C語言程序設(shè)計：第5章 循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計

1、1第第5 5章循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計章循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計 5.1 5.1 循環(huán)結(jié)構(gòu)解決的問題循環(huán)結(jié)構(gòu)解決的問題 5.2 while5.2 while語句語句 5.3 do-while5.3 do-while語句語句 5.4 for5.4 for語句語句 5.5 5.5 循環(huán)語句的比較循環(huán)語句的比較 5.6 5.6 循環(huán)嵌套循環(huán)嵌套 5.7 5.7 改變循環(huán)的執(zhí)行流程改變循環(huán)的執(zhí)行流程 5.8 goto 5.8 goto語句語句 5.9 5.9 循環(huán)結(jié)構(gòu)程序綜合舉例循環(huán)結(jié)構(gòu)程序綜合舉例 程序設(shè)計解決實際問題的過程中經(jīng)常會碰到許多具有規(guī)律程序設(shè)計解決實際問題的過程中經(jīng)常會碰到許多具有規(guī)律性的重復(fù)運算處理的

2、問題，在處理這類問題時需要把程序中的性的重復(fù)運算處理的問題，在處理這類問題時需要把程序中的某些語句反復(fù)執(zhí)行多次。下面是具有這種特征的一些例子：某些語句反復(fù)執(zhí)行多次。下面是具有這種特征的一些例子： 向計算機(jī)系統(tǒng)輸入向計算機(jī)系統(tǒng)輸入100100個學(xué)生的檔案，重復(fù)進(jìn)行個學(xué)生的檔案，重復(fù)進(jìn)行100100次輸入次輸入操作。操作。 為全班為全班3030個學(xué)生分別計算其個學(xué)生分別計算其5 5門課的平均成績，重復(fù)進(jìn)行門課的平均成績，重復(fù)進(jìn)行3030次求平均數(shù)的算術(shù)運算。次求平均數(shù)的算術(shù)運算。 求求1 + 2 + 3 + + 1001 + 2 + 3 + + 100的和，重復(fù)進(jìn)行的和，重復(fù)進(jìn)行100100次加法

3、操作。次加法操作。 檢查檢查100100名畢業(yè)生是否具有獲得學(xué)位證書的資格，重復(fù)進(jìn)名畢業(yè)生是否具有獲得學(xué)位證書的資格，重復(fù)進(jìn)行行100100次判斷操作。次判斷操作。 C C語言提供標(biāo)準(zhǔn)的三種循環(huán)控制語句：語言提供標(biāo)準(zhǔn)的三種循環(huán)控制語句：whilewhile語句、語句、do-do-whilewhile語句和語句和forfor語句。語句。whilewhile循環(huán)語句的一般形式如下：循環(huán)語句的一般形式如下：while(while(表達(dá)式表達(dá)式) ) 語句語句使用使用whilewhile語句時應(yīng)該注意以下幾點：語句時應(yīng)該注意以下幾點：(1) (1) 循環(huán)體只能包含一條語句，當(dāng)循環(huán)體需要多條語句組成時，

4、使用復(fù)循環(huán)體只能包含一條語句，當(dāng)循環(huán)體需要多條語句組成時，使用復(fù)合語句。合語句。(2) (2) 循環(huán)通常在重復(fù)有限的次數(shù)后結(jié)束，因此循環(huán)體中應(yīng)該包含使循環(huán)循環(huán)通常在重復(fù)有限的次數(shù)后結(jié)束，因此循環(huán)體中應(yīng)該包含使循環(huán)繼續(xù)條件最終變?yōu)槔^續(xù)條件最終變?yōu)椤凹偌佟钡恼Z句。如果循環(huán)繼續(xù)條件永遠(yuǎn)為的語句。如果循環(huán)繼續(xù)條件永遠(yuǎn)為“真真”的情的情況，則循環(huán)無法結(jié)束，稱為況，則循環(huán)無法結(jié)束，稱為“死循環(huán)死循環(huán)”。(3) (3) 由于由于whilewhile語句執(zhí)行過程是先判斷條件，再執(zhí)行循環(huán)體，因此循環(huán)體語句執(zhí)行過程是先判斷條件，再執(zhí)行循環(huán)體，因此循環(huán)體有可能一次都不執(zhí)行。有可能一次都不執(zhí)行。例例5-15-1：編程

5、求：編程求1 + 2 + 3 + + 1001 + 2 + 3 + + 100的值，使用的值，使用whilewhile語句。語句。 #include #include intint main() main() intint i i, sum;, sum; sum=0; / sum=0; /和的初始值為和的初始值為0 0 i i=1;=1; while( while(i i=100)=100) sum= sum=sum+isum+i; /; /累加運算累加運算 i i=i+1; /=i+1; /累加項加累加項加1 1，準(zhǔn)備下次加法，準(zhǔn)備下次加法 printfprintf(1+2+3+.+100

6、= %d(1+2+3+.+100 = %dn,sumn,sum);); return 0; return 0; 1+2+3+.+100 = 50501+2+3+.+100 = 5050例例5-25-2：編寫程序，從鍵盤輸入多個字符，輸入的字符是回車時：編寫程序，從鍵盤輸入多個字符，輸入的字符是回車時表示字符輸入結(jié)束，統(tǒng)計并輸出其中數(shù)字字符的個數(shù)。表示字符輸入結(jié)束，統(tǒng)計并輸出其中數(shù)字字符的個數(shù)。 #include #include intint main() main() intint count; count; char char chch; ; count=0; count=0; chch=

7、 =getchargetchar(); (); /輸入第一個字符輸入第一個字符 while(while(chch!=n)!=n) if( if(chch=0 & =0 & chch=9)=9) count+; count+; chch= =getchargetchar(); /(); /輸入下一個字符輸入下一個字符 printfprintf(number of digit: %dn, count);(number of digit: %dn, count); return 0; return 0; ABC123,456XYZ7.ABC123,456XYZ7. number of

8、 digit: 7number of digit: 7do-whiledo-while循環(huán)語句的一般形式如下：循環(huán)語句的一般形式如下：dodo 語句語句while(while(表達(dá)式表達(dá)式););使用使用do-whiledo-while語句時，需要注意以下問題：語句時，需要注意以下問題：(1) (1) 循環(huán)體需要多條語句組成時，使用復(fù)合語句。循環(huán)體需要多條語句組成時，使用復(fù)合語句。(2) (2) 由于由于do-whiledo-while語句執(zhí)行過程是先執(zhí)行循環(huán)體，再判斷循語句執(zhí)行過程是先執(zhí)行循環(huán)體，再判斷循環(huán)條件，因此循環(huán)體至少會執(zhí)行一次。環(huán)條件，因此循環(huán)體至少會執(zhí)行一次。例例5-35-3：編

9、程求：編程求1 + 2 + 3 + + 1001 + 2 + 3 + + 100的值，使用的值，使用do-whiledo-while語句。語句。 #include #include intint main() main() intint i i=1, sum=0;=1, sum=0; do do sum= sum=sum+isum+i; ; i i+;+; while( while(i i=100);=100); printfprintf(1+2+3+.+100 = %d(1+2+3+.+100 = %dn,sumn,sum);); return 0; return 0; 1+2+3+.+10

10、0 = 50501+2+3+.+100 = 5050forfor循環(huán)語句的一般形式如下：循環(huán)語句的一般形式如下：for(for(表達(dá)式表達(dá)式1; 1; 表達(dá)式表達(dá)式2; 2; 表達(dá)式表達(dá)式3)3) 語句語句使用使用forfor語句時，需要注意以下問題：語句時，需要注意以下問題：(1) (1) 循環(huán)體需要多條語句組成時，使用復(fù)合語句。循環(huán)體需要多條語句組成時，使用復(fù)合語句。(2) for(2) for循環(huán)語句括號中的三個表達(dá)式之間用分號隔開，表達(dá)式循環(huán)語句括號中的三個表達(dá)式之間用分號隔開，表達(dá)式1 1只執(zhí)行一次，一般用只執(zhí)行一次，一般用來進(jìn)行整個循環(huán)開始之前的初始化工作，常見的用法是初始化循環(huán)控

11、制變量；表達(dá)式來進(jìn)行整個循環(huán)開始之前的初始化工作，常見的用法是初始化循環(huán)控制變量；表達(dá)式2 2的值決定循環(huán)是否繼續(xù)執(zhí)行，是循環(huán)控制條件；表達(dá)式的值決定循環(huán)是否繼續(xù)執(zhí)行，是循環(huán)控制條件；表達(dá)式3 3在循環(huán)體每次執(zhí)行后都計算在循環(huán)體每次執(zhí)行后都計算一次，常見的用法是修改循環(huán)控制變量的值。一次，常見的用法是修改循環(huán)控制變量的值。(3) for(3) for語句執(zhí)行過程是先判斷循環(huán)條件，再執(zhí)行循環(huán)體，因此循環(huán)體有可能一次也語句執(zhí)行過程是先判斷循環(huán)條件，再執(zhí)行循環(huán)體，因此循環(huán)體有可能一次也不執(zhí)行。不執(zhí)行。(4) for(4) for語句中的三個表達(dá)式都可以省略，但是作為分隔符的分號是不能省略的。省語句中

12、的三個表達(dá)式都可以省略，但是作為分隔符的分號是不能省略的。省略表達(dá)式略表達(dá)式1 1時，對應(yīng)的初始化工作可以放在循環(huán)語句前面完成；省略表達(dá)式時，對應(yīng)的初始化工作可以放在循環(huán)語句前面完成；省略表達(dá)式3 3時，相應(yīng)時，相應(yīng)的工作可以放在循環(huán)體的最后完成；省略表達(dá)式的工作可以放在循環(huán)體的最后完成；省略表達(dá)式3 3時，時，forfor循環(huán)語句的循環(huán)條件默認(rèn)為循環(huán)語句的循環(huán)條件默認(rèn)為非非0 0，即循環(huán)條件永遠(yuǎn)為真。，即循環(huán)條件永遠(yuǎn)為真。例例5-35-3：編程求：編程求1 + 2 + 3 + + 1001 + 2 + 3 + + 100的值，使用的值，使用forfor語句。語句。 #include #inc

13、lude int main() int main() int i, sum=0; int i, sum=0; for(i=1;i=100;i+) for(i=1;i=100;i+) sum=sum+i; sum=sum+i; printf(1+2+3+.+100 = %dn,sum); printf(1+2+3+.+100 = %dn,sum); return 0; return 0; 1+2+3+.+100 = 50501+2+3+.+100 = 5050whilewhile循環(huán)和循環(huán)和forfor循環(huán)的循環(huán)繼續(xù)條件檢查是在循環(huán)體執(zhí)行之前進(jìn)循環(huán)的循環(huán)繼續(xù)條件檢查是在循環(huán)體執(zhí)行之前進(jìn)行的，稱為

14、前置檢測循環(huán)，循環(huán)體執(zhí)行次數(shù)最少為行的，稱為前置檢測循環(huán)，循環(huán)體執(zhí)行次數(shù)最少為0 0次；次；do-whiledo-while循環(huán)的循環(huán)繼續(xù)條件檢查是在循環(huán)體執(zhí)行之后進(jìn)行的，稱為后置循環(huán)的循環(huán)繼續(xù)條件檢查是在循環(huán)體執(zhí)行之后進(jìn)行的，稱為后置檢測循環(huán)，循環(huán)體執(zhí)行次數(shù)最少為檢測循環(huán)，循環(huán)體執(zhí)行次數(shù)最少為1 1次。而次。而forfor語句最為靈活。在語句最為靈活。在一定條件下，三者可以相互取代。一定條件下，三者可以相互取代?；诖a易讀性考慮，編寫程序處理循環(huán)結(jié)構(gòu)時，選擇哪一種循環(huán)語基于代碼易讀性考慮，編寫程序處理循環(huán)結(jié)構(gòu)時，選擇哪一種循環(huán)語句沒有嚴(yán)格規(guī)定，幾個常用的規(guī)則如下：句沒有嚴(yán)格規(guī)定，幾個常用的

15、規(guī)則如下：如果循環(huán)次數(shù)已經(jīng)知道的情況使用如果循環(huán)次數(shù)已經(jīng)知道的情況使用forfor語句；語句；循環(huán)次數(shù)不確定的情況使用循環(huán)次數(shù)不確定的情況使用whilewhile語句；語句；如果需要在檢查循環(huán)繼續(xù)條件之前執(zhí)行循環(huán)體，則使用如果需要在檢查循環(huán)繼續(xù)條件之前執(zhí)行循環(huán)體，則使用do-do-whilewhile語句。語句。一個循環(huán)語句的循環(huán)體內(nèi)包含另一個完整的循環(huán)語句，稱為一個循環(huán)語句的循環(huán)體內(nèi)包含另一個完整的循環(huán)語句，稱為循環(huán)的嵌套。循環(huán)的嵌套可以有很多層，一個循環(huán)的內(nèi)嵌一循環(huán)的嵌套。循環(huán)的嵌套可以有很多層，一個循環(huán)的內(nèi)嵌一層循環(huán)叫雙層循環(huán)嵌套，簡稱雙重循環(huán)。在循環(huán)嵌套的內(nèi)層層循環(huán)叫雙層循環(huán)嵌套，簡稱

16、雙重循環(huán)。在循環(huán)嵌套的內(nèi)層循環(huán)中再內(nèi)嵌一層或多層循環(huán)語句可以形成多重循環(huán)。循環(huán)中再內(nèi)嵌一層或多層循環(huán)語句可以形成多重循環(huán)。(1) while()(1) while() . . While() While() . . (2) while()(2) while() . . do do . . while(); while(); (3) while()(3) while() . .for(;)for(;) . . (4) do(4) do . . while() while() . while();while();(5) do(5) do . . do do . while(); while();w

17、hile();while();(6) do(6) do . . for(;) for(;) . . while();while();(7) for(;)(7) for(;) . . while() while() . . (8) for(;)(8) for(;) . . do do . . while(); while(); (9) for(;)(9) for(;) . . for(;) for(;) . . 例例5-55-5：編寫程序輸出九九乘法表。：編寫程序輸出九九乘法表。思路分析：九九乘法表由思路分析：九九乘法表由9 9行構(gòu)成，第行構(gòu)成，第1 1行有行有1 1個乘法等式，第個乘法等式，第

18、2 2行有行有2 2個乘法等式，依此類推。解決這類問題時，可以采用逐步分析的方法，個乘法等式，依此類推。解決這類問題時，可以采用逐步分析的方法，分析思路如下：分析思路如下：(1) (1) 首先考慮如何需要輸出首先考慮如何需要輸出9 9行數(shù)據(jù)。可以設(shè)計如下的循環(huán)結(jié)構(gòu)，該行數(shù)據(jù)。可以設(shè)計如下的循環(huán)結(jié)構(gòu)，該循環(huán)用于控制行的輸出，每循環(huán)執(zhí)行循環(huán)體一次，就輸出一行。循環(huán)用于控制行的輸出，每循環(huán)執(zhí)行循環(huán)體一次，就輸出一行。for(for(i i=1; =1; i i=9; =9; i i+)+) 輸出第輸出第i i行行; ; (2) (2) 然后考慮如果輸出第然后考慮如果輸出第i i行。根據(jù)分析，第行。根

19、據(jù)分析，第i i行由行由i i個乘法等式和一個乘法等式和一個換行字符組成，因此可以設(shè)計一個循環(huán)結(jié)構(gòu)輸出個換行字符組成，因此可以設(shè)計一個循環(huán)結(jié)構(gòu)輸出i i個乘法等式，然個乘法等式，然后再輸出一個換行。后再輸出一個換行。(3) (3) 最后將上述分析的循環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行嵌套，可以得到程序的整體結(jié)構(gòu)。最后將上述分析的循環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行嵌套，可以得到程序的整體結(jié)構(gòu)。 #include #include intint main() main() intint i i, j;, j; for( for(i i=1; =1; i i=9; =9; i i+)+) for(j=1; j= for(j=1; j=i i;

20、j+); j+) printfprintf(%d(%d* *%d=%2d , %d=%2d , i,j,ii,j,i* *j);j); printfprintf(n);(n); return 0; return 0; 1 1* *1= 11= 12 2* *1= 2 21= 2 2* *2= 42= 43 3* *1= 3 31= 3 3* *2= 6 32= 6 3* *3= 93= 94 4* *1= 4 41= 4 4* *2= 8 42= 8 4* *3=12 43=12 4* *4=164=165 5* *1= 5 51= 5 5* *2=10 52=10 5* *3=15 53=1

21、5 5* *4=20 54=20 5* *5=255=256 6* *1= 6 61= 6 6* *2=12 62=12 6* *3=18 63=18 6* *4=24 64=24 6* *5=30 65=30 6* *6=366=367 7* *1= 7 71= 7 7* *2=14 72=14 7* *3=21 73=21 7* *4=28 74=28 7* *5=35 75=35 7* *6=42 76=42 7* *7=497=498 8* *1= 8 81= 8 8* *2=16 82=16 8* *3=24 83=24 8* *4=32 84=32 8* *5=40 85=40 8

22、* *6=48 86=48 8* *7=56 87=56 8* *8=648=649 9* *1= 9 91= 9 9* *2=18 92=18 9* *3=27 93=27 9* *4=36 94=36 9* *5=45 95=45 9* *6=54 96=54 9* *7=63 97=63 9* *8=72 98=72 9* *9=819=81 無論哪種循環(huán)語句，正常執(zhí)行情況下都是由無論哪種循環(huán)語句，正常執(zhí)行情況下都是由“循環(huán)條件循環(huán)條件”來來決定是否結(jié)束循環(huán)的執(zhí)行。但在實際程序設(shè)計中有時需要根據(jù)循決定是否結(jié)束循環(huán)的執(zhí)行。但在實際程序設(shè)計中有時需要根據(jù)循環(huán)執(zhí)行情況的變化而環(huán)執(zhí)行情況的變化而

23、“提前提前”結(jié)束循環(huán)執(zhí)行或跳過本次循環(huán)的剩結(jié)束循環(huán)執(zhí)行或跳過本次循環(huán)的剩余語句進(jìn)入下一次循環(huán)的情況。余語句進(jìn)入下一次循環(huán)的情況。C C語言使用語言使用breakbreak語句和語句和continuecontinue語句解決這些問題。語句解決這些問題。1. break1. break語句語句 break break語句可以應(yīng)用循環(huán)語句中，用于跳出循環(huán)體。下面對語句可以應(yīng)用循環(huán)語句中，用于跳出循環(huán)體。下面對breakbreak語句的使用進(jìn)行詳細(xì)說明：語句的使用進(jìn)行詳細(xì)說明：(1) (1) 一般形式：一般形式：break;break;(2) break(2) break語句只能用于語句只能用于swi

24、tchswitch、whilewhile、do-whiledo-while和和forfor語句中。語句中。(3) break(3) break語句的作用是結(jié)束語句的作用是結(jié)束“直接包含直接包含”它的循環(huán)或它的循環(huán)或switchswitch語句的語句的執(zhí)行，即它只能跳出包含它的一層語句結(jié)構(gòu)。當(dāng)執(zhí)行，即它只能跳出包含它的一層語句結(jié)構(gòu)。當(dāng)breakbreak出現(xiàn)循環(huán)語句出現(xiàn)循環(huán)語句的嵌套結(jié)構(gòu)時，只能跳出包含它的最內(nèi)層循環(huán)；當(dāng)?shù)那短捉Y(jié)構(gòu)時，只能跳出包含它的最內(nèi)層循環(huán)；當(dāng)breakbreak出現(xiàn)在循環(huán)出現(xiàn)在循環(huán)語句與語句與switchswitch語句的嵌套結(jié)構(gòu)時，同樣只能跳出包含它的最內(nèi)層的語句的嵌套結(jié)

25、構(gòu)時，同樣只能跳出包含它的最內(nèi)層的switchswitch語句或循環(huán)語句。語句或循環(huán)語句。例例5-65-6：輸入一個正整數(shù)判斷并輸出它是否是素數(shù)。：輸入一個正整數(shù)判斷并輸出它是否是素數(shù)。思路分析：素數(shù)也稱為質(zhì)數(shù)，其數(shù)學(xué)定義為：一個大于思路分析：素數(shù)也稱為質(zhì)數(shù)，其數(shù)學(xué)定義為：一個大于1 1的正整的正整數(shù)，除了數(shù)，除了1 1和它本身外，不能被整除以其他正整數(shù)。和它本身外，不能被整除以其他正整數(shù)。根據(jù)定義，該問題可以采用窮舉法進(jìn)行實現(xiàn)，即對于正整數(shù)根據(jù)定義，該問題可以采用窮舉法進(jìn)行實現(xiàn)，即對于正整數(shù)n n，從從2 2開始到開始到n n依次嘗試每個數(shù)是否能夠被依次嘗試每個數(shù)是否能夠被n n整除，如果存

26、在能夠整除，如果存在能夠這樣的數(shù)，則這樣的數(shù)，則n n不是素數(shù)；如果不存在這樣的數(shù)，則不是素數(shù)；如果不存在這樣的數(shù)，則n n是素數(shù)。是素數(shù)。進(jìn)一步分析可以知道，在找到第一個可以整除的數(shù)后，無需繼進(jìn)一步分析可以知道，在找到第一個可以整除的數(shù)后，無需繼續(xù)檢查，直接結(jié)束循環(huán)即可。續(xù)檢查，直接結(jié)束循環(huán)即可。 #include #include #include #include intint main() main() intint i i, n, , n, is_primeis_prime, k;, k; printfprintf(Input a number(1): );(Input a numb

27、er(1): ); scanfscanf(%d, &n);(%d, &n); is_primeis_prime = 1; / = 1; /假設(shè)假設(shè)n n是素數(shù)是素數(shù) k = k = sqrtsqrt(n); /(n); /計算計算n n的平方根的平方根 for(for(i i=2; =2; i i=k; 1): 171): 17 17 is prime number17 is prime number2. continue2. continue語句語句 有時并不希望終止整個循環(huán)的執(zhí)行，而只是提前結(jié)束本次循環(huán)迭有時并不希望終止整個循環(huán)的執(zhí)行，而只是提前結(jié)束本次循環(huán)迭代，進(jìn)入下一次

28、循環(huán)迭代。這時可以使用代，進(jìn)入下一次循環(huán)迭代。這時可以使用continuecontinue語句，其使用方法語句，其使用方法如下：如下：(1) (1) 一般形式：一般形式：continue;continue;(2) continue(2) continue語句只能用于語句只能用于whilewhile、do-whiledo-while和和forfor語句中。語句中。(3) continue(3) continue語句的作用是結(jié)束循環(huán)體的本次執(zhí)行，即跳過循環(huán)體中語句的作用是結(jié)束循環(huán)體的本次執(zhí)行，即跳過循環(huán)體中continuecontinue語句之后的其它語句，轉(zhuǎn)去判定循環(huán)條件，決定能否繼續(xù)執(zhí)語句之后

29、的其它語句，轉(zhuǎn)去判定循環(huán)條件，決定能否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)。行循環(huán)。用于用于whilewhile和和do-whiledo-while語句中時，跳過循環(huán)體中語句中時，跳過循環(huán)體中continuecontinue語句之后的語句之后的其它語句后，直接判斷循環(huán)條件是否成立；而用于其它語句后，直接判斷循環(huán)條件是否成立；而用于forfor語句中時，跳語句中時，跳過循環(huán)體中過循環(huán)體中continuecontinue語句之后的其它語句后，先執(zhí)行表達(dá)式語句之后的其它語句后，先執(zhí)行表達(dá)式3 3，然后，然后再去判斷循環(huán)條件是否成立。再去判斷循環(huán)條件是否成立。例例5-75-7：統(tǒng)計在：統(tǒng)計在100100到到10001000之間不能被之間不能被7 7整除的整數(shù)的個數(shù)。整除的整數(shù)的個數(shù)。思路分析：解決該問題需要對指定范圍中的每一個