第5章循环结构程序设计

发布 2019-08-16 12:37:40 阅读 7873

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,能使用while语句、for语句、do_while语句实现循环结构;

2.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。

3.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5_上传至。

循环是在循环条件为真时重复执行一组循环体语句的控制结构,是计算机解题的一个基本结构。循环控制有两种基本方法:计数法和标志法。

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。

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,例3-23中以变量sum的值达到标记值1000作为循环的结束,例3-24中就是以键盘输入一个负数为标记结束循环。

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。

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,在循环体中依次测试。

例1 输入两个正整数x和y,求其最大公约数。

#include<>

void main()

int x,y,i,flag;

flag=1flag是标志变量,当其值为0时表示已找到公约数*/

printf("please input two numbers:")

scanf("%d%d",&x,&y);

for(i=x if(x%i==0&&y%i==0) flag=0; /条件满足,就改变标志变量的值*/

else i--;

printf("greatest common divisor=%d",i);

两个数中的小者到1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。

按照特定规律和方法,重复地由旧值递推出新值,并由新值代替旧值,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2 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。

#include<>

void main()

int x,y,temp;

printf("please input two numbers:")

scanf("%d%d",&x,&y);

temp=x%y;

while(temp!=0)

x=y迭代*/

y=temp迭代*/

temp=x%y;

printf("greatest common divisor=%d",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

实验一简单的循环设计。

实验目的】学习设计一个循环,能进行循环变量的初始化,循环条件的设计与循环变量值的修正。

实验内容】编写程序,输入一个整数x,按下式输出对应的y值。程序以5_命名并上交。

指导】简单循环结构,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实现,循环条件通常是:i≤终值。如:

for(i=初值;i≤终值;i=i+步长)

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2×109(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5_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2×109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?

实验三最值求解。

实验目的】学习在多个数据中求取最大最小值,并设计用控制的循环。

实验内容】键盘输入一组学生成绩,输入以-1作为输入的结束。统计这批数据的最大值,最小值,平均值。程序以5_命名并上交。

提示】这里的循环并不由循环变量的值来进行控制了,需要根据输入的数据来控制循环,并需要设计变量来统计循环执行的次数。

实验四打印数字塔图形。

实验目的】学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5_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。

#include<>

void main()

int i,j;

for(i=1;i<=9;i行循环 */

实验**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)<=m最大的n。例如,当m=10000时,程序输出:

n=38。程序以5_命名并上交。

提示】参考解法:

for(i=1;1;i循环条件为恒真 */

输出与对应结果,其值会与i相关。

实验六寻找素数。

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5_命名并上交。

实验七最佳方案寻找。

实验目的】穷举算法与最佳方案算法设计与训练。

实验内容】一根长度为235m的材料,需要截成长度为19m和23m的短料,编程设计最佳截取方案,即求两种短料各截成多少根时,剩余的材料最少?(方案可能有多种,能否都列举出来。)程序以5_命名并上交。

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。

三门炮的第一发炮弹是同时发出的,同一时间发出炮声算一响。程序以5_命名并上交 。

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**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】2023年6月,德国数学家哥德**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**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、四色问题、哥德**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(x>4),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5_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(a

if(a 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)。

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