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1、第4章 程序的控制结构内容提要n算法的描述方法n基本控制结构n基本控制语句n常用算法，如累加、累乘、统计、递推、迭代、穷举等n程序的基本版式n结构化程序设计的基本思想2算法的概念 n数据结构+算法=程序n算法：为解决一个具体问题而采取的确定的有限的操作步骤，这里仅指计算机能执行的算法n算法特性：n有穷性n确定性 n有效性 n没有输入或有多个输入 n有一个或多个输出 3算法的分类 n数值运算算法：n解决的是求数值解的问题，例如用辗转相除法求两个数的最大公约数等n非数值运算算法：n主要用于解决需要用分析推理、逻辑推理才能解决的问题，例如人工智能中的许多问题，查找、分类等问题4算法的表示方法n自然语
2、言表示n传统的流程图表示nN-S结构化流程图表示 n伪代码表示5C程序结构C程序源程序文件1源程序文件2源程序文件3编译预处理命令全局变量声明函数1函数n函数首部函数体局部变量声明执行语句6构成程序的三种基本结构构成程序的三种基本结构n顺序结构n选择结构n循环结构n已经证明，任何程序均可只用这三种结构综合描述n只用这三种结构编制的程序，叫结构化程序n程序必须符合结构化规则7结构化程序设计的核心思想结构化程序设计的核心思想 n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 n只有一个入口；n只有一个出口；n无死语句，即不存在永远都执行不到的语句；n无死循环，即不存在永远都执行不完的循环。
3、n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 8BANS图传统流程图顺序结构顺序结构顺序结构顺序结构BA9BN如果如果 成绩成绩6060 那么那么 通知补考通知补考否则否则 告知你考试成绩告知你考试成绩AYABY Y条条条条 件件件件P P分支结构（选择结构）分支结构（选择结构）分支结构（选择结构）分支结构（选择结构）10A当型循环当型循环直到型循环直到型循环真假假A假真循环结构循环结构循环结构循环结构11当型循环当型循环A真假假循环结构循环结构循环结构循环结构当当P为真为真A当当P为真为真A12直到型循环直到型循环A假真循环结构循环结构循环结构循环结构直到直到P为假为假A直到
4、直到P为假为假A13复合语句n括住的若干条语句构成一个复合语句n语句块内可以定义变量n变量仅在定义它的复合语句内有效n变量必须在复合语句的开头定义n复合语句可以用在任何可以使用语句的地方14if-elsen选择结构的一种最常用形式 if(表达式)语句1;else语句2;语句3n表达式值非0时，执行语句1，然后语句3；表达式值为0时，执行语句2，然后语句3nelse部分可以没有。if(表达式)语句1;语句3n当表达式值为0时，直接执行语句3nif-else嵌套使用时，注意else和谁配对的问题15else-ifnif的一种扩展形式nif(表达式)语句1;else if(表达式)语句2;else
5、if(表达式)语句3;else语句4;语句5;nelse部分可以没有16编程完成例4.5 n体型判断。按“体指数”对肥胖程度进行划分：体指数t=体重w/(身高h)2 （w 单位为公斤，h单位为米）n当t=27时，为肥胖。n编程从键盘输入你的身高h和体重w，根据给定公式计算体指数t，然后判断你的体重属于何种类型。n用3种方法编程：n算法1：用不带else子句的if语句编程 n算法2：用在if子句中嵌入if 语句的形式编程 n算法3：用在else子句中嵌入if 语句的形式编程 17switchn多路选择nswitch(表达式)case 常数1:语句序列1;case 常数2:语句序列2;defaul
6、t:语句序列3;ndefault可以没有，但最好不省略n不要忘记break18编程完成计算器程序例4.8 n编程设计一个简单的计算器程序，要求根据用户从键盘输入的表达式：操作数1 运算符op 操作数2 然后，计算表达式的值，指定的运算符为加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）19循环while，fornwhile(表达式)语句;nfor(表达式1;表达式2;表达式3)语句;20whilenwhile(表达式)语句;n只要表达式的值为非0，就重复执行语句，直到表达式值为0时止21fornfor(表达式1;表达式2;表达式3)语句;n首先执行表达式1。如果表达式2的值为非0，就重复执行语句和表达式
7、3，直到表达式2的值为0时止n相当于：表达式1;while(表达式2)语句;表达式3;n表达式1和表达式3可以没有或者是用逗号分隔的多个表达式的组合。但最好不要有太多的表达式组合22注意n在for和while语句之后一般没有分号n有分号表示循环体就是分号之前的内容（空循环体）nwhile(i 100);i+;nfor(i=0;i 100;i+);printf(%d,i);nfor通常有一个循环变量控制循环的次数，不要在循环体内改变这个变量23do-whilendo 语句;while(表达式);n首先执行语句，然后判断表达式的值。如果表达式为0，继续向下执行，否则，再次执行语句，再次判断表达式的
8、值n语句会被至少执行一次24A当型循环当型循环直到循环直到循环真假假A假真假A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25选择三种循环的一般原则n如果循环次数已知，用forn如果循环次数未知，用whilen如果循环体至少要执行一次，用do-whilen这只是“一般”原则，不是“原则”26编程完成例4.6，例4.9 n例4.6：猜数游戏：先由计算机“想”一个数请人猜，如果人猜对了，则计算机给出提示：“Right!”，否则提示：“Wrong!”，并告诉人所猜的数是大还是小。n例4.9：先由计算机“想”一个1到100之间的数请人猜，如果人猜对
9、了，则结束游戏，否则计算机给出提示，告诉人所猜的数是太大还是太小，直到人猜对为止。计算机记录人猜的次数，以此来反映猜数者“猜”的水平。27猜数游戏用到的库函数n随机函数rand()n#include nRAND_MAX在stdlib.h中定义，不大于双字节整数的最大值32767 n产生0,RAND_MAX 之间的随机数nmagic=rand();n产生0,b-1 之间的随机数nmagic=rand()%b;n产生a,a+b-1 之间的随机数nmagic=rand()%b+a;n现场编程完成例4.6，发现问题28猜数游戏用到的库函数n随机函数srandn为函数rand()设置随机数种子来实现对函
10、数rand所产生的伪随机数的“随机化”n通过键入随机数种子，产生1,100之间的随机数scanf(%u,&seed);srand(seed);magic=rand()%100+1;29猜数游戏用到的库函数n随机函数srandn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”n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1,100之间的随机数n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(NULL);magic=rand()%100+1;30死循环n永远不会退出的循环为死
11、循环nfor(;)nwhile(1)ndo while(1)n一般情况下，要极力避免死循环n绝大多数程序不需要死循环。如果出现，往往都是bugn时间过长的循环会造成“假死”效果，也要考虑解决31编程完成例4.11 n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。n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。n舍罕王让人扛来一袋麦子，他要兑现他的许诺。n国王能兑现他的许诺吗？试编程
12、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？n（已知1立方米麦子约1.42e8粒）n总粒数为：sum=1+2+22+23+263 32方法1#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);/*打印折合的总麦粒体积数*
13、/33方法2#define CONST 1.42e8 /*定义符号常量CONST值为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);/*打印折合的总麦粒体积数*/34使用嵌套的循环体时，应注意以下问题 n在嵌套的各层循环体中，使用复合语句（即用一对大花括号将
14、循环体语句括起来）保证逻辑上的正确性 n内层和外层循环控制变量不应同名，以免造成混乱 n嵌套的循环最好采用右缩进格式书写，以保证层次的清晰性 n循环嵌套不能交叉，即在一个循环体内必须完整的包含着另一个循环 35合法的嵌套循环36现场编程完成例4.14 n编程输出如下形式的乘法九九表 37#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;n10;n+)printf(%4d,m*n);print
15、f(n);38现场编程完成例4.15n将上例输出格式改成如下的下三角格式打印 39#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);printf(n);40现场编程完成例4.16n马克思手稿中有一道趣味数学题：有30个人，其中有男人、女人和小孩，在一家饭馆里吃饭共花了50先令，每个男人各花3先令，每个女人各花2先令，每个小孩各花1先令，问男人、女
16、人和小孩各有几人？n 解方程组n穷举法41方法1:采用三重循环穷举x,y,z的全部可能的组合#include main()int x,y,z;printf(Man t Women t Childernn);for(x=0;x=30;x+)for(y=0;y=30;y+)for(z=0;z=30;z+)if(x+y+z=30&3*x+2*y+z=50)printf(%3d t%5d t%8dn,x,y,z);42方法2：改进算法#include main()int x,y,z;printf(Man t Women t Childernn);for(x=0;x=16;x+)for(y=0;y=25
17、;y+)z=30 x-y;if(3*x+2*y+z=50)printf(%3d t%5d t%8dn,x,y,z);43流程的转移控制 nbreak语句ncontinue语句ngoto语句nreturn语句 n标准库函数exit()44break和continuen对for、while、do-while循环进行内部手术nbreak，退出循环ncontinue，中断此次循环体的执行，开始下一次nbreak和continue少用为妙45break和continue假假真真break表达式1表达式2循环语句的下一条语句循环语句的下一条语句假假真真 contiue表达式1表达式2continue46n
18、标号举例error:ngoto举例goto error;n一般形式 goto 语句标号;语句标号：或 语句标号：goto 语句标号;goto与标号（label）47exit()函数nexit(0)n作用是终止整个程序的执行，强制返回操作系统 n调用该函数需要嵌入头文件48输入一个整数，判断它是否是素数 49方法1#include main()int m,i,k;printf(Please enter a number:);scanf(%d,&m);k=sqrt(m);for(i=2;i=k;i+)if(m%i=0)printf(No!n);goto end;printf(Yes!n);end:
19、printf(Program is over!n);Please enter a number:6Program is over!No!50方法1#include main()int m,i,k;printf(Please enter a number:);scanf(%d,&m);k=sqrt(m);for(i=2;i=k;i+)if(m%i=0)printf(No!n);goto end;printf(Yes!n);end:printf(Program is over!n);Please enter a number:5Program is over!Yes!51方法2#include m
20、ain()int m,i,k;printf(Please enter a number:);scanf(%d,&m);k=sqrt(m);for(i=2;i k)printf(Yes!n);else printf(No!n);printf(Program is over!n);Please enter a number:6Program is over!No!52方法3#include main()int m,i,k,flag=1;/*标志变量flag初值置为1*/printf(Please enter a number:);scanf(%d,&m);k=sqrt(m);for(i=2;i=k
21、&flag;i+)if(m%i=0)flag=0;if(flag)printf(Yes!n);else printf(No!n);printf(Program is over!n);53这个程序是做什么的？#include main()int m,i,k,flag=1;/*标志变量flag初值置为1*/printf(Please enter a number:);scanf(%d,&m);k=sqrt(m);for(i=2;i=m-1;i+)if(m%i=0)flag=0;printf(%dn,i);if(flag)printf(No divisor!It is a prime number.
22、n);printf(Program is over!n);54糟糕的gotoSTART_LOOP:if(fStatusOk)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:55糟糕的gotoSTART_LOOP:if(fStatusOk)if(fDataAvaiable)i=10;goto MID_LOOP;else goto END_LOOP;else for(i=0;i 100;i
23、+)MID_LOOP:/lots of code here goto START_LOOP;END_LOOP:56n现代观点认为：n混乱根源不在goto，而在标号n任何程序都可以不用goto就实现其功能n但在某些情况下，使用goto可以让程序更清晰57使用goto的原则n使用之后，程序仍然是单入口，单出口n不要使用一个以上的标号n不要用goto往回跳，要向下跳n不要让goto制造出永远不会被执行的代码58n编程的艺术就是处理复杂性的艺术n优秀的程序员很清楚自己的能力是有限的，所以他对待编程任务的态度是完全谦卑的，特别是，他们会象逃避瘟疫那样逃避“聪明的技巧”。1972年图灵奖演讲n简单是可靠的
24、先决条件 n我们所使用的工具深刻地影响我们的思考习惯，从而也影响了我们的思考能力59这一章我们学习了n算法的描述方法n流程图n与基本控制结构相应的结构化的控制语句nif-elsenswitchnfornwhilendo-whilenbreakncontinuen常用算法，如累加、累乘、统计、递推、迭代、穷举等60这一章我们学习了n常用算法n求阶乘:n数据类型的定义,long或doublen求累加和:longn统计:n统计正数、平均分以上、n个成绩中10090、8980、7970、6960、60的人数；输入字符串中字母d的个数n设置一个计数变量k：初始化为1，每遇到一次将其加1：k+;61这一章
25、我们学习了n累加和n存放累加和的变量：n初始化为0或第一项，再循环加每一项；n循环控制：n前n项之和已知循环次数，可设置一个循环变量如i来控制；n加到某一项或累加和满足一定条件。例：1+2+.+n 与 1+3+5+7+.和 2+4+6+8+.及12+32+52+72+.输入n或累加和大于2000的最小的n62这一章我们学习了n累加的项较复杂时，得专门求，例：n前后项之间无关n1m+3m+5m+7m+.n/4=1-1/3+1/5-1/7+.直到最后一项的绝对值小于10-6为止n前后项之间有关n1!+2!+.+n!nx0+x1+x2+x3+.n1+1+2+3+5+8+13+21+.n2/1+3/2+5/3+8/5+13/8+21/13+.na+aa+aaa+aaaa+aaaaa+.a是一个数字，例a=2，2+22+222+2222+.63