第3章 While循环程序设计

本章重点 § 循环的概念 § while 及 do-while 循环的执行过程 § while 循环的应用 § for 循环的执行过程 § 循环的嵌套 Company Logo

本章难点 §循环条件判断 § while、do~while、for循环的执行过程 § for语句的变形 §循环嵌套的应用 Company Logo

三种基本的循环语句：while语句、do-while语句和for语句。 3.1 循环的概念 三种基本的循环语句：while语句、do-while语句和for语句。 1）while循环语句和for循环语句在初始时，首先测试循环条件，如果满足则执行循环体，如不满足则退出循环语句；do-while循环语句则是先执行循环体，后测试循环条 件，所以循环体不管怎样都必然会被执行至少一次。 2）此三种循环语句都是根据循环条件来决定是否继续执 行，所以在循环体内部或循环条件中必须存在改变循环条件的动作；否则，可能会出现死循环等异常情况。 3）C语言的for语句并不同于一般的狭义计数循环语句，其循环条件包含的内容可以不是单一的计数，而可以有其他的形式和动作，如getch( )一类的取值动作。 Company Logo

3.2 while的循环 while循环通常叫做前判断循环，意思是指首先判断循环的条件是否满足，如条件满足则执行循环体，条件不满足则退出循环体，此种循环有可能循环体一次也不执行。 While循环的格式如下： while（条件表达式） { 循环体 } Company Logo

其中： 1）循环体：程序中反复执行的一段程序被称为循环体，一般以{ }括起来。 2）循环条件：执行循环的条件，一般为关系表达式或逻辑表达式。 While循环流程图如图3.1所示。 其中： 1）循环体：程序中反复执行的一段程序被称为循环体，一般以{ }括起来。 2）循环条件：执行循环的条件，一般为关系表达式或逻辑表达式。 3）while循环的执行过程如下： ① 判断循环条件（表达式）。 ② 如果条件为假（即为0），while循环结束，然后执行循环体后面的语句。 ③ 如果条件为真（即非0），则执行循环体中的语句。 ④ 返回到第1步，判断循环条件。 图3.1 while循环流程图 Company Logo

【例3.1】计算1+2+3+…+99+100的和 分析：计算1～100的和，是重复做100次加法，首先定义变量sum及用于循环变量i，每循环一次，做一次sum=sum+i运算，且循环变量i自增长1，当i增加到101时循环结束。程序流程图如图3.2所示。 i是这个循环结构的循环变量，以它来控制循环的继续或者退出。 图3.2 流程图 Company Logo

#include<stdio.h> int main( ) { int i,sum=0; i=1; while(i<=100) sum=sum+i; i++; } printf("sum=%d\n",sum); return 0; 注意：如果while中的循环体由两条以上的语句构成，用'{'与'}'构成一个程序块，while中的条件表达式后不能有';'号。 编译程序3-1.c，并执行程序3-1.exe，程序执行后在屏幕上输出：sum=5050 Company Logo

1. 若例3.1循环体大括号省略，程序运行时会出现什么情况？为什么？ 2. 如果在while(i<=100)后加“；”号，请思考程序运行的结果是什么？ Company Logo

上机操作与练习1 1．求0+2+4+…+98+100的和。 2．求100+101+102+…+200的和。 Company Logo

【例3.2】 输出1～100之间的所有奇数。 分析：我们可以设置i从1开始，每循环1次，输出i，之后将i的值增2，循环的条件是i<=100，输出的i即为1～100之间的奇数。流程图如图3.3所示。 图3.3 输出1～100的所有奇数流程图 Company Logo

#include<stdio.h> int main( ) { int i=1; while(i<=100) printf("%4d " , i); i+=2; } printf("\n"); return 0; 编译程序3-2.c，并执行程序3-2.exe，观察程序输出的结果 Company Logo

若要输出1～100之间的所有偶数，程序该作何更改？ Company Logo

编写程序求n～m之间所有奇数和，n、m从键盘输入。 上机操作与练习2 编写程序求n～m之间所有奇数和，n、m从键盘输入。 【例3.3】 求5!的值（5!=1×2×3×4×5） 分析：设乘积t的初始值为1，乘数项i的初试值也为1，每循环1次，i与t相乘，得到一个新的t，然后i的值增1，再与t相乘，如此反复直到i>5。退出循环后，输出t即为所求值。流程图如图3.4所示。 图3.4 求5!的流程图 Company Logo

#include<stdio.h> int main( ) { int i=1 , t=1 ; while (i<=5) } printf("5! =%d\n", t); return 0; 编译程序3-3.c，并执行程序3-3.exe，程序执行后在屏幕上输出： 5!=120 如何求2×4×6×…×10的乘积。 Company Logo

上机操作与练习3 编写程序求 ，n、m从键盘输入 。 【例3.4】 若s=1+1/2+1/3+1/4+……+1/n， 求和s大于3为止时的s与n的值。 分析：设置变量n，每循环1次n的值增1，s变量用来存放各数的和，当s的值大于3时，循环结束。因此，在while条件里设置s<=3。流程图如图3.5所示。 Company Logo

图3.5 流程图 Company Logo

注意： 编辑源程序代码3-4.c： #include<stdio.h> int main( ) { int n=1 ; double s=0; while (s<=3) s+=1.0/n; n++ ; } printf("s=%lf n=%d\n", s,n-1); return 0; 注意： 1. 程序中1.0/n不能写成1/n，请 读者自己思考。 2. s+=1.0/n；等同于s=s+1.0/n； Company Logo

模仿例3.4，求s=1-1/2+1/3-1/4+……的值，直到误差<0.00001。 上机操作与练习4 模仿例3.4，求s=1-1/2+1/3-1/4+……的值，直到误差<0.00001。 【例3.5】 求Fibonacci数列的前20项，Fibonacci数列 是前 两项之和，即an=an-1+an-2 ，其中a1=a2=1。 分析：将a、b、c分别表示连续的三项，第一次计算之后，将原来的b赋值给a，再将c赋值给b，再求出c=a+b，保证运算公式c=a+b每次循环都成立。每次求出的c加上第1、2项即为Fibonacci数列。 第一次计算：a(1) b(1) c(2) c=a+b 第二次计算： a(1) b(2) c(3) c=a+b 第三次计算： a(2) b(3) c(5) c=a+b Company Logo

编辑源程序代码3-5.c： #include<stdio.h> int main() { int a, b, c, i; a=1;b=1;i=3; printf("%d,%d,",a,b); /*先输出数列的1、2两项*/ while (i<=20) { c=a+b; a=b; b=c; printf("%d,",c); i++; } return 0; Company Logo

【例3.6】 求s=1!+2!+3!+4!+5!的值。 分析：关于求阶乘，此问题只是将每次阶乘的结果求和。阶乘的项依次以1、2、3、4、5变化。流程图如图3.6所示。 图3.6 流程图 Company Logo

编辑源程序代码3-6.c： #include<stdio.h> int main( ) { int i=1 , t=1 ,s=0,j=1 ; while (i<=5) t=t*i; s=s+t; i++; } printf("s=%d\n", s); return 0; Company Logo

3.3 do-while 循环 do-while循环是后判断循环，不论循环的条件是否满足，循环体至少应执行一次，do-while循环的语句格式如下： do { 循环体 }while(表达式); 语句执行流程图如图3.6所示。 图3.6 语句执行流程图 do-while语句是先执行后判断，因此它至少要执行一次循环体。不同于while语句，先判断后执行，如果条件不满足，循环体可以一次都不执行。 Company Logo

【例3.7】输入任意一个正整数，按低位开始输出它各个 位置上的数字。例如：531输出135。 分析：先求出531除以10的余数，得到1；将531除以10得到53；再求53除以10的余数，得到3，将53除以10，得到5。这样将1、3、5全部分解出来。 执行步骤：设被除数为m，余数为n，进行下列运算： 1）n=m%10； 2）m=m/10； 3）循环的条件为m!=0。 流程图如图3.7所示。 Company Logo

编辑源程序代码3-7.c： 图3.7 流程图 #include<stdio.h> int main( ) { long m , n; printf("请输入一个正整数："); scanf ("%ld",&m); do n=m%10 ; m=m/10 ; printf("%ld", n); } while(m); return 0; } 图3.7 流程图 Company Logo

模仿例3.7，求各个位数之和。例如：输入531输出9（1+3+5）。 上机操作与练习6 模仿例3.7，求各个位数之和。例如：输入531输出9（1+3+5）。 2.输入任意一个正整数，求出此数的相反数，最后输出此数。例如输入 531，输出为135，要求一次输出。 Company Logo

3.4 for 循环 C语言中的for循环语句应用比较灵活，虽然主要用于定数循环，但也 可以不定数循环，它完全可以替代while循环。 for语句格式如下： for（初始化表达式；条件表达式；增量表达式） { 循环体 } 其中： 1）初始化表达式：通常用来给循环变量赋初值，一般是赋值表达式。也允许在for语句外给循环变量赋初值，此时可以省略该表达式。 2）条件表达式：通常是循环条件，一般为关系表达式或逻辑表达式。 3）增量表达式：通常可用来修改循环变量的值，一般是赋值语句。控制变量每循环一次后按什么方式变化。 Company Logo

for语句的执行过程如下： 1）计算初始化表达式的值。 2）计算条件表达式的值，若值为真（非0）则执行循环体中的语句，转第3）步；若值为假（0）则转第4）步。 3）计算增量表达式的值，转第2）步重复执行。 4）结束循环。 程序流程图如图3.8所示。 图3.8 程序流程图 Company Logo

【例3.8】求1＋2＋3＋…+100的和，用for语句实现 。 分析：在计算求和时，采用循环的方法，把1加到s，再把2加到s，一直加到100，然后循环结束。程序设计中首先把存放结果的变量s置零，循环变量i初值为1，把i加到s中，每循环一次，i增1，其流程图如图3.9所示。 Company Logo

图3.9 流程图 Company Logo

#include<stdio.h> int main() { int i,sum=0; for(i=1;i<=100;i++) sum+=i; printf("1+2+…+100=%d\n",sum); return 0; } Company Logo

注意：for语句中的各表达式都可以是逗号表达式，也可都省略，但分号作为间隔符不能少。上述for语句可以写成以下形式： 形式1： int i=1,sum=0; for( ;i<=100;i++) sum+=i; 形式2： for( ;i<=100; ) { i++; } 形式3： for( ; ; ) if(i>100) break; 形式4： for(int i,sum=0 ;i<=100 ;sum+=i,i++ ) ; Company Logo

求1+2+…+100的和，分别用以上几种形 式在机器上调试通过。 2．求2+4+6+…+200的和。 提示：把增量表达式改为：i+=2。 Company Logo

【例3.9】输入一个1～10间的自然数，用for语句求这个 数的阶乘。例如，输入5，输出为5！=120 。 分析：5的阶乘为1*2*3*4*5，设乘积s的初始值置为1，循环变量i初值也为1，运算：s=s*i，i的值从1每次循环增1，直到5。其流程图如图3.10所示。 图3.10 流程图 Company Logo

#include<stdio.h> int main() { int i,n,s=1; scanf("%d",&n); for(i=1;i<=n;i++) s*=i; printf("%d!=%d\n",n,s); return 0; } Company Logo

输入一个5～10之间的整数n，求1!+2!+3!+…+n!。例如，输入5，输出为1!+2!+3!+…+5！=153。 分析：设阶乘的积存放在s中，s的初始值置为1，循环变量i的初值也为1，各步阶乘的和存放在sum中，sum的初值为0，循环的第1步可求得1的阶乘，把1的阶乘加入sum，循环的第2步可求得2的阶乘，把2的阶乘也加入sum， i的值从1每次循环增1，直到n。 Company Logo

【例3.10】 从键盘输入的正整数，按逆序输出在屏幕上。 例如，输入3456，输出为6543。 分析：从键盘输入的正整数对10取余数，先输出最低位，然后使这个正整数除10，再将余数输出，再除10，直到这个数为0。其流程图如图3.11所示。 图3.11 流程图 Company Logo

#include<stdio.h> int main( ) { int num; int digit; printf("input a number\t"); scanf("%d",&num); for( ; num!=0; num=num/10) digit=num%10; printf("%d",digit); } printf("\n"); return 0; Company Logo

【例3.11】用循环体是空语句的for循环，计算输入的一 行字符的字符个数 。 分析：程序中的循环条件为getchar（ ）！='\n'，判断从键盘输入的字符是不是回车。增量表达式用于字符计数，而不是用来修改循环变量，所有的工作都在表达式中已完成，循环体是空语句了，注意此时空语句的分号不可少。流程图如图3.12所示。 图3.12 流程图 Company Logo

#include<stdio.h> int main() { int n=0; printf("请输入一串字符:\n"); for(;getchar()!='\n';n++); printf("%d\n",n); return 0; } 注意：函数getchar( )是从键盘读入一个字符。 Company Logo

3.5 break语句和continue语句 Break 语句可应用于循环体中或switch语句中。在循环中，当程序执行到break语句后，立即退出循环；在多分支语句中，程序遇到break语句时，停止以下分支的执行。 Continue 语句只能位于循环体内，执行continue语句后，continue语句到循环体末尾之间的语句会被跳过，但会接着执行下一次循环。break语句和continue语句往往与if一起使用。 Company Logo

【例3.12】 若s=1+1/2+1/3+1/4+…+1/n，求和s大于3为止 时的s与n的值，用break语句跳出循环。 分析：设置一个无限循环，当和s的值大于3时，用break语句跳 出循环。流程图如图3.13所示。 编辑源程序代码3-12.c： #include<stdio.h> int main( ) { int n= 1; double s=0; while (1) /*非0(永真)，无条件循环*/ s+=1.0/n ; if (s>3) /*当s>3时，执行break跳出循环*/ break; n++ ; } printf("s=%f n=%d\n", s,n); return 0; Company Logo

图3.13 流程图 Company Logo

求s=1/1!+1/2!+1/3!+1/4!+…，要求误差<0.00001。 上机操作与练习7 求s=1/1!+1/2!+1/3!+1/4!+…，要求误差<0.00001。 【例3.13】 判断某整数m是否是素数，m从键盘输入。 分析：采用这样的算法：让m被2～ 除，如果m能被2～ 之中任何一个整数整除，则提前结束循环，此时i必然小于或等于 ；如果m不能被2～ 之间的任何一个整数整除，则在 完成最后一次循环后，i再加上1，因此i= +1，然后才终止循环。 在循环之后判别i的值是否大于或等于 +1，若是，则表明未曾被2～ 之间的任意整数整除过，因此输出是素数。程序流程图如图3.14所示。 Company Logo

编辑源程序代码3-13.c： #include<stdio.h> #include<math.h> int main( ) { int i, m, k; i=2; scanf("%d",&m); k=（int）sqrt(m); while (i<=k) if (m%i==0) break; i++; } if (i>=k+1) printf("%d是素数\n",m); else printf("%d不是素数\n",m); return 0; Company Logo

上例为什么只要判断m是否被2～之间的某一整数整除，而不需要判断2～m-1，请读者自行思考。 图3.14 判断是否是素数的流程图 Company Logo

上机操作与练习8 求整数100～1000之间所有的素数。 Company Logo

3.6 循 环 嵌 套 当然循环可以嵌套，且三种循环语句可以相互嵌套。如for语句可与while、do～while语句相互嵌套，构成多重循环。 循环和循环一般是并列或嵌套的，绝不能交叉。在循环中可用转移语句把流程转到循环体外，但绝不能从外面转入循环体内。 【例3.14】用户输入一个正整数，判断它是否是素数 之后，若用户还想判断其他数字是否为素 数时，需要重新运行程序，非常麻烦。我 们可以编写一个新的程序，可以让用户多 次重复输入。 Company Logo

分析：设计一个无限循环，当输入1时继续测试数字，输入0时则退出循环。 流程图如图3.15所示。 图3.15 流程图 Company Logo

#include<stdio.h> #include<math.h> int main( ) { int i, m, k, c; do { i=2; scanf("%d",&m); k=sqrt(m); while (i<=k) if (m%i= =0) break; i++; } if (i>=k+1) printf("%d是素数\n",m); else printf("%d不是素数\n",m); printf("输入1继续，输入其他数字退出："); scanf("%d",&c); if (c==1) continue; else break; }while(1); /*永真循环*/ 编辑源程序代码3-14.c： Company Logo

上机操作与练习9 用双重循环的方式输出下列图形： * * * * * * * * * * * * * * * * * * Company Logo

【例3.15】 输出一张乘法九九表。 分析：用两个嵌套for循环，外for循环执行9次，每一次包含一个内for循环，用来打印1 【例3.15】 输出一张乘法九九表。 分析：用两个嵌套for循环，外for循环执行9次，每一次包含一个内for循环，用来打印1 行。这样两个for循环打印9行。流程图如图3.16所示。 编辑源程序代码3-15.c： #include<stdio.h> int main() { int i,j; for (i=1;i<10;i++) printf("%4d",i); printf("\n--------------------------------------------------\n"); for (i=1;i<10;i++){ for (j=1;j<=i;j++) printf("%2d*%d=%-3d",i,j,i*j); printf("\n"); } return 0; Company Logo

图3.16 流程图 Company Logo

编译程序3-15.c，并执行程序3-15.exe，程序执行后在屏幕上输出： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ---------------------------------------------------- 1*1=1 2*1=2 2*2=4 3*1=3 3*2=6 3*3=9 4*1=4 4*2=8 4*3=12 4*4=16 5*1=5 5*2=10 5*3=15 5*4=20 5*5=25 6*1=6 6*2=12 6*3=18 6*4=24 6*5=30 6*6=36 7*1=7 7*2=14 7*3=21 7*4=28 7*5=35 7*6=42 7*7=49 8*1=8 8*2=16 8*3=24 8*4=32 8*5=40 8*6=48 8*7=56 8*8=64 9*1=9 9*2=18 9*3=27 9*4=36 9*5=45 9*6=54 9*7=63 9*8=72 9*9=81 Company Logo

【例3.16】 编写程序，打印如下所示的输出。 * * * * * * * * * * * * * * * 【例3.16】 编写程序，打印如下所示的输出。 * * * * * * * * * * * * * * * 分析：外循环5次，循环语句为for(i=0;i<5;i++)；然后循环空格，循环语句为 for(j=0;j<i;j++)；内层循环5次，循环语句为for(k=0;k<5-i;k++)，流程图 如图3.17所示。 Company Logo

for(i=0;i<5;i++){ for(j=0;j<i;j++) printf(" "); 关键语句如下： for(i=0;i<5;i++){ for(j=0;j<i;j++) printf(" "); for(k=0;k<5-i;k++) printf("*"); printf("\n"); } 图3.17 流程图 Company Logo

#include<stdio.h> int main( ) { int i,j,k; for(i=0;i<5;i++){ for(j=0;j<i;j++) printf(" "); for(k=0;k<5-i;k++) printf(" *"); printf("\n"); } return 0; 编译程序3-16.c，并执行程序3-16.exe，程序执行 后在屏幕上输出： * * * * * * * * * * * * * * * Company Logo