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1、第六章循环控制通过本章实验作业应达目标1熟悉while、for、do_while、break、continue语句的作用与使用规范。2学习并掌握利用while语句、for语句、do_while语句实现循环结构。3掌握循环结构和选择结构之间嵌套、多重循环间嵌套的设计方法。4进行算法设计训练，能综合所学控制结构语句解决一般问题。本章必须上交作业程序6_1.c、6_2.c、6_5.c、6_6.c、6_8.c上传至211.64.135.121/casp。本章开始，上机实验项目量加大，希望同学们多多自行上机。本章实验项目有余力都可以做一下并上交。循环程序设计计算机解决问题都是按指定的顺序执行一系列的动作
2、。按照特定的顺序执行相应的动作来求解问题的过程称为算法。程序中的语句是算法的体现，而算法要解决的是“做什么”和“怎么做”的问题。计算机程序中指定语句的执行顺序称为“程序控制”。结构化的程序控制包含三种基本结构：顺序结构，选择结构和循环结构。1. 循环设计循环是在循环条件为真时反复执行的一组计算机指令，是计算机解题的一个重要结构。循环控制有两种基本方法：计数法和标志法。1）计数器控制的循环事先准确地知道循环次数，因此设计一个循环控制变量，由变量值来控制循环次数。每循环一次，循环变量的值会递增（增值通常为1或-1），当其值达到终值时结束循环。教材例6.2、6.3、6.7都是典型的计数器控制的固定次
3、数次数循环。2）标志控制的循环事先不知道准确的循环次数，由某一目标值标记循环的结束。如，教材例6.6中以|t|的值达到标记下限值1e-6作为循环的结束。循环设计时要注意合理设计循环条件，使得循环不会成为死循环。2. 算法程序设计的首要工作是算法设计，离开了算法也就没有了程序。算法，是指完成某一项工作而采取的方法和步骤，具体到程序设计，是对解题过程的准确而完整的描述，并用一种程序设计语言的来实现。循环主要用来解决程序设计中两类基本的算法：穷举和迭代。1）穷举穷举的基本思想是对问题的所有可能状态一一测试，直到找到解或将全部可能状态都测试过为止。穷举是一种重复型算法，其核心是设计循环，在循环体中依次
4、测试。例：输入两个正整数x和y，求其最大公约数。main()int x,y,i,flag;printf(Please input two numbers:); scanf(%d%d,&x,&y); for(i=x=1;i-) /* 使用i进行穷举 */if(x%i=0&y%i=0) break; /* 条件满足，就结束循环 */printf(greatest common divisor=%dn,i); 两个数中的小者到2之间任何一个数都有可能是公约数，因此用变量i从大到小一一穷举，直到找到为止。若两数互质，当i=1时也能使条件满足。2）迭代按照特定规律和方法，不断用新值取代变量的旧值，或由旧
5、值递推出变量新值，直至问题解决为止，这种解决问题的方法为迭代。迭代的关键因素是：迭代初值、迭代公式和迭代次数（精度要求）。例：使用辗转相除法求两数的最大公约数。辗转相除法：如果x除以y的余数为0，则除数y就是最大公约数，或余数不为0，则被除数x被除数y取代，除数y被余数取代，再用新的x除以新的y，判断余数是否为0，如果不为0，则重复此迭代过程，直至余数为0，此时的除数y即为最大公约数。main()int x,y,temp; printf(Please input two numbers:); scanf(%d%d,&x,&y); temp=x%y; while(temp!=0)/* 辗转相除，
6、直到temp为0 */x=y;/*迭代*/ y=temp;/*迭代*/ temp=x%y; printf(greatest common divisor=%dn,y); 运行时输入：66 121输出：greatest common divisor=11 各值的变化如下：x y temp=x%y 66 121 66 121 66 1166 11 0实验一固定次数的循环设计【实验目的】学习设计固定次数的循环。【实验内容】编写程序，计算x的y次方。这里x为double型，y为int型。x、y通过键盘输入，要考虑y为负数的情况。例：当输入2.5 3时，输出15.625000；当输入2.5 -3时则输出
7、0.064000。程序以6_1.c命名并上交。输入输出屏幕示例【指导】本实验中，假设y为正数时，可定义结果变量sum，想办法使sum*=x语句执行y次。对固定次数的循环，通常方法是设计一个循环变量i，让其在初值与终值之间变化控制控制循环次数，循环条件通常是：i终值。如：for(i=初值;i终值;i+)循环体语句;实验二整数按位折分求和【实验目的】学习设计与控制循环，并熟练%（求余）运算。【实验内容】输入一个不大于2109（用long型数据）的正整数x，求这个数每位数字之和。例如，若输入33456781，输出37。程序以6_2.c命名并上交。【提示】设计循环，每次求出x的个位数（使用求余运算）并
8、累加到和值变量中，再迭代操作，改变x的值，使原来的十位变个位。【讨论与思考】 long型数据的最大值是2147483647，受变量类型限制，本程序只能接收不大于2109的正整数。如果进行扩充，要求能接收并计算一个30位整数的各位之和，那么数据类型应如何设置，程序应该如何编写？实验三输出九九乘法表【实验目的】学习多重循环的嵌套。【实验内容】下面程序输出九九乘法表如下图。请完善程序并以6_3.c命名。#includevoid main()int i,j; clrscr(); for(_)for(_ )printf(%d*%d=%-2d ,i,j,i*j); _; 实验四打印数字塔图形【实验目的】学
9、习使用循环语句构成的多重循环嵌套。【实验内容】编写程序，使用循环输出如下图所示的数字塔图形。程序以6_4.c命名。【提示】此图形上下对称，可将程序分为上下两部分实现。上半部输出9行，下半部输出8行。每一行包含三部分内容：开始的空格、中间的数字及最后的换行符。需要考虑的是字符个数与行号的关系。下面程序用于输出如下*字符塔，供本题参考。#includevoid main()int i,j; clrscr(); /* 清屏 */ for(i=1;i=9;i+) /* 行循环 */for(j=1;j=9-i;j+)/* 输出行左空格*/printf( ); for(j=1;j=2*i-1;j+)/*
10、输出若干* 字符 */printf(%c,*); printf(n);/* 换行 */ 实验五寻找素数【实验目的】领会并牢固掌握素数算法，深入循环结构设计。【实验内容】从键盘输入一个大于3的正整数，输出距离该数最近的素数。根据输入的数不同，此问题可能有一个答案（或者比输入的数大或者比输入的数小），也可能需要输出两个值（一个比输入的数大，一个比输入的数小，两个距离输入的数一样近）。程序以6_5.c命名并上交。实验六不等式求解【实验目的】学习在循环中使用break控制语句。【实验内容】键盘输入一个数给m，计算并返回满足表达式：1+（1+2）+（1+2+3）+（1+2+3+4）+（1+2+3+n）=
11、m最大的n。例如，当m=10000时，程序输出：n=38。程序以6_6.c命名并上交。【提示】参考解法：for(i=1;1;i+) /* 循环条件为恒真 */计算（1+2+3+i）s; 将计算结果s累加到变量sum中; 判断sum的值是否大于m是，则终止循环否，则继续进入下一次循环输出与对应结果，其值会与i相关。实验七统计字数【实验目的】学习使用循环处理字符串相关问题。【实验内容】完善以下程序6_7.C 。程序任务：输入一串字符，以“#”作为输入结束标志，显示其中字母与数字字符的个数。#includevoid main()int ch_num,dig_num; char ch; ch_num=
12、dig_num=0; doch=getchar();/* 完善程序，统计52个英文字母与十个数字字符的个数 */ while(_); /* 给出循环条件 */ printf(The number of chars is:%dn,ch_num); printf(The number of digital is:%dn,dig_num); 实验八礼炮响声统计【实验目的】学习循环中条件的设计与数据统计。【实验内容】活动中有三门礼炮，各装有十枚炮弹。第一门礼炮每隔3秒发一枚炮弹，第二门每隔5秒、第三门每隔7秒发一枚炮。问观礼群众一共听到几声炮响。同一时间发出炮声算一响。程序以6_8.c命名并上交 。【
13、实验提示】程序中可分别设置计时器变量与计数器变量。计时器以秒为单位递增，测试此时有无炮发出。只要有一枚炮发出，则计数器增1。注意不要重复统计。实验九验证哥德巴赫猜想【实验目的】综合运用多重循环结构、标志法、穷举法解决问题。【问题描述】1742年6月，德国数学家哥德巴赫在给大数学家欧拉的信中提出一个问题：任何大于4的偶数均可以表示为两个素数之和吗？欧拉复信道：任何大于4的偶数均可以表示为两个素数之和，这一猜想我还不能证明，但我确信无疑地认为这是完全正确的定理。哥德巴赫猜想是世界著名的数学难题，至今未能在理论上得到证明，自从计算机出现后，人们就开始用计算机去尝试解各种各样的数学难题，包括费马大定理
14、、四色问题、哥德巴赫猜想等，虽然计算机无法从理论上严密地证明它们，只能在有限的范围内对其进行检验，但也不失其意义。【实验内容】程序要求：输入一个int型数据范围内的偶数x(x4)，找到两个素数a、b，满足 x=a+b。最后输出此等式。如输入98，输出98=19+79。程序以6_9.c命名。【实验提示】读入偶数x，找出一对数a、b满足x=a+b，测试a、b是否都为素数，若不满足，则找下一对a、b继续测试，直到a、b均为素数为止。算法描述如下：读入x;a=3;while(ax/2)b=x-a; 测素数循环，测试a是否为素数; 测素数循环，测试b是否为素数; if(a、b同为素数)退出while循环
15、; a+=2; /* a在奇数上穷举 */ if(ax/2) 验证成功，输出x=a+b; else 验证失败，输出失败信息;为了判断a、b是否是素数，可以设置两个二元标志变量flag_a和flag_b，其值为1时表示对应变量是素数，其值为0时表示变量是非素数。令flag_a和flag_b的初始值为0，代表开始时假设a、b都不是素数，然后进入测试循环。若测素数循环检测a是素数，则改变flag_a=1；若b是素数，则令flag_b=1。则 if(a、b同为素数)可以表示为 if(flag_a*flag_b!=0)。实验十计算立方根【实验目的】练习迭代算法，学习几种解一元高次方程的方法。【实验内容】
16、键盘输入一个实数a，输出它的立方根。请自行设计算法编写程序，不允许调用pow函数。程序用6_10.c命名。【提示】假设a的立方根为x，则x3=a，问题转化求一元高次方程x3-a=0的解。【预备知识】 解高次方程的方法有很多，这里介绍两种方法：牛顿迭代法与二分法。例1：用牛顿迭代法求一元高次方程x3-7x2+7x+15=0在猜测解10附近的根。牛顿迭代法又称牛顿切线法，它的基本思想如下图所示。牛顿迭代法示意设是方程的精确解附近的一个猜测解，过点做的切线，切线与x轴的交点由下式计算：，此式子就是牛顿迭代法的迭代公式。如果猜测解与精确解处于同一个单调区间，则经过有限次迭代后，可以求得符合误差要求的近
17、似解。#includemain()float x,x0,f,f1; x0=10; /* 初始的猜测值 */ dox=x0;f=x*x*x-7*x*x+7*x+15;/* 变量f记录 */f1=3*x*x-14*x+7; /* 变量f1记录 */x0=x-f/f1; /* 按公式迭代 */while(fabs(f)=1e-5);/* 误差精度为0.00001 */ printf(the root=%fn,x); 运行结果：the root=5.000000。改变初始的猜测值为0，则程序运行结果为：the root=-1.000000。改变初始的猜测值为2.5，则程序运行结果为：the root=
18、3.000000。例2：用二分法求一元高次方程x3-7x2+7x+15=0解。二分迭代法：先取的两个粗略解，若与符号相异，则方程在区间间至少有一个根。二分法示意取，判断是否是误差范围内的近似解，若不是，则在和中舍去函数值与同号者，图中应去除，这样与组成了一个更小的含根区间。再取的中点，判断是否近似为零，若不是，同理舍去函数值与同号的，则得到更小的含根区间，如此重复，依次得到，当足够小时，即为近似解。此重复过程由误差控制，而不能用计数循环，因为事先无法估计所需的迭代次数。#includemain()float x,x1,x2,f,f1,f2; do printf(please input x1,
19、x2:); scanf(%f%f,&x1,&x2); /*反复通过键盘输入两个初始值*/ f1=x1*x1*x1-7*x1*x1+7*x1+15; f2=x2*x2*x2-7*x2*x2+7*x2+15; while(f1*f20); /* 直到保证，之间至少有一个根 */ do x=(x1+x2)/2; f=x*x*x-7*x*x+7*x+15; if(f*f10)/* 与同号，则与异号 */ x1=x;/* 迭代舍去原 */ f1=f; else x2=x;/* 迭代，舍去原 */ f2=f; while(fabs(f)1e-5);/* 达不到精度要求循环继续 */ printf(the
20、root=%fn,x);习题1对下面程序段描述正确的是_。 int k=10; while(k=0) k=k-1;A) while循环执行10次 B) 循环是无限循环C) 循环体语句一次也不执行 D) 循环体语句执行一次2语句while(!E);中的表达式!E等价于_.A) E=0 B) E!=1 C) E!=0 D) E=13下面程序段的运行结果是_.int n=0;while(n+=2); printf(%d,n);A) 2 B) 3C) 4 D) 有语法错4下面程序的运行结果是_. #include main() int num=0; while(num=2) num+; printf(
21、%dn,num); A)1 B)1 C) 1 D) 1 2 2 2 3 3 45以下程序段_. x=-1; do x=x*x; while(!x); A) 是死循环 B) 循环执行二次 C) 循环执行一次 D) 有语法错误6如下程序段 _.int x=3;doprintf(%dn,x-=2);while(!(-x); A) 输出的是1 B) 输出的是1和-2 C) 输出的是3和0 D) 是死循环7下面程序的运行结果是_.#includemain()int y=10; doy-;while(-y); printf(%dn,y-); A) -1 B) 1 C) 8 D) 08若i为整型变量，则以下
22、循环执行次数是_. for(i=2;i=0;)printf(%d,i-);A) 无限次 B) 0次 C) 1次 D) 2次9执行语句for(i=1;i+4; ); 后变量i的值是_.A) 3 B) 4 C) 5 D) 不定10以下正确的描述是_.A) continue语句的作用是结束整个循环的执行B) 只能在循环体内和switch语句体内使用break语句C) 在循环体内使用break语句或continue语句的作用相同D) 从多层循环嵌套中退出时，只能使用goto语句11. 运行下面程序时，从键盘输入20357,则下面程序的运行结果是_。#includemain( )int c; while
23、(c=getchar()!=n) switch(c-2)case 0: case 1: putchar(c+4); case 2: putchar(c+4); break; case 3: putchar(c+3); default: putchar(c+2); break; putchar(n); 12.下面程序段是从键盘输入的字符串中统计数字字符的个数，用换行符结束循环。请填空。 int n=0,c; c=getchar(); while(_) if(_)n+; c=getchar(); 13下面程序的功能是用辗转相除法求两个正整数的最大公约数。请填空。 #include main() i
24、nt r,m,n; scanf(%d%d,&m,&n); if(mn)_; /* 保证m总是是大于n */ r=m%n; while(r)m=n;n=r;r=_; printf(%dn,n); 14下面程序的运行结果是_. #include main() int a,s,n,count; a=2;s=0;n=1;count=1; while(count=7)n=n*a;s=s+n;+count; printf(s=%d,s); 15下面程序段的运行结果是_.i=1;a=0;s=1;doa=a+s*i;s=-s;i+;while(i=10);printf(a=%d,a);16下面程序段的运行结果是_. i=1;s=3; dos+=i+; if(s%7=0)continue; else +i; while(s15); printf(%d,i);17下面程序用于打印出所有的“水仙花数”。所谓“水仙花数”是指一个3位数，其各位数字立方和等于该数本身。完成程序。main( )int i,a,b,c; for(i=100;i1000;i+ )a = i/100; b =_; c = i%10; if(_) printf( %d , i);