标题:
C基础教程 第五章 循环结构程序设计
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作者:
苹果也疯狂
时间:
2011-10-21 12:08
标题:
C基础教程 第五章 循环结构程序设计
5.1
循环语句概述
[
标签
-
循环语句概述
]
求
1
～
100
的累计和。
根据已有的知识，可以用“
1+2+
……
+100
”来求解，但显然很繁琐。现在换个思路来考虑：
首先设置一个累计器
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
1
～
100
的累计和。
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Ｃ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。
（
4
）用
goto
语句和
if
语句构成循环。使用
goto
语句实现求解
1
～
100
累计和的程序可以如下：
main()
{ int
n=1, sum=0;
loop:
sum += n; n++;
if(n<=100)
goto
loop;
printf(“sum=%d\n”, sum);
}
其中“
loop:
”为语句标号（格式：标号
:
语句行），其命名遵循标识符命名规则。
goto
语句格式：
goto
标号，功能为：使系统转向标号所在的语句行执行。
注意：结构化程序设计方法，主张限制使用
goto
语句。因为滥用
goto
语句，将会导致程序结构无规律、可读性差。
另外，从功能上说，
for
语句可完全代替当型循环语句
while
，所以该语句也不是必需的。
5.2
for
语句和
while
语句
在
3
条循环语句中，
for
语句最为灵活，不仅可用于循环次数已经确定的情况，也可用于循环次数虽不确定、但给出了循环继续条件的情况。
[
案例
5.1]
求
1
～
100
的累计和。
/*
案例代码文件名：
AL5_1.C*/
/*
程序功能：求
1
～
100
的累计和
*/
main()
{int i,sum=0;
/*
将累加器
sum
初始化为
0*/
for(i=1; i<=100; i++)
sum +=i;
/*
实现累加
*/
printf("sum=%d\n",sum);
}
[
程序演示
]
程序运行情况如下：
sum=5050
[
案例
5.2]
求
n
的阶乘
n!
（
n!=1*2*
……
*n
）。
/*
案例代码文件名：
AL5_2.C*/
/*
程序功能：求
n
！
*/
main()
{int i, n;
long
fact=1;
/*
将累乘器
fact
初始化为
1*/
printf(“Input
n: ”); scanf(“%d”,&n);
for(i=1; i<=n; i++)
fact *=i;
/*
实现累乘
*/
printf("%d ! = %ld\n", n, fact);
}
[
程序演示
]
程序运行情况如下：
Input
n: 5
↙
5 ! = 120
1
．
for
语句的一般格式
for([
变量赋初值
]
；
[
循环继续条件
]
；
[
循环变量增值
])
{
循环体语句组；
}
2
．
for
语句的执行过程
执行过程如图
5-1
所示。
（
1
）求解“变量赋初值”表达式。
（
2
）求解“循环继续条件”表达式。如果其值非
0
，执行（
3
）；否则，转至（
4
）。
（
3
）执行循环体语句组，并求解“循环变量增值”表达式，然后转向（
2
）。
（
4
）执行
for
语句的下一条语句。
3
．说明
（
1
）“变量赋初值”、“循环继续条件”和“循环变量增值”部分均可缺省，甚至全部缺省，但其间的分号不能省略。
（
2
）当循环体语句组仅由一条语句构成时，可以不使用复合语句形式，如上例所示。
（
3
）“循环变量赋初值”表达式，既可以是给循环变量赋初值的赋值表达式，也可以是与此无关的其它表达式（如逗号表达式）。
例如，
for(sum=0;i<=100;i++)sum += i;
for(sum=0,i=1;i<=100;i++) sum += i;
（
4
）“循环继续条件”部分是一个逻辑量，除一般的关系（或逻辑）表达式外，也允许是数值（或字符）表达式。
4
．
while
语句
（
1
）一般格式
while(
循环继续条件
)
{
循环体语句组；
}
（
2
）执行过程
执行过程如图
5-2
所示。
1
）求解“循环继续条件”表达式。如果其值为非
0
，转
2
）；否则转
3
）。
2
）执行循环体语句组，然后转
1
）。
3
）执行
while
语句的下一条。
显然，
while
循环是
for
循环的一种简化形式（缺省“变量赋初值”和“循环变量增值”表达式）。
[
案例
5.3]
用
while
语句求
1
～
100
的累计和。
/*
案例代码文件名：
AL5_3.C*/
/*
程序功能：求
1
～
100
的累计和
*/
main()
{int i=1,sum=0;
/*
初始化循环控制变量
i
和累计器
sum*/
while( i<=100 )
{ sum += i;
/*
实现累加
*/
i++;
/*
循环控制变量
i
增
1*/
}
printf(“sum=%d\n”,sum);
}
[
程序演示
]
程序运行情况如下：
sum=5050
5
．循环嵌套
（
1
）循环语句的循环体内，又包含另一个完整的循环结构，称为循环的嵌套。循环嵌套的概念，对所有高级语言都是一样的。
（
2
）
for
语句和
while
语句允许嵌套，
do-while
语句也不例外。
5.3
直到型循环
do-while
语句
1
．一般格式
do
{
循环体语句组
; }
while(
循环继续条件
);
/*
本行的分号不能缺省
*/
当循环体语句组仅由一条语句构成时，可以不使用复合语句形式。
2
．执行过程
执行过程如图
5-3
所示。
（
1
）执行循环体语句组。
（
2
）计算“循环继续条件”表达式。如果“循环继续条件”表达式的值为非
0
（真），则转向（
1
）继续执行；否则，转向（
3
）。
（
3
）执行
do-while
的下一条语句。
do-while
循环语句的特点是：先执行循环体语句组，然后再判断循环条件。
[
案例
5.4]
用
do-while
语句求解
1
～
100
的累计和。
/*
案例代码文件名：
AL5_4.C*/
/*
程序功能：求
1
～
100
的累计和
*/
main()
{int i=1, sum=0;
/*
定义并初始化循环控制变量，以及累计器
*/
do
{ sum += i;
/*
累加
*/
i++;
}
while(i<=100);
/*
循环继续条件：
i<=100*/
printf(“sum=%d\n”,sum);
}
[
程序演示
]
do-while
语句比较适用于处理：不论条件是否成立，先执行
1
次循环体语句组的情况。除此之外，
do-while
语句能实现的，
for
语句也能实现，而且更简洁。
5.4
break
语句与
continue
语句
为了使循环控制更加灵活，Ｃ语言提供了
break
语句和
continue
语句。
1
．一般格式：
break
；
continue
；
2
．功能
（
1
）
break
：强行结束循环，转向执行循环语句的下一条语句。
（
2
）
continue
：对于
for
循环，跳过循环体其余语句，转向循环变量增量表达式的计算；对于
while
和
do-while
循环，跳过循环体其余语句，但转向循环继续条件的判定。
3
．
break
和
continue
语句对循环控制的影响如图
5-4
所示。
4
．说明
（
1
）
break
能用于循环语句和
switch
语句中，
continue
只能用于循环语句中。
（
2
）循环嵌套时，
break
和
continue
只影响包含它们的最内层循环，与外层循环无关。
5.5
应用举例
[
例
5.5]
求
Fibonacci
数列的前
40
个数。该数列的生成方法为：
F1=1
，
F2=1
，
Fn=Fn-1+Fn-2
（
n>=3
），即从第
3
个数开始，每个数等于前
2
个数之和。
算法设计，请参见第
2
章第
1
节（
2.1
）。参考源程序如下：
/*
案例代码文件名：
AL5_5.C*/
main()
{long int f1=1,f2=1;
/*
定义并初始化数列的头
2
个数
*/
int i=1;
/*
定义并初始化循环控制变量
i*/
for( ; i<=20; i++ )
/*1
组
2
个，
20
组
40
个数
*/
{ printf(
“
%15ld%15ld
”
, f1, f2);
/*
输出当前的
2
个数
*/
if(i%2==0) printf(
“
\n
”
);
/*
输出
2
次（
4
个数），换行
*/
f1 += f2; f2 += f1;
/*
计算下
2
个数
*/
}
}
[
例
5.6]
输出
10
～
100
之间的全部素数。所谓素数
n
是指，除
1
和
n
之外，不能被
2
～（
n-1
）之间的任何整数整除。
算法设计要点：
（
1
）显然，只要设计出判断某数
n
是否是素数的算法，外面再套一个
for
循环即可。
（
2
）判断某数
n
是否是素数的算法：根据素数的定义，用
2
～（
n-1
）之间的每一个数去整除
n
，如果都不能被整除，则表示该数是一个素数。
判断一个数是否能被另一个数整除，可通过判断它们整除的余数是否为
0
来实现。
参考源程序如下：
main()
{ int i=11, j, counter=0;
for( ; i<=100; i+=2)
/*
外循环：为内循环提供一个整数
i*/
{ for(j=2; j<=i-1; j++)
/*
内循环：判断整数
i
是否是素数
*/
if(i%j= =0)
/*i
不是素数
*/
break;
/*
强行结束内循环，执行下面的
if
语句
*/
if(counter%10= =0)
/*
每输出
10
个数换一行
*/
printf(“\n”);
if( j >= i )
/*
整数
i
是素数：输出，计数器加
1*/
{ printf(“%6d”,i);
counter++;
}
}
}
思考题：外循环控制变量
i
的初值从
11
开始、增量为
2
的作法有什么好处？为提高运行速度，如何优化内循环？（提示：从减少计算次数角度来考虑）
良好的源程序书写习惯──注释（续）
（
3
）循环结构
在
C
语言中，循环结构由循环语句
for
、
while
和
do...while
来实现。
作为注释，应在它们的前面说明其功能，在循环条件判断语句行的后面，说明循环继续条件的含义，如下所示。
1
）
for
语句
/*
功能
*/
for(
变量初始化
;
循环条件
;
变量增值
) /*
循环继续条件的含义
*/
{
……
}
2
）
while
语句
/*
功能说明
*/
while(
循环条件
)
/*
循环继续条件的含义
*/
{
……
}
3
）
do...while
语句
/*
功能说明
*/
do {
……
}
while(
循环条件
)
；
/*
循环继续条件的含义
*/
如果循环嵌套，还应说明每层循环各控制什么。
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