C程序设计 第5章 循环结构 主讲教师： 鲁 萍 西安建筑科技大学 理学院

第5章 循环结构程序设计 为什么要用循环结构 ？ 实现循环结构的语句 改变循环执行的状态 循环结构综合举例 while do…while for 改变循环执行的状态 break 语句 continue语句 循环结构综合举例 小 结 习 题 游 戏

应 用 循 环 1. 例: 求1+2+3+4+…+100 的累加和 重复：相加 2. 一个球从100米高度自由落下，每次落地后反跳回原高度的3/4，再落下，再反弹。求它在第10次落地时，共经过多少米？ 重复：计算每次反弹的高度，并累加路径 … 100 1 2 3 4 … 10 循 环 重复做一件事情

循 环 结 构 A0501 例1: 求1+2+3+4+…+100的累加和 void main() { int sum=0, i=1; sum=sum+i; i=i+1; printf(“sum=%d\n”,sum); } sum=0 sum = sum + 1 sum = sum + 2 sum = sum + 3 sum = sum + 4 sum = sum + 5 …… sum = sum + 100 循环结构的关键 while( i<=100 ) 循环条件 { } 循环体 (修改循环变量)

循环语句：while 1. while (表达式） 循环体语句 当 表达式为真时重复执行语句；为假时循环结束。 void main() { int sum=0, i=1; while( i<=100 ) { sum = sum + i ; i = i + 1; } printf(“sum=%d\n”,sum); 表达式 假 真 假 真 循环体语句

循环语句：do while 2. do 重复执行循环体语句， 循环体语句 直到表达式为假。 while (表达式）； 例1B: 求1+2+3+…+100的累加和 void main() { int i=1,sum=0; do{ sum = sum + i; i = i+1； 直到(i<=100)不成立 printf(“sum=%d\n”,sum); } sum=0 sum = sum + 1 sum = sum + 2 sum = sum + 3 sum = sum + 4 sum = sum + 5 …… sum = sum + 100 循环体语句 循环体 (修改循环变量) 假 表达式 循环条件 真 }while(i<=100); 真 假

循环语句:while 和 do while sum=0, i=1； sum=0, i=1； while( i<=100 ) { sum = sum + i ; i = i + 1; } do{ sum = sum + i; i = i+1； }while(i<=100); 执行 1 次, sum=200 执行100次,sum=5050 执行100次,sum=5050 执行 0 次, sum=0 真 表达式 假 循环体语句 真 表达式 假 循环体语句 “当”型循环 “直到”型循环 2. 说明： 1）表达式：循环判断条件 2）循环次数取决于表达式 3）循环体包含多条语句时用{ }括起 4）先判断表达式，后执行循环体 执行 1 次或多次 执行 0 次或多次

循环语句:while 和 do while sum=0, i=1； sum=0, i=1； while( i<=100 ) { sum = sum + i ; i = i + 1; } do{ sum = sum + i; i = i+1； }while(i<=100); 真 表达式 假 循环体语句 真 表达式 假 循环体语句 “当”型循环 “直到”型循环 2. 说明： 1）表达式：循环判断条件 2）循环次数取决于表达式 3）循环体包含多条语句时用{ }括起 4）先判断表达式，后执行循环体 执行 1 次或多次 执行 0 次或多次

循环语句： for语句 3. for (表达式1; 表达式2; 表达式3 ) 循环体语句 变量初始化 循环条件 循环变量修改 循环体 假 for (i=1; i<=100; i=i+1） { sum=sum+i; } …… 表达式1: 赋初值 假 真 条件表达式2 真 循环体语句 表达式3:循环变量递增

for和while比较 例6-1C：求1~100的累加 求100-200之间偶数的累加和 sum=0; for(i= 1 ;i<=100 ; i++ ) sum=sum+i; sum=0; i=1; while (i<=100) { sum=sum+i; i++; } 假 表达式1 100 200 i+=2 真 表达式2 循环体 表达式3 for语句能够取代while语句，且可读性好 尤其适用于：循环次数确定的循环

课堂练习 分别用for和while语句完成 1. 求100-200之间偶数的累加和 2. 求 10！ 100! i=100; sum=0; { sum=sum+i; i+=2; } for(i=100,sum=0; i<=200; i+=2) sum=sum+i; 100! i=1; n=1; while (i<=10) { n*=i; i++; } double n; int n; for(i=1,n=1; i<=10; i++) n=n*i;

循环结构举例 A0502 一个球从100米高度落下，每次落地后反跳回原高度的3/4，再落下，再反弹。求它在第10次落地时，共经过多少米？ 循环结构的关键 循环体：重复做的事情 循环条件：做多少次 … 100 米 对每一个落点： 计算高度并 累加路径长度 1. h=100 sum = sum + h 2. h=h*3/4 sum = sum + 2*h 3. h=h*3/4 sum = sum + 2*h 4. h=h*3/4 sum = sum + 2*h …… 10. h=h*3/4 sum = sum + 2*h 1 2 3 4 …. 10

循环结构举例 A0502一个球从100米高度落下，每次落地后反跳回原高度的3/4，再落下，再反弹。求它在第10次落地时，共经过多少米？ sum=0 1. h=100 sum = sum + h 2. h=h*3/4 sum = sum + 2*h 3. h=h*3/4 sum = sum + 2*h 4. h=h*3/4 sum = sum + 2*h …… 10. h=h*3/4 sum = sum + 2*h sum=0; h=100; sum=sum+h for(i=2;i<=10;i++) { h=h*3/4; sum=sum+2*h; }

循环结构举例 A0502一个球从100米高度落下，每次落地后反跳回原高度的3/4，再落下，再反弹。求它在第10次落地时，共经过多少米？ for(i=2;i<=10;i++) { h=h*3/4; sum=sum+2*h; } i=2; while(i<=10) { h=h*3/4; sum=sum+2*h; i++; } i=2; do { h=h*3/4; sum=sum+2*h; i++; } while(i<=10)

循环结构例题 A0503 例：输入一行字符，统计输入字符的个数 （以回车键 '\n'作为输入结束标记） 输入：hello↙ num：5 循环结构的关键 循环体：重复做的事情 循环条件：做多少次 6 循环体 输入字符 ch，num=num+1 …… 直到 输入回车键('\n') num=0; do { ch=getchar(); num=num+1； } while(ch!='\n') num=num-1； 循环次数不确定！ 循环条件：ch!='\n'

循环结构例题 num=0 A0503例：输入一行字符，统计输入字符的个数 （以回车键作为输入结束标记） ch!='\n' 再次输入字符ch num=0 num=num+1 结束 开始 输入字符ch 输出num 真 假 循环结构例题 A0503例：输入一行字符，统计输入字符的个数 （以回车键作为输入结束标记） #include <stdio.h> void main() { char ch; int num=0; ch=getchar(); while(ch!='\n') { num++； } printf("num=%d\n",num); do { ch= getchar(); num++; }while(ch!='\n'); while((ch=getchar())!='\n') num++;

循环结构例题 num=0 B0501例：输入一行字符，分别统计其中英文字母，空格，数字和其他字符的个数 （以回车键作为输入结束标记） ch!='\n' 再次输入字符ch num=0 num=num+1 结束 开始 输入字符ch 输出num 真 假 循环结构例题 B0501例：输入一行字符，分别统计其中英文字母，空格，数字和其他字符的个数 （以回车键作为输入结束标记） 分析：字符变量c：接收键盘输入字符 整形变量：zimu_num,kong_num，shuzi_num，other_num 如果ch是英文字母：zimu_num++ 如果ch是空格：kongge_num++ 如果ch是数字：shuzi_num++ 如果ch是其他字符：other_num++ 循环标记：c!=‘\n’ 布置为作业题

循环结构例题 B0503例：输入一行字符，分别统计其中英文字母，空格，数字和其他字符的个数 （以回车键作为输入结束标记） #include <stdio.h> void main() { char ch; int num=0; ch=getchar(); while(ch!='\n') { num++； } printf("num=%d\n",num); int zimu_num=0, kong_num=0; int shuzi_num=0, other_num=0; if((ch>=‘a’ && ch<=‘z’)|| (ch>= ’A’ && ch<=‘Z’) ) zimu_num++; else if( ch==‘ ‘) kong_num++; else if( ch>=‘0’ && ch<=‘9’) shuzi_num++; else other_num++; while { if ( ) { ... } ... }

循环应用分析 for / while { if ( ) { ... } ... } 1.录入50个学生的成绩，计算平均成绩，并显示。 2.录入50个学生的成绩，统计100~90，89~80，79~70，69~60，59~0各分数段学生的人数，并显示统计结果 循环统计（for） ，嵌套 switch 或 if..else if..else 3.对某单位100个人进行年龄统计，35岁以下是“青年”，35~55是中年，55以上是“老年”，并显示统计结果 循环for，嵌套if…else for / while { if ( ) { ... } ... }

任 务 A0504 在全系1000学生中进行募捐，当总数达到10万元时结束。统计此时捐款的人数 ，以及 平均每人 捐款的数目。

break语句 至此位置 假 1．格式： break； 条件 2．功能：强行结束整个循环，转向执行循环语句的下一条语句。 用于循环语句和switch语句中 条件 真 语句A 3. 执行过程 while(条件) { 语句A; break; 语句 B; } break 语句B if (表达式) break； 至此位置 结束循环

continue语句 1．格式： continue ； 2．功能：结束该循环中的本次循环，继续下一轮循环。 只能用于循环语句中 假 条件 真 语句A 3. 执行 for(表达式1；表达式2；表达式3） { 语句A; continue; 语句 B; } 3. 执行 while(条件) { 语句A; continue; 语句 B; } 至此位置 continue if (表达式) continue； 语句B 结束循环

break & continue 应用 #include <stdio.h> void main() { int x,k; 小 结 break & continue 应用 A0505例: 求300以内能被17整除的最大的数。 #include <stdio.h> void main() { int x,k; for(x=300;x>=1;x--) if(x%17==0) printf("x=%d\n",x); } 找到满足条件的最大数，结束循环 break；

循环程序综合举例 A0506 例：近似求PI。 PI/4=1-1/3+1/5-1/7+….,直到某一项绝对值小于10-6为止。 void main() { int s; double n,t,pi; // s:分子，n:分母，t:分式，pi:累加和 t=1; pi=0; n=1.0; s=1; while(fabs(t)>1e-8) { pi=pi+t; n=n+2; s=-s; t=s/n; } pi=pi*4; printf("PI=%15.10f\n",pi);

斐波那契数列 问题：已知一对幼兔一个月长成成年兔子，一对成年兔子在一月内生出一对幼兔。如果有一对幼兔，问一年后共有多少对兔子？ 如果设F(n)为该数列的第n项 F(0) = 0， F(1)=F(2)=1， F(n)=F(n-1)+F(n-2) (n≥3) 显然这是一个线性递推数列 1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、

循环程序设计举例 A0507 例: Fibonacci数列。 void main() { long int f1,f2; int i; for(i=0;i<=20;i++) { printf("%12ld %12ld ",f1,f2); if(i%2==0) printf("\n"); f1=f1+f2; f2=f2+f1; } 如果设F(n)为该数列的第n项 F(0) = 0， F(1)=F(2)=1， F(n)=F(n-1)+F(n-2) (n≥3)

循环结构例题 A0508例：键盘输入一个正整数， 判断是否为素数。 数x在[2，sqrt(x)]范围内没有因子 n=2 循环结构例题 A0508例：键盘输入一个正整数， 判断是否为素数。 数x在[2，sqrt(x)]范围内没有因子 n<= sqrt(x) n=n+1 假 假 真 x%n==0 真 分析： 对每一个n∈ [2，sqrt(x)] 如果x%n==0 则 不是素数 循环结构，循环结束条件： (1） n> sqrt(x) 没有n满足x%n==0 ，是素数 (2）找到n，满足x%n==0 ，则x不是素数，退出循环( break) 此时 n<=sqrt(x) C1：例6.8 c3： 例4.16部分 x是素数 n> sqrt(x) 真 假

循环结构例题 A0508例：键盘输入一个正整数，判断是否为素数 #include <math.h> void main() 键盘输入x n=2 n<= sqrt(x) 假 真 x%n==0 n=n+1 x是素数 n> sqrt(x) 循环结构例题 A0508例：键盘输入一个正整数，判断是否为素数 #include <math.h> void main() { int x,n; scanf("%d",&x); for(n=2;n<=sqrt(x);n++) if(x%n==0) break; if(n>sqrt(x)) printf(" %d is a prime " ,x); else printf(" %d is not a prime " ,x); } 在判断范围内无因子，程序正常终止 有因子不再判断 C1：例6.8 c3： 例4.16部分 有因子，程序 非正常终止

循环嵌套 A0509例：输出100以内的素数 分析： for( x=2～100) { for( n=2～ sqrt(x)) #include < math.h> void main() { int n,x; for(x=2;x<=100;x++) { for(n=2;n<=sqrt(x);n++) if(x%n==0) break; if(n>sqrt(x)) printf(“% d " ,x); } 分析： for( x=2～100) { for( n=2～ sqrt(x)) if x%n==0？ 判素数 } 外循环 内循环 上机演示 Lisushu1 d 和 Lisushu2 4d c1: 例6.9 C3:例4.16 4d break和continue只影响其所在的循环，与外层循环无关

for( ...) { ... while(...) { ... } ... 内循环 外循环 嵌套循环 外循环初始条件 假 外循环条件 真 { ... while(...) { ... } ... 内循环 外循环 嵌套循环 真 内循环初始条件 假 内循环条件 真 内循环体 外循环体 循环结束

循环程序设计举例 A0510例：译密码。按照如下方式将英文字符加密 6566 87 88 89 90 A B C D E F G H I …W X Y Z a b c d e… x y z E F G H I J K L M… A B C D e f g h i… a b c 91 分析： （1)对每个英文字符c用其后第4个字符替代 c=c+4 注意：右边界 WXYZ +4 不在是英文字符，特殊处理c=c-26 (2)非英文字符不变 C1：例6.10

循环程序设计举例 A0510例：译密码。按照如下方式将英文字符加密 #include<stdio.h> void main() { char c; while((c=getchar())!=‘\n’) /* 输入字符并判断是否回车*/ { if((c>=‘A’ && c<=‘Z’)||(c>=‘a’ && c<=‘z’)) /* 是否英文字符*/ { c=c+4; if (c>‘Z’ && c<=‘Z’+4 || c>‘z’) c=c-26; /* 是否出界*/ } putchar(c); /* 输出加密后字符*/ printf("\n");

循环小结 重复做一件事情 循环结构 循环体：重复做的事情 循环条件：做多少次 1.“当”型循环 while (表达式） 循环体语句 2. “直到”型 循环 do 循环体语句 while (表达式）； 变量初始化 循环条件 循环变量修改 3. for (表达式1; 表达式2; 表达式3) 循环体语句

习题 B0501 ：输入一行字符，分别统计其中英文字母，空格，数字和其他字符的个数(回车键作为输入结束标记)

游戏扩展 A05011 计时程序 计算执行10000000空循环需要的时间。 A05012 循环随机算式：每次游戏后询问游戏者是否继续游戏，键入y或Y 则继续游戏，否则退出。 C0501猜数游戏：系统产生一个随机数，请游戏者从键盘上输入数据猜想设值的数是什么，告诉用户是猜大了还是小了。5次以内猜对，用户获胜。否则，提示失败信息，并告诉游戏者该数值。(可扩充程序功能，如循环猜数游戏，对游戏进行计时等） C0502 打字练习游戏 随机出现若干个英文字母，游戏者按照顺序键入。 练习结束后给出正确以及错误个数的提示信息，计算正确率，并给出所用时间。

游戏扩展 A0511 计时程序。 执行10000000空循环需要的时间 void main( ) { long i = 10000000L; clock_t start, finish; double duration; start = clock(); while( i-- ) ； finish = clock(); duration = (double)(finish - start) / CLOCKS_PER_SEC; printf("%ld empty loops is %f seconds\n", i,duration ); } #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<time.h> 获取的时间是一个长整形 将毫秒转化成秒 1000

循环结构例题 A0512例： 循环随机算式(扩展A0502):每次随机算式游戏后询问游戏者是否继续游戏，键入y或Y 则继续游戏，否则退出。 #define N 100 void main() { int a,b,c,score=0,ans; char next; srand(time(0)); //设置种子 do{ a=rand()%N; b=rand()%N; c=a+b; printf("%d+%d=",a,b); scanf("%d",&ans); if(ans==c) printf("right!\n"); else { printf("wrong!\n"); printf("%d+%d=%d",a,b,c);} printf("play the game again? Y/N: "); fflush(stdin); //清空输入缓冲区 next=getchar(); }while((next=='Y')||(next=='y')); } #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<time.h>

循环程序分析 猜数游戏：任意设置一个整数，请用户从键盘上输入数据猜想设值的数是什么，告诉用户是猜大了还是小了。5次以内猜对，用户获胜。否则，告诉用户设置的数据是什么。 循环猜数 分析： （1）已知循环次数n <=5 for（） （2） 每次循环中 接收一个整数， scanf 并判断和已知数的大小关系 if 如果猜中退出循环 break （3）如果5次后没有猜中 n==6 则输出已知数

循环应用分析 C0502 打字练习游戏 随机出现英文字母，游戏者键入相同字母。 练习结束后给出正确以及错误个数的提示信息，计算正确率，并给出所用时间。 知识点: (1) 随机字母： ASCII码，给定范围的随机数 (2) 接收一个字符 (3) 统计正确个数: 分支判断，正确则计数增1 (4) 下一次接收字母前要清除输入缓存 A0604 (5) 循环结构：for，while 均可 (6) 系统计时 A0603