C语言程序基本控制结构及其应用.ppt

第3章C语言程序基本控制结构及其应用,3.1算法及结构化程序设计,3.1.1算法及其特征算法，程序的灵魂。一个完整的算法应具有如下特征：有穷性确定性可执行性0个或多个输入；1个或多个输出,什么是程序？一个程序应包括两个方面的内容:对数据的描述：数据结构(datastructure)对操作的描述：算法(algorithm)著名计算机科学家沃思提出一个公式:程序=数据结构+算法完整的程序设计是:数据结构算法程序设计方法语言工具,什么是算法？为解决一个问题而采取的方法和步骤，称为算法。1、计算机算法对于计算机算法应该有一个正确的定位。既不能认为计算机是万能的，如“替我理发”计算机目前是无法做到的，也不能认为计算机只能进行数值运算。2、算法的特性有穷性：有限的操作步骤，不能是无限的。确定性：每一步所执行的操作是唯一确定的，不能有歧义。有零个或多个输入：可以没有输入。有一个或多个输出：算法目的是为了求解，解就是输出。至少有一个输出。没有输出的算法是没有意义的。有效性：可操作，可执行。每一步操作都能有效执行，并得到确定结果。如：除数为0，则不能有效的执行。,算法的描述：1、自然语言2、传统流程图3、N-S结构图4、伪代码5、计算机语言计算机语言：严格遵循计算机语言的语法规则所表示的算法。从而完成实际工作到计算机语言的转化。,1、用自然语言表示算法自然语言就是人们日常使用的语言，可以是汉语或英语或其它语言。用自然语言表示通俗易懂，但文字冗长，容易出现“歧义性”。自然语言表示的含义往往不大严格，要根据上下文才能判断其正确含义，描述包含分支和循环的算法时也不很方便。因此，除了那些很简单的问题外，一般不用自然语言描述算法。,2、用流程图表示算法美国国家标准化协会ANSI(AmericanNationalStandardInstitute)规定了一些常用的流程图符号：,3.1.2算法的类型与结构,计算机可处理的算法，一般归纳为“数值算法”和“非数值算法”两类。“数值算法”常用于科学计算，而“非数值算法”则广泛用于各类数据的数据处理，它常常要涉及大数据量和复杂的数据结构。,三种基本结构：Bohra和Jacopini提出了以下三种基本结构：顺序结构、选择结构、循环结构用这三种基本结构作为表示一个良好算法的基本单元。,三种基本结构的图示：顺序结构选择结构,循环结构的图示：当型循环结构直到型循环,三种基本结构的共同特点：(1)只有一个入口；(2)只有一个出口；（请注意：一个菱形判断框有两个出口，而一个选择结构只有一个出口。不要将菱形框的出口和选择结构的出口混淆。）(3)结构内的每一部分都有机会被执行到；(4)结构内不存在“死循环”(无终止的循环)。,不正确的流程表示：,图中没有一条从入口到出口的路径通过A框。,流程内的死循环,扩展：只要具有上述四个特点的都可以作为基本结构。可以自己定义基本结构，并由这些基本结构组成结构化程序。,此图符合基本结构的特点,这是一个多分支选择结构，根据表达式的值决定执行路线。虚线框内的结构是一个入口一个出口，并且有上述全部的四个特点。由此构成的算法结构也是结构化的算法。可以认为这是由三种基本结构所派生出来的。,小结流程图是表示算法的较好的工具。一个流程图包括以下几部分：(1)表示相应操作的框；(2)带箭头的流程线；(3)框内外必要的文字说明。由三种基本结构顺序组成的算法结构，可以解决任何复杂的问题。由基本结构所构成的算法属于“结构化”的算法，它不存在无规律的转向，只在本基本结构内才允许存在分支和向前或向后的跳转。,用N-S流程图表示算法1973年美国学者I.Nassi和B.Shneiderman提出了一种新的流程图形式。在这种流程图中，完全去掉了带箭头的流程线。全部算法写在一个矩形框内，在该框内还可以包含其它的从属于它的框，或者说，由一些基本的框组成一个大的框。这种流程图又称N-S结构化流程图。,N-S流程图用以下的流程图符号：,(1)顺序结构(2)选择结构(3)循环结构,N-S图表示算法的优点比文字描述直观、形象、易于理解；比传统流程图紧凑易画。尤其是它废除了流程线，整个算法结构是由各个基本结构按顺序组成的，N-S流程图中的上下顺序就是执行时的顺序。用N-S图表示的算法都是结构化的算法，因为它不可能出现流程无规律的跳转，而只能自上而下地顺序执行。,题目一将变量a和b中的数交换。（a和b的初值为：a=3b=4),题目二计算z的值。z=|a-b|（输入a、b的值）,题目三求1到5的累加和。,算法举例,这三个例题分别是顺序、选择和循环结构的举例。明确一点：计算机只能完成我们告诉它的工作，其他的不会主动去执行。很傻，它没有智能。,题目一S1:a=3S2:b=4S3:t=aS4:a=bS5:b=tS6:输出a和b的值.,题目二S1:输入a和b的值。S2:判断ab?是：S21:z=a-b,到S3步。否：S22:z=b-a,到S3步。S3:输出z的值。,题目三S1:i=1,s=0S2:当ibthenz=a-belsez=b-aendifprint(z),i=1s=0whileib)printf(a);,3.3.1if分支,格式,举例,if(xy)printf(“%d”,x);,if(表达式)语句,单分支,#includevoidmain()floata,b,t=0;scanf(“%f,%f”,3,43.00,4.00,if(ab)t=a;a=b;b=t;,if(ab)t=a;a=b;b=t;,3,44.00,0.00,当某些语句作为一个整体出现的时候，必须是复合语句的形式。,if(条件表达式)程序块1；else程序块2；,3.3.2if-else分支,例3-4输入一个字符，判断它是否是09之间的字符。#includevoidmain()charc;printf(inputacharacter：);c=getchar();if(c=48,格式,if(xy)printf(“%d”,x);elseprintf(“%d”,y);,双分支,#includevoidmain()floata,b,c,p,s;scanf(“%f,%f,%f”,if(表达式)语句else语句,例：输入三角形的三边，求三角形的面积。,3,4,5s=6.00,3,4,8Notatriangle!,条件表达式,举例,if(ab)max=a;elsemax=b;,双分支,表达式？表达式：表达式,max=(ab)?a:b;,条件运算符的使用条件,若if语句中，在表达式为“真”和“假”时，都只执行一个赋值语句给同一个变量赋值，则可以用简单的条件运算符来处理。,取值,表达式1为真，则取值为表达式2的值；表达式1为假，则取值为表达式3的值。,if（表达式1）语句1elseif（表达式2）语句2elseif（表达式3）语句3elseif（表达式m）语句melse语句n,3.3.3多分支ifelseifelse形式,例3-5：有一个函数，定义如下:0(x50)#includevoidmain()floatx;scanf(%f,格式,举例,多分支,if(cost3000)cash=500;elseif(cost2000)cash=300;elseif(cost1500)cash=200;elseif(cost1000)cash=100;elsecash=0;,if(表达式1)语句elseif(表达式)语句else语句n,语句本身含分号,if语句的嵌套,多分支,在if语句中又包含一个或多个if语句。,被嵌套的条件语句和嵌套进去的条件语句既可是单分支，也可是双分支。,if(表达式)if(表达式)语句else语句elseif(表达式3)语句3else语句4,注意,If与else的配对原则：Else总是与它上面的最近的未配对的if配对。,举例,多分支,已知a=3b=4c=5d=0,d=?,if(ab)d=a;elseif(cb)d=c;elsed=b;,if(ab)if(cb)d=c;elsed=b;,if(ab)if(cb)d=c;elsed=b;,if(ab)if(cb)d=c;elsed=b;elsed=a;,d=5,d=3,d=0,d=4,选择结构程序举例,例1,输入一年号,判断这一年是否为闰年.,选择结构程序举例,例1,输入一年号,判断这一年是否为闰年.,#includevoidmain()intyear,leap;scanf(%d,运行情况如下：输入：1800输出：1800isnotaleapyear输入：2000输出：2000isaleapyear输入：1996输出：1996isaleapyear,选择结构程序举例,例2,求方程ax2+bx+c=0的解.(各种形式),#include#includevoidmain()floata,b,c,disc,x1,x2,realpart,imagpart;scanf(%f,%f,%f,选择结构程序举例,if(条件表达式a)程序段a1;if(条件表达式b)程序段b1;else程序段b2;程序段a2;else程序段a3；,3.3.4条件分支的嵌套,例3-6求解ax2+bx+c=0的完全解。#include#includevoidmain()floata,b,c,x1,x2,p,q,m;scanf(%f%f%f,else,m=b*b-4.0*a*c;if(m=0)x1=(-b+sqrt(m)/(2.0*a);x2=(-b-sqrt(m)/(2.0*a);printf(x1=%fn,x1);printf(x2=%fn,x2);elsep=-b/(2.0*a);q=sqrt(-m)/(2.0*a);printf(x1=%f+%fin,p,q);printf(x2=%f-%fin,p,q);,switch（表达式e）case常量表达式c1：程序段1；break；case常量表达式c2：程序段2；break；case常量表达式cn：程序段n；break；default：程序段n+1；break；,3.3.5开关语句,例3-7根据学生成绩的等级打印出分数段。#includevoidmain()chargrade;printf(inputthegrade(A,B,C,D,E):);scanf(%c,switch语句也可以嵌套使用，下面是典型的switch嵌套的情形:#includevoidmain()intx,y;scanf(%i%i,开关语句,switch(表达式)case常量表达式1：语句1case常量表达式2：语句2case常量表达式3：语句3case常量表达式n：语句ndefault:语句n+1,多分支,当分支较多时，使用嵌套的if语句层数多，程序冗长而且可读性降低。此时可以考虑使用switch语句（开关语句）来处理多分支。,举例,#includevoidmain()chargrade;printf(“请输入考试等级AD:”);scanf(“%c”,B7079606960Error,根据输入的考试成绩等级打印出百分制分数段。A:80100B:7079C:6069D:60,break;,单步执行，演示程序执行过程,举例,#includevoidmain()chargrade;printf(“请输入考试等级AD:”);scanf(“%c”,B7079,根据输入的考试成绩等级打印出百分制分数段。A:80100B:7079C:6069D:60,最后一行的break可以省略。,思考,#includevoidmain()intscore;printf(“请输入考试成绩0100:”);scanf(“%d”,根据输入的考试成绩（百分制整数）打印出等级水平。（使用ifelse语句实现）A:80100B:7079C:6069D:60,思考：使用switch语句如何实现？,程序,思考,#includevoidmain()intscore;printf(“请输入考试成绩0100:”);scanf(“%d”,根据输入的考试成绩（百分制整数）打印出等级水平。（使用switch语句实现）A:80100B:7079C:6069D:60,思考：本程序有问题么？,程序,思考,#includevoidmain()intscore;printf(“请输入考试成绩0100:”);scanf(“%d”,根据输入的考试成绩（百分制整数）打印出等级水平。A:80100B:7079C:6069D:60,太麻烦了。有没有简单的办法呢？,改进程序1,101种情况,#includevoidmain()intscore,p;printf(“请输入考试成绩0100:”);scanf(“%d”,改进程序2,11种情况,思考：不同case值时执行相同的操作，是否可以合并？,#includevoidmain()intscore,p;printf(“请输入考试成绩0100:”);scanf(“%d”,改进程序3,注意：多个case共用一组执行语句时，共用的执行语句写在最后一个case的后面。,选择结构程序举例,#includevoidmain()intc,s;floatp,w,d,f;scanf(%f,%f,%d,例3,运输公司对用户计算运费。路程(s)越远，每公里运费越低。标准如下：没有折扣2%折扣5%折扣8%折扣10%折扣15%折扣设每公里每吨货物的基本运费为p，货物重为w，距离为s，折扣为d，则总运费的计算公式为F=p*w*s*（1-d）,3.4循环结构程序设计,思考,求1100的累加和。重复执行加法操作。叫循环语句。,分析,换一种思路：,sum=1+2+100;,首先设置一个累加器sum，其初值为0，利用sum+=n来计算（n依次取1、2、100），只要解决以下3个问题即可：（1）将n的初值置为1；（2）每执行1次“sum+=n;”后，n增1；（3）当n增到101时，停止计算。此时，sum的值就是1100的累加和。,sum=sum+n;,根据已有的知识，单独实现每一步都不难。但是，由于需要经常使用这种重复计算结构（称为循环结构），C语言提供了3条循环语句来实现，以简化、并规范循环结构程序设计。在语言中，可用以下语句实现循环：（1）用for语句。（2）用do-while语句。（3）用while语句。实现循环结构的控制语句：while语句，do-while语句for语句，goto语句break、continue语句几种循环的比较。,while(条件表达式)程序段；,3.4.1while语句,例3-8：使用while循环求两个正整数的最小公倍数#includevoidmain()intm,n,result;printf(inputtwointegers:);scanf(%d%d,格式,while(表达式)循环体语句,while语句,说明,1、循环体如果包含一个以上的语句，必须使用复合语句形式。2、在循环体中，必须有使循环条件趋向于不满足（假）的语句。3、先判断表达式，后执行语句。如果没有使循环条件趋向于不满足（假）的语句，则循环永远退不出来，称为死循环。,?,含义,当表达式为真（非0值）时，执行while语句中的内嵌语句。,执行过程,while语句,sum=55,举例,求110的累加和。,includevoidmain()inti,sum;i=1;sum=0;while(i=10)sum=sum+i;i+;printf(“sum=%5dn”,sum);,思考,1、如果去掉循环体中的大括号，执行过程将会怎样变化？2、在循环体中，使循环条件趋向于不满足（假）的语句是哪条？,?,1求15的累加和.2求110的奇数和.3求110的偶数和.,do程序段;while(条件表达式)；,3.4.2dowhile语句,例3-9：使用dowhile循环求两个正整数的最小公倍数。#includestdio.hvoidmain()intm,n,result;printf(inputtwointegers:);scanf(%d%d,格式,do循环体语句while(表达式)；,do-while语句,说明,1、循环体如果包含一个以上的语句，必须使用复合语句形式。2、在循环体中，必须有使循环条件趋向于不满足（假）的语句。3、先执行循环体语句，后判断表达式的值。,?,含义,执行do-while语句中的内嵌语句，直到表达式为假（0）才跳出循环。,执行过程,至少执行一次,do-while语句,sum=55,举例,求110的累加和。,includevoidmain()inti,sum;i=1;sum=0;dosum=sum+i;i+;while(i=10);printf(“sum=%5dn”,sum);,思考,1、如果去掉循环体中的大括号，执行过程将会怎样变化？2、在循环体中，使循环条件趋向于不满足（假）的语句是哪条？,举例,while和do-while循环的比较。,includevoidmain()inti,sum;scanf(“%d”,includevoidmain()inti,sum;scanf(“%d”,sum=55,输出：,sum=55,sum=0,输出：,sum=11,此程序的功能？,什么情况下两者结果相同？,i10,结果不同。,for（语句S1；条件表达式C；语句S2）程序段S；,3.4.3for语句,例3-10：用for循环计算12+22+32+42+1002。其程序如下：#includestdio.hvoidmain()intk;longresult=0;for(k=1;k=100;k+)result+=k*k;printf(result=%ldn,result);,格式,for(表达式1；表达式2；表达式3)循环体语句,for语句,for(循环变量赋初值；循环条件；循环变量增值)循环体语句,执行过程,（1）先求解表达式1；（2）求解表达式2，若其值为真，则执行循环体语句，然后执行第（3）步；若为假，则结束循环，转到第（5）步；（3）求解表达式3；（4）转向步骤（2）；（5）循环结束，执行for语句下面的一个语句。,sum=55,举例,求110的累加和。,includevoidmain()inti,sum;sum=0;for(i=1;i=10;i+)sum=sum+i;printf(“sum=%5dn”,sum);,?,1求15的累加和.2求110的奇数和.3求110的偶数和.,for(表达式1；表达式2；表达式3)语句,for语句,说明,三个表达式都可以省略。,for语句,说明,1,i=1;for(;i=10;i+)sum=sum+i;,2,for(i=1;i+)sum=sum+i;,?,3,for(i=1;i=10;)sum=sum+i;i+；,for(i=1;i=10;i+)sum=sum+i;,表达式1可以省略，但其后的分号不可以省略。,没有循环结束条件，构成了死循环,for(i=1;i=10;i+)sum=sum+i;,for语句,说明,4,5,for(;)sum=sum+i;,6,表达式1和表达式3可以是与循环变量无关的表达式。,for(;i=10;)sum=sum+i;i+;,7,表达式2一般是关系表达式，也可以是数值或字符表达式。,while(i=10)sum=sum+i;i+;,while(1)sum=sum+i;,表达式1和表达式3可以同时省略，此时等同于while语句。,for(sum=0,i=1;i=100;i+)sum=sum+i;,建议：for语句中只放与循环控制有关的语句。,3.4.4三种循环的比较,说明,1、三种循环语句在处理循环问题时，一般可以相互替代。,2、对于循环次数固定的问题，用for语句实现比较简单。,3、对于循环次数不确定的问题，可用while语句或do-while语句实现。,4、while语句:先判断，后执行。do-while语句：先执行，后判断。,3.4.5多重循环,非法的嵌套,合法的嵌套,概念,一个循环体内又包含另一个完整的循环结构，称为循环嵌套。,循环嵌套,举例,打印乘法口诀表。,#includevoidmain()inti,j;for(j=1;j10;j+)for(i=1;ij;i+)printf(“%2d%2d=%3d”,i,j,i*j);printf(“n”);,思考1,输入三角形三边，求三角形的面积。,#include#includevoidmain()floata,b,c,s,p;printf(“请输入三角形的三边：);scanf(%f%f%f,考虑输入的三边不构成三角形，应该怎么改？,思考2,输入三角形三边，求三角形的面积。,#include#includevoidmain()floata,b,c,s,p;printf(请输入三角形得三边：);scanf(%f%f%f,elseprintf(“不构成三角形！”）；,希望求多个三角形的面积，而不是每求一次退出，怎么办？,思考3,输入三角形三边，求三角形的面积。,#include#includevoidmain()floata,b,c,s,p;doprintf(请输入三角形得三边：);scanf(%f%f%f,我想退出，怎么办？,#include#includevoidmain()floata,b,c,s,p;charyes_no;doprintf(请输入三角形得三边：);scanf(%f%f%f,思考4,怎么没有起作用？调试看看吧！,#include#includevoidmain()floata,b,c,s,p;charyes_no;doprintf(请输入三角形得三边：);scanf(%f%f%f,思考5,yes_no=getchar();yes_no=getchar();,doscanf(“%c”,124369481216,#includevoidmain()inti,j;for(i=1;i=4;i+)for(j=1;j=i;j+)printf(“%4d”,i*j);printf(“n”);,读程序写结果1,#includevoidmain()inti,j;for(i=1;i=4;i+)for(j=1;j=4-i;j+)printf(“%4c”,);for(j=5-i;j=4;j+)printf(“%4d”,i*j);printf(“n”);,读程序写结果2,4686912481216,#includevoidmain()inti,j;for(i=1;i=4;i+)for(j=1;j=5-i;j+)printf(“%4d”,i*j);printf(“n”);,请同学们写出以下程序的输出结果,1234246364,#includevoidmain()inti,j;for(i=1;i=4;i+)for(j=1;j=i-1;j+)printf(“%4c”,);for(j=i;j=4;j+)printf(“%4d”,i*j);printf(“n”);,123446891216,1、break:退出当前循环或当前switch结构2、continue:用于结束本次循环,3.4.6循环和开关(switch)分支的中途退出,格式,while(表达式1)if(表达式2)break；,break/continue语句,举例,.sum=0;for(i=1;i5)break;sum=sum+i;printf(“sum=%5dn”,sum);.,while(表达式1)if(表达式2)conitue；,结束整个循环,结束本次循环,.sum=0;for(i=1;i=10;i+)if(i=5)continue;sum=sum+i;printf(“sum=%5dn”,sum);.,goto标号；goto语句的使用范围：只局限于一个函数内部；goto语句在程序中最常见的用法有两种：一是实现控制从多重循环内部退出；二是构成循环。,3.4.7goto语句,goto语句,格式,goto语句标号,说明,(1)与if语句一起构成循环结构。(2)不符合结构化程序设计原则，一般不用。,#includevoidmain()intn=1,sum=0;loop:sum+=n;n+;if(n=100)gotoloop;printf(“sum=%dn”,sum);,举例,使用goto语句与标号配合构成循环结构，实现求1100的累加和。,作用：使系统转向标号所在的语句行执行。,标号的定名规则与变量名相同。,例3-14：用户输入一串字符，以n作为结束标志。#includestdio.hvoidmain()charc;printf(inputa$:);doscanf(%c,3.4.8结构化程序设计注意事项,符合完整性要求,不符合完整性要求,符合操作完整性要求,不符合操作完整性要求,例3-17：编程求三个数字x、y、z(09)满足:xyz+zyx=1231。#includestdio.hmain()inti,j,k;for(i=1;i=9;i+)for(j=0;j=9;j+)for(k=0;k1e-6)pi=pi+t;n=n+2;s=-s;t=s/n;pi=pi*4;printf(pi=%10.6fn,pi);,思考：使用哪一种循环控制语句？,pi=1-1/3+输出4*pis=1(-1)n=1,3,5,7t=s/n,例2,求Fibonacci数列的前40个数。,#includevoidmain()longintf1,f2;inti;f1=1;f2=1;for(i=1;i=3),1123581321345589144,例3,判断m是否为素数。,素数（质数）:只能被1和它本身整除的数。,判别方法：57：若256之间的每一个数都除不开56，则57为素数，否则57不是素数。m,k=m-1，i=2k:若每一个i的值都除不开m,则m为素数，否则m不是素数。,flag=1;k=m-1;for(i=2;ia,P68：1、2、3、4；Email：vrlab_bim,作业,