第五章：循环结构程序设计
作者：互联网
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5.1 引例
【例5.1】假设今年我国的人口总数为13亿，若按每年2%增长，计算从现在开始10年内每年人口的数量。
【例5.2】编写程序，计算1-1/4+1/7-1/10+1/13-1/16+...的和，直到某一项的绝对值小于10^-6为止
5.2 使用 for 语句实现循环结构
5.2.1 for 语句的基本语法
for 语句的一般形式为：
for (表达式1；表达式2；表达式3)
循环体语句；
for 语句的执行过程如下：
① 首先计算表达式1。
② 判断表达式2，若其值为真（非0），则执行循环体语句，然后执行第③步；若值为假（0），结束循环，转到第⑤步执行。
③ 计算表达式3。
④ 返回第②步继续执行。
⑤ 循环结束，继续执行 for 语句的下一条语句。
大部分情况下，循环体语句为一复合语句。
1. 可以应用于计算型的循环
格式如下：
for（循环变量赋初值；循环条件；循环变量增量）
循环体语句；
说明：循环变量赋初值是一个赋值语句，用于给循环变量赋初值；循环条件是一个关系表达式，决定何时终止循环（即确定循环的终值）；循环变量增量决定循环变量在完成一次循环后如何变化。三部分之间以“ ；” 隔开。
【例5.3】输入一个整数 n，求i=1到n的值
【例5.4】输入一个正整 n,求 n!。
2. for 语句的一般形式中省略表达式 1
格式如下：
for（；表达式 2；表达式 3）
循环体语句；
说明：省略表达式 1 时，可以将循环变量赋初值放在 for之前。注意，此时不能省略第一个“ ；”。
例如，例5.3的循环语句：
for(i=1;i<=n;i++)
sum=sun+i;等价于；
i=1;
for(;i<=n;i++)
sum=sum+i;3. for 语句的一般形式中省略表达式 2
for（表达式1；表达式 3）
循环体语句；
说明：省略表达式 2 时，表示不对循环进行控制，这时如果没有其它处理的话，会形成死循环。应避免这样使用 for 结构。
4. for 语句的一般形式中省略表达式 3
格式如下：
for（表达式1；表达式 2 ；）
循环体语句；
说明：省略表达式 3 时，可以在循环体语句中加入修改循环变量的值的语句。
例如，例5.4 的循环语句：
for（i=1;i<=n;i++）
factorial=factorial*i;等价于：
for （i=1;i<=n;）
{ factorial=factorial * i;
i++ ;
}5. for 语句的一般形式中表达式1 和表达式 3 也可以是逗号表达式
例如，例 5.3 的程序段：
sum=0;
for(i=1;i<=n;i++)
sum=sum+i;等价于：
for (sum=0,i=1;i<=n;i++)
sum=sum+i表达式 sum=0,i=1 为逗号表达式。
6. for 语句的一般形式中表达式 2 的值只要非0，就执行循环体
例如：
for（;(ch=getchar())!='\n';）
printf("%c",ch);7. for 语句的一般形式中循环体语句可以省略
例如， 例5.3 的循环语句：
for(i=1;i<=n;i++)
sum=sum+i;
等价于：
for(i=1;i<=n；sum=sum+i;i++);循环体语句 sum=sum+i; 放到表达式 3 中，与i++构成一个逗号表达式，此时循环体语句实际为一个空语句“；”（单独一个“；”称为空语句）。
5.2.2 for 循环使用示例
【例.5.5】编写程序，输入一个整数 n，计算 1-1/4+1/7-1/10+1/13-1/16+...的前 n 项之和。
【例5.6】编写程序，输入 10 个数，输出其中的最大数。
【例 5.7】编写程序，输出所有的水仙花数。
【例5.8】编写程序，由键盘输入一个正整数，判断该数是否为完数。
【例5.9】统计由键盘中输入的若干个字符中，大写英文字母、小写英文字母、数字字符和其他字符的个数。
【例5.10】任意输入一行小写字母，将他们转换成大写字母后输出。
【例5.11】由键盘输入3个数字，将其组成一个整型数并输出。
【例5.12】编写程序，由键盘输入一个正整数，判断其是否为素数。
（运行结果1）
（运行结果2）
5.3 使用 while 语句实现循环结构
5.3.1 while 语句的基本语法
while 语句在使用时，总是先要判断一个条件，所以可以用 while 语句实现“当型”循环。while 语句的一般形式如下：
while(表达式)
循环体；
第一步：计算表达式的值，若表达式的值为“真”，则执行第二步；若表达式的值为“假”，则转到第四步。
第二步：执行循环体语句。
第三步：返回第一步。
第四步：结束循环，执行 while 语句的下一条语句。
注意，while 语句的特点是先判断循环条件，后执行循环体。
5.3.2 while 循环使用示例
【例5.13】计算 sum=（n=1到 100的求和）的值。
【例5.14】输入一个正整数 n，计算 n！。
【例5.15】由键盘输入一串字符，分别 统计输入字符中数字字符、字母字符及其他字符的个数。
5.4 使用 d0—while 语句实现循环结构
5.4.1 do—while 语句的基本语法
do—while 语句的一般形式如下：
do
循环体
while (表达式)；
第一步：执行循环体语句。
第二步：计算表达式的值，若表达式的值，若表达式的值为“真”（非0），返回第一步；若表达式的值为“假”（0），则执行第三步。
第三步：结束循环，执行 do—while语句的下一条语句。
注意，do—while 语句的特点是先执行循环体，后判断循环条件。因此，do—while循环 至少要执行一次循环体。
5.4.2 do—while 循环使用示例
【例5.16】使用do—while语句计算sum=（n=1到 100的求和）的值。
【例5.17】求两个自然数的最大公约数和最小公倍数。
【例5.18】输入一个整数，统计该数的位数。
5.5 改变循环结构的跳转语句
5.5.1 break语句
break 语句用在循环语句和 switch 语句中。 在 switch 语句中的用法第 4 章已经介绍，这里介绍它的用法
break 语句的一般形式如下：
break;
当 break 语句用于在循环语句中时，可使程序终止循环语句的后继语句。
通常 break 语句总是与 if 语句一起配合使用，既满足条件时便跳出循环。
【例5.19】分析下面程序的运行结果。
【例5.20】编写程序，由键盘输入一个正整数，判断是否为素数。
（运行结果1）
（运行结果2）
【例5.21】从键盘输入一批学生的成绩（以负数为结束标志），计算平均分，并统计不及格成绩的个数。
5.5.2 continue 语句
continue 语句的作用是跳过循环体中 continue 后面的语句，继续下一次循环，continue 语句只能用在循环语句中，常与 if 语句一起使用。
continue 语句的一般形式如下:
continue;
【例5.22】把1~100之间能被7整除的数，以每行 5 个的形式在屏幕上输出。
【例5.23】分析下面程序的运行结果。
5.5.3 goto 语句
说明：语句标号是一个有效的标识符，使用时在语句标号的后面跟一个“ ：”出现在函数中某语句的前面。程序执行到 goto 语句时，会控制跳转到该语句标号处，达到控制循环的目的。
【例5.24】使用 goto 语句 计算n=1到100的求和的值。
5.6 循环嵌套
使用循环嵌套时，注意以下几点：
（1）外循环执行一次，内循环要执行一轮。即外循环执行一次，内循环一直要执行到条件不满足时为一轮；再执行外循环一次，内循环又一直执行到条件不满足时为二轮；如此重复执行，知道外循环条件不满足时，整个循环嵌套结束。
（2）循环嵌套格式中的内循环体不允许出现交叉，即外循环要完全包含内循环。
（3）循环嵌套时，内循环中使用 break 语句和 continue 语句时，只影响包含他们的内循环，与外循环无关。
【例5.25】求1!+2!+3!+...+10!。
【例5.26】编写程序，输出乘法口诀表。
【例5.27】求100以内的素数。要求每行输出10个。
【例5.28】将 10~20 之间的正整数分解质因数。例如，12可分解2*2*3。
5.7 典型算法举例
5.7.1 递推法
【例5.29】猴子吃桃问题：猴子第一天摘下若干个桃子，吃了一半，还觉得不过瘾，又多吃了一个，第二天早上又将剩下的桃子吃掉一半，又多吃一个。以后每天早上都吃了前一天剩下的一半零一个。到第十天早上时，只剩下一个桃子了。问第一天共摘了多少个桃子。
【例5.30】
5.7.2 迭代法
【例5.31】用牛顿迭代法求方程附近的根
5.7.3 穷举法
【例5.32】搬砖问题：36块砖，36人搬。男搬4、女搬3、俩小孩抬一砖，要求一次全搬完，问男、女、小孩若干？
【例5.33】编写程序，判断由1，2，3，4四个数字能组成多少个不互不相同无重复数字的三位数？输出这些数。
5.8 循环程序设计示例
【例5.34】编程输出如下图形
【例3.35】猜数字游戏：由计算机随机产生一个10~80之间大的数据，然后由用户进行猜数，在5次之内猜中则成功，否则给出大小提示。猜5次之后结束程序。
【例5.36】编写程序输出100~1000内的回文素数。回文素数是指即是回文数也是素数的整数。例如，131即是回文数也是素数，因此131是回文素数。
【例5.37】在所有三位整数中找出平方中连续的三位数是该数的本省的数。例如，250的平方是62500，250便是所要找的一个满足条件的三位整数。
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