第06章循环结构程序设计

第6章循环结构程序设计6.1循环语句概述6.2while语句6.3直到型循环do-while语句6.4for语句6.5循环的嵌套6.6break语句与continue语句6.7应用举例良好的源程序书写习惯──注释（续）6.1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(){intn=1,sum=0;loop:sum+=n;n++;if(n=100)gotoloop;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。6.2WHILE语句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（P114图6.1）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。[案例6.1]用while语句求1～100的累计和。/*案例代码文件名：AL6_1.C*//*程序功能：求1～100的累计和*/main(){inti=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);}程序运行情况如下：sum=50506.3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（P116图6.3）（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6.2]用do-while语句求解1～100的累计和。/*案例代码文件名：AL6_2.C*//*程序功能：求1～100的累计和*/main(){inti=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);}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。思考：while语句和do-while语句的区别？6.4for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6.3]求1～100的累计和。/*案例代码文件名：AL6_3.C*//*程序功能：求1～100的累计和*/main(){inti,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);}程序运行情况如下：sum=5050[案例6.4]求n的阶乘n!（n!=1*2*……*n）。/*案例代码文件名：AL6_4.C*//*程序功能：求n！*/main(){inti,n;longfact=1;/*将累乘器fact初始化为1*/printf(“Inputn:”);scanf(“%d”,&n);for(i=1;i=n;i++)fact*=i;/*实现累乘*/printf(%d!=%ld\n,n,fact);}程序运行情况如下：Inputn:5↙5!=1201．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P118图6.6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。表达式1缺省：sum=0；for(;i=100;i++)sum+=i;表达式2缺省：for(sum=0;;i++)sum+=i;/*循环将无法终止*/表达式3缺省：for(sum=0;i=100;){sum+=;i++;}表达式全部缺省：sum=0；i=1;for(;;){sum+=i;if(i++=100)break;}（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。（5）“循环变量增值”部分也可以放在循环体内部实现。如果缺省循环变量增值，则循环体内一定要有相关语句来控制循环的执行次数。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）。思考：几种循环的比较？如下程序的执行结果：main(){intsum,i;for(sum=0,i=1;i=100;i++);sum+=i;printf(“sum=%d,i=%d”,sum,i);}6.5循环的嵌套（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。循环的嵌套练习#includestdio.hvoidmain(){inti,j,k;printf(ijk\n);for(i=0;i2;i++)for(j=0;j2;j++)for(k=0;k2;k++)printf(%d%d%d\n,i,j,k);}ijk0000010100111001011101116.6break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6.10、6.11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。6.7应用举例[例6.5]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：AL6_5.C*/main(){longintf1=1,f2=1;/*定义并初始化数列的头2个数*/inti=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6.6]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：/*案例代码文件名：AL6_6.C*/main(){inti=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？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。作业:P1296.16.14