第4章 循環(huán)結(jié)構(gòu)

第4章〓循環(huán)結(jié)構(gòu)4.1〓知識(shí)要點(diǎn)回顧循環(huán)結(jié)構(gòu)是程序中一種很重要的結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是：在給定條件成立時(shí)，反復(fù)執(zhí)行某程序段，直到條件不成立為止。給定的條件稱為循環(huán)條件，反復(fù)執(zhí)行的程序段稱為循環(huán)體。在C語(yǔ)言中有三種可以構(gòu)成循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)語(yǔ)句：while，do-while和for。本章主要掌握的知識(shí)要點(diǎn)：(1)while循環(huán)結(jié)構(gòu)。(2)do-while循環(huán)結(jié)構(gòu)。(3)for循環(huán)結(jié)構(gòu)。4.1.1〓while語(yǔ)句表4-1列出了while語(yǔ)句的語(yǔ)句形式以及對(duì)應(yīng)的邏輯流程圖。表4-1〓while語(yǔ)句的語(yǔ)句形式語(yǔ)句形式流程圖while（表達(dá)式）{〓語(yǔ)句段}其中，表達(dá)式是循環(huán)條件，語(yǔ)句為循環(huán)體。while語(yǔ)句的執(zhí)行過程是：首先計(jì)算表達(dá)式的值，當(dāng)值為真(非0)時(shí)，執(zhí)行循環(huán)體語(yǔ)句；然后再判斷表達(dá)式是否為真，如果為真，再執(zhí)行循環(huán)體語(yǔ)句，如此循環(huán)直到表達(dá)式的值為假為止。由以上執(zhí)行過程可知，while后面括號(hào)中表達(dá)式的值決定了循環(huán)體是否將被執(zhí)行。因此，進(jìn)入while循環(huán)后，一定要有能使此表達(dá)式的值變?yōu)?的操作，否則循環(huán)將會(huì)無限制地進(jìn)行下去，成為無限循環(huán)(死循環(huán))。若此表達(dá)式的值不變，則循環(huán)體內(nèi)應(yīng)有在某種條件下強(qiáng)行終止循環(huán)的語(yǔ)句(如break等)。說明：(1)while語(yǔ)句的循環(huán)體可能一次都不執(zhí)行，因?yàn)閣hile后面括號(hào)中的表達(dá)式可能一開始就為0。(2)不要把由if語(yǔ)句構(gòu)成的分支結(jié)構(gòu)與由while語(yǔ)句構(gòu)成的循環(huán)結(jié)構(gòu)混同起來。若if后條件表達(dá)式的值為非0，其后的if子句只可能執(zhí)行一次；而while后條件表達(dá)式的值為非0時(shí)，其后的循環(huán)體語(yǔ)句可能重復(fù)執(zhí)行。在設(shè)計(jì)循環(huán)時(shí)，通常應(yīng)在循環(huán)體內(nèi)改變條件表達(dá)式中有關(guān)變量的值，使條件表達(dá)式的值最終變成0，以便能結(jié)束循環(huán)。下面的while語(yǔ)句便是死循環(huán)：x=2；while（x<10）{〓sum+=x;//死循環(huán)，因?yàn)閤的值沒有變化，永遠(yuǎn)小于10}printf("%d"，sum);(3)當(dāng)循環(huán)體需要無條件循環(huán)，條件表達(dá)式可以設(shè)為1（恒為真)，但在循環(huán)體內(nèi)要有帶條件的非正常出口(break等)。例如，1+2+3+…+100的程序可以這樣設(shè)計(jì)：i=1;sum=0;while(1){〓if(i>100)break;〓sum+=i;〓i++;}(4)如果在執(zhí)行循環(huán)體的過程中，遇見了continue語(yǔ)句，則循環(huán)體重continue語(yǔ)句后面的其他語(yǔ)句將被跳過語(yǔ)句不通！，而直接進(jìn)入下一輪循環(huán)。將上例中的1+2+3+…+100的程序改寫成：語(yǔ)句不通！i=1;sum=0;while(1){〓sum+=i;〓i++;〓if(i<=100)continue;〓break;}(5)在循環(huán)體中，語(yǔ)句的先后位置必須符合邏輯，否則將會(huì)影響運(yùn)算結(jié)果。例如，將上例中的1+2+3+…+100的程序改寫成：i=1;sum=0;while(i<=100){〓i++;//縣計(jì)算i++，再計(jì)算sum值〓sum+=i;}while語(yǔ)句執(zhí)行結(jié)束以后，sum=5049，因?yàn)樵趫?zhí)行的過程中少加了第一項(xiàng)的值1。4.1.2〓do-while語(yǔ)句表4-2列出了do-while語(yǔ)句的語(yǔ)句形式以及對(duì)應(yīng)的邏輯流程圖。表4-2〓do-while語(yǔ)句的語(yǔ)句形式語(yǔ)句形式流程圖do{〓語(yǔ)句段}while（表達(dá)式）;do-while語(yǔ)句的執(zhí)行過程是：先執(zhí)行循環(huán)中的語(yǔ)句，然后再判斷表達(dá)式是否為真，如果為真則繼續(xù)循環(huán)；如果為假，則終止循環(huán)。因此，do-while循環(huán)至少要執(zhí)行一次循環(huán)語(yǔ)句。說明：(1)do是C語(yǔ)言的關(guān)鍵字，必須和while聯(lián)合使用。(2)do-while循環(huán)由do開始，至while結(jié)束。必須注意的是：在while(表達(dá)式)后的“;”不可丟，它表示do-while語(yǔ)句的結(jié)束。(3)while后一對(duì)括號(hào)中的表達(dá)式，可以是C語(yǔ)言中任意合法的表達(dá)式，由它控制循環(huán)是否執(zhí)行。(4)和while語(yǔ)句一樣，在使用do-while時(shí)，不要忘記初始化循環(huán)控制變量，否則程序的結(jié)果實(shí)不可預(yù)知的。(5)要在do-while語(yǔ)句的某處（表達(dá)式或循環(huán)體內(nèi)）改變循環(huán)控制變量的值，否則極易造成死循環(huán)。(6)如果在執(zhí)行循環(huán)體的過程中遇見了break，則跳出do-while循環(huán)。(7)如果在執(zhí)行循環(huán)體的過程中，遇見了continue語(yǔ)句，則循環(huán)體重continue語(yǔ)句后面的其他語(yǔ)句將被跳過，??而直接進(jìn)入下一輪循環(huán)。??4.1.3〓for語(yǔ)句在C語(yǔ)言中，for語(yǔ)句使用最為靈活，它完全可以取代while語(yǔ)句。表4-3列出了for語(yǔ)句的語(yǔ)句形式以及對(duì)應(yīng)的邏輯流程圖。表4-3〓for語(yǔ)句的語(yǔ)句形式語(yǔ)句形式流程圖for(表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3){〓語(yǔ)句段}它的執(zhí)行過程如下：求解表達(dá)式1。求解表達(dá)式2，若其值為真（非0），則執(zhí)行for語(yǔ)句中指定的內(nèi)嵌語(yǔ)句，然后執(zhí)行下面第(3)步；若其值為假（0），則結(jié)束循環(huán)，轉(zhuǎn)到第(5)步。求解表達(dá)式3。轉(zhuǎn)回上面第(2)步繼續(xù)執(zhí)行。循環(huán)結(jié)束，執(zhí)行for語(yǔ)句下面的一個(gè)語(yǔ)句。說明：表達(dá)式1、表達(dá)式2、表達(dá)式3可以是任何類型的表達(dá)式。表達(dá)式1、表達(dá)式2、表達(dá)式3之間必須用分號(hào)隔開，表達(dá)式1只被執(zhí)行1次，通常用于初始化不循環(huán)控制變量。表達(dá)式2通常是循環(huán)的條件。而表達(dá)式3通常用于改變循環(huán)控制變量的值。表達(dá)式2可以為空，相當(dāng)于表達(dá)式2的值是真。因此，下面的循環(huán)是死循環(huán)：for(a=0;;a++)〓printf("%d"，a);既可以在for語(yǔ)句的前面單獨(dú)初始化循環(huán)控制變量，也可以利用for語(yǔ)句的表達(dá)式1初始化循環(huán)控制變量。下面兩個(gè)程序是等價(jià)的：for(a=1;a<=10;a++)〓printf("%3d"，a);a=1;for(;a<=10;a++)〓printf("%3d"，a);既可以在循環(huán)體內(nèi)改變循環(huán)控制變量的值，也可以利用for語(yǔ)句的表達(dá)式3改變循環(huán)控制變量的值。下面兩個(gè)程序是等價(jià)的：for(a=1;a<=10;a++)〓printf("%3d"，a);a=1;for(;a<=10;){〓printf("%3d"，a);〓a++;}表達(dá)式1和表達(dá)式3可以是一個(gè)簡(jiǎn)單表達(dá)式，也可以是逗號(hào)表達(dá)式：for(sum=0，i=1;i<=100;i++)〓sum=sum+i;或：for(i=0，j=100;i<=j;i++，j--)〓k=i+j;如果在執(zhí)行循環(huán)體的過程中遇見了break，則跳出for循環(huán)。如果在執(zhí)行循環(huán)體的過程中，遇見了continue語(yǔ)句，則循環(huán)體重continue語(yǔ)句后面的其他語(yǔ)句將被跳過？？，而直接進(jìn)入下一輪循環(huán)。？？三種循環(huán)語(yǔ)句有以下異同點(diǎn)：(1)在使用while和do-while語(yǔ)句時(shí)，必須在while和do-while語(yǔ)句前初始化循環(huán)控制變量，但在for語(yǔ)句中卻可以利用表達(dá)式1來初始化循環(huán)控制變量。(2)在使用while和do-while語(yǔ)句時(shí)，循環(huán)控制變量的變化必須放在循環(huán)體中，而for語(yǔ)句卻可以利用表達(dá)式3來改變循環(huán)控制變量的值。(3)do-while語(yǔ)句的循環(huán)體至少被執(zhí)行1次，但while和for語(yǔ)句的循環(huán)體可能1次都不執(zhí)行。(4)while和do-while語(yǔ)句中不能省略循環(huán)條件，但for語(yǔ)句卻可以省略。(5)break和continue語(yǔ)句在這三種循環(huán)語(yǔ)句中的作用是相同的。(6)凡是用while語(yǔ)句能實(shí)現(xiàn)的循環(huán)，必然能用for語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)，反之亦然。4.1.4〓break語(yǔ)句break語(yǔ)句通常用在循環(huán)語(yǔ)句和開關(guān)語(yǔ)句中。當(dāng)break用于開關(guān)語(yǔ)句switch中時(shí)，可使程序跳出switch而執(zhí)行switch以后的語(yǔ)句；如果沒有break語(yǔ)句，則將成為一個(gè)死循環(huán)而無法退出。當(dāng)break語(yǔ)句用于do-while、for、while循環(huán)語(yǔ)句中時(shí)，可使程序終止循環(huán)而執(zhí)行循環(huán)后面的語(yǔ)句，通常break語(yǔ)句總是與if語(yǔ)句聯(lián)在一起，即滿足條件時(shí)便跳出循環(huán)。(1)break語(yǔ)句對(duì)if-else的條件語(yǔ)句不起作用。(2)在多層循環(huán)中，一個(gè)break語(yǔ)句只向外跳一層。4.1.5〓continue語(yǔ)句continue語(yǔ)句的作用是跳過循環(huán)本中剩余的語(yǔ)句而強(qiáng)制執(zhí)行下一次循環(huán)。continue語(yǔ)句只用在for、while、do-while等循環(huán)體中，常與if條件語(yǔ)句一起使用，用來加速循環(huán)。執(zhí)行continue語(yǔ)句并沒終止整個(gè)循環(huán)。4.1.6〓常見錯(cuò)誤舉例1．用“，”代替for語(yǔ)句中的“；”C語(yǔ)言規(guī)定，for語(yǔ)句中的三個(gè)表達(dá)式可以為空，但分號(hào)不能省略，如果用逗號(hào)代替分號(hào)，編譯器將由于找不到分號(hào)而報(bào)錯(cuò)。下面的程序是錯(cuò)誤的：for（a=1，a<=10，a++）//應(yīng)該為for（a=1；a<=10；a++）〓sum+=a;2．do-while語(yǔ)句漏掉了“；”正確錯(cuò)誤do{〓sum+=a++;}while(a<=100);do{〓sum+=a++;}while(a<=100)3．循環(huán)語(yǔ)句中循環(huán)控制變量無變化而造成死循環(huán)仔細(xì)觀察下面的程序，因?yàn)槁┑袅薬++，而造成死循環(huán)。do{〓sum+=a;}while(a<=100);4．不初始化循環(huán)控制變量就進(jìn)入循環(huán)體下面的程序由于沒有對(duì)a初始化就進(jìn)入循環(huán)體，執(zhí)行結(jié)果是不可預(yù)知。main(){〓inta;〓longsum=0;〓do〓{〓〓sum+=a;〓}while(a<=100);〓printf("sum=%ld"，sum);}

4.2〓實(shí)訓(xùn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一〓驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)驗(yàn)證教材中的典型例題。(2)理解和掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的方法。(3)理解和掌握while、do-while、for語(yǔ)句的執(zhí)行流程。(4)掌握循環(huán)語(yǔ)句嵌套。(5)掌握break和continue的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器(1)IBMPC或兼容計(jì)算機(jī)。(2)Windows9x/2000/XP操作系統(tǒng)。(3)VisualC++6.0。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）調(diào)試程序11．實(shí)驗(yàn)要求求數(shù)列的和。2．程序代碼prog1.c#include<stdio.h>main(){〓inti;〓floatsum=1;〓for(i=1;i<=100;i++)〓〓sum=sum+1.0/(1+i*5);〓printf("數(shù)列的和的結(jié)果為%f\n"，sum);}3．實(shí)驗(yàn)步驟步驟一：在D盤的根目錄中創(chuàng)建一個(gè)以你的學(xué)號(hào)命名的文件夾，如D：\200710003。步驟二：打開“MicrosoftVisualC++”軟件，新建prog1.c文件，并輸入程序代碼，如圖4-1所示。圖4-1〓新建文件并輸入程序代碼步驟三：選擇“編譯”菜單命令對(duì)程序進(jìn)行編譯，如圖4-2所示。圖4-2〓編譯程序步驟四：若編譯有錯(cuò)誤需要重新檢查；若編譯沒有錯(cuò)誤，可以執(zhí)行程序，此時(shí)輸出結(jié)果如圖4-3所示。圖4-3〓程序運(yùn)行結(jié)果 按任意鍵關(guān)閉當(dāng)前窗口，保存后關(guān)閉prog1.c文件。（二）調(diào)試程序21．實(shí)驗(yàn)要求求的近似值，精確到。2．程序prog2.c#include<stdio.h>#include<math.h>main(){〓inti;〓doubles=0，pi;〓for(i=1;1.0/(i*i)>=1e-10;i++)〓〓s=s+1.0/(i*i);〓pi=sqrt(s*6);〓printf("pi=%f\n"，pi);}3．實(shí)驗(yàn)步驟步驟一：打開“MicrosoftVisualC++”軟件，新建prog2.c文件，并輸入程序代碼，如圖4-4所示。圖4-4〓新建文件并輸入程序代碼步驟二：選擇“編譯”菜單命令對(duì)程序進(jìn)行編譯，如圖4-5所示。圖4-5〓編譯程序步驟三：若編譯有錯(cuò)誤需要重新檢查；若編譯沒有錯(cuò)誤，可以執(zhí)行程序，此時(shí)輸出結(jié)果如圖4-6所示。圖4-6〓程序運(yùn)行結(jié)果按任意鍵關(guān)閉當(dāng)前窗口，保存后關(guān)閉prog2.c文件。（三）調(diào)試程序31．實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算數(shù)列s=1!+2!+......+n!的值。2．程序代碼prog3.c源代碼如下：#include<stdio.h>main(){〓inti，n，t=1，s=0;〓printf("pleaseinputn：");〓scanf("%d"，&n);〓for(i=1;i<=n;i++)〓{〓〓t=t*i;〓〓s=s+t;〓}〓printf("1!+2!+......+%d!=%d\n"，n，s);}3．實(shí)驗(yàn)步驟步驟一：打開“MicrosoftVisualC++”軟件，新建prog3.c文件，并輸入程序代碼，如圖4-7所示。圖4-7〓新建文件并輸入程序代碼步驟二：選擇“編譯”菜單命令對(duì)程序進(jìn)行編譯，如圖4-8所示。圖4-8〓編譯程序步驟三：若編譯有錯(cuò)誤需要重新檢查。若編譯沒有錯(cuò)誤，可以執(zhí)行程序。輸入4，輸出結(jié)果如圖4-9所示。圖4-9〓程序運(yùn)行結(jié)果1步驟四：按任意鍵關(guān)閉當(dāng)前窗口。再次輸入5，輸出結(jié)果如圖4-10所示圖4-10〓程序運(yùn)行結(jié)果2按任意鍵關(guān)閉當(dāng)前窗口，保存后關(guān)閉pro3.c文件。（四）調(diào)試程序41．實(shí)驗(yàn)要求輸出n行以下圖形：*********************2．程序代碼prog4.c#include<stdio.h>main(){〓intn，i，j;〓printf("Inputn=");〓scanf("%d"，&n);〓for(i=1;i<=n;i++)〓{〓〓for(j=1;j<=n-i;j++)〓〓〓printf("");//雙引號(hào)里面有一個(gè)空格字符〓〓for(j=1;j<=i;j++)〓〓〓printf("*");〓〓printf("\n");〓}}3．實(shí)驗(yàn)步驟步驟一：打開“MicrosoftVisualC++”軟件，新建prog4.c文件，并輸入程序代碼，如圖4-11所示。圖4-11〓新建文件并輸入程序代碼步驟二：選擇“編譯”菜單命令對(duì)程序進(jìn)行編譯，如圖4-12所示。圖4-12〓編譯程序步驟三：若編譯有錯(cuò)誤需要重新檢查；若編譯沒有錯(cuò)誤，可以執(zhí)行程序。此時(shí)，輸入5，輸出結(jié)果如圖4-13所示。圖4-13〓程序運(yùn)行結(jié)果1步驟四：按任意鍵關(guān)閉當(dāng)前窗口。再次輸入8，輸出結(jié)果如圖4-14所示。圖4-14〓程序運(yùn)行結(jié)果2按任意鍵關(guān)閉當(dāng)前窗口，保存后關(guān)閉pro4.c文件。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(1)寫出程序一的實(shí)驗(yàn)原理與考查知識(shí)點(diǎn)。(2)寫出程序二的實(shí)驗(yàn)原理與考查知識(shí)點(diǎn)。(3)寫出程序三的實(shí)驗(yàn)原理與考查知識(shí)點(diǎn)。(4)寫出程序四的實(shí)驗(yàn)原理與考查知識(shí)點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)二〓啟發(fā)性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握程序設(shè)計(jì)與調(diào)試的方法。(2)掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)程序填空的方法。(3)掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)程序改錯(cuò)技巧。(4)掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)程序編程能力二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器(1)IBMPC或兼容計(jì)算機(jī)。(2)Windows9x/2000/XP操作系統(tǒng)。(3)VisualC++6.0。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．填空題下面程序是求n以內(nèi)(包括n)能被3或7整除的所有自然數(shù)的倒數(shù)之和。運(yùn)行結(jié)果如下：Entern：(輸入提示)30<CR>(從鍵盤輸入30，<CR>代表Enter鍵)s=1.226323請(qǐng)?jiān)诔绦虻南聞澗€處填入正確的內(nèi)容并把下劃線刪除，使程序得出正確的結(jié)果。注意：不得增行或刪行，也不得更改程序的結(jié)構(gòu)！程序如下：#include<stdio.h>main(){〓intn，i;〓doubles=0.0;〓printf("Entern：\n");〓scanf("%d"，&n);〓for(i=1;__1__;i++)〓〓if(__2__)〓〓〓s+=__3__/i;〓printf("s=%f\n"，s);}2．改錯(cuò)題下面給定的程序功能是：求的近似值，直到最后一項(xiàng)的絕對(duì)值小于指定的數(shù)為止。運(yùn)行結(jié)果如下：Enterafloatnumber：(輸入提示)0.0001<CR>(從鍵盤輸入0.0001，<CR>代表Enter鍵)3.1414請(qǐng)改正程序中的兩處錯(cuò)誤，使程序能輸出正確的結(jié)果。注意：程序中/************found************/表示錯(cuò)誤就在下面一行。不得增行或刪行，也不得更改程序的結(jié)構(gòu)！程序如下：#include<math.h>#include<stdio.h>main(){〓ints;〓floatnum，pi，t，n;〓t=1;〓pi=0;〓n=1;〓s=1;〓printf("Enterafloatnumber：\n");〓scanf("%f"，&num);〓/********found********/〓while(t>=num)〓{〓〓pi=pi+t;〓〓n=n+2;〓〓s=-s;〓〓/********found********/〓〓t=s%n;〓}〓pi=pi*4;〓printf("%6.4f\n"，pi);}3．編程題w是一個(gè)大于10的無符號(hào)整數(shù)，若w是n(n≥2)位的整數(shù)，求出w后n-1位的數(shù)。部分源代碼已經(jīng)給出。例如，輸入5923，則輸出923。程序如下：#include<stdio.h>main(){〓/*將下面的代碼補(bǔ)充完整*/}

實(shí)驗(yàn)三〓啟發(fā)性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)進(jìn)一步掌握C程序的編輯、編譯、連接和運(yùn)行的過程。(2)熟悉循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)方法。(3)熟練使用循環(huán)嵌套的使用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器(1)IBMPC或兼容計(jì)算機(jī)。(2)Windows9x/2000/XP操作系統(tǒng)。(3)VisualC++6.0。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．填空題統(tǒng)計(jì)所有小于等于20的素?cái)?shù)的個(gè)數(shù)。運(yùn)行結(jié)果如下：Theprimenumberbetween3to20：35711131719Thenumberofprimeis：7請(qǐng)?jiān)诔绦虻南聞澗€處填入正確的內(nèi)容并把下劃線刪除，使程序得出正確的結(jié)果。注意：程序中//是對(duì)問題的提示。不得增行或刪行，也不得更改程序的結(jié)構(gòu)！程序如下：#include<stdio.h>main(){〓intn=20，count=0;〓inti，j;〓printf("\nTheprimenumberbetween3to%d：\n"，n);〓for(i=3;i<=n;i++)〓{〓〓for(___1___;j<i;j++)〓〓〓if(___2___)//判斷是否整除〓〓〓〓break;〓〓if(___3___)//判斷上面循環(huán)結(jié)束時(shí)，循環(huán)變量j的值〓〓{〓〓〓count++;〓〓〓printf(count%15"%5d"："\n%5d"，i)；〓〓}〓}〓printf("\nThenumberofprimeis：%d\n"，count);}2．改錯(cuò)題從鍵盤輸入m，計(jì)算如下公式的值：運(yùn)行結(jié)果如下：2000<CR>(從鍵盤輸入2000，<CR>代表Enter鍵)Theresultis0.000160請(qǐng)改正程序中的兩處錯(cuò)誤，使程序能輸出正確的結(jié)果。注意：程序中/************found************/表示錯(cuò)誤就在下面一行。不得增行或刪行，也不得更改程序的結(jié)構(gòu)！程序如下：#include<stdio.h>main(){〓intm，i，d;〓doubley=0;〓scanf("%d"，&m);〓/************found************/〓for(i=100，i<=m，i+=100)〓{