cmax max=b 开始 输入 a,b,c 四 . 算法的描述 2. N-S图 N-S图的每一种基本结构都是一个矩形框 S1 S2 S3 P S1 S2 当 P S 假 真 （ c）当型重复结构 （ a）顺序结构 （ b）选择结构 a=b max=a max=b 输入 a， b， c 假 真 max=c 输出 max 输出 c 真 假 当 i=max max=n 真 假 输入 n 初始化： max=0， i=1 输出 max 四 . 算法的描述 3. 伪代码 四 . 算法的描述 输入 a,b,c； if(a=b) max=a; else max=b; if(max=c) 输出 max; else 输出 c； 初始化： max=0,i=1; 当（ i=max) max=n; 输出 max; 小 结 算法概念 算法特性 结构化程序设计：顺序、选择、循环结构 算法的描述：标准流程图、 N-S图、伪代码 交换两个数算法 求一系列数最大值的算法 3.2关系运算符和关系表达式 一、关系运算符 关系运算是进行比较大小的运算，并产生运算结果 1（真）或 0（假）。 语言中的关系运算符有种 : 、 、 ! 优先次序：前种同级，高于后种（后种同级） 关系运算符的结合性为从左到右； 如： 32 2+ac+6 c=ab; (a-b)=1; b+cbc; (自左至右 ) 3.2关系运算符和关系表达式 注意 : 避免对两个实数表达式作“相等”或“不相等” 的判别 1.0/3.0*3.0=1.0 fabs (1.0/3.0* 3.0-1.0) 1e-5 3.2关系运算符和关系表达式 要表示 x在区间 a,b中， a =x =b a =x 分析 z%2=0 的值？ 如果 z为偶数，则 z%2=0的值为 1； 否则 z为奇数，则 z%2=0的值为 0； 因此， z%2=0是断言 “ z是偶数 ” 的 c语言判断式。 2. x与 y的个位数字相同 x%10=y%10 如何判断十位数上数字相同 ? 3.3 逻辑运算与逻辑表达式 一、逻辑运算符和表达式 C语言提供三种逻辑运算符： 例 : if (ab) x=a; 1. 单选择 if语句 语句 假 (0) 条件 真 (!0) 条件 可以是关系表达式 或逻辑表达式 一、 if 语句 2. 双选择 if语句 语句格式 : if (条件 ) 语句组 1; else 语句组 2; 功能 ： 当条件为非零时执行 语句组 1 否则执行 语句组 2。 语句组 1 条件 语句组 2 真 (!0) 假 (0) 一、 if 语句 if(a60) printf(“及格 n”)； else printf(“不及格 n”); main() int a; scanf(“%d”, if (a60) printf(“%dn”,a); 输出不及格的成绩 例 1 一、 if 语句 #include main( ) int a,b,max; printf(Input a and b=); scanf(%d%d, /* input number a and b*/ if ( ab ) max=a; /*如果 ab,则将 a=max */ else max=b; /* 否则， b=max */ printf(The max of a and b is : %dn, max); ab? max=b max=a Y N 求 a和 b两数中较大的一个 例 2 一、 if 语句 说出下列程序的输出结果 ： #include main() int a; scanf(%d, if (a50) printf(%d,a); if (a40) printf(%d,a); if (a30) printf(%d,a); 例 3 程序运行 : 输入 58， 输出 ? 输入 30， 输出？ 一、 if 语句 3.有关 if语句的说明 条件后面不加分号 语句之后有分号 else不是语句，不能单独使用 当 if后有多个执行语句时，必须用 将多个语句括 起来，构成一个复合语句，而 之外不必有分号。 if后面的表达式一般为逻辑表达式或关系表达式， 也可以是任意数值类型表达式。 一、 if 语句 该语句是合法的： if(3) printf(“ok!”); 4、 if语句的嵌套 格式： if（表达式） if( 表达式 1） 语句 11; else 语句 12; else if (表达式 2） 语句 21; else 语句 22; 在 if语句的“语句 1” 或“ 语句 2” 中又包含着 if语句 判断表达式的值，若为非 0，再判断 表达式 1的 值，非 0执行语句 11，否则执行语句 12 若表达式的值为 0，再判断 表达式 2的值，非 0 执行语句 21，否则执行语句 22 功能 ： 外 if 内嵌 if 一、 if 语句 下列程序段表示的数学式 ? y=-1; if (x!=0) if (x0) y=2*sin(x); else y=0; 程序段表示的数学式 1: 0 (x0) 讨论 :给第二个 if行加 后表示的数学式？ 程序段表示的数学式 2: -1 (x0) 数学式 1程序可表示为 : y=-1; if (x!=0) if (x0) y=2*sin(x); else y=0; 思考 强调 ： if和 else可成对出现， 也可不成对出现，每个 else 都与距其最近的 if配对。 一、 if 语句 写一程序，判断某一年是否闰年。 其中： leap代表闰年的信息， leap=1闰年， leap=0 非闰年 main( ) int year, leap; scanf(“%d”, leap=0; if(year%4= =0 if(leap= =1) printf(“%d is ”, year); else printf(“%d is not ”, year); printf(“a leap yearn”); #include main( ) int year, leap; scanf(%d, leap=0; if(year%4=0 if(leap=1) printf(%dn is a leap year, year); else printf(%dn is not a leap year, year); return(0); 例 4 输入： 1989 结果为： 1989 is not a leap year 输入： 2000 结果为： 2000 is a leap year 1、 if语句的多重选择形式： if(表达式 1) 语句 1 else if(表达式 2) 语句 2 else if(表达式 3) 语句 3 else if(表达式 m) 语句 m else 语句 n 仅执行表达式为真的后面内嵌语句 ,若所有的表达式 值都为 0,则执行最后一个 else后的内嵌语句 . 二、 ifelse if结构 语句 1 语句 2 语句 3 真 假 表达式 1 假 真 表达式 2 真 假 表达式 3 二、 ifelse if结构 根据百分制分数决定成绩的等级： 80 分以上为 A级； 70 分及以上， 80分以下， B级； 60 分及以上， 70分以下， C级； 60 分以下， D级。 真 假 score=80 score=70 等级 A 真 假 输入 score score=60 等级 B 等级 D 等级 C 二、 ifelse if结构 例 5 #include int main(void) float score; printf(Input a score:); scanf(%f, if (score = 80) printf (%f is An,score); else if (score = 70) printf (%f is Bn,score); else if (score = 60) printf (%f is Cn,score); else printf (%f is Dn,score); 2、 缩排 是源程序普遍使用的 书写方法，它是语句 相对于上一条语句退 后若干个字符位置的 书写方法。 缩排的目的 就是 为了使源程序的层次 清晰明了，增加源程 序的可读性。 #include main() int x; scanf(“%d”, if (x0) printf(“X is positive.”); x=x+1; else printf (“X is negative.”); 缩进 缩进 缩进 二、 ifelse if结构 main() int i=1,j=1,k=2; if(j+|k+) 程序输出结果是： (C ) A 1,1,2 B. 2,2,1 C. 2,2,2 D. 2,2,3 main() int a=5,b=4,c=3,d=2; if(abc) printf(“%d”,d); else if (c-1=d)=1) printf(“%dn”,d+1); else printf(“%dn”,d+2); 程序输出结果是： (B ) A. 2 B. 3 C. 4 D. 编译时有错 ， 无结果 三、 switch 语句 1、一般格式： switch（ 表达式 ） case 常量表达式 1：语句序列 1 break; case 常量表达式 2：语句序列 2 break; ： case 常量表达式 n：语句序列 n break; default ：语句序列 n+1 表达式 语句序列 1 语句序列 2 语句序列 n 语句序列 n+1 常量表达式 1 常量表达式 2 常量表达式 n default 2、流程图 表达式 语句序列 1 常量表达式 1: 语句序列 2 常量表达式 2: 语句序列 i 常量表达式 i: 语句序列 n 常量表达式 n: 语句序列 n+1 default break; break; break; break; break; 三、 switch 语句 3、 switch语句说明： “常量表达式” 的值一般是整型、字符型或枚举 类型，并且是互不相同的。 default子句是 switch中的可选项 ， 其位置不一定 要写在最后 。 多个 case可以共用一组语句 。 break语句的作用是结束本层 switch语句 。 case后的语句序列可以是一条语句，也可以是多条 语句，此时多条语句不必用括号括起来。 三、 switch 语句 switch结构允许嵌套。 #include stdio.h main() int score;char grade; printf(please input a students score:n); scanf(%d, switch(score/10) case 0: case 1: case 2: case 3: case 4: case 5: grade=E;break; case 6: grade=D;break; case 7: grade=C;break; case 8 : grade=B;break; case 9: case 10 : grade=A;break; default: printf(data error!n); grade ； printf(“score=%d, grade=%c”,score,grade); 例 6 #include main() int score;char grade; printf(please input a students score:n); scanf(%d, switch(score%10) case 0: case 1: case 2: case 3: case 4: case 5: grade=E;break; case 6: grade=D;break; case 7: grade=C;break; case 8 : grade=B;break; case 9: case 10 : grade=A;break; default: printf(data error!n); printf(score=%d, grade=%c,score,grade); return (0); 书例 3.9 联想猜词游戏 例 7 三、 switch 语句 运输公司对用户计算运费。距离 (s)越远，每公 里运费越低。折扣为 d (discount)，每公里每吨货 物的基本运费为 p (price),货物重 w (weight)，总运 费 f (freight) , f=p * w * s * (1- d), 标准如下： 例 8 s/250后分界值分别为 1-2-4-8-12 s s s s s s d 300 015.0 300 0200 01.0 200 0100 008.0 100 050005.0 50025002.0 2500 main( ) int c,s; float p, w, d , f ; scanf(“%f , %f , %d”, if(s=3000) c=12; else c= s / 250; switch( c ) case 0: d=0 ; break ; case 1: d=2 ; break ; case 2: case 3: d=5; break; case 4: case 5: case 6: case 7: d=8 ; break ; case 8: case 9: case 10: case 11: d=10 ; break ; case 12: d=15 ; f=p*w*s*(1-d/100.0) ; printf(“freight=%15.4f ”, f ) ; 运行： 100,20,300 结果： freight= 588000.0000 格式： 表达式 ？ 表达式 ： 表达式 功能：判断表达式的值，该值为 “ 非 0”， 则取表达式 2的值，为 “ 0 ”时，取表达式 3的 值。 如： max=ab ? a : b 若 a=3, b=2, 则 max=? 说明： (1) 条件运算符优于赋值运算符。 (2) 条件运算符的结合方向为 “自 右 向 左 ”。 如：当 a=1,b=2,c=3, d=4 时， 表达式 ab ? a : cd ? c : d , 值为： ? 如： 若 x=1,y=0,a=3,b=-3 表达式 (yx?a:b) else x=y; (y0)?x=-y:x=y; 等价 等 价 x = (yy?1.2:6 ,当 xy成立时 条件表达式 的 值 为 1.2,否则为实型数据 6.0(8bytes)。 c=xy?1:s,当 xy成立时 c=1,否则 c= s (4bytes)。 四、条件运算符 将输入的大写字母转换为小写字母。 main( ) char ch; scanf(“%c”, ch=(ch=A printf(“%c”, ch); 输入 输出 a 例 9 四、条件运算符 #include int main(void) float a,b; printf (input 2 relas please:); scanf (%f%f, printf (The max is %f n,a b?a:b); return 0; 书例 3.11 输入两数，输出大者。 例 10 四、条件运算符 小 结 if语句实现单分支 if-else语句实现两个分支 switch-break语句实现多分支 嵌套 if语句可以实现复杂的分支结构 (注意 else与哪个 if 结合 ) 条件表达式 3.5 循环结构程序设计 一 . 迭代与穷举算法 二 . while循环结构 三 . dowhile 结构 四 . for结构 五、 break与 continue 一 . 迭代与穷举算法 1、迭代： 是一个不断用新值取代变量的旧值， 或由旧值递推出变量的新值的过程。 例 3.12人口增长问题。 按年 0.2%的增长速度， 现有 13亿人， 10年后将有多少人 ? 设现人口数为 m，则第 1年后人口变为： m = m*(1+0.2%) 迭代与下列因素有关： 初值； 迭代公式； 迭代次数或迭代终止标志。 一 . 迭代与穷举算法 例 3.13 兔子繁殖问题。 设有一对新生兔子，从第三个月开始它们每 个月都生一对兔子。按此规律，并假设没有兔子 死亡，一年后共有多少对兔子。 人们发现每月的兔子数组成如下数列： 1， 1， 2， 3， 5， 8， 13， 21， 34， 并把它称为 Fibonacci数列。 从第 3个数开始，每一个数都是其前面两个相邻数之和。 一 . 迭代与穷举算法 迭代 次数 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 fib1 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 fib2 1 2 3 5 8 13 21 34 55 79 fib 2 3 5 8 13 21 34 55 79 144 一 . 迭代与穷举算法 幼仔数 成兔数 总 数 一 . 迭代与穷举算法 上述算法可以描述为 fib1=fib2=1 (1) fibn=fibn-1+fibn-2 (n =3) (2) fib=fib1+fib2； fib1=fib2; /* 为下一次迭代作准备 */ fib2= fib; 赋初值 迭代公式 一 . 迭代与穷举算法 对问题的所有可能状态一一测试，直到 找到解或将全部可能状态都测试过为止。 2、穷举 一 . 迭代与穷举算法 循环控制有两种办法： 计数 法与 标志 法。 一 . 迭代与穷举算法 当 imax max=n ( 空 ) 真 假 输入第 i个数 n 输入一个数给 max 输出 max 初始化： i=1 例 3.15 输入 10个数，将最大的一个数打印 出来。 一 . 迭代与穷举算法 当不想或无条件使用计数法时，可以使用标 志法。 当 （ n！ =FLAG） nmax max=n ( 空 ) 真 假 输入下一个数 n max=n 输出 max 初始化 ： i=1， FLAG=-32768 输入一个数 n 一 . 迭代与穷举算法 例 3.16 百钱买百鸡问题。 鸡翁一值钱五，鸡母一值钱三，鸡雏三值钱 一。百钱买百鸡，问鸡翁、母、雏各几何 ? (1) 基本解题思路 cocks+hens+chicks=100 5*cocks+3*hens+chicks/3=100 当 （ cocks=19） 找满足题意的 hens和 chicks 输出一组 cocks,hens和 chicks 初始化： cocks=0 cocks + 当 （ cocks=19） 当 （ hens=33） 初始化： cocks=0 输出一组 cocks,hens和 chichs cocks + hens=0 找满足题意的 chicks Hens+ 当 （ cocks=19） 当 （ hens=33） cocks=0 cocks + hens=0 chicks=100-cocks-hens hens+ (5*cocks+3*hens+chicks/3.0)=100 输出一组 cocks, hens和 chickens （空） 真 假 二 . While 循环结构 while (表达式 ) 循环体语句 循环体语句 假 (0) 表达式 真 (!0) 1、语法形式： 例 3.17 人口问题 #include int main(void) double m=13; int i=1; while(i=10) m=m*(1+0.002); i+; printf(“Population after 10 yers is:%fn”,m); return 0; Population after 10 yers is: 13.262353 二 . While 循环结构 例 3.18 Fibonacci算法 C语言的程序实现。 #include main() int fib1=1,fib2=1,fib,i=3; while(i=12) fib=fib1+fib2; fib1=fib2; fib2=fib; i+; printf(“The Fibonacci number after 1 yer is:%dn”,fib); 二 . While 循环结构 例 3.22百钱买百鸡 main() int cocks=0; while(cocks=19) int hens=0; while(hens=33) int chicks; chicks=100-cocks-hens; if(5*cocks+3*hens+chick s/3.0=100) printf(%8d%8d%8dn, cocks,hens,chicks); hens+; cocks+; 当 （ cocks=19） 当 （ hens=33） cocks=0 cocks + hens=0 chicks=100-cocks-hens hens+ (5*cocks+3*hens+chicks/3.0) =100 输出一组 cocks,hens和 chickens （空） 真 假 三 . dowhile 结构 do 循环体 while (表达式 )； 1. dowhile循环语句的形式 表达式 循环体 假 (0) 真 (!0) 先执行语句，后判断条件 循环体至少执行一次 语句 假 (0) 真 (!0) i=100？ sum=sum+i i=i+1 i=1， sum 0 例：用 do-while型循环求： 100 1n n main() int i=1, sum=0; do sum=sum+i; i+; while (i=100); printf(%d,sum); 例： 输入 10个数，将最大的一个数打印出来 #include #define FLAG -32768 main( ) int max,n; printf(“Input a number:”); scanf(“%d”, max n; do scanf(“%d”, if(nmax) max=n; while(n!=FLAG); printf(“The max is:%dn”,max); 当 （ n！ =FLAG） nmax max=n ( 空 ) 真 假 输入下一个数 n max=n 输出 max 初始化 ： i=1， FLAG=-32768 输入一个数 n 四 . for结构 1. for循环语句的形式 for（ 表达式 1； 表达式 2； 表达式 3）语句 表达式 2 表达式 1 语句 表达式 3 假 (0) 真 (!0) 2. 执行过程 说 明 （ 1） 基本的应用形式： for(循环变量赋初值 ;循环条件 ;循环变量增值 ) 例：求级数 12+22+32+ 前 10项之和。 main() int i, sum=0; for (i=1;i=10;i+) sum=sum+i*i; printf(%d,sum); （ 2）三个表达式均可缺省，但起分割作用的两 个分号不可省略。 例如： for( ; ; ) 相当于 while (1) 表达式 1省略，应在 for之前对循环变量赋初值 i=1; for( ; i=10 ; i+) sum=sum+i; 说 明 例：输出 100以内所有偶数的和与所有 奇数的和。 main() int i,s1=0,s2=0; for(i=1;i100;i+) if(i%2=0) s2=s2+i; else s1=s1+i; printf(“s1=%d,s2=%dn”,s1,s2); /* 计算 Fibonacci数 */ #include int main(void) int fib1=1,fib2=1,fib,i; for (i=3;i=12;i+) fib=fib1+fib2; fib1=fib2; fib2=fib; printf(“The Fibonacci number after 1 year is:%dn”,fib); return 0; 当使用计数方式控制重复过程时， 采用 for结构比较方便。 三种循环语句的比较 for语句和 while语句先判断条件，后执行语 句，故循环体有可能一次也不执行，而 do while语句的循环体至少执行一次。 必须在 while 语句和 dowhile语句之前对 循环体变量赋初值，而 for语句可在表达式 1 中对循环变量赋初值。 在循环次数已经确定的情况下，习惯用 for 语句；而对于循环次数不确定只给出循环结 束条件的问题，习惯用 while语句解决。 循环语句的嵌套 for(i=1;i=2;i+) for(j=1;j=2;j+) printf(“%3d”,i+j); printf(“n”); for(i=1;i=2;i+) for(j=1;j=2;j+) printf(“%3d”,i+j); printf(“n”); 输出结果 : 2 3 3 4 输出结果 : 2 3 3 4 五 . break与 continue 1. break 语句 语法： break ; 功能：将流程转到该循环结 构的后面（中途退 出循环结构）。 main( ) int n; for(n=100;n=200;n+) if(n%3= =0) break ; printf(“%6d”,n); 2. continue 语句 语法 ： continue ; 功能 ： 结束循环体的本次执 行（提前结束一个 重复周期）。 main( ) int n; for(n=100;n=200;n+) if(n%3= =0) continue ; printf(“%6d”,n); 100 101 小 结 算法：迭代和穷举 While、 do while 、 for循环 循环嵌套 循环转向控制 break与 continue 练 习 1、输入一个整数 n，判断是否为素数。 在 2 n/2中能否找到一个整数 m能将 n整除。若 m存 在，则 n不是素数；若找不到 m，则 n为素数。 for循环结构用下列表达式控制： 初值： m=2 循环条件： m =n/2 修正： m+ 设标志 flag，初始值为 1，默认是素数。 #include int main(void) int m,n,flag=1; printf(请输入要测试的整数 ： ); scanf(%d, for (m=2;m=n/2;m+) if (n%m=0) flag =0; break; flag? printf(%d是素数 n,n) :printf(%d不是素数 n,n); return 0; scanf(n) m=n/2 m=2 n%m=0 flag=1 printf(不是 ) printf(是 ) Y Y F F F flag=1 flag=0 m+ Y 练 习 2、编写程序输出图形 * * * * * * * * * * 算法： 1. 输入 m； 2. for ( k=1; k=m; k+) 打印 k 个 * ； 换新行 ; 细化： 1. 输入 m； 2. for ( k=1; k=m; k+) for ( j=1; j=k; j+) printf (“*”)； printf(“n”) ; #include main ( ) int k, m, j; scanf ( “%d”, for ( k=1; k=m; k+) for ( j=1; j=k; j+) printf (“*”)； printf(“n”) ; 练 习 main() int i,j,k,n; for(n=100;n=999; n+) i=n/100; j=n/10%10; k=n%10; if(n= =(i*i*i+j*j*j+k*k*k) printf(“%dn”,n); 3、找出 100999之间的 所有“水仙花”数。 例如： 153= 13+33+53 所以， 153是“水仙花” 数。 分析：设 100=n=1e-6) pi= pi+t; n=n+2; s=-s; t=s/n; pi=pi*4; printf(“pi=%10.6fn”,pi); 练 习 715131114 t=1,pi=0,n=1,s=1 当 | t |10-6 pi=pi+t n=n+2 s=-s t=s/n pi=pi*4 输出 pi 求 4、 练 习 5、从 1月 1日开始存钱，第一天存 1分钱，第二天 存 2分钱，第三天 4分，第四天是 8 ，问一年后 存多少钱？ 三个变量：天数、钱数（每天）、总钱数。 天数作循环变量； d 1； d=365； d+； 每天存的钱数： m 1， m=m*2; 一年存的总钱数： sum=0, sum=sum+m; 练 习 int main(void) double money=1,day,sum=0; for(day=1;day=365;day+) sum+=money; money=money*2; printf(%20.2lf,sum/100); return 0;