1、第5章 循環結構程序設計 在實際工作中常常會遇到有一定規律的重復性操作: 比如輸入若干個學生的成績，對其求平均值; 又如對若干個數求和等; 許多問題的求解歸結為重復執行的操作，重復執行就是循環。 重復工作是計算機特別擅長工作之一。而重復執行，并不是簡單地重復，每次重復，操作的數據（狀態、條件）都可能發生變化。這就需要用到循環語句。 循環結構是結構化程序設計的基本結構之一，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語言提供了多種循環語句，可以組成各種不

2、同形式的循環結構: while語句構成的 “當型循環”； do-while語句構成的 “直到型循環”； for語句構成的 “當型循環”； 用goto語句和if語句構成的循環；(僅了解)5.1 while語句（當型循環）語句（當型循環） while語句的一般形式是： while(表達式表達式)語句；語句； 或： while(表達式表達式) 語句序列；語句序列； 其中：表達式稱為“循環條件”，語句稱為“循環體”。 為便于初學者理解，可以讀做“當條件（循環條件）成立（為真），循環執行語句（循環體）”5.1.1 while循環的執行流程循環的執行流程 執行流程是：先計算while后面的表達式的值，如果

3、其值為“真”則執行循環體，在執行完循環體后，再次計算while后面的表達式的值，如果其值為“真”則繼續執行循環體，如果表達式的值為假，退出此循環結構。使用while語句需要注意以下幾點 while語句的特點是先計算表達式的值，然后根據表達式的值決定是否執行循環體中的語句。因此，如果表達式的值一開始就為“假”，那么循環體一次也不執行。 當循環體為多個語句組成，必須用 括起來，形成復合語句。 在循環體中應有使循環趨于結束的語句，以避免“死循環”的發生。 5.1.2 while循環案例循環案例 【案例5.1】編寫程序，計算1+2+3+100的和。 案例分析：這是一個典型的循環結構程序，定義兩個整型變

4、量，sum為累加和，i為加數，如果i小于或等于100，返回重新執行累加步驟；否則，循環結束。5.1.2 while循環案例循環案例 【案例5.2】編寫程序，輸出030間的偶數 案例分析：數據執行輸出工作，只需定義1個整型變量i，如果i能被2整除，則將其輸出，并返回重新執行循環；否則，循環結束。5.1.2 while循環案例循環案例 【案例5.3】求5個學生某一門課的平均成績。 案例分析：求平均值，首先要將幾個數據累加，設定變量n為計數器，sum為累加器，score為輸入成績變量，循環次數達到5次即能輸出結果。5.2 do-while語句（直到型循環）語句（直到型循環） do-while語句的一

5、般形式是： do 語句序列；語句序列； while(表達式表達式)； 其中：表達式稱為“循環條件”，語句稱為“循環體”。 為便于初學者理解，可以讀做：“執行語句，當循環條件成立（為真）時，繼續循環”。5.2.1 do-while語句的執行流程語句的執行流程 while循環的執行流程是： 執行do后面循環體語句。 計算while后面的表達式的值，如果其值為“真”則繼續執行循環體，如果表達式的值為假，退出此循環結構。 說明： do-while循環，總是先執行一次循環體，然后再求表達式的值，因此，無論表達式是否為“真”，循環體至少執行一次。 do-while循環與while循環十分相似，它們的主要區

6、別是：while循環先判斷循環條件再執行循環體，循環體可能一次也不執行。do-while循環先執行循環體，再判斷循環條件，循環體至少執行一次。 其它：復合語句 ，避免死循環要求同while循環。 5.2.1 do-while語句的執行流程語句的執行流程5.2.2 do-while循環案例循環案例 【案例5.4】利用do-while語句計算1+1/2+1/4+1/50的和。 案例分析：參與運算的數中，除了第一項以外，每一項的分母是遞增變化的偶數，可以使用循環語句實現，sum為累加器，i為描述分母變化的變量。 【案例5.5】求n個學生某門課的平均成績。 案例分析：求平均值，仍然是將幾個數據累加，設

7、定變量n為計數器，sum為累加器，score為輸入成績變量，循環次數無特別規定，此時要設定一個終止循環的條件，本題改進了案例5.3的算法，在設定輸入值為非負數的情況下，執行循環，否則終止循環。5.2.2 do-while循環案例循環案例5.3 for語句（當型循環）語句（當型循環） for語句的一般形式是： for(表達式表達式1;表達式表達式2;表達式表達式3) 循環體語句循環體語句 for是關鍵詞，其后有3個表達式，各個表達式用“； ”分隔。3個表達式可以是任意的表達式，通常主要用于for循環控制。5.3.1 for循環的執行流程循環的執行流程 for循環執行流程如下： 計算表達式1。 計

8、算表達式2，若其值為非0（循環條件成立），則轉3執行循環體；若其值為0（循環條件不成立），則結束循環。 執行循環體。 計算表達式3，然后轉2判斷循環條件是否成立。 結束循環，執行for循環之后的語句。 5.3.2 for循環案例循環案例 【案例5.6】求正整數n的階乘n!,其中n由用戶輸入。 案例分析：由公式n！=1*2*3*4*n分析得出，至少設定三個變量，fact為連乘積，i為參與階乘的項，n為用戶輸入的值，也代表循環次數。 【案例5.7】求Fibonacci數列的前20個數。 案例分析：這是一個古典數學中的“兔子數量”問題。這個數列被稱為斐波那契數列，它的第一、二個數為1、1，從第三個數

9、開始，每個數是它前面的兩個數之和，由此至少設定三個變量，其中f1、f2為數列的前兩個數，而變量i表示循環執行的次數，每次執行加法運算后，都要輸出兩個數，共執行10次，輸出前20個數。 5.3.2 for循環案例循環案例5.4幾種循環的比較幾種循環的比較 從前面的循環結構的語法和例子的介紹，我們可以看出循環結構由4部分組成： 循環變量、條件（狀態）的初始化 循環變量、條件（狀態）檢查，以確認是否進行循環 循環變量、條件（狀態）的修改，使循環趨于結束 循環體處理的其它工作。5.4.1 比比 較較C語言中，三種循環結構（不考慮用if/goto構成的循環）都可以用來處理同一個問題，但在具體使用時存在一

10、些細微的差別。如果不考慮可讀性，一般情況下它們可以相互代替。 循環變量初始化循環變量初始化：while和do-while循環，循環變量初始化應該在while和do-while語句之前完成；而for循環，循環變量的初始化可以在表達式1中完成。 循環條件循環條件：while和do-while循環只在while后面指定循環條件；而for循環可以在表達式2中指定。 循環變量修改使循環趨向結束循環變量修改使循環趨向結束：while和do-while循環要在循環體內包含使循環趨于結束的操作；for循環可以在表達式3中完成。 for循環可以省略循環體，將部分操作放到表達式2，表達式3中，for語句功能強大。

11、 5.4.1 比比 較較 while和for循環先測試表達式，后執行循環體，而do-while是先執行循環體，再判斷表達式。（所以while,for循環是典型的當型循環，而do-while循環可以看作是直到型循環）。 三種基本循環結構一般可以相互替代，不能說哪種更加優越。具體使用哪一種結構依賴于程序的可讀性和程序設計者個人偏好。我們應當盡量選擇恰當的循環結構，使程序更加容易理解。5.4.1 比比 較較5.4.2 案案 例例 【案例5.8】用三種循環結構實現： 輸出80100之間能被3整除的數。5.5 循環的嵌套循環的嵌套 一個循環體內又包含另一個完整的循環結構稱為循環的嵌套。內嵌的循環中還可以

12、嵌套循環，這就是多層循環。 三種循環(while循環、do-while循環和for循環)可以互相嵌套。下面幾種都是合法的形式1)1)while( ) while( ) while( ) while( ) 2 2） do do do do while( ); while( ); while( ); while( );(3) (3) for(;) for(;) for( ; ; ) for( ; ; ) 4) while( ) dowhile( )； 5) for(;) while( ) 6) do for( ; ; ) while( )；案 例 【案例5.9】用for循環結構實現99乘法表的輸出

13、。 案例分析：這是一個典型實例，設定兩個整型變量i，j，分別代表行數和列數，在行列數不斷遞增的同時，每一行的乘積也跟這兩個變量的變化有關。 【案例5.10】求所有的水仙花數。 案例分析：所謂水仙花數，是一個三位整數，其各位數字的立方和等于該數本身，如153=13+ 53 + 33。案 例5.6 break語句和語句和continue語句語句 5.6.1 釋義釋義 1.break語句：語句： break語句可以用來從循環體內跳出循環體，即提前結束循環，接著執行循環下面的語句 一般形式： break ; 注意:break語句不能用于循環語句和switch語句之外的任何其他語句中。 5.6.1 釋義

14、釋義 2.continue語句語句 作用為結束本次循環，即跳過循環體中下面尚未執行的語句，接著進行下一次是否執行循環的判定. 一般形式： continue ;5.6.2 二者的區別二者的區別 continue語句和break語句的區別： continue語句只結束本次循環，意為：繼續下次循環，而不是終止整個循環的執行。 while(表達式表達式1) for if(表達式表達式2) continue; break語句則是結束整個循環過程，不再判斷執行循環的條件是否成立。 while(表達式表達式1) for if(表達式表達式2) break; 5.6.2 二者的區別二者的區別案例 【案例5.11】計算半徑從1到10時圓的面積，直到面積大于100為止（break語