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1、第第第第4 4 4 4章章章章 程序的控制结构程序的控制结构程序的控制结构程序的控制结构哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院苏小红苏小红2022/12/292/53本章学习内容本章学习内容本章学习内容本章学习内容 算法的描述方法算法的描述方法算法的描述方法算法的描述方法常用算法（累加累乘、统计、递推迭代、穷举）常用算法（累加累乘、统计、递推迭代、穷举）常用算法（累加累乘、统计、递推迭代、穷举）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选择结构及相关控制语句选择结构及相关控制语句选择结构及相关控制语句 循环结构及相关控制语句循环结构及相关控制
2、语句循环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结构化程序设计的基本思想结构化程序设计的基本思想结构化程序设计的基本思想 Skill:Skill:Map problem to solution in flowchart and Map problem to solution in flowchart and pseudocodepseudocode formsformsBe able to develop a program containing selection and Be able to develop a program containing selecti
3、on and loop control structureloop control structure2022/12/293/53AA当当型型循循环环直直到到型型循循环环真真假假假假假真真循环结构循环结构循环结构循环结构A当当P成立成立A直到直到P为假为假2022/12/294/53A当当当当型型型型循循循循环环环环直直直直到到到到型型型型循循循循环环环环真真假假A假真真假假A假假当循环条件第一次就为假时当循环条件第一次就为假时当循环条件第一次就为假时当循环条件第一次就为假时 Testing Condition FirstTesting condition later 2022/12/295/
4、53How Loops are Controlled标记控制标记控制标记控制标记控制Sentinel Sentinel ControlledControlled计数控制计数控制计数控制计数控制Counter ControlledCounter Controlled1,2,3,4,4,3,2,1条件控制条件控制条件控制条件控制Condition Condition ControlledControlled2022/12/296/53计数控制的循环计数控制的循环（Counter Controlled Loop）counter initialValuetest counter valueStep n
5、Step xfalsetrueUpdate counter2022/12/297/53counter initialValuetest counter valueStep nStep xfalsetrueUpdate countercounter initialValue计数控制的循环计数控制的循环（Counter Controlled Loop）2022/12/298/53Example:Example:Can you identify the input and output?Draw a flowchart for the following problem:读入读入5个整数，并显示它们
6、的和个整数，并显示它们的和.Input:5 个整数个整数n1,n2,n3,n4,n5 Output:n1,n2,n3,n4,n5的和的和Input example:2 3 4 5 6Output example:202022/12/299/53Input n1Input n2Input n3input n4input n5output sumsum n1+n2+n3+n4+n52 2n1Assume input example:2 3 4 5 63 3n24 4n35 5n46 6n52020sumendThis flowchart does not use loop,hence we nee
7、d to use 6 different variablesstart计数控制的循环计数控制的循环（Counter Controlled Loop）2022/12/2910/53counter 1,sum 0counter6sum sum+nfalsetruecounter+output suminput n1countersum01 6true2n0+2222 6true32+3533 6true45+4944 6true59+51455 6true614+62066 6falseThis loop iscounter-controlled The counter Increases by
8、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（Counter Controlled Loop）2022/12/2911/53当型循环当型循环Condition is tested first 计数控制计数控制Loop is controlled by a counterSyntaxesforfor(initial value;condition;update counter)statement;Orforfor(initial value;condition;update counter)statement
9、;statement;循环循环循环循环（LoopLoop）：）：）：）：forfor语句语句语句语句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2022/12/2912/53i 0,sum 0i 5sumsum+xfalsetruei+output suminput xint x,sum,i;sum=0;for(i=0;i 5;i+)scanf(“%d”,&x);sum=sum
10、+x;printf(“%d”,sum);2022/12/2913/53C Programming LanguageC Programming Language 1313 for statementExample:for(num=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);num?_1_printf(“have come to exitn”);2022/12/2914/53C Programming LanguageC Programming Language 1414 Example:for(num=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);num1_pr
11、intf(“have come to exitn”);for statement2022/12/2915/53C Programming LanguageC Programming Language 1515 _ for statementExample:for(num=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);num1printf(“have come to exitn”);2022/12/2916/53C Programming LanguageC Programming Language 1616 Example:for(num=1;num=3;num+)printf
12、(“%dt”,num);num11_printf(“have come to exitn”);for statement2022/12/2917/53C Programming LanguageC Programming Language 1717 Example:for(num=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);num21_printf(“have come to exitn”);for statement2022/12/2918/53C Programming LanguageC Programming Language 1818 Example:for(num
13、=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);num21_printf(“have come to exitn”);for statement2022/12/2919/53C Programming LanguageC Programming Language 1919 Example:for(num=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);num212_printf(“have come to exitn”);for statement2022/12/2920/53C Programming LanguageC Programming Language
14、 2020 Example:for(num=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);num312_printf(“have come to exitn”);for statement2022/12/2921/53C Programming LanguageC Programming Language 2121 Example:for(num=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);num312_printf(“have come to exitn”);for statement2022/12/2922/53C Programming Language
15、C Programming Language 2222 Example:for(num=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);num3123_printf(“have come to exitn”);for statement2022/12/2923/53C Programming LanguageC Programming Language 2323 Example:for(num=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);num4123_printf(“have come to exitn”);for statement2022/12/2924/
16、53C Programming LanguageC Programming Language 2424 Example:for(num=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);num4123_ for statementprintf(“have come to exitn”);2022/12/2925/53C Programming LanguageC Programming Language 2525 Example:for(num=1;num=3;num+)printf(“%dt”,num);printf(“have come to exitn”);num4123ha
17、ve come to exit_ for statement2022/12/2926/53while Loop 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;Orwhilewhile(condition)(condition)statement;statement;statement;statement;2022/12/2927/53do-w
18、hile Loop直到型循环直到型循环Statements in the loop are executed first(at least once),and condition is tested last条件或计数控制条件或计数控制 Loop is controlled by condition or a counter Syntaxdodo statement;statement;statement;statement;whilewhile(condition);(condition);statement;statement;Dont forget the Dont forget the
19、 semicolon!2022/12/2928/53do-while statementExample: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 value:65 67A(65)_666666=67Inpu
20、t start and end value:65 67A(65)B(66)_67=6767Input start and end value:65 67A(65)B(66)C(67)_686868=672022/12/2929/53#include#include main()main()intint sum=0,x,y;sum=0,x,y;do do scanf(%d%dscanf(%d%d,&x,&y);,&x,&y);while(x0&y0);while(x0&y 0sumsum+xfalseinput xsum 0input xoutput sum#include main()int
21、sum,x;sum=0;scanf(“%d”,&x);whilewhile(x 0)sum=sum+x;scanf(“%d”,&x);printf(“The sum:%dn”,sum);2022/12/2932/53C Programming LanguageC Programming Language 3232 int sum,x;sum=0;scanf(“%d”,&x);whilewhile(x 0)sum=sum+x;scanf(“%d”,&x);printf(“nThe sum:%dn”,sum);?x xsumsum01_ 11 00+111333 01+3413232323 04+
22、23271323-9-9-9 0The sum:272022/12/2933/53x0sumsum+xfalsetrueinput xsum0input xoutput sumTry to understandWhat will happen if this statement is deleted?What happened if these 2 statements exchange placessumsum+xinput x?2022/12/2934/53选择三种循环的一般原则选择三种循环的一般原则选择三种循环的一般原则选择三种循环的一般原则 如果循环次数已知，计数控制的循环如果循环次数
23、已知，计数控制的循环如果循环次数已知，计数控制的循环如果循环次数已知，计数控制的循环用用用用forfor 如果循环次数未知，条件控制的循环如果循环次数未知，条件控制的循环如果循环次数未知，条件控制的循环如果循环次数未知，条件控制的循环用用用用whilewhile 如果循环体至少要执行一次如果循环体至少要执行一次如果循环体至少要执行一次如果循环体至少要执行一次用用用用do-whiledo-while 这只是这只是这只是这只是“一般一般一般一般”原则，不是原则，不是原则，不是原则，不是“原则原则原则原则”2022/12/2935/53注意注意注意注意 在在在在forfor和和和和whilewhil
24、e语句之后一般没有分号语句之后一般没有分号语句之后一般没有分号语句之后一般没有分号 有分号表示循环体就是分号之前的内容有分号表示循环体就是分号之前的内容有分号表示循环体就是分号之前的内容有分号表示循环体就是分号之前的内容空语句，表示循环体内什么都不做空语句，表示循环体内什么都不做空语句，表示循环体内什么都不做空语句，表示循环体内什么都不做 while while(i 100)(i 100);i+;i+;for for(i=0;i 100;i+)(i=0;i 100;i+);printf(%dprintf(%d,i);,i);延时用空循环延时用空循环延时用空循环延时用空循环2022/12/293
25、6/53逗号运算符逗号运算符逗号运算符逗号运算符 多数情况下，并不使用整个逗号表达式的值，更常见的多数情况下，并不使用整个逗号表达式的值，更常见的多数情况下，并不使用整个逗号表达式的值，更常见的多数情况下，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情况是要分别得到各表达式的值情况是要分别得到各表达式的值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主要用在循环语句中，同时对多个变量赋初值等主要用在循环语句中，同时对多个变量赋初值等主要用在循环语句中，同时对多个变量赋初值等 forfor(i=1,j=100;i j;i+,j-)(i=1,j=100
26、;i j;i+,j-)表达式表达式表达式表达式1,1,表达式表达式表达式表达式2,2,表达式表达式表达式表达式n n循环起始条件循环变量增值循环结束条件2022/12/2937/53例例例例4.114.11：国王的许诺国王的许诺国王的许诺国王的许诺 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。分喜欢象棋，决定让宰相自己选择何种赏赐。分喜欢象棋，决定让宰相自己选择何种赏赐。分喜欢象棋，决
27、定让宰相自己选择何种赏赐。这位聪明的宰相指着这位聪明的宰相指着这位聪明的宰相指着这位聪明的宰相指着8 88 8共共共共6464格的象棋盘说：陛下，请您赏给格的象棋盘说：陛下，请您赏给格的象棋盘说：陛下，请您赏给格的象棋盘说：陛下，请您赏给我一些麦子吧，就在棋盘的第一个格子中放我一些麦子吧，就在棋盘的第一个格子中放我一些麦子吧，就在棋盘的第一个格子中放我一些麦子吧，就在棋盘的第一个格子中放1 1粒，第粒，第粒，第粒，第2 2格中放格中放格中放格中放2 2粒，第粒，第粒，第粒，第3 3格放格放格放格放4 4粒，以后每一格都比前一格增加一倍，依此放完粒，以后每一格都比前一格增加一倍，依此放完粒，以后
28、每一格都比前一格增加一倍，依此放完粒，以后每一格都比前一格增加一倍，依此放完棋盘上的棋盘上的棋盘上的棋盘上的6464个格子，我就感恩不尽了。个格子，我就感恩不尽了。个格子，我就感恩不尽了。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。舍罕王让人扛来一袋麦子，他要兑现他的许诺。舍罕王让人扛来一袋麦子，他要兑现他的许诺。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
29、宰相，这些麦子合多少立方米？他的宰相，这些麦子合多少立方米？他的宰相，这些麦子合多少立方米？他的宰相，这些麦子合多少立方米？（已知（已知（已知（已知1 1立方米麦子约立方米麦子约立方米麦子约立方米麦子约1.42e81.42e8粒）粒）粒）粒）总粒数为：总粒数为：总粒数为：总粒数为：sum=1+2+2sum=1+2+2sum=1+2+2sum=1+2+22 2 2 2+2+2+2+23 3 3 3+2+2+2+263636363 2022/12/2938/53#definedefine CONST 1.42e8 CONST 1.42e8#includeinclude#includeinclude
30、 mainmain()()intint n;n;doubledouble term,sum term,sum=0=0;/*;/*累加求和变量赋初值累加求和变量赋初值*/forfor(n=1;n=64;n+)(n=1;n=64;n+)term=pow(2,n-1);term=pow(2,n-1);/*/*根据累加项的规律计算累加项根据累加项的规律计算累加项 */sum=sum=sumsum+term;/*+term;/*作累加运算作累加运算*/printfprintf(sumsum=%=%enen,sum);/*sum);/*打印总麦粒数打印总麦粒数*/printfprintf(volumvol
31、um=%=%enen,sum/CONST);/*,sum/CONST);/*折合总麦粒体积数折合总麦粒体积数折合总麦粒体积数折合总麦粒体积数*/例例例例4.114.11方法方法方法方法1 1sum=1+2+2sum=1+2+22 2+2+23 3+2+263632022/12/2939/53#define CONST 1.42e8#define CONST 1.42e8#include#include mainmain()()intint n;n;doubledouble term term=1=1,sum,sum=1=1;/*/*累累乘乘求求积积累加求和变量赋初值累加求和变量赋初值*/for
32、for(n=(n=2 2;n=64;n+);n=64;n+)term=term=termterm*2;/*2;/*根据后项总是前项的根据后项总是前项的2倍计算累加项倍计算累加项*/sum=sum=sumsum+term;/*+term;/*作累加运算作累加运算*/printfprintf(sumsum=%=%enen,sum);/*,sum);/*打印总麦粒数打印总麦粒数*/printfprintf(volumvolum=%=%enen,sum/CONST);/*,sum/CONST);/*折合总麦粒体积数折合总麦粒体积数*/例例例例4.114.11方法方法方法方法2 2sum=1+2+2su
33、m=1+2+22 2+2+23 3+2+263632022/12/2940/53循序渐进式编程循序渐进式编程循序渐进式编程循序渐进式编程例例例例4.64.6：猜数游戏猜数游戏猜数游戏猜数游戏想一个想一个1100之间的数之间的数猜对猜对:right猜错猜错:wrong并提示大并提示大小小2022/12/2941/53只猜1次直到猜对为止最多猜10次猜多个数10次猜不对就猜下一个数循序渐进式编程循序渐进式编程循序渐进式编程循序渐进式编程例例例例4.64.6：猜数游戏：猜数游戏：猜数游戏：猜数游戏2022/12/2942/53猜数游戏用到的库函数猜数游戏用到的库函数猜数游戏用到的库函数猜数游戏用到的
34、库函数 怎样模拟计算机怎样模拟计算机怎样模拟计算机怎样模拟计算机“想想想想”一个数呢？一个数呢？一个数呢？一个数呢？随机函数随机函数随机函数随机函数rand()rand()产生产生产生产生0,RAND_MAX0,RAND_MAX 之间的随机数之间的随机数之间的随机数之间的随机数magic=rand();magic=rand();#include#include RAND_MAXRAND_MAX在在在在stdlib.hstdlib.h中定义，不大于双字节整数中定义，不大于双字节整数中定义，不大于双字节整数中定义，不大于双字节整数的最大值的最大值的最大值的最大值32767 32767 产生产生产生
35、产生0,b-1 0,b-1 之间的随机数之间的随机数之间的随机数之间的随机数magic=magic=rand()%brand()%b;产生产生产生产生a,a+b-1 a,a+b-1 之间的随机数之间的随机数之间的随机数之间的随机数magic=magic=rand()%brand()%b+a;+a;2022/12/2943/53例例例例4.64.6#includeinclude#includeinclude main()main()intint magic;/*magic;/*计算机计算机计算机计算机 想想想想 的数的数的数的数*/intint guess;/*guess;/*人猜的数人猜的数人
36、猜的数人猜的数*/magic=rand()%100+1;magic=rand()%100+1;/*“/*“想想想想”一个一个一个一个11，100100之间的之间的之间的之间的数数数数magic*/magic*/printf(Please guess a magic number:);printf(Please guess a magic number:);scanf(%d,&guess);scanf(%d,&guess);ifif(guess magic)(guess magic)printf(Wrong!Too high!n);printf(Wrong!Too high!n);else if
37、else if(guess magic)(guess magic)printf(Wrong!Too low!n);printf(Wrong!Too low!n);elseelse printf(Right!n);printf(Right!n);printf(The number is:%d n,magic);printf(The number is:%d n,magic);只猜1次2022/12/2944/53例例例例4.94.9#includeinclude#includeinclude main()main()intint magic;magic;intint guess;guess;in
38、tint counter;counter;/*/*记录人猜次数的计数器变量记录人猜次数的计数器变量记录人猜次数的计数器变量记录人猜次数的计数器变量*/magic=rand()%100+1;magic=rand()%100+1;counter=0;counter=0;/*/*计数器变量计数器变量计数器变量计数器变量countcount初始化为初始化为初始化为初始化为0*/0*/dodo printf(Please guess a magic number:);printf(Please guess a magic number:);scanf(%d,&guess);scanf(%d,&guess
39、);counter+;counter+;/*/*计数器变量计数器变量计数器变量计数器变量countcount加加加加1*/1*/ifif(guess magic)(guess magic)printf(Wrong!Too high!n);printf(Wrong!Too high!n);else ifelse if(guess magic)(guess magic)printf(Wrong!Too low!n);printf(Wrong!Too low!n);whilewhile(guess!=magic);(guess!=magic);printf(Right!n);printf(Right
40、!n);printf(counter=%d n,counter);printf(counter=%d n,counter);直到猜对为止2022/12/2945/53猜数游戏用到的库函数猜数游戏用到的库函数猜数游戏用到的库函数猜数游戏用到的库函数 每次运行程序时机器所每次运行程序时机器所每次运行程序时机器所每次运行程序时机器所“想想想想”的数都是一样的，这的数都是一样的，这的数都是一样的，这的数都是一样的，这是什么原因呢？是什么原因呢？是什么原因呢？是什么原因呢？函数函数函数函数rand()rand()产生的只是伪随机数产生的只是伪随机数产生的只是伪随机数产生的只是伪随机数 随机函数随机函数随
41、机函数随机函数srandsrand为函数为函数为函数为函数rand()rand()设置随机数种子来实现对函数设置随机数种子来实现对函数设置随机数种子来实现对函数设置随机数种子来实现对函数randrand所产所产所产所产生的伪随机数的生的伪随机数的生的伪随机数的生的伪随机数的“随机化随机化随机化随机化”通过键入随机数种子，产生通过键入随机数种子，产生通过键入随机数种子，产生通过键入随机数种子，产生0,1000,100之间之间之间之间的随机数的随机数的随机数的随机数scanf(%u,&seed);scanf(%u,&seed);srand(seed);srand(seed);magic=rand(
42、)%100+1;magic=rand()%100+1;2022/12/2946/53#includeinclude#includeinclude main()main()intint magic;magic;intint guess;guess;intint counter;counter;unsigned intunsigned int seed;seed;printf(Please enter seed:);printf(Please enter seed:);scanf(%u,&seed);scanf(%u,&seed);srand(seed);srand(seed);magic=ran
43、d()%100+1;magic=rand()%100+1;counter=0;counter=0;dodo printf(Please guess a magic number:);printf(Please guess a magic number:);scanf(%d,&guess);scanf(%d,&guess);counter+;counter+;ifif(guess magic)(guess magic)printf(Wrong!Too high!n);printf(Wrong!Too high!n);else ifelse if(guess magic)(guess magic)
44、printf(Wrong!Too low!n);printf(Wrong!Too low!n);whilewhile(guess!=magic);(guess!=magic);printf(Right!n);printf(Right!n);printf(counter=%d n,counter);printf(counter=%d n,counter);例例例例4.94.9直到猜对为止2022/12/2947/53猜数游戏用到的库函数猜数游戏用到的库函数猜数游戏用到的库函数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使用计算机读取其时钟值并把该值自动设置为随机使用计算机读
45、取其时钟值并把该值自动设置为随机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，产生数种子，产生数种子，产生数种子，产生0,1000,100之间之间之间之间的随机数的随机数的随机数的随机数 函数函数函数函数time()time()返回以秒计算的当前时间值，该值被返回以秒计算的当前时间值，该值被返回以秒计算的当前时间值，该值被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转换为无符号整数并用作随机数发生器的种子转换为无符号整数并用作随机数发生器的种子转换为无符号整数并用作随机数发生器的种子#include#include srand(time(NULLsrand(t
46、ime(NULL););magic=rand()%100+1;magic=rand()%100+1;函数函数函数函数time()time()能为程序员提供代表时间的字符串，能为程序员提供代表时间的字符串，能为程序员提供代表时间的字符串，能为程序员提供代表时间的字符串，使用使用使用使用NULLNULL作为函数参数使其不具备此功能作为函数参数使其不具备此功能作为函数参数使其不具备此功能作为函数参数使其不具备此功能2022/12/2948/53#includeinclude#includeinclude#includeinclude main()main()intint magic;magic;in
47、tint guess;guess;int counter;int counter;srand(time(NULL);srand(time(NULL);magic=rand()%100+1;magic=rand()%100+1;counter=0;counter=0;dodo printf(Please guess a magic number:);printf(Please guess a magic number:);scanf(%d,&guess);scanf(%d,&guess);counter+;counter+;ifif(guess magic)(guess magic)printf
48、(Wrong!Too high!n);printf(Wrong!Too high!n);else ifelse if(guess magic)(guess magic)printf(Wrong!Too low!n);printf(Wrong!Too low!n);whilewhile(guess!=magic);(guess!=magic);printf(Right!n);printf(Right!n);printf(counter=%d n,counter);printf(counter=%d n,counter);例例例例4.94.9直到猜对为止2022/12/2949/53#includ
49、einclude#includeinclude#includeinclude main()main()intint magic;magic;intint guess;guess;intint counter;counter;srand(time(NULL);srand(time(NULL);magic=rand()%100+1;magic=rand()%100+1;counter=0;counter=0;dodo printf(Please guess a magic number:);printf(Please guess a magic number:);scanf(%d,&guess);
50、scanf(%d,&guess);counter+;counter+;ifif(guess magic)(guess magic)printf(Wrong!Too high!n);printf(Wrong!Too high!n);else ifelse if(guess magic)(guess magic)printf(Wrong!Too low!n);printf(Wrong!Too low!n);whilewhile(guess!=magic)(guess!=magic)&(counter 10)&(counter 10););printf(Right!n);printf(Right!n