第5章循環(huán)結構程序設計

1、第第5章章 循環(huán)結構程序設計循環(huán)結構程序設計C提供的循環(huán)語句有：提供的循環(huán)語句有：l whilel do-whilel for控制循環(huán)語句執(zhí)行的語句有：控制循環(huán)語句執(zhí)行的語句有：l breakl continue5.1 while語句語句3. 說明說明（1）while語句的特點是先判斷語句的特點是先判斷“表達式表達式”的值，在為真時方才的值，在為真時方才執(zhí)行其循環(huán)體，因此，如果執(zhí)行其循環(huán)體，因此，如果“表達式表達式”的值一開始就為假，則循環(huán)的值一開始就為假，則循環(huán)體一次也不執(zhí)行。體一次也不執(zhí)行。 （2）當循環(huán)體由多個語句組成時，必須用左、右花括號括起來，）當循環(huán)體由多個語句組成時，必須用左、右

2、花括號括起來，使其形成復合語句。例如：使其形成復合語句。例如： int i=1,s=0; while (i=10) s=s+i;i+; （3）為了使循環(huán)最終能夠結束，而不至于產(chǎn)生）為了使循環(huán)最終能夠結束，而不至于產(chǎn)生“死循環(huán)死循環(huán)”，每，每執(zhí)行一次循環(huán)體，表達式的值都應該有所變化，這既可以在表達式執(zhí)行一次循環(huán)體，表達式的值都應該有所變化，這既可以在表達式本身中實現(xiàn)，也可以在循環(huán)體中實現(xiàn)。本身中實現(xiàn)，也可以在循環(huán)體中實現(xiàn)。1. while語句語法格式語句語法格式while語句的語法格式如下：語句的語法格式如下： while (表達式表達式) 語句；語句；/*循環(huán)體循環(huán)體*/2. while語句的

3、執(zhí)行過程語句的執(zhí)行過程其執(zhí)行過程如右圖所示。其執(zhí)行過程如右圖所示。 【例【例5.1】 編寫一個程序，使用編寫一個程序，使用while語句計算語句計算6!之值。之值。解：用解：用i作為循環(huán)變量。程序如下：作為循環(huán)變量。程序如下：/*FileName:exam5_1.cpp*/#include void main() int i=1,s=1; while (i=6) s=s*i; i+;/*循環(huán)變量循環(huán)變量i發(fā)生了改變發(fā)生了改變*/ printf(%d!=%dn,i-1,s);程序執(zhí)行結果如下：程序執(zhí)行結果如下：6!=720 【例【例5.3】 編寫一個程序，將輸入的十進制正整數(shù)轉換成十六進制整數(shù)編

4、寫一個程序，將輸入的十進制正整數(shù)轉換成十六進制整數(shù)后輸出。后輸出。 解：采用輾轉相除法（求解：采用輾轉相除法（求16的余數(shù)得到十六進制各位，再整除的余數(shù)得到十六進制各位，再整除16直到直到0為止）實現(xiàn)進制的轉換，如十進制數(shù)為止）實現(xiàn)進制的轉換，如十進制數(shù)5678轉換為十六進制整數(shù)的過程如下：轉換為十六進制整數(shù)的過程如下：因此，輸出的十六進制數(shù)應為因此，輸出的十六進制數(shù)應為162E。 /*FileName:exam5_3.cpp*/#include void main() int n,b20,i=0,j;/*b存放轉換成的十六進制數(shù)的各位存放轉換成的十六進制數(shù)的各位*/ printf(輸入一個正

5、整數(shù)輸入一個正整數(shù):); scanf(%d,&n); while (n0) bi+=n%16; n=n/16; printf(對應的對應的16進制數(shù)進制數(shù):); for (j=i-1;j=0;j-)/*輸出十六進制數(shù)各位輸出十六進制數(shù)各位*/ if (bj=9)/*0-9的數(shù)字直接輸出的數(shù)字直接輸出*/ printf(%d,bj); else/*輸出輸出AF數(shù)字位數(shù)字位*/ switch(bj) case 10:printf(A);break; case 11:printf(B);break; case 12:printf(C);break; case 13:printf(D);bre

6、ak; case 14:printf(E);break; printf(n);5.2 do-while循環(huán)語句循環(huán)語句1. do-while語句語法格式語句語法格式 do-while語句的語法格式如下：語句的語法格式如下： do語句語句;/*循環(huán)體循環(huán)體*/ while (表達式表達式);2. 執(zhí)行過程執(zhí)行過程 執(zhí)行過程如右圖所示。執(zhí)行過程如右圖所示。3. 說明說明（1）由于）由于do-while語句是先執(zhí)行循環(huán)體，然后再判斷語句是先執(zhí)行循環(huán)體，然后再判斷“表達式表達式”的值，的值，所以，無論一開始所以，無論一開始“表達式表達式”的值為真或假，都至少執(zhí)行循環(huán)體一次，這的值為真或假，都至少執(zhí)行循

7、環(huán)體一次，這一點與一點與while語句是有區(qū)別的。語句是有區(qū)別的。 （2）如果）如果do-while語句中的循環(huán)體是由多個語句組成的話，則必須用語句中的循環(huán)體是由多個語句組成的話，則必須用左、右花括號括起來，使其形成復合語句。左、右花括號括起來，使其形成復合語句。 （3）do-while語句也和語句也和while語句一樣，是在語句一樣，是在“表達式表達式”的值為真時重的值為真時重復執(zhí)行循環(huán)體。復執(zhí)行循環(huán)體?！纠纠?.4】 采用采用do-while語句改寫語句改寫5.1的程序。的程序。解：程序如下：解：程序如下：/*FileName:exam5_4.cpp*/#include void mai

8、n() int i=1,s=1; do s=s*i; i+; while (i=6); printf(%d!=%dn,i-1,s);5.3 for語句語句1. for語句語法格式語句語法格式 for語句的語法格式如下：語句的語法格式如下： for (表達式表達式1;表達式表達式2;表達式表達式3) 語句語句;/*循環(huán)體循環(huán)體*/2. 執(zhí)行過程執(zhí)行過程 計算計算“表達式表達式1”后進行第一輪循環(huán)：計算后進行第一輪循環(huán)：計算“表達式表達式2”，若為假，則退出循環(huán)；否則執(zhí)行循環(huán)體；計算，若為假，則退出循環(huán)；否則執(zhí)行循環(huán)體；計算“表表達式達式3”；再進行第二輪循環(huán)：計算；再進行第二輪循環(huán)：計算“表達式

9、表達式2”，若為假，若為假，則退出循環(huán)；否則執(zhí)行循環(huán)體；計算則退出循環(huán)；否則執(zhí)行循環(huán)體；計算“表達式表達式3”；。其執(zhí)行過程如右圖所示。其執(zhí)行過程如右圖所示。 在在for語句中用于控制循環(huán)執(zhí)行次數(shù)的變量稱為循語句中用于控制循環(huán)執(zhí)行次數(shù)的變量稱為循環(huán)變量。環(huán)變量。3. 說明說明（1）“表達式表達式1”用作初始化循環(huán)變量，可以省略，用作初始化循環(huán)變量，可以省略，此時應在該語句之前給循環(huán)變量賦初值。其后的分號此時應在該語句之前給循環(huán)變量賦初值。其后的分號不能省略。不能省略。（2）“表達式表達式2”可以省略，即不繼續(xù)判定條件，循可以省略，即不繼續(xù)判定條件，循環(huán)無終止進行下去。需要在循環(huán)體中用環(huán)無終止進

10、行下去。需要在循環(huán)體中用break等語句退等語句退出循環(huán)。出循環(huán)。（3）“表達式表達式3”可以省略，這樣需要在循環(huán)體中讓可以省略，這樣需要在循環(huán)體中讓循環(huán)變量變化，以保證循環(huán)能正常結束。循環(huán)變量變化，以保證循環(huán)能正常結束。（4）“表達式表達式1”和和“表達式表達式3”可以同時省略，這樣可以同時省略，這樣為（為（1）和（）和（3）兩種情況同時出現(xiàn)。需要使用相關語）兩種情況同時出現(xiàn)。需要使用相關語句保證循環(huán)結束。句保證循環(huán)結束。（5）三個表達式都可省略，這樣為（）三個表達式都可省略，這樣為（2）和（）和（4）兩）兩種情況同時出現(xiàn)。需要使用相關語句保證循環(huán)結束。種情況同時出現(xiàn)。需要使用相關語句保證循

11、環(huán)結束。 【例【例5.8】 采用采用for語句改寫例語句改寫例5.1的程序。的程序。解：程序如下：解：程序如下：/*FileName:exam5_8.cpp*/#include void main() int i,s=1; for (i=1;i=6;i+) s=s*i; printf(%d!=%dn,i-1,s);【例【例5.10】 編寫一個程序，輸入編寫一個程序，輸入10個整數(shù)，求出其中的最大數(shù)。個整數(shù)，求出其中的最大數(shù)。/*FileName:exam5_10.cpp*/#include void main()int i,max,n; printf(輸入輸入10個整數(shù)個整數(shù):); scanf

12、(%d,&n); max=n; for (i=2;imax) max=n; printf(最大數(shù)最大數(shù):%dn,max);三種循環(huán)語句的比較三種循環(huán)語句的比較如下：如下：（1）while和和do-while循環(huán)沒有本質上的區(qū)別。循環(huán)沒有本質上的區(qū)別。while循環(huán)先判循環(huán)先判斷后執(zhí)行，而斷后執(zhí)行，而do-while循環(huán)先執(zhí)行，后判斷。循環(huán)先執(zhí)行，后判斷。（2）for循環(huán)通常用于循環(huán)次數(shù)已知的問題中，循環(huán)通常用于循環(huán)次數(shù)已知的問題中，while和和do-while循環(huán)往往用于循環(huán)終止條件已知，而循環(huán)次數(shù)未知的情況下。循環(huán)往往用于循環(huán)終止條件已知，而循環(huán)次數(shù)未知的情況下。（3）三種循環(huán)在功

13、能上是相等的，采用）三種循環(huán)在功能上是相等的，采用while和和do-while循環(huán)循環(huán)實現(xiàn)的功能，可以通過實現(xiàn)的功能，可以通過for循環(huán)和循環(huán)和ifbreak的配合，同樣可以實的配合，同樣可以實現(xiàn)?，F(xiàn)。5.4 break和和continue語句語句5.4.1 break語句語句 break語句只能用于循環(huán)語句和語句只能用于循環(huán)語句和switch語句中，其使用格式如下：語句中，其使用格式如下： break; break語句用以跳出它所在的那一層的循環(huán)語句或語句用以跳出它所在的那一層的循環(huán)語句或switch語句，轉語句，轉向循環(huán)語句或向循環(huán)語句或switch語句之后的語句去執(zhí)行。語句之后的語句去

14、執(zhí)行。5.4.1 break語句語句break語句只能用于循環(huán)語句和語句只能用于循環(huán)語句和switch語句中，其使用格式如下：語句中，其使用格式如下：break;break語句用以跳出它所在的那一層的循環(huán)語句或語句用以跳出它所在的那一層的循環(huán)語句或switch語句，轉向循環(huán)語句，轉向循環(huán)語句或語句或switch語句之后的語句去執(zhí)行。對于語句之后的語句去執(zhí)行。對于for循環(huán)，跳過循環(huán)體其余語句，循環(huán)，跳過循環(huán)體其余語句，轉向修改循環(huán)變量的表達式轉向修改循環(huán)變量的表達式3，如圖，如圖5.4（a）示；對于）示；對于while和和do-while循環(huán)，循環(huán)，跳過循環(huán)體其余語句，轉向循環(huán)條件的判定語句，

15、分別如圖跳過循環(huán)體其余語句，轉向循環(huán)條件的判定語句，分別如圖5.4（b）和（）和（c）所示。圖中的虛線部分表示遇到所示。圖中的虛線部分表示遇到continue語句后的轉向。語句后的轉向。5.4.3 break和和continue語句的區(qū)別語句的區(qū)別break和和continue語句對循環(huán)控制的影響是不同的：語句對循環(huán)控制的影響是不同的：continue語句只結束語句只結束本次循環(huán)，而不是終止整個循環(huán)的執(zhí)行，而本次循環(huán)，而不是終止整個循環(huán)的執(zhí)行，而break語句則是結束整個循環(huán)過語句則是結束整個循環(huán)過程，不再判斷執(zhí)行循環(huán)的條件是否成立。如對于以下兩個循環(huán)結構：程，不再判斷執(zhí)行循環(huán)的條件是否成立。

16、如對于以下兩個循環(huán)結構：程序（程序（1）的流程圖如圖）的流程圖如圖5.5(a)所示，而程序（所示，而程序（2）的流程圖如圖）的流程圖如圖5.5(b)所示。注意兩圖中當所示。注意兩圖中當“表達式表達式2”為真時流程圖的轉向是不同的。為真時流程圖的轉向是不同的。 【例【例5.12】 編寫一個程序，輸出編寫一個程序，輸出100200之間能同時被之間能同時被3、5和和7整除的整除的整數(shù)。整數(shù)。 解：采用解：采用for循環(huán)語句，循環(huán)語句，n取值取值100200，當，當n%3!=0、n%5!=0、n%7!=0之中有一個成立時，則取下一個之中有一個成立時，則取下一個n繼續(xù)判斷，否則表示它同時被繼續(xù)判斷，否則

17、表示它同時被3、5和和7整除，此時輸出整除，此時輸出n。程序如下：。程序如下：/*FileName:exam5_12.cpp*/#include void main() int n; for (n=100;n=200;n+) if (n%3!=0 | n%5!=0 | n%7!=0)continue; /*有一個條件不成立便進入下一輪循環(huán)有一個條件不成立便進入下一輪循環(huán)*/ printf(%d ,n); printf(n);本程序的執(zhí)行結果如下：本程序的執(zhí)行結果如下：105【例【例5.13】 分析以下程序的執(zhí)行結果。分析以下程序的執(zhí)行結果。/*FileName:exam5_13.cpp*/#i

18、nclude void main() int i,j,k,s; i=0,j=10,k=2,s=0; for (;) i+=k; if (ij) printf(s=%dn,s); break; s=s+i; 程序輸出為：程序輸出為：s=30。 5.5 循環(huán)結構的嵌套循環(huán)結構的嵌套 若循環(huán)語句中的循環(huán)體內(nèi)又完整地包含另一個或多個循環(huán)語句，稱為若循環(huán)語句中的循環(huán)體內(nèi)又完整地包含另一個或多個循環(huán)語句，稱為循環(huán)嵌套。前面介紹的三種循環(huán)都可以相互嵌套。循環(huán)的嵌套可以多層，循環(huán)嵌套。前面介紹的三種循環(huán)都可以相互嵌套。循環(huán)的嵌套可以多層，但每一層循環(huán)在邏輯上必須是完整的。例如，兩層循環(huán)嵌套（又稱兩重循但每一層

19、循環(huán)在邏輯上必須是完整的。例如，兩層循環(huán)嵌套（又稱兩重循環(huán)）的各種結構如下：環(huán)）的各種結構如下： 【例【例5.15】 在屏幕上輸出如圖在屏幕上輸出如圖5.6所示的九九乘法表。所示的九九乘法表。解：解：先輸出第一行的先輸出第一行的19的數(shù)字，然后使用兩重的數(shù)字，然后使用兩重for循環(huán)輸出乘法表。循環(huán)輸出乘法表。/*FileName:exam5_15.cpp*/#include void main() int i,j; printf( ); for (i=1;i=9;i+) printf(%3d,i); printf(n); for (i=1;i=9;i+) printf(%3d,i);/*輸出每

20、行前的數(shù)字輸出每行前的數(shù)字*/ for (j=1;j=9;j+)/*輸出每行的其他數(shù)輸出每行的其他數(shù)*/if (j=i)/*只輸出下三角部分只輸出下三角部分*/ printf(%3d,i*j);printf(n); 【例【例5.17】 編寫一個程序，輸出從編寫一個程序，輸出從3n（n由用戶輸入）的所有素數(shù)。由用戶輸入）的所有素數(shù)。解：解：對于一個正整數(shù)對于一個正整數(shù)i，判定其為素數(shù)的條件是不被，判定其為素數(shù)的條件是不被2之間的所有整之間的所有整數(shù)整除。使用兩重數(shù)整除。使用兩重for循環(huán)求解。循環(huán)求解。/*FileName:exam5_17.cpp*/#include #include /*包括

21、包括sqrt()函數(shù)聲明函數(shù)聲明*/void main() int n,m,flag,i,j,num=1; printf(n:); scanf(%d,&n); printf(從從3到到%d的所有素數(shù)如下的所有素數(shù)如下:n,n); for (i=3;i=n;i+)/*循環(huán)查找素素數(shù)循環(huán)查找素素數(shù)*/ flag=1; m=(int)sqrt(i);/*sqrt(i)求求i的平方根的平方根*/ for (j=2;j=m;j+)if (i%j=0)/*條件為真時表示不是素數(shù)，退出條件為真時表示不是素數(shù)，退出for循環(huán)循環(huán)*/ flag=0; break; if (flag=1) /*條件為真時

22、表示條件為真時表示i是素數(shù)是素數(shù)*/ printf(%4d,i); if (num+%10=0) /*每行最多輸出每行最多輸出10個數(shù)個數(shù)*/ printf(n); printf(n);5.6 goto語句語句1. 語句標號語句標號 語句標號是用戶任意選取的一個標識符后跟一個語句標號是用戶任意選取的一個標識符后跟一個“：”，可以放，可以放在程序中任意一條語句之前，作為該語句的一個代號。在程序中任意一條語句之前，作為該語句的一個代號。2. goto語句語句 goto語句格式如下：語句格式如下： goto 語句標號；語句標號； 其中的其中的“語句標號語句標號”所標識的語句只能出現(xiàn)在本語句所在的函數(shù)

23、或所標識的語句只能出現(xiàn)在本語句所在的函數(shù)或復合語句中。復合語句中。3. 功能功能 goto語句強制中斷執(zhí)行本語句后面的語句，跳轉到語句標號所標識語句強制中斷執(zhí)行本語句后面的語句，跳轉到語句標號所標識的語句繼續(xù)執(zhí)行程序。的語句繼續(xù)執(zhí)行程序?！纠纠?.18】采用采用goto語句改寫例語句改寫例5.1的程序。的程序。解：解：程序如下：程序如下：/*FileName:exam5_18.cpp*/#include void main() int s=1,i=1;loop:s=s*i;i+; if (i=6) goto loop; printf(%d!=%dn,i-1,s);上述程序中，上述程序中，“l(fā)

24、oop：”為語句標號。為語句標號。5.7 循環(huán)結構程序設計應用循環(huán)結構程序設計應用5.7.1 窮舉法窮舉法 窮舉法也稱為枚舉法，它是算法設計中最常用的方法之一。窮舉的基窮舉法也稱為枚舉法，它是算法設計中最常用的方法之一。窮舉的基本思想是，對問題的所有可能狀態(tài)一一測試，直到找到解或將全都可能本思想是，對問題的所有可能狀態(tài)一一測試，直到找到解或將全都可能狀態(tài)都測試為止。狀態(tài)都測試為止。 在窮舉法編程中，主要是使用循環(huán)語句和選擇語句，循環(huán)語句用于窮在窮舉法編程中，主要是使用循環(huán)語句和選擇語句，循環(huán)語句用于窮舉所有可能的情況，而選擇語句判定當前的條件是否為所求的解。其基舉所有可能的情況，而選擇語句判定

25、當前的條件是否為所求的解。其基本格式如下：本格式如下： for (循環(huán)變量循環(huán)變量x取所有可能的值取所有可能的值) if (x滿足指定的條件滿足指定的條件)輸出輸出x； 【例【例5.19】 編寫一個程序，輸出編寫一個程序，輸出21000之間的所有完全數(shù)。所謂完全之間的所有完全數(shù)。所謂完全數(shù)，是指這樣的數(shù)，該數(shù)的各因子（除該數(shù)本身外）之和正好等于該數(shù)數(shù)，是指這樣的數(shù)，該數(shù)的各因子（除該數(shù)本身外）之和正好等于該數(shù)本身，例如：本身，例如： 6=1+2+3 28=1+2+4+7+14 解：解：先考慮對于一個整數(shù)先考慮對于一個整數(shù)m，如何判斷它是否為完全數(shù)。從數(shù)學知識，如何判斷它是否為完全數(shù)。從數(shù)學知識

26、可知：一個數(shù)可知：一個數(shù)m的除該數(shù)本身外的所有因子都在的除該數(shù)本身外的所有因子都在1m/2之間。算法中要之間。算法中要取得因子之和，只要在取得因子之和，只要在1m/2之間找到所有整除之間找到所有整除m的數(shù)，將其累加起來的數(shù)，將其累加起來即可。如果累加和與即可。如果累加和與m本身相等，則表示本身相等，則表示m是一個完全數(shù)，可以將是一個完全數(shù)，可以將m輸出。輸出。其循環(huán)格式為：其循環(huán)格式為： for (m=2;m=1000;m+) 求出求出m的所有因子之和的所有因子之和s； if (m=s) 輸出輸出s； /*FileName:exam5_19.cpp*/#include void main()

27、int m,i,s; for (m=2;m=1000;m+) s=0; for (i=1;i=m/2;i+) if (m%i=0) s+=i;/*i是是m的一個因子的一個因子*/ if (m=s) printf(%d ,m); printf(n);本程序的執(zhí)行結果如下：本程序的執(zhí)行結果如下：6 28 4965.7.2 迭代法迭代法迭代是一個不斷用新值取代變量的舊值；或由舊值遞推出變量的新值的迭代是一個不斷用新值取代變量的舊值；或由舊值遞推出變量的新值的過程。迭代機制需要以下一些要素：過程。迭代機制需要以下一些要素：（1）迭代表達式；）迭代表達式；（2）迭代變量；）迭代變量；（3）迭代初值；）迭代初值；（4）迭代終止條件。）迭代終止條件。當一個問題的求解過程能夠由一個初值，使用一個迭代表達式，進行反復當一個問題的求解過程能夠由一個初值，使用一個迭代表達式，進行反復的迭代時，便可以用效率極高的重復程序描述，所以迭代也是用循環(huán)結構的迭代時，便可以用效率極高的重復程序描述，所以迭代也是用循環(huán)結構實現(xiàn)，只不過要重復的操作是不斷從一個變量的舊值出發(fā)計算它的新值。實現(xiàn)，只不過要重復的操作是不斷從一個變量的舊值出發(fā)計算