《C語言程序設(shè)計》 課件 第4章 循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計

第4章循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計信息工程學(xué)院主講人：XXX內(nèi)容提要41

循環(huán)結(jié)構(gòu)程序舉例2while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)423do-while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)42for語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)45幾種循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較244442循環(huán)的嵌套2427改變循環(huán)執(zhí)行的狀態(tài)424464.1循環(huán)結(jié)構(gòu)程序舉例首先，考慮這樣一個問題：在屏幕上依次輸出整數(shù)1～20，每兩個整數(shù)中間空一個格。使用順序結(jié)構(gòu)，可以這樣解決這個問題：毫無疑問，這個程序的語法是正確的，編譯、運行后可解決問題。但是這并不是一個好的程序，因為這樣的程序有一定的局限性。如果題目要求輸出整數(shù)1～2000，那又該如何編寫呢？這時就可以運用循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的思想。4.1循環(huán)結(jié)構(gòu)程序舉例在程序設(shè)計中，但凡是重復(fù)性的工作，都要想辦法用循環(huán)語句來實現(xiàn)。比如，在這個問題上，解決的思路就應(yīng)該是從輸出1開始，每次輸出一個比前一個數(shù)大1的整數(shù)，重復(fù)循環(huán)20次。使用循環(huán)結(jié)構(gòu)來解決問題，首先要定義一個循環(huán)變量i，從1到20，循環(huán)剛好進(jìn)行20次。i的初值是1，當(dāng)i小于等于20時，循環(huán)結(jié)構(gòu)做兩件事：輸出i值，以及將i增加1。由于每次循環(huán)使i增加1，i將逐漸增加，增加到21時，便不再滿足i小于等于20的循環(huán)條件，則循環(huán)結(jié)束。4.1循環(huán)結(jié)構(gòu)程序舉例通過上述實例可知，在程序中僅僅使用順序結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要用到循環(huán)結(jié)構(gòu)。因為在日常生活中或者是處理程序問題時，經(jīng)常會出現(xiàn)許多需要重復(fù)處理的問題。在例4.1中，可以看到，使用循環(huán)結(jié)構(gòu)（如while語句）可以更加方便簡潔地輸出1～20的整數(shù)。雖然這個問題使用順序結(jié)構(gòu)也可以解決，但是使用順序結(jié)構(gòu)存在一個很大的弊端，那就是如果問題中需要輸出一個更大范圍的整數(shù)，如1～20000，使用順序結(jié)構(gòu)程序就會非常冗長，工作量也會明顯增大，且不便于閱讀與維護(hù)。4.2while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)

while語句的一般形式如下：

while(表達(dá)式)語句

while語句的功能：

首先計算表達(dá)式的值，如果表達(dá)式的值非零（真），那么執(zhí)行“語句”，然后再次計算表達(dá)式的值，重復(fù)執(zhí)行此過程，直到表達(dá)式的值為零（假），循環(huán)結(jié)束。重復(fù)執(zhí)行的語句稱為循環(huán)體，表達(dá)式稱為循環(huán)判別表達(dá)式。while語句的流程圖如圖4-3所示。4.2while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)【例4.2】用while語句求1+2+3+…+100的值。算法分析：

（1）此題有一個明顯的特征，即重復(fù)執(zhí)行加法動作，是將100個數(shù)進(jìn)行累加的問題。那么就可以想到使用循環(huán)結(jié)構(gòu)來解決，通過循環(huán)執(zhí)行加法運算，執(zhí)行100次。（2）接下來分析累加的數(shù)值有什么變化規(guī)律。通過觀察，可以發(fā)現(xiàn)累加的數(shù)都有一個規(guī)律，就是后一個數(shù)等于前一個數(shù)加1。所以，可以在每次循環(huán)加法運算的同時，對累加的數(shù)進(jìn)行自加1操作，得到下一個數(shù)。

4.2while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)流程圖：代碼如下：

4.2while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)使用while語句時，需要注意以下問題。（1）循環(huán)次數(shù)的控制要正確。使用循環(huán)結(jié)構(gòu)時，可以通過循環(huán)變量來控制循環(huán)次數(shù)，例4.1和例4.2都是通過循環(huán)變量i來控制循環(huán)次數(shù)的，前者是20次，后者是100次。（2）循環(huán)體包含一個以上的語句時，一定要用｛｝括起來，否則，程序只將第一條語句作為循環(huán)體。（3）在循環(huán)體內(nèi)要有使循環(huán)趨于結(jié)束的語句，否則，可能導(dǎo)致無限循環(huán)。4.3do-while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)do-while語句的一般形式如下：while語句的功能：先執(zhí)行“語句”，再計算表達(dá)式的值。如果表達(dá)式的值為非零（真），繼續(xù)執(zhí)行“語句”，直到表達(dá)式的值為零（假），循環(huán)結(jié)束。流程圖：4.3do-while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)注意：do-while語句與while語句的區(qū)別在于，do-while語句先執(zhí)行一次循環(huán)體，再進(jìn)行表達(dá)式的判斷，因此循環(huán)體中的語句至少要執(zhí)行一次。在設(shè)計程序時，如果不知道重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)，而且第一次必須執(zhí)行時，常采用do-while語句。理解了do-while語句與while語句之間的區(qū)別之后，可以將例4.1和例4.2采用do-while語句的形式進(jìn)行編寫。4.3do-while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)【例4.3】用do-while語句解決“在屏幕上輸出整數(shù)1～20”的問題。4.3do-while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)【例4.4】用do-while語句求1+2+3+…+100的值。4.3do-while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)使用do-while語句時，需要注意以下問題。（1）為了避免誤讀，do-while語句的循環(huán)體中即使只有一條語句，也要用｛｝括起來。（2）使用do-while語句時切勿忘記while（表達(dá)式）后需要添加“;”。4.4for語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)for語句一般形式如下：流程圖：

4.4for語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)通過流程圖可以看出，for語句實際等價于下面的while語句：4.4for語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)for語句中，3個表達(dá)式的作用如下。表達(dá)式1：設(shè)置初始條件，只執(zhí)行一次?？梢詾?個、1個或者多個變量設(shè)置初值。表達(dá)式2：是循環(huán)條件判別表達(dá)式，用來判斷是否繼續(xù)循環(huán)。每次執(zhí)行循環(huán)體前，先執(zhí)行此表達(dá)式，決定是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體。表達(dá)式3：作為循環(huán)中的調(diào)整，用來設(shè)置循環(huán)變量的變化方式并修改循環(huán)變量。因此，for語句的功能可以用下面的過程來描述。（1）計算表達(dá)式1。（2）計算表達(dá)式2，判斷表達(dá)式2是否為真，若為真，則執(zhí)行循環(huán)體中的“語句”，跳轉(zhuǎn)到（3）執(zhí)行。若為假，則循環(huán)結(jié)束，退出循環(huán)。（3）計算表達(dá)式3。（4）跳轉(zhuǎn)到（2）執(zhí)行。4.4for語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)【例4.5】用for語句求1+2+3+…+100的值。4.4for語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)使用for語句時，需要注意以下問題。（1）for循環(huán)中的表達(dá)式1（循環(huán)變量賦初值）、表達(dá)式2（循環(huán)條件）、表達(dá)式3（循環(huán)變量增量）都是選擇項，可以省略，但“;”不能省略。（2）省略表達(dá)式1（為循環(huán)變量賦初值），表示不對循環(huán)控制變量賦初值。（3）省略表達(dá)式2（循環(huán)條件），表示不對循環(huán)控制變量檢測，注意可能成為死循環(huán)。例如：for(i=1;;i++)sum=sum+i;相當(dāng)于：i=1;while(1){sum=sum+i;i++;}4.4for語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)4）省略表達(dá)式3（循環(huán)變量增量），則不對循環(huán)控制變量進(jìn)行修改，這時可在語句體中加入修改循環(huán)控制變量的語句。例如：for(i=1;i<=100;){sum=sum+i;i++;}（5）省略表達(dá)式1（為循環(huán)變量賦初值）和表達(dá)式3（循環(huán)變量增量）。例如：for(;i<=100;){sum=sum+i;i++;}相當(dāng)于：

while(i<=100) {sum=sum+i; i++;}4.4for語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)（6）3個表達(dá)式都省略。例如：for(;;)相當(dāng)于：while(1)（7）表達(dá)式1可以是設(shè)置循環(huán)變量初值的賦值表達(dá)式，也可以是其他表達(dá)式。例如：for(sum=0;i<=100;i++)sum=sum+i;（8）表達(dá)式1和表達(dá)式3可以是一個簡單表達(dá)式，也可以是逗號表達(dá)式。（9）表達(dá)式2一般是關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，但也可是數(shù)值表達(dá)式或字符表達(dá)式，只要其值非零，就執(zhí)行循環(huán)體。例如：for(i=0;(c=getchar())!=’\n’;i+=c);又如：for(;(c=getchar())!=’\n’;)printf("%c",c);4.5幾種循環(huán)結(jié)構(gòu)的比較首先，3種循環(huán)結(jié)構(gòu)可以用來處理同一個問題，一般情況下，它們是可以相互替換的。但是，具體的語法結(jié)構(gòu)仍然有些不同，比如在while循環(huán)和do-while循環(huán)中，只在while后面的圓括號內(nèi)指定循環(huán)條件，若想要使循環(huán)能夠正常結(jié)束，避免出現(xiàn)死循環(huán)現(xiàn)象，則應(yīng)該在循環(huán)體中包含可以使循環(huán)趨于結(jié)束的語句（如i++，i??等）。但是for循環(huán)語句便無須此類操作，因為for語句中的表達(dá)式3就包含了使循環(huán)趨于結(jié)束的操作。在用while和do-while循環(huán)時，循環(huán)變量的初始化操作必須在while語句和do-while語句之前完成。而for語句可以在表達(dá)式1中實現(xiàn)循環(huán)變量的初始化。4.6循環(huán)結(jié)構(gòu)的嵌套循環(huán)的嵌套又稱多重循環(huán)，就是在一個循環(huán)體內(nèi)包含另外一個循環(huán)體。3種循環(huán)結(jié)構(gòu)（while循環(huán)、do-while循環(huán)和for循環(huán)），不僅可以實現(xiàn)自身循環(huán)嵌套，還可以相互嵌套。下面，來看一下常見的幾種循環(huán)嵌套形式，如圖4-12所示。4.6循環(huán)結(jié)構(gòu)的嵌套幾種常見的循環(huán)嵌套形式：4.7改變循環(huán)執(zhí)行的狀態(tài)以上介紹的各種循環(huán)結(jié)構(gòu)的例子都是根據(jù)事先指定的循環(huán)條件正常執(zhí)行及終止的循環(huán)。但是在某種情況下，必須提前結(jié)束正在執(zhí)行的循環(huán)操作，又該如何處理呢？4.7.1break語句提前終止循環(huán)break語句在前面介紹switch語句時出現(xiàn)過，它也可以用于循環(huán)語句。break語句的語法格式為：break;break語句用于switch語句時，將直接跳出switch語句。break語句用于循環(huán)體時，將終止語句所在的循環(huán)，從包含它的循環(huán)語句（while、do-while、for）中退出，執(zhí)行循環(huán)語句后的下一條語句。4.7.1break語句提前終止循環(huán)【例4.6】全系1000名學(xué)生進(jìn)行慈善募捐，當(dāng)總額達(dá)到10萬元時結(jié)束，統(tǒng)計此時捐款的人數(shù)，以及平均每人捐款的數(shù)額。4.7.2continue語句提前結(jié)束本次循環(huán)循環(huán)結(jié)構(gòu)中不單單只有希望終止整個循環(huán)的操作，有時是希望可以提前結(jié)束當(dāng)前的循環(huán)，而緊接著繼續(xù)執(zhí)行下一次循環(huán)操作。這時就需要用到continue語句。continue語句一般形式如下：continue;continue語句的功能：使continue語句所在的循環(huán)立即結(jié)束本輪循環(huán)而開始下一輪循環(huán)（即本次循環(huán)中continue后面的語句不再執(zhí)行）。continue語句用在while和do-while語句中與用在for語句中略有不同，在for語句中將終止本次循環(huán)體運行，但是仍要計算表達(dá)式3。4.7.2continue語句提前結(jié)束本次循環(huán)【例4.7】要求輸出100～200之間不能被3整除的數(shù)。4.7.3break語句和continue語句的區(qū)別根據(jù)以上分析可知，continue語句只結(jié)束本次循環(huán)，而不終止整個循環(huán)。而break語句是終止整個循環(huán)，不再執(zhí)行循環(huán)體。通過流程圖可以更加直觀地看到兩者之間的區(qū)別，如圖4-15所示。本章小結(jié)（1）while語句語法格式如下：while(表達(dá)式)語句執(zhí)行過程：先計算表達(dá)式的值，若值為真（非0），則執(zhí)行循環(huán)體語句，否則退出循環(huán)。（2）do-while語句語法格式如下：do語句while(表達(dá)式);執(zhí)行過程：先執(zhí)行一次循環(huán)體語句，然后判斷表達(dá)式的值，若值為真（非0），則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)，否則終止循環(huán)。do-while語句的循環(huán)體至少被執(zhí)行一次。本章小結(jié)（3）for語句語法格式如下：for（表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3）語句執(zhí)行過