3.3 循环结构程序设计

学习目标

1）掌握循环结构的内涵。

2）掌握while循环语句的结构和应用。

3）掌握循环结构程序中break和continue语句的用法。

4）掌握for循环语句结构的内涵。

5）掌握for循环语句的结构和执行过程。

6）掌握do-while循环语句结构的内涵。

7）掌握do-while循环语句的结构和执行过程。

8）掌握循环结构程序中break和continue语句的用法。

实例15 while循环语句——求1+2+…+100的值

实例任务

用while语句求1+2+3+…+100的值。程序运行结果如图3-14所示。

程序代码

相关知识

1.循环结构程序设计

循环结构是结构程序的3种基本结构之一，它和顺序结构、选择结构共同作为各种复杂程序的基本构造单元。循环结构的特点是：在给定条件成立时，反复执行某程序段，直到条件不成立为止。给定的条件称为循环条件，反复执行的程序段称为循环体。C语言的循环体语句有while语句、do-while语句、for语句。

2.while语句

while语句用于实现“当”型循环结构。其一般形式如下：

其执行过程是当表达式为非0值时，执行循环体。循环体内语句可以是空语句，可以是一条语句，可以是多条语句。如果为空语句或一条语句，可略去{}。

循环执行过程中，如果参与表达式判断的变量值不能改变，则循环不会结束，称为死循环。

课堂精练

1）统计从键盘输入的一系列字符的个数。程序运行结果如图3-15所示。

根据程序运行结果，请将下面的程序补充完整并调试。

2）求n！的值。程序运行结果如图3-16所示。

根据程序运行结果，请将下面的程序补充完整并调试。

实例16 for循环语句——统计大写字母和小写字母的个数

实例任务

编写一个程序，用于接收用户输入的10个字符，统计其中大写字母和小写字母的个数，并比较大写字母与小写字母的个数，显示相应的消息。程序运行结果如图3-17所示。

程序代码

相关知识

1.for语句

for语句是C语言中最灵活、功能最强的循环语句。它不仅可以用于循环次数已经确定的情况，而且可以用于循环次数不确定而只给出循环结束条件的情况。for语句完全可以代替while语句。for语句的一般形式为：

for语句的执行过程是：运行之初先求解表达式1，然后进行表达式2的条件判断，如果条件成立，则执行循环体，如果条件不成立，则退出循环。在执行循环体后，再计算表达式3，之后转去执行表达式2的条件判断，如果成立，继续执行循环体，否则退出循环。首次执行循环体后，按计算表达式3、判断表达式2的顺序循环执行，直到条件不成立为止，结束循环。

2.表达式说明

表达式1通常用来给循环变量赋初值，一般是赋值表达式。也可以在for语句外给循环变量赋初值，此时可以省略该表达式。表达式1在整个循环过程中只执行一次。

表达式2通常是循环条件，一般为关系表达式或逻辑表达式。

表达式3通常可以用来修改循环变量的值，一般是赋值语句。如果想省略表达式3，可以把相应语句放到循环体中完成。

这3个表达式都可以是逗号表达式，即每个表达式都可以由多个表达式组成。3个表达式都是任选项，都可以省略。但要注意，在省略表达式的同时，两个分号必须保留，因为语句要求用两个分号将3个表达式分开。如以下语句：

3.for语句中的逗号表达式

逗号运算符的主要应用就在for语句中。表达式1和表达式3常为逗号表达式，求解它们时可完成多个表达式（往往为赋值表达式、自增自减表达式）的一次求值。如下列表示方式：

从上面几种表达方式可以看出，C语言中的for语句功能强大。可以把循环体和一些与循环控制无关的操作也作为表达式1或表达式3出现，这样程序可以短小简洁。但过分地利用这一特点会使for语句显得杂乱，可读性降低，建议不要把与循环控制无关的内容放到for语句中。

课堂精练

1）把100~200之间的整数中不能被3整除的数输出，要求每行输出5个，最后1行除外。程序运行结果如图3-18所示。

根据程序运行结果，请将下面的程序补充完整并调试。

2）判断一个整数是否为素数（素数是指只能被1和它本身整除的数）。判断方法是看m能否被之间的整数整除，即如果m不能被中的任何一个整数整除，则m是素数；只要m能被中的某一个整数整除，则m为非素数。程序运行结果如图3-19所示。

根据程序的运行结果，请将下面程序补充完整并调试。

实例17 do-while循环语句——求1+2+…+100和1²+2²+…+30²的值

实例任务

用do-while语句求s₁=1+2+3+…+100和s₂=1²+2²+3²+…+30²的值。程序运行结果如图3-20所示。

程序代码

相关知识

1.do-while语句

do-while语句的特点是先执行循环体，然后判断循环条件是否成立。其一般形式为：

其执行过程是先执行一次指定的循环体语句，然后进行条件判断，也就是先计算表达式的值，当表达式的值为非零（“真”）时，返回重新执行循环体语句。如此反复，直到表达式的值等于0为止，此时循环结束。

2.while语句和do-while语句的区别

while语句执行时，先进行条件判断，条件成立的情况下才执行循环体。do-while语句是先执行一次循环体，再进行条件判断，直到表达式不成立时终止循环。

3.break语句和continue语句

在switch语句中，可用break语句终止switch语句的执行以跳出该switch语句。同样，在3种循环语句中可用break语句终止该循环语句的执行而跳出，它的一般形式是：

continue语句用于结束本次循环，即跳过循环体中在continue语句后面的尚未执行的其他语句，而执行下一次循环，它的一般形式是：

课堂精练

1）求s=1+2+3+…+100的值。程序运行结果如图3-21所示。

根据程序运行结果，请将下面的程序补充完整并调试。

2）求s=1+1/2+1/4+…+1/50的值。程序运行结果如图3-22所示。

根据程序运行结果，请将下面的程序补充完整并调试。

实例18 循环的嵌套结构——百钱买百鸡问题

实例任务

中国古代数学家张丘建在他的《算经》中提出了著名的“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？编写程序解决此问题，程序运行结果如图3-23所示。

程序代码

相关知识

1.循环嵌套

在一个循环体内又完整地包含了另一个循环，称为循环嵌套。前面介绍的3种类型的循环都可以互相嵌套，循环的嵌套可以是多层的，但每一层循环在逻辑上必须是完整的。在编写程序时，循环嵌套的书写要采用缩进的形式，如本实例程序中所示，内循环中的语句应该比外循环中的语句有规律地向右缩进2~4列，这样编写的程序层次分明，易于阅读。

2.百钱买百鸡问题解析

百钱买百鸡是一道用C语言程序解决数学方程运算问题的典型试题，用到了程序中的典型方法——穷举法。假设x、y、z分别为鸡翁、鸡母、鸡雏的只数，依题意可得出联立方程组如下：

3个未知数，只有两个方程式，所以x、y、z可能有多组解，因此，可用“穷举法”列举x、y、z可能满足要求的组合，最后把符合上述两个方程的x、y、z的值输出。

课堂精练

1）输出一个空心菱形图案，程序运行结果如图3-24所示。

根据程序运行结果，请将下面的程序补充完整并调试。

2）输出九九乘法表，程序运行结果如图3-25所示。

根据程序运行结果，请将下面的程序补充完整并调试。