第4讲 C++程序控制结构（二） 4.1 循环结构 4.2 转向控制 4.3 综合案例分析

循环结构的实现方式 While循环 循环结构 Do-While循环 For循环

for循环结构 for语句实现 循环变量增值 循环结束条件 假（0） 循环变量赋初值 真（非0） for(表达式1；表达式2；表达式3） { 求解表达式1 真（非0） 假（0） 循环体语句组 求解表达式3 循环结束条件 循环变量赋初值 for(表达式1；表达式2；表达式3） { 循环体语句组； } for语句实现

例： 1 2 void main(void) 循环条件 循环语句为多重语句，需要括号。 { for(int num=0; num<=2; num++) cout<<num<<endl; } cout<<endl; 循环条件 循环语句为多重语句，需要括号。 1 2 num 循环条件 输出 1 2 3 真 真 真 假 1 2 回车

例： 求 1+2+3+……+100的值 1+100=101 2+99 =101 3+98 =101 50次 4+97 =101 … 高斯10岁时的求解 编写VC程序求解 void main(void) { int i, sum; for (i=1, sum=0; i<=100; i++) sum=sum+i; cout<<“sum=”<<sum<<endl; } 1+100=101 2+99 =101 赋初值 循环条件 3+98 =101 50次 4+97 =101 … 50+51=101 变量自增 循环体语句 总和为 101×50=5050

对比for循环和while循环 for循环相对while循环更为简洁 求 1+2+3+……+100 void main(void) { int i, sum; i=1; sum=0; while(i<=100) { sum=sum+i; i=i++; } cout<<“sum=”<<sum<<endl; void main(void) { int i, sum; for (i=1, sum=0; i<=100; i++) sum=sum+i; cout<<“sum=”<<sum<<endl; } for循环相对while循环更为简洁

例：求解圆周率 π=C/d=3.1415926…. 祖冲之的割圆法 如何用编程的方法计算圆周率？ 日期 计算者 纪录 前3世纪 阿基米德 π=3.1418 公元前20年 维特鲁威 π= 3.125 130年 张衡 π=3.162277... 150年 托勒密 π=3.141666... 250年 王蕃 π=3.155555... 263年 刘徽 π=3.14159 480年 祖冲之 3.1415926 <π< 3.1415927 1400年 Madhava π=3.14159265359 如何用编程的方法计算圆周率？

例：求解圆周率 算法分析 分子都是1 分母是奇数 分母从1开始 偶数项符号为负 奇数项符号为正 Leibniz定理： 高斯积分： 欧拉公式： 斯特林公式: 偶数项符号为负 欧拉公式： 奇数项符号为正

例：求解圆周率 #include <iostream.h> void main() { int i,d=1; float s=0; for(i=1;(float)i<=1e06;i++) s+=(float)d/(i*2-1); d=-d; } cout<<“PI=”<<s*4; 用For循环实现程序： 控制循环次数 分母的计算 控制符号

例：求解圆周率 计算结果

九九乘法表 行数 列数 控制行数 控制列数 int main(int argc, char* argv[]) { int i, j; for(i=1;i<=9;i++) for( j=1; j<=i; j++) cout<<i<<"*"<<j<<"\t"; cout<<"\n"; } return 0; 控制行数 控制列数

循环的嵌套 循环嵌套 三种循环语句可 以相互嵌套,实 现多种循环功能。 while( ) for( ; ; ) { …… { …… while-while组合 for-while组合 while( ) { …… { …… } …… } for( ; ; ) { …… while( ) { …… } …… } 一个循环体中又包含另一个循环体 do-while和do-while组合 do-while和for组合 do { do {……} while(); } while( ); do { for( ; ; ) { …… } …… } while( ); 三种循环语句可 以相互嵌套,实 现多种循环功能。

嵌套的外循环和内循环 外循环 内循环 循环次数 =内循环次数*外循环次数 内外循环次数由内外循环变量的值决定 外循环变量赋初值； while(外循环条件） { 内循环变量赋初值； while(内循环条件） 内循环体； 外程序段 } 外循环 内循环 循环次数 =内循环次数*外循环次数 内外循环次数由内外循环变量的值决定

例：猜数游戏 6名同学轮流玩 计算机设置一个整数，请1位同学从键盘输入猜想 的数据。计算机告诉参与者是猜大了还是小了。10次以 内猜对，该同学获胜。否则，公布正确答案。并由下一 名同学再玩。 分析： 1. 猜数的大小或相等的判断 2. 10次机会，获胜或失败两种可能 3. 6名参与者玩游戏

算法分析 外循环 num=1 set=123 n=1 N n<=10 输出正确的答案 Y 输入猜的数据guess 内循环 guess与set比较 > = < 输出“偏大” 输出“偏小” 输出“猜对了” num增1 N Y num>6 结束

猜数程序 #include “iostream.h” void main() { int set=123; int guess, n, num; for(num=1;num<=6;num++) for(n=1;n<=10;n++) cout<<“guess”<<n; cin>>guess; if(guess==set) {cout<<“Win!”<<endl; break;} if(guess>set) cout<<“Bigger!”<<endl; if(guess<set) cout<<“Smaller”<<endl; } if(n==11) cout<<“Sorry! The number is”<<guess<<endl; 猜数程序

例：百钱百鸡问题 鸡翁一，值钱五；鸡母一，值钱三；鸡雏三，值钱一；百钱买百鸡，翁、母、雏各几何? 张丘建 北魏清河人 《张丘建算经》共三卷

问题分析 公鸡5元一只，母鸡3元一只，小鸡1元三只。100元买100只鸡，能买公鸡、母鸡、小鸡各多少只？ 运用方程求解: 设：要买x只公鸡，y只母鸡，z只小鸡，可得到方程: x + y + z = 100 ① 5 x + 3 y + z / 3 = 100 ② 取值范围：0 <= x、y、z <= 100

算法分析 编程求解 小鸡一重循环 母鸡一重循环 公鸡一重循环 1,1,1 1,2,1 1,1,2 1,2,2 N 1,1,100 x=1 y=1 编程求解 1,1,1 1,1,2 1,1,100 1,2,1 1,2,2 1,2,100 z=1 N …… …… x+y+z==100 5x+3y+z/3==100 …… Y Y 输出结果 结束 x<=100 N z增1 Y Z<=100 x增1 Y y<=100 y增1 N

程序实现 main( ) { int x,y,z; for(x=1;x<=100;x++) for(y=1;y<=100;y++) for(z=1;z<=100;z++) if(x+y+z==100 && 5*x+3*y+z/3==100 ) cout<<“公鸡=”<<x<<“母鸡=”<<y<<“小鸡=”<<z<<endl; } 公鸡 = 3, 母鸡 = 20, 小鸡 = 77 公鸡 = 4, 母鸡 = 18, 小鸡 = 78 公鸡 = 7, 母鸡 = 13, 小鸡 = 80 公鸡 = 8, 母鸡 = 11, 小鸡 = 81 公鸡 = 11, 母鸡 = 6, 小鸡 = 83 公鸡 = 12, 母鸡 = 4, 小鸡 = 84 小鸡数量不能被3整除

程序修正 丢失重要条件：z应该能够被3整除。 运行程序，正确的结果： main( ) { int x,y,z,j=0; for(x=1;x<=100;x++) for(y=1;y<=100;y++) for(z=1;z<=100;z++) if( z%3= =0&&x+y+z==100&&5*x+3*y+z/3= =100 ) cout<<++j<<“:公鸡=”<<x<<“母鸡=”<<y<<“小鸡=”<<z<<endl； } 运行程序，正确的结果： 程序运行时间2.3秒 循环体执行1000000次 2: 公鸡= 4 母鸡=18 小鸡=78 3: 公鸡= 8 母鸡=11 小鸡=81 4: 公鸡=12 母鸡= 4 小鸡=84

程序改进 这就是最佳程序吗？ 减少1层循环 化简判断条件 main( ) { int x,y,z,j=0; for(x=1;x<=20;x++) for(y=1;y<=33;y++) for(z=1;z<=100;z++) if( z%3= =0&&x+y+z==100&&5*x+3*y+z/3= =100 ) cout<<++j<<“:cock=”<<x<<“hen=”<<y<<“chicken=”<<z<<endl； } main( ) { int x, y, z, j=0; for(x=1; x<=20; x++) for(y=1; y<=33; y++) { z=100-x-y; if(z%3==0&&5*x+3*y+z/3==100) cout<<++j<<“:cock=”<<x<<“hen=”<<y<<“chicken=”<<z<<endl； } main( ) { int x,y,z,j=0; for(x=1;x<=100;x++) for(y=1;y<=100;y++) for(z=1;z<=100;z++) if( z%3= =0&&x+y+z==100&&5*x+3*y+z/3= =100 ) cout<<++j<<“:cock=”<<x<<“hen=”<<y<<“chicken=”<<z<<endl； } main( ) { int x,y,z,j=0; for(x=1;x<=100;x++) for(y=1;y<=100;y++) for(z=1;z<=100;z++) if( z%3= =0&&x+y+z==100&&5*x+3*y+z/3= =100 ) cout<<++j<<“:cock=”<<x<<“hen=”<<y<<“chicken=”<<z<<endl； } 循环体执行次数降到660次！ 公鸡5元1只，仅需循环20次 程序运行时间0.00017秒！ 这就是最佳程序吗？ 母鸡3元1只，仅需循环33次 减少1层循环 化简判断条件

总结： 循环嵌套程序的构成及编程技巧 循环嵌套的程序都可以从内循环入手，由简到繁； 精益求精，实现程序的优化。

内容 4.1 循环结构 4.2 转向控制 4.3 综合案例分析

转向控制 转向控制 continue break goto 用于改变程序的控制流程，使程序从某条语句跳转 到另一条语句继续执行； 用于改变程序的控制流程，使程序从某条语句跳转 到另一条语句继续执行； continue 转向控制语句 break continue goto break goto

break转向控制语句 在while循环中 while(表达式1) { 语句组1； if(表达式2) break; 语句组2； } 假（0） 终止并跳出循环体语句 真（非0） 语句组1 真（非0） break 表达式2 假（0） 语句组2

break转向控制语句 在for循环中 for(表达式1;表达式2；表达式3) 终止并跳出循环体语句 { 语句组1； if(表达式4) 语句组2； } 终止并跳出循环体语句 假（0） 表达式2 真（非0） 语句组1 表达式3 真（非0） 表达式4 break 假（0） 语句组2

break转向控制语句 在多重循环中 注意：如果是多重循环，break语句只能终止它所在的那一重循环。 for(……) { …… if(…) } 注意：如果是多重循环，break语句只能终止它所在的那一重循环。

break跳出for循环,起到了结束for循环的作用 例： #include <iostream.h> int main() {    int sum=0;    for (int i=1; ; i++)    {       if (i>100)       {          break;       }       sum=sum+i;    }    cout <<sum <<endl;    return 0; } 无循环结束条件 当i>100时执行if语句 break跳出for循环,起到了结束for循环的作用 完成从1加到100的功能

continue转向控制语句 在while循环中 while(表达式1) { 语句组1； if(表达式2) continue; 语句组2； 假（0） 终止本轮循环执行下一轮判断 在while循环中 表达式1 while(表达式1) { 语句组1； if(表达式2) continue; 语句组2； } 真（非0） 语句组1 真（非0） continue 表达式2 假（0） 语句组2

continue转向控制语句 在for循环中 终止本轮循环执行下一轮判断 for(表达式1;表达式2；表达式3) { 语句组1； if(表达式4) continue; 语句组2； } 假（0） 表达式2 真（非0） 语句组1 表达式3 真（非0） 表达式4 continue 假（0） 语句组2

例： i=0 i<2 第一次 i=1 i<2 第二次 i=2 i<2 结束 输出：x=8 1 2 3 4 假 真 假 真 void main(void) { int i, j, x=0 ; for (i=0 ; i<2; i++) { x++; for (j=0;j<=3; j++) { if ( j%2 ) continue; x++; } cout<<“x=“<< x<<endl; j j%2 x 1 2 3 4 假 真 假 真 2 2 3 3 4 i=1 i<2 第二次 j j%2 x 1 2 3 4 假 真 假 真 6 6 7 7 8 i=2 i<2 结束 输出：x=8

goto转向控制语句 语句组1； ……. goto 标识符； 标识符：语句组2； 程序无条件地转移到语句标号所标识的语句处 语句组1

通过goto跳转，if语句起到了循环的作用 例： int main(int argc, char* argv[]) { int n=0; cout<<"input a string"<<"\n"; loop: if(getchar()!='\n') n++; goto loop; } cout<<n<<endl; return 0; 通过goto跳转，if语句起到了循环的作用

内容 4.1 循环结构 4.2 转向控制 4.3 综合案例分析

m被n除得到余数r（0≤r ≤n) ，r=m%n 思考题-课本P69, 3.7题和3.12题 编程求两自然数m , n的最大公约数 如何使用转向控制完成该程序？ 欧几里德算法（m>n） 第一步: m被n除得到余数r（0≤r ≤n) ，r=m%n 例： 设m=6；n=4 r=m%n=6%4=2 第二步: 若r=0，则算法结束，n为最大公约数，否则进行第三步 m=4；n=2 r=m%n=4%2=0 第三步: mn , nr , 回到1 公约数=2 网络课程平台http://course.cn/G2S/Template/View.aspx?action=view&courseType=0&courseId=2272