3.3 循環結構程序設計

學習目標

1）掌握循環結構的內涵。

2）掌握while循環語句的結構和應用。

3）掌握循環結構程序中break和continue語句的用法。

4）掌握for循環語句結構的內涵。

5）掌握for循環語句的結構和執行過程。

6）掌握do-while循環語句結構的內涵。

7）掌握do-while循環語句的結構和執行過程。

8）掌握循環結構程序中break和continue語句的用法。

實例15 while循環語句——求1+2+…+100的值

實例任務

用while語句求1+2+3+…+100的值。程序運行結果如圖3-14所示。

程序代碼

相關知識

1.循環結構程序設計

循環結構是結構程序的3種基本結構之一，它和順序結構、選擇結構共同作為各種復雜程序的基本構造單元。循環結構的特點是：在給定條件成立時，反復執行某程序段，直到條件不成立為止。給定的條件稱為循環條件，反復執行的程序段稱為循環體。C語言的循環體語句有while語句、do-while語句、for語句。

2.while語句

while語句用于實現“當”型循環結構。其一般形式如下：

其執行過程是當表達式為非0值時，執行循環體。循環體內語句可以是空語句，可以是一條語句，可以是多條語句。如果為空語句或一條語句，可略去{}。

循環執行過程中，如果參與表達式判斷的變量值不能改變，則循環不會結束，稱為死循環。

課堂精練

1）統計從鍵盤輸入的一系列字符的個數。程序運行結果如圖3-15所示。

根據程序運行結果，請將下面的程序補充完整并調試。

2）求n！的值。程序運行結果如圖3-16所示。

根據程序運行結果，請將下面的程序補充完整并調試。

實例16 for循環語句——統計大寫字母和小寫字母的個數

實例任務

編寫一個程序，用于接收用戶輸入的10個字符，統計其中大寫字母和小寫字母的個數，并比較大寫字母與小寫字母的個數，顯示相應的消息。程序運行結果如圖3-17所示。

程序代碼

相關知識

1.for語句

for語句是C語言中最靈活、功能最強的循環語句。它不僅可以用于循環次數已經確定的情況，而且可以用于循環次數不確定而只給出循環結束條件的情況。for語句完全可以代替while語句。for語句的一般形式為：

for語句的執行過程是：運行之初先求解表達式1，然后進行表達式2的條件判斷，如果條件成立，則執行循環體，如果條件不成立，則退出循環。在執行循環體后，再計算表達式3，之后轉去執行表達式2的條件判斷，如果成立，繼續執行循環體，否則退出循環。首次執行循環體后，按計算表達式3、判斷表達式2的順序循環執行，直到條件不成立為止，結束循環。

2.表達式說明

表達式1通常用來給循環變量賦初值，一般是賦值表達式。也可以在for語句外給循環變量賦初值，此時可以省略該表達式。表達式1在整個循環過程中只執行一次。

表達式2通常是循環條件，一般為關系表達式或邏輯表達式。

表達式3通常可以用來修改循環變量的值，一般是賦值語句。如果想省略表達式3，可以把相應語句放到循環體中完成。

這3個表達式都可以是逗號表達式，即每個表達式都可以由多個表達式組成。3個表達式都是任選項，都可以省略。但要注意，在省略表達式的同時，兩個分號必須保留，因為語句要求用兩個分號將3個表達式分開。如以下語句：

3.for語句中的逗號表達式

逗號運算符的主要應用就在for語句中。表達式1和表達式3常為逗號表達式，求解它們時可完成多個表達式（往往為賦值表達式、自增自減表達式）的一次求值。如下列表示方式：

從上面幾種表達方式可以看出，C語言中的for語句功能強大。可以把循環體和一些與循環控制無關的操作也作為表達式1或表達式3出現，這樣程序可以短小簡潔。但過分地利用這一特點會使for語句顯得雜亂，可讀性降低，建議不要把與循環控制無關的內容放到for語句中。

課堂精練

1）把100~200之間的整數中不能被3整除的數輸出，要求每行輸出5個，最后1行除外。程序運行結果如圖3-18所示。

根據程序運行結果，請將下面的程序補充完整并調試。

2）判斷一個整數是否為素數（素數是指只能被1和它本身整除的數）。判斷方法是看m能否被之間的整數整除，即如果m不能被中的任何一個整數整除，則m是素數；只要m能被中的某一個整數整除，則m為非素數。程序運行結果如圖3-19所示。

根據程序的運行結果，請將下面程序補充完整并調試。

實例17 do-while循環語句——求1+2+…+100和1²+2²+…+30²的值

實例任務

用do-while語句求s₁=1+2+3+…+100和s₂=1²+2²+3²+…+30²的值。程序運行結果如圖3-20所示。

程序代碼

相關知識

1.do-while語句

do-while語句的特點是先執行循環體，然后判斷循環條件是否成立。其一般形式為：

其執行過程是先執行一次指定的循環體語句，然后進行條件判斷，也就是先計算表達式的值，當表達式的值為非零（“真”）時，返回重新執行循環體語句。如此反復，直到表達式的值等于0為止，此時循環結束。

2.while語句和do-while語句的區別

while語句執行時，先進行條件判斷，條件成立的情況下才執行循環體。do-while語句是先執行一次循環體，再進行條件判斷，直到表達式不成立時終止循環。

3.break語句和continue語句

在switch語句中，可用break語句終止switch語句的執行以跳出該switch語句。同樣，在3種循環語句中可用break語句終止該循環語句的執行而跳出，它的一般形式是：

continue語句用于結束本次循環，即跳過循環體中在continue語句后面的尚未執行的其他語句，而執行下一次循環，它的一般形式是：

課堂精練

1）求s=1+2+3+…+100的值。程序運行結果如圖3-21所示。

根據程序運行結果，請將下面的程序補充完整并調試。

2）求s=1+1/2+1/4+…+1/50的值。程序運行結果如圖3-22所示。

根據程序運行結果，請將下面的程序補充完整并調試。

實例18 循環的嵌套結構——百錢買百雞問題

實例任務

中國古代數學家張丘建在他的《算經》中提出了著名的“百錢百雞問題”：雞翁一，值錢五；雞母一，值錢三；雞雛三，值錢一；百錢買百雞，翁、母、雛各幾何？編寫程序解決此問題，程序運行結果如圖3-23所示。

程序代碼

相關知識

1.循環嵌套

在一個循環體內又完整地包含了另一個循環，稱為循環嵌套。前面介紹的3種類型的循環都可以互相嵌套，循環的嵌套可以是多層的，但每一層循環在邏輯上必須是完整的。在編寫程序時，循環嵌套的書寫要采用縮進的形式，如本實例程序中所示，內循環中的語句應該比外循環中的語句有規律地向右縮進2~4列，這樣編寫的程序層次分明，易于閱讀。

2.百錢買百雞問題解析

百錢買百雞是一道用C語言程序解決數學方程運算問題的典型試題，用到了程序中的典型方法——窮舉法。假設x、y、z分別為雞翁、雞母、雞雛的只數，依題意可得出聯立方程組如下：

3個未知數，只有兩個方程式，所以x、y、z可能有多組解，因此，可用“窮舉法”列舉x、y、z可能滿足要求的組合，最后把符合上述兩個方程的x、y、z的值輸出。

課堂精練

1）輸出一個空心菱形圖案，程序運行結果如圖3-24所示。

根據程序運行結果，請將下面的程序補充完整并調試。

2）輸出九九乘法表，程序運行結果如圖3-25所示。

根據程序運行結果，請將下面的程序補充完整并調試。