程序的控制结构循环控制结构.pptx

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1、本章学习内容算法的描述方法常用算法（累加累乘、统计、递推迭代、穷举）选择结构及相关控制语句循环结构及相关控制语句结构化程序设计的基本思想Skill:Map problem to solution in flowchart and pseudocode formsBe able to develop a program containing selection and loop control structure第1页/共78页循环结构学习内容 计数控制的循环 条件控制的循环 for语句，while语句，do-while语句 continue语句，break语句 嵌套循环 结构化程序设计的基本思

2、想 程序调试与排错第2页/共78页Example:Can you identify the input and output?Draw a flowchart for the following problem:读入5个整数，计算并显示它们的和.Input:5 个整数n1,n2,n3,n4,n5 Output:n1,n2,n3,n4,n5的和Input example:2 3 4 5 6Output example:20问题的提出问题的提出问题的提出问题的提出第3页/共78页Input n1Input n2Input n3input n4input n5output sumsum n1+n2+

3、n3+n4+n52 2n1Assume input example:2 3 4 5 63 3n24 4n35 5n46 6n52020sumendThis flowchart does not use loop,hence we need to use 6 different variablesstart问题的提出问题的提出问题的提出问题的提出第4页/共78页循环控制结构与循环语句标记控制标记控制Sentinel Sentinel ControlledControlled计数控制计数控制Counter ControlledCounter Controlled1,2,3,4,4,3,2,1条件控

4、制条件控制Condition Condition ControlledControlledHow Loops are Controlled?How Loops are Controlled?第5页/共78页counter 1,sum 0counter6sum sum+nfalsetruecounter+output suminput n1countersum01 6true2n0+2222 6true32+3533 6true45+4944 6true59+51455 6true614+62066 6falseThis loop iscounter-controlled The counter

5、 Increases by 1Uses only 3 variablesAssume input example:2 3 4 5 6计数控制的循环计数控制的循环计数控制的循环计数控制的循环startend第6页/共78页计数控制的循环counter initialValuecounter initialValuetest countertest counterStep nStep xfalsetrueUpdate counterUpdate counter循环体循环体（Body of Body of LoopLoop）第7页/共78页当型循环当型循环Condition is tested fi

6、rst 计数控制计数控制Loop is controlled by a counterSyntaxforfor(initial value;condition;update counter)statement;Orforfor(initial value;condition;update counter)statement;statement;for循环语句循环语句循环起始条件循环起始条件循环起始条件循环起始条件循环结束条件循环结束条件循环结束条件循环结束条件循环变量增值循环变量增值循环变量增值循环变量增值复合语句复合语句compound statement被当作一条语句看待被当作一条语句看待

7、循环变量控制循环次循环变量控制循环次数，不要在循环体内数，不要在循环体内改变这个变量的值改变这个变量的值第8页/共78页i 0,sum 0i 5sumsum+nfalsetruei+output suminput nint i,sum,n;sum=0;for(i=0;i 5;i+)scanf(“%d”,&n);sum=sum+n;printf(“%d”,sum);for循环语句循环语句startend第9页/共78页Example:for(num=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);num1_printf(“have come to exitn”);1_212_312

8、3_4123have come to exit_for循环语句循环语句第10页/共78页A A条条 件件P P P P直直直直到到到到型型型型循循循循环环环环假假真真条件控制的循环条件控制的循环A A当当当当型型型型循循循循环环环环真真假假假条条 件件P P P P第11页/共78页 当型循环当型循环Condition is tested first 条件或计数控制条件或计数控制 Loop is controlled by condition or a counter Syntaxwhilewhile(condition)(condition)statement;statement;Orwhi

9、lewhile(condition)(condition)statement;statement;statement;statement;No No semicolon!while循环语句循环语句第12页/共78页直到型循环Statements in the loop are executed first(at least once),and condition is tested last条件或计数控制 Loop is controlled by condition or a counter Syntaxdo statement;statement;while(condition);stat

10、ement;Dont forget the Dont forget the semicolon!do-while循环语句循环语句第13页/共78页Example:printf(“Input start and end value:“);scanf(“%d%d”,&start,&end);do printf(“%c(%d)n“,start,start);start+;while(start=end);_?start?endInput start and end value:_Input start and end value:65 67_65656767Input start and end v

11、alue:65 67A(65)_666666=67Input start and end value:65 67A(65)B(66)_67=6767Input start and end value:65 67A(65)B(66)C(67)_686868=67do-while循环语句循环语句第14页/共78页【例】计算并输出1+2+3+n的值循环次数已知，计数控制的循环循环次数已知，计数控制的循环循环次数已知，计数控制的循环循环次数已知，计数控制的循环sum=0的作用？的作用？第15页/共78页【例】计算并输出1+2+3+n的值循环次数已知，计数控制的循环循环次数已知，计数控制的循环循环次数已

12、知，计数控制的循环循环次数已知，计数控制的循环第16页/共78页【例】计算并输出1+2+3+n的值循环条件第一次就为假（如输入-1）时会怎样？第17页/共78页【例】计算并输出1+2+3+n的值A A当当型型循循环环真真假假条条 件件P P P P假假条条 件件P P P P Testing Condition First第18页/共78页【例】计算并输出1+2+3+n的值条条 件件P P P P直直到到型型循循环环A A假真真条条 件件P P P PA A假假Testing condition last 第19页/共78页注意在for和while语句之后一般没有分号有分号表示循环体就是分号之

13、前的内容空语句表示循环体内什么都不做 while(i 100);i+;死循环 for(i=0;i 100;i+);printf(%d,i);用于延时注意！注意！第20页/共78页【例】计算并输出1+2+3+n的值如何减少循环的次数？如何减少循环的次数？如何减少循环的次数？如何减少循环的次数？第21页/共78页逗号运算符（Comma Operator）多数情况下，并不使用整个逗号表达式的值，更常见的情况是要分别得到各表达式的值主要用在循环语句中，同时对多个变量赋初值等 for(i=1,j=100;i j;i+,j-)表达式表达式1,1,表达式表达式2,2,表达式表达式n n循环起始条件循环变量增

14、值循环结束条件第22页/共78页【例】计算并输出1+2+3+n的值第23页/共78页【例例】计算并输出计算并输出n!=1 2 3 n 第24页/共78页【例例】计算并输出计算并输出1!,2!,3!,n!第25页/共78页若用户不慎输入了非法字符，那么先清除输入缓冲区中的内容，然后提示用户重新输入数据直到输入正确为止【例】输入两个整型数，计算并输出两个整数的最大值scanf()返回值为正确读入的数据项数返回值为正确读入的数据项数 第26页/共78页#include int main()int sum=0,x,y;do scanf(%d%d,&x,&y);while(x0&y0);sum=x+y;

15、printf(The sum=%dn,sum);return 0;拓展练习输入两个非负数并求和循环次数未知，循环次数未知，循环次数未知，循环次数未知，条件条件条件条件控制的循环控制的循环控制的循环控制的循环第27页/共78页循环次数未知，标记控制的循环标记值标记值Sentinel ValueCan you identify the input and output?【例】输入数据，显示每次累加的结果，直到输入0时为止truenum!=0sumsum+numfalseinput numsum 0output sumtruestartend第28页/共78页#include void main()

16、int num;int sum=0;do printf(Input num:);scanf(“%d”,&num);sum=sum+num;printf(sum=%dn,sum);whilewhile(num!=0);【例】输入数据，显示每次累加的结果，直到输入0时为止truenum!=0sumsum+numfalseinput numsum 0output sumtruestartend第29页/共78页循环次数未知，标记控制的循环【例】输入数据，显示每次累加的结果，直到输入0时为止第30页/共78页选择三种循环的一般原则如果循环次数已知，计数控制的循环用for如果循环次数未知，条件控制的循环

17、用while如果循环体至少要执行一次用do-while这只是“一般”原则，不是“原则”第31页/共78页例4.11：国王的许诺相传国际象棋是古印度舍罕王的宰相达依尔发明的。舍罕王十分喜欢象棋，决定让宰相自己选择何种赏赐。这位聪明的宰相指着88共64格的象棋盘说：陛下，请您赏给我一些麦子吧，就在棋盘的第一个格子中放1粒，第2格中放2粒，第3格放4粒，以后每一格都比前一格增加一倍，依此放完棋盘上的64个格子，我就感恩不尽了。舍罕王让人扛来一袋麦子，他要兑现他的许诺。国王能兑现他的许诺吗？试编程计算舍罕王共要多少麦子赏赐他的宰相，这些麦子合多少立方米？（已知1立方米麦子约1.42e8粒）总粒数为：s

18、um=1+2+22+23+263 第32页/共78页#define CONST 1.42e8#include#include main()int n;double term,sum=0;/*累加求和变量赋初值*/for(n=1;n=64;n+)term=pow(2,n-1);/*根据累加项的规律计算累加项*/sum=sum+term;/*作累加运算*/printf(sum=%en,sum);/*打印总麦粒数*/printf(volum=%en,sum/CONST);/*折合总麦粒体积数*/例4.11方法1sum=1+2+2sum=1+2+2sum=1+2+22 22+2+2+23 33+2+2

19、+2636363第33页/共78页#define CONST 1.42e8#include main()int n;double term=1,sum=1;/*累乘求积累加求和变量赋初值*/for(n=2;n=64;n+)term=term*2;/*根据后项总是前项的2倍计算累加项*/sum=sum+term;/*作累加运算*/printf(sum=%en,sum);/*打印总麦粒数*/printf(volum=%en,sum/CONST);/*折合总麦粒体积数*/例4.11方法2sum=1+2+2sum=1+2+2sum=1+2+22 22+2+2+23 33+2+2+2636363第34页

20、/共78页循序渐进式编程例4.64.6：猜数游戏想一个想一个1100之间之间的数的数猜对猜对:right猜错猜错:wrong并提示大并提示大小小第35页/共78页只猜只猜1 1次次直到猜对为止直到猜对为止最多猜最多猜1010次次猜多个数猜多个数1010次猜不对就猜下一个数次猜不对就猜下一个数循序渐进式编程：猜数游戏第36页/共78页猜数游戏用到的库函数怎样模拟计算机“想”一个数呢？随机函数rand()产生0,RAND_MAX 之间的随机数magic=rand();#include RAND_MAX在stdlib.h中定义，不大于双字节整数的最大值32767 产生0,b-1 之间的随机数magi

21、c=rand()%b;产生a,a+b-1 之间的随机数magic=rand()%b+a;第37页/共78页#include#include main()int magic;/*计算机想的数*/int guess;/*人猜的数*/magic=rand()%100+1;/*“想”一个1，100之间的数magic*/printf(Please guess a magic number:);scanf(%d,&guess);if(guess magic)printf(Wrong!Too high!n);else if(guess magic)printf(Wrong!Too low!n);else p

22、rintf(Right!n);printf(The number is:%d n,magic);例4.6只猜只猜1 1次次第38页/共78页#include#include main()int magic;int guess;int counter;/*记录人猜次数的计数器变量*/magic=rand()%100+1;counter=0;/*计数器变量count初始化为0*/doprintf(Please guess a magic number:);scanf(%d,&guess);counter+;/*计数器变量count加1*/if(guess magic)printf(Wrong!To

23、o high!n);else if(guess magic)printf(Wrong!Too low!n);else printf(Right!n);while(guess!=magic);printf(counter=%d n,counter);直到猜对为止直到猜对为止例4.9第39页/共78页猜数游戏用到的库函数每次运行程序时机器所“想”的数都是一样的，这是什么原因呢？函数rand()产生的只是伪随机数随机函数srand为函数rand()设置随机数种子来实现对函数rand所产生的伪随机数的“随机化”通过键入随机数种子，产生0,100之间的随机数scanf(%u,&seed);srand(s

24、eed);magic=rand()%100+1;第40页/共78页#include#include main()int magic;int guess;int counter;/*记录人猜次数的计数器变量*/unsigned int seed;printf(Please enter seed:);scanf(%u,&seed);srand(seed);magic=rand()%100+1;counter=0;/*计数器变量count初始化为0*/doprintf(Please guess a magic number:);scanf(%d,&guess);counter+;/*计数器变量cou

25、nt加1*/if(guess magic)printf(Wrong!Too high!n);else if(guess magic)printf(Wrong!Too low!n);else printf(Right!n);while(guess!=magic);printf(counter=%d n,counter);直到猜对为止直到猜对为止例4.9第41页/共78页猜数游戏用到的库函数使用计算机读取其时钟值并把该值自动设置为随机数种子，产生0,100之间的随机数函数time()返回以秒计算的当前时间值，该值被转换为无符号整数并用作随机数发生器的种子#include srand(time(NU

26、LL);magic=rand()%100+1;函数time()能为程序员提供代表时间的字符串，使用NULL作为函数参数使其不具备此功能第42页/共78页#include#include#include main()int magic;int guess;int counter;/*记录人猜次数的计数器变量*/srand(time(NULL);magic=rand()%100+1;counter=0;/*计数器变量count初始化为0*/doprintf(Please guess a magic number:);scanf(%d,&guess);counter+;/*计数器变量count加1*

27、/if(guess magic)printf(Wrong!Too high!n);else if(guess magic)printf(Wrong!Too low!n);else printf(Right!n);while(guess!=magic);printf(counter=%d n,counter);直到猜对为止直到猜对为止例4.9第43页/共78页#include#include#include main()int magic;int guess;int counter;/*记录人猜次数的计数器变量*/srand(time(NULL);magic=rand()%100+1;count

28、er=0;/*计数器变量count初始化为0*/doprintf(Please guess a magic number:);scanf(%d,&guess);counter+;/*计数器变量count加1*/if(guess magic)printf(Wrong!Too high!n);else if(guess magic)printf(Wrong!Too low!n);else printf(Right!n);while(guess!=magic&counter magic)printf(Wrong!Too high!n);else if(guess magic)printf(Wrong

29、!Too low!n);else printf(Right!n);while(guess!=magic&counter magic)printf(Wrong!Too high!n);else if(guess magic)printf(Wrong!Too low!n);else printf(Right!n);while(guess!=magic&counter 10);printf(counter=%dn,counter);printf(Do you want to continue(Y/N or y/n)?);scanf(%c,&reply);while(reply=Y)|(reply=y

30、);嵌套循环例例防止非法字符输入防止非法字符输入防止非法字符输入防止非法字符输入第46页/共78页【例】输入n值，计算并输出 1!+2!+3!+n!每次单独计算累加项第47页/共78页【例】输入n值，计算并输出 1!+2!+3!+n!利用前项计算后项第48页/共78页使用嵌套循环的注意事项使用复合语句，以保证逻辑上的正确性即用一对大花括号将各层循环体语句括起来内层和外层循环控制变量不能同名，以免造成混乱 采用右缩进格式书写，以保证层次的清晰性 注意！注意！第49页/共78页#include main()int m,n;for(m=1;m10;m+)printf(%4d,m);/*打印表头*/p

31、rintf(n);for(m=1;m10;m+)printf(-);printf(n);for(m=1;m10;m+)for(n=1;n10;n+)printf(%4d,m*n);printf(n);例例例4.144.144.14：打印乘法九九表：打印乘法九九表：打印乘法九九表 第50页/共78页#include main()int m,n;for(m=1;m10;m+)printf(%4d,m);/*打印表头*/printf(n);for(m=1;m10;m+)printf(-);printf(n);for(m=1;m10;m+)for(n=1;n=m;n+)printf(%4d,m*n);

32、printf(n);例4.15：打印下三角乘法九九表 第51页/共78页breakbreak语句语句 和和 continuecontinue语句语句对对forfor、whilewhile、dodo-whilewhile循环进行内部手术循环进行内部手术BreakBreak?退出一层循环或switchContinueContinue?中断此次循环，开始下一次流程的转移控制 第52页/共78页n?10Please enter n:10n=10Please enter n:-10Program is over!【例4.17】演示break与continue-10#includeinclude void

33、 mainvoid main()()intint i,n;i,n;forfor(i=1;i=5;i+)(i=1;i=5;i+)printf(Please enter n:);printf(Please enter n:);scanf(%d,&n);scanf(%d,&n);ifif(n 0)(n 0)breakbreak;printf(n=%dn,n);printf(n=%dn,n);printf(Program is over!n);printf(Program is over!n);第53页/共78页n?10Please enter n:10n=10Please enter n:-10Pl

34、ease enter n:20n=20Please enter n:-20Please enter n:30n=30Program is over!【例4.17】演示break与continue-1020-2030#includeinclude void mainvoid main()()intint i,n;i,n;forfor(i=1;i=5;i+)(i=1;i=5;i+)printf(Please enter n:);printf(Please enter n:);scanf(%d,&n);scanf(%d,&n);ifif(n 0)(n 0)continuecontinue;print

35、f(n=%dn,n);printf(n=%dn,n);printf(Program is over!n);printf(Program is over!n);第54页/共78页标号举例error:goto举例goto error;一般形式goto与标号（label）第55页/共78页韩信有一队兵，他想知道有多少人，便让士兵排队报数。按从1至5报数，最末一个士兵报的数为1；按从1至6报数，最末一个士兵报的数为5；按从1至7报数，最末一个士兵报的数为4；最后再按从1至11报数，最末一个士兵报的数为10。你知道韩信至少有多少兵吗？设兵数为x，则x应满足：x%5=1&x%6=5&x%7=4&x%11=

36、10穷举法，对x从1开始试验【例】韩信点兵第56页/共78页#include void main()int x;for(x=1;x 5000;x+)if(x%5=1&x%6=5&x%7=4&x%11=10)printf(x=%dn,x);【例】韩信点兵“瞎猫碰死耗子”第57页/共78页#include void main()int x;for(x=1;x+)if(x%5=1&x%6=5&x%7=4&x%11=10)printf(x=%dn,x);【例】韩信点兵“死循环”第58页/共78页#include void main()int x;for(x=1;x+)if(x%5=1&x%6=5&x%

37、7=4&x%11=10)printf(x=%dn,x);goto END;END:;【例例】韩信点兵韩信点兵goto第59页/共78页#include void main()int x;for(x=1;x+)if(x%5=1&x%6=5&x%7=4&x%11=10)printf(x=%dn,x);break;【例例】韩信点兵韩信点兵break第60页/共78页#include#include void main()int x;for(x=1;x+)if(x%5=1&x%6=5&x%7=4&x%11=10)printf(x=%dn,x);exit(0);【例例】韩信点兵韩信点兵break标准库函

38、数，作用是终止整个程序的执行，强制返回操作系统 第61页/共78页#include void main()int x;int find=0;/*置找到标志为假*/for(x=1;!find;x+)if(x%5=1&x%6=5&x%7=4&x%11=10)printf(x=%dn,x);find=1;/*置找到标志为真*/【例例】韩信点兵韩信点兵标志变量标志变量结构清晰的程序第62页/共78页结构化程序设计Structured Programming，简称SP1965年，最早由E.W.Dijkstra在一次国际会议上提出1966年，C.Bohm和G.Jacopini首先证明了：只用顺序、选择、循

39、环三种基本的控制结构就能实现任何单入口、单出口的程序给结构化程序设计奠定了基础1971年，IBM公司的Mills提出：程序应该只有一个入口和一个出口进一步补充了结构化程序的规则第63页/共78页结构化程序设计目前，还没有一个严格的定义1974年，D.Gries教授将已有的对结构化程序设计的不同解释归纳为13种。一个比较流行的定义是：结构化程序设计是一种进行程序设计的原则和方法它避免使用goto语句采用“自顶向下、逐步求精”方法进行程序设计按照这种原则和方法设计出的程序的特点为：结构清晰 容易阅读 容易修改 容易验证第64页/共78页糟糕的gotoSTART_LOOP:if(fStatusOk)

40、if(fDataAvaiable)i=10;goto MID_LOOP;else goto END_LOOP;else for(i=0;i 100;i+)MID_LOOP:/lots of code here goto START_LOOP;END_LOOP:第65页/共78页是goto的过错？还是程序员的过错？破坏了结构化设计风格容易带来错误隐患 goto next;int sum=0;/*被goto跳过*/next:Something to ponder Something to ponder 第66页/共78页Evil gotos?Maybe Not凌波微步，未必摔跤现代观点认为：混乱根

41、源不在goto，而在标号任何程序都可以不用goto就实现其功能但在某些情况下，使用goto可以让程序更清晰两种适合使用goto的情况跳向共同的出口位置，进行退出前的处理工作跳出多重循环的一条捷径 goto error;第67页/共78页用goto跳向共同的出口位置void Init(void)char*p1=NULL;char*p2=NULL;char*p3=NULL;p1=(char*)malloc(256);if(p1=NULL)goto Exit;p2=(char*)malloc(256);if(p2=NULL)goto Exit;p3=(char*)malloc(256);if(p3=

42、NULL)goto Exit;/*正常处理的代码*/Exit:if(p1!=NULL)free(p1);if(p2!=NULL)free(p2);if(p3!=NULL)free(p3);return;第68页/共78页结构化程序设计关注的焦点不能简单的认为避免使用goto语句的程序设计方法就是结构化程序设计方法结构化程序设计关注的焦点程序结构的好坏有无goto，并不是程序结构好坏的标志限制和避免使用goto，只是得到结构化程序的一个手段，而不是我们的目的第69页/共78页结构化程序设计的核心思想 采用顺序、选择和循环三种基本结构作为程序设计的基本单元 只有一个入口；只有一个出口；无死语句，即

43、不存在永远都执行不到的语句；无死循环，即不存在永远都执行不完的循环。采用“自顶向下、逐步求精”和模块化的方法进行结构化程序设计 Top-down,Stepwise refinement 1971年，wirth提出先全局后局部，先整体后细节，先抽象后具体第70页/共78页使用goto的原则主张少用、慎用，而不是禁用保证使用之后，程序仍然是单入口，单出口不要使用一个以上的标号不要用goto往回跳，要向下跳不要让goto制造出永远不会被执行的代码第71页/共78页实验猜数游戏小学生计算机辅助教学系统第72页/共78页实验小学生计算机辅助教学系统任务1：程序首先随机产生两个110之间的正整数，在屏幕上

44、打印出问题，例如：6*7=？然后让学生输入答案。程序检查学生输入的答案是否正确。若正确，则打印Right!，然后问下一个问题；否则打印Wrong!Please try again.，然后提示学生重做，直到答对为止。任务2：在任务1的基础上，当学生回答错误时，最多给三次重做的机会，三次仍未做对，则显示Wrong!You have tried three times!Test over!，程序结束。第73页/共78页实验小学生计算机辅助教学系统任务3：在任务1的基础上，连续做10道乘法运算题，不给机会重做，若学生回答正确，则显示Right!，否则显示Wrong!。10道题全部做完后，按每题10分统

45、计并输出总分，同时为了记录学生能力提高的过程，再输出学生的回答正确率（即错题数除以总题数的百分比）。任务4：在任务3的基础上，通过计算机随机产生10道四则运算题，两个操作数为110之间的随机数，运算类型为随机产生的加、减、乘、整除中的任意一种，不给机会重做，如果学生回答正确，则显示Right!，否则显示Wrong!。10道题全部做完后，按每题10分统计总得分，然后打印出总分和学生的回答正确率。第74页/共78页实验小学生计算机辅助教学系统任务5：在任务4基础上，为使学生通过反复练习熟练掌握所学内容，在学生完成10道运算题后，若学生回答正确率低于75%，则重新做10道题，直到回答正确率高于75%

46、时才退出程序。第75页/共78页小学生计算机辅助教学系统任务6：在任务5基础上，使用随机数产生函数产生一个14之间的随机数，配合使用switch语句和printf()函数调用，为学生输入的每个正确或错误的答案输出不同的评价。对正确答案，在以下4种提示信息中选择一个显示：Very good!Excellent!Nice work!Keep up the good work!对于错误答案，在以下4种提示信息中选择一个显示：No.Please try again.Wrong.Try once more.Dont give up!Not correct.Keep trying.第76页/共78页Questions and answers?第77页/共78页感谢您的观看！第78页/共78页