C語言程序設(shè)計

第四章程序控制結(jié)構(gòu)

第四章程序控制結(jié)構(gòu)算法的基本概念順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)綜合舉例

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第四章程序控制結(jié)構(gòu)

從程序流程的角度來看，程序控制結(jié)構(gòu)可以分為三種基本結(jié)構(gòu)，即順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)。這三種基本結(jié)構(gòu)可以組成所有的大型程序。Ｃ語言提供了多種語句來實現(xiàn)這些程序結(jié)構(gòu)。4.1算法的基本概念“算法”（Algorithm）一詞是從9世紀阿拉伯數(shù)學家al-khovarizmi的名字派生的。算法是程序設(shè)計中的重要內(nèi)容，是解決問題的方法、步驟。4.1.1算法的概念與特征

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在計算機中，算法是指為解決具體問題而采取的確定的方法和步驟，設(shè)計好了算法，就可以將它用具體的語言進行描述，最終轉(zhuǎn)化解決問題的計算機程序。算法基本特征：

有窮性：一個算法應當包含有限的操作步驟，而不能是無限的可行性：通過已有的基本運算在有限次數(shù)內(nèi)完成算法操作。確定性：算法中的每一個步驟都應當是確定的。

I/O特性：有0個或多個輸入；一個或多個輸出。有效性：算法中每一個步驟都應當能有效的執(zhí)行，并得到確定的結(jié)果。

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4.1.2算法的描述方法

順序結(jié)構(gòu)使得語言按先后順序執(zhí)行；選擇結(jié)構(gòu)使程序能進行邏輯判斷，在滿足條件時轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應的語句；循環(huán)結(jié)構(gòu)則使單調(diào)的重復運算變得簡單明了。因此，在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中，順序、選擇和循環(huán)3種基本結(jié)構(gòu)能組成任何結(jié)構(gòu)的算法。算法的多種描述方法1．流程圖

流程圖又叫程序框圖，是一種用圖形來表示算法的描述方法。它通過指定的幾何框圖和流程線來描述各步驟的操作和執(zhí)行過程。

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順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)當循環(huán)型直到循環(huán)型#include"stdio.h"main(){inta,b,c;scanf("%d,%d",&a,&b);

if(a>b) c=a;

else c=b;printf("%d\n",c); }畫出程序流程圖：

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N-S圖的名稱取自其提出者Nassi和Shneiderman兩個人名字的第一個字母。

(a)順序結(jié)構(gòu)(b）選擇結(jié)構(gòu)

(c)當循環(huán)型結(jié)構(gòu)(d)直到循環(huán)2．N-S圖

#include"stdio.h"main(){inta,b,c;scanf("%d,%d",&a,&b);

if(a>b) c=a;

else c=b;printf("%d\n",c); }畫出程序N-S圖：

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選擇型If(P)AelseB當循環(huán)型while(條件){循環(huán)體}倒循環(huán)型do{循環(huán)體}while(條件)多分支選擇型switch(條件變量){變量取值1：分支1處理變量取值2：分支2處理

::

變量取值n：分支n處理}

3．偽代碼

偽代碼（pseudocode）：介于自然語言與計算機語言之間的文字符號算法描述工具。順序型處理A處理B舉例：計算S=，寫出其算法

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4.2順序結(jié)構(gòu)1．表達式語句

表達式語句由表達式加上分號“；”組成，其一般形式為：

表達式；a=3;x=y+z;i++;--i;

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4.2順序結(jié)構(gòu)2．函數(shù)調(diào)用語句

函數(shù)調(diào)用語句由函數(shù)名、實際參數(shù)加上分號“；”組成，其一般形式為：函數(shù)名(實際參數(shù)表)；printf("CProgram");c=max(a,b)；

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3．控制語句

Ｃ語言有九種控制語句，可分成以下三類：（1）條件判斷語句：if語句、switch語句；（2）循環(huán)執(zhí)行語句：dowhile語句、while語句、for語句；（3）轉(zhuǎn)向語句：break語句、continue語句.

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4．復合語句

把多個語句用花括號{}括起來組成的一個語句塊稱復合語句，在程序中應把復合語句看成是單條語句，而不是多條語句。{x=y+z;a=b+c;printf(“%d%d”,x,a);}

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4．復合語句

注意：①復合語句內(nèi)的各條語句都必須以分號“;”結(jié)尾，在右花括號“}”之后不能加分號。②一個復合語句在語法上視為一條語句，在一對花括號中的語句數(shù)量不限。

③在復合語句中，不僅可以有執(zhí)行語句，還可以有定義部分，定義部分應該出現(xiàn)在可執(zhí)行語句的前面。

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4．復合語句

【例4-3】復合語句中定義變量，并參與運算。#include"stdio.h"main(){intx;x=100;{ //復合語句開始intx=24;printf("x=%d\n",x);} //復合語句結(jié)束printf("x=%d\n",x);}

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5．空語句

只有分號“；”組成的語句稱為空語句。空語句是什么也不執(zhí)行的語句。例如:while(getchar()!='\n');功能:只要從鍵盤輸入的字符不是回車則重新輸入。

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2.順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)是在程序執(zhí)行中，各語句是按自上而下的順序執(zhí)行的，一個操作完成后接著執(zhí)行跟隨其后的下一個操作，無須作任何判斷。順序控制結(jié)構(gòu)的程序基本上由函數(shù)調(diào)用語句和表達式語句構(gòu)成。

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4.3.1if語句if語句（選擇分支語句）if語句的三種形式形式一：單分支格式：if(條件表達式)語句;執(zhí)行過程：條件語句非0=04.3選擇結(jié)構(gòu)例：if(x>y)printf(“%d”,x);if(a<b){t=a;a=b;b=t;}

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【例4-6】輸入兩個實數(shù)，按數(shù)值由小到大的順序輸出這兩個數(shù)。

#include<stdio.h>

voidmain()

{floata,b,t;

scanf(“%f,%f”,&a,&b);

if(a>b)

{t=a;

a=b;

b=t;}printf(“a=%5.2f,b=%5.2f\n”,a,b);}例【例4-7】輸入三個數(shù)a,b,c,要求按由小到大的順序輸出。Ifa>b將a和b對換Ifa>c將a和c對換Ifb>c將b和c對換

#include<stdio.h>

voidmain()

{

floata,b,c,t;

scanf(“%f,%f,%f”,&a,&b,&c);

if(a>b)

{t=a;a=b;b=t;}

if(a>c)

{t=a;a=c;c=t;}

if(b>c)

{t=b;b=c;c=t;}

printf("三個數(shù)由小到大的順序為：%5.3f,%5.3f,%5.3f",a,b,c);}【例4-7】輸入三個數(shù)a,b,c,要求按由小到大的順序輸出。

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4.3.1if語句條件表達式語句1語句2非0=0形式二：雙分支格式：if(表達式)

語句1;else

語句2;執(zhí)行過程：例：if(x>y)max=x;elsemax=y;4.3選擇結(jié)構(gòu)

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#include<stdio.h>

voidmain(){inta,b;printf("inputtwonumbers:");scanf("%d%d",&a,&b);if(a>b)printf("max=%d\n",a);

elseprintf("max=%d\n",b);}【例】輸入兩個整數(shù)，輸出其中的大數(shù)。#include<stdio.h>voidmain(){inta;printf("\tinputanumber:");scanf("%d",&a);if(a%2==0)printf(“\n\t%d是偶數(shù)\n",a);elseprintf(“\n\t%d是奇數(shù)\n",a);}

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【例4-8】輸入一個數(shù)a，判斷它是偶數(shù)還是奇數(shù)偶數(shù)是:a%2=＝0說明：1.兩種形式的if語句中在if后面都有表達式，且必須用括號括起來。表達式一般為邏輯表達式或者關(guān)系表達式，也可以是一個變量、常量或者是賦值表達式。2.If子句可以單獨成句，else子句不能作為語句單獨使用，它必須是if語句的一部分，與if配對使用。3.在if和else后面只能含有一個內(nèi)嵌的分支語句，也可以有多個操作語句，此時用{}將幾個語句括起來成為一個復合語句。if(a>b){a++;b++;}else{a=0;b=10;}}if(a＝b)printf（“％d”，a）;elseprintf（“a=0”）;if()if()語句1；

else語句2；elseif()語句3else語句4；4if語句嵌套在if語句中的某個分支語句又包含一個if語句結(jié)構(gòu)：if()if()

語句1；else

語句2；if(){if()

語句1；}else

語句2；if

()if()語句1；else語句2；elseif()語句3else語句4；4if語句嵌套

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if語句的嵌套結(jié)構(gòu)可以是下面的這些格式：【例4-14】輸入三個整數(shù)，輸出其中的最大數(shù)和最小數(shù)。main(){inta,b,c,max,min;printf("inputthreenumbers:");scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);if(a>b){max=a;min=b;}else{max=b;min=a;}if(max<c)max=c;elseif(min>c) min=c;printf("max=%d\nmin=%d\n",max,min);}例0(x=0),有一個函數(shù)y=1(x>0)編一程序，輸入一個x值，輸出y值。

-1(x<0)

算法1： 算法2： 輸入x 輸入x

若x<0,則y=-1 若x<0,則y=-1

若x=0,則y=0 否則： 若x>0,則y=1 若x=0,則y=0

輸出y 否則y=1

輸出y

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【例4-15】x2+1(x>0)有一個函數(shù)y=0(x=0)編一程序，輸入一個x值，輸出y值

x(x<0)

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#include<stdio.h>voidmain(){intx,y;scanf(“%d”,&x);{

程序段}printf(“x=%d,y=%d\n”,x,y);}其實現(xiàn)流程如下圖所示：

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程序1：程序2：if(x<0) y=-1;if(x==0) y=0;if(x>0) y=1;

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if(x<0) y=-1;else if(x==0) y=0; elsey=1;

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條件運算符和條件表達式

條件運算符為?和：，它是一個三目運算符，即有三個參與運算的量。由條件運算符組成條件表達式的一般形式為：

表達式1?表達式2：表達式3使用條件表達式時，還應注意以下幾點：（1）條件運算符的運算優(yōu)先級低于關(guān)系運算符和算術(shù)運算符，但高于賦值運算符，因此，下面的語句：

max=(a>b)?a:b可以去掉括號而寫為

max=a>b?a:b（2）條件運算符?和：是一對運算符，不能分開單獨使用。（3）條件運算符的結(jié)合方向是自右至左。

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【例4-17】用條件表達式輸出兩個數(shù)中的大數(shù)。main(){inta,b;printf("\ninputtwonumbers:");scanf("%d%d",&a,&b);printf("max=%d",a>b?a:b);}

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形式三：多分支格式：if(條件1)語句1；elseif(條件2)語句2；elseif(條件3)語句3；…...[else語句n；]條件1語句1非0=0條件2條件3語句n語句3語句2非0非0=0=0執(zhí)行過程：

例：if(salary>7000)index=0.1;elseif(salary>6000)index=0.05;elseif(salary>5000)index=0.02;elseif(salary>4000)index=0.01;elseindex=0;

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#include"stdio.h"main(){charc;printf("inputacharacter:");c=getchar();

if(c<32)printf("Thisisacontrolcharacter\n");

elseif(c>='0'&&c<='9')printf("Thisisadigit\n");

elseif(c>='A'&&c<='Z')printf("Thisisacapitalletter\n");

elseif(c>='a'&&c<='z')printf("Thisisasmallletter\n");elseprintf("Thisisanothercharacter\n");}【例4-9】判斷輸入字符類型。例

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4.3.2switch語句作用：亦稱多分支選擇語句，比用if語句實現(xiàn)多分支問題，其程序結(jié)構(gòu)清晰易讀一般形式：switch(表達式){caseE1:

語句組1;break;caseE2:

語句組2;

…….caseEn:

語句組n;break;[default:

語句組

;break;]}執(zhí)行過程：switch表達式語句組1語句組2語句組n語句組…...E1E2Endefaultcase提問：沒有break結(jié)果是什么？break;

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有關(guān)case分支語句的說明：E1,E2,…En是常量表達式,且值必須互不相同case后可包含多個可執(zhí)行語句，且不必加{},若結(jié)束必須用break跳出多個case可共用一組執(zhí)行語句如：……case‘A’:case‘B’:case‘C’:printf(“score>60\n”);break;……..在使用switch語句時還應注意以下幾點：（1）switch語句中的表達式的值只能是整型、字符型或枚舉型。case分支的常量表達式的類型必須與switch語句中的表達式的類型一致。（2）各case和default子句的先后順序可以變動，而不會影響程序執(zhí)行結(jié)果。若default不是最后一條語句時，必須加上break。default子句可以省略不用。（3）若省略case語句塊中的break，則從滿足條件的case語句開始，順序逐個執(zhí)行以后的case語句，直到switch語句結(jié)束或遇到一條break語句為止。

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【例4-17】輸入一個數(shù)字，然后輸出該數(shù)字對應的星期的英文名稱。main(){inta;printf("inputintegernumber:");scanf("%d",&a);switch(a){case1:printf("Monday\n");break;case2:printf("Tuesday\n");break;case3:printf("Wednesday\n");break;case4:printf("Thursday\n");break;case5:printf("Friday\n");break;case6:printf("Saturday\n");break;case7:printf("Sunday\n");break;default:printf("error\n");}}例

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【例4-18】成績等級查詢#include<stdio.h>main(){intn;printf("成績等級查詢\n\n");printf("請輸入成績：");scanf(〝%d〞,&n);switch((int)(n/10)){case10:printf("成績%d等級為優(yōu)秀\n"，n);break;case9:printf("成績%d等級為優(yōu)秀\n"，n);break;case8:printf("成績%d等級為良好\n"，n);break;case7:printf("成績%d等級為及格\n"，n);break;case6:printf("成績%d等級為及格\n"，n);break;default:printf("成績%d等級為不及格\n"，n);break;}}

例

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【例4-19】計算器程序。用戶輸入運算數(shù)和四則運算符，輸出計算結(jié)果。#include<math.h>main(){floata,b;charc;printf("inputexpression:a+(-,*,/)b\n");scanf("%f%c%f",&a,&c,&b);switch(c){case'+':printf("%f\n",a+b);break;case'-':printf("%f\n",a-b);break;case'*':printf("%f\n",a*b);break;case'/':printf("%f\n",a/b);break;default:printf("inputerror\n");}}

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4.4循環(huán)結(jié)構(gòu)Ｃ語言提供了3種循環(huán)語句：while語句do-while語句for語句。

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4.4.1while語句一般形式：while(循環(huán)條件)

循環(huán)體語句；執(zhí)行流程：條件循環(huán)體假(0)真(非0)特點：先判斷表達式，后執(zhí)行循環(huán)體

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【例4-20】用while語句計算1+2+3+…+100。

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例(4-20)用while循環(huán)求

#include<stdio.h>main(){inti,sum=0;i=1;while(i<=100){sum=sum+i;i++;}printf("%d",sum);}循環(huán)初值循環(huán)終值循環(huán)條件循環(huán)體循環(huán)變量增值#include<stdio.h>voidmain(){intk,t;k=1;t=1;while(k<=100){t*=k;k++;}printf("%d",t);}t=100!#include<stdio.h>voidmain(){intk,t,s;k=1;t=1;s=0;while(k<=100){t*=k;s+=t;k++;}printf("%d",s);}t=1!+2!+#include<stdio.h>voidmain(){intn=0;printf(“inputastring:\n”);while(getchar()!=‘\n’)n++;printf(“%d”,n);}【例4-21】統(tǒng)計從鍵盤輸入一行字符的個數(shù)。

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說明：循環(huán)體如果包含一個以上的語句，應該用花括號括起來，以復合語句形式出現(xiàn)。循環(huán)體有可能一次也不執(zhí)行。在循環(huán)體中應有使循環(huán)趨向結(jié)束的語句。While語句中的表達式一般是關(guān)系表達式或邏輯表達式，也可以式其他類型的表達式，只要表達式的值為真（非0）即可繼續(xù)循環(huán)。無限循環(huán):while(1)#include<stdio.h>voidmain(){inta=0,n;printf(“\ninputn:”);scanf("%d",&n);while(n--)printf(“%d”,a++*2);}【例4-22】while語句中表達式為自減類型的表達式。

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4.4.2do-while語句一般形式：do

循環(huán)體語句；

while(表達式);執(zhí)行流程：循環(huán)體expr假(0)真(非0)while

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main(){inti,sum=0;i=1;do{sum=sum+i;i++;}while(i<=100);printf("%d\n",sum);}【例4-23】用do-while語句計算1+2+3+…+100。

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例:while和do-while比較main(){inti,sum=0;scanf("%d",&i);

do{sum+=i; i++;}while(i<=10);printf("%d",sum);}main(){inti,sum=0;scanf("%d",&i);

while(i<=10){sum+=i; i++;}printf("%d",sum);}while和do-while循環(huán)的比較凡是能用while循環(huán)處理，都能用do…while循環(huán)處理。do…while循環(huán)結(jié)構(gòu)可以轉(zhuǎn)換成while循環(huán)結(jié)構(gòu)。在一般情況下，用while語句和用do-while語句處理同一問題時，若二者的循環(huán)體部分是一樣的，它們的結(jié)果也一樣。但是如果while后面的表達式一開始就為假(0值)時，兩種循環(huán)的結(jié)果是不同的。for(表達式1;表達式2;表達式3)

語句;

首先執(zhí)行表達式1。如果表達式2的值為非0，就重復執(zhí)行語句和表達式3再判斷表達式2，直到表達式2的值為0時，跳出for語句結(jié)構(gòu)。語句;循環(huán)賦初值循環(huán)條件循環(huán)增量4.4.3for語句

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執(zhí)行流程：表達式2循環(huán)體假(0)真(非0)表達式1表達式3

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i=1;while(i<=100){sum=sum+i;i++;}for(i=1;i<=100;i++)sum=sum+i;

例用for循環(huán)求

說明：for語句和while語句可以互相轉(zhuǎn)換

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說明：for語句可以轉(zhuǎn)換成while結(jié)構(gòu)表達式1;while(表達式2){

循環(huán)體語句；

表達式3;}for([表達式1;表達式2;表達式3;)

循環(huán)體語句；

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（1）for循環(huán)中的“表達式1（循環(huán)變量賦初值）”、“表達式2(循環(huán)條件)”和“表達式3(循環(huán)變量增量)”都是選擇項,即可以缺省,但“；”不能缺省。

注意:（2）省略了“表達式1（循環(huán)變量賦初值）”,表示不對循環(huán)控制變量賦初值。如k=1；

for(;k<=3;k++)s=s+k;執(zhí)行時，跳過“求解表達式1”這一步，其他不變。但應在for前給循環(huán)變量賦初值。（3）省略了表達式2(循環(huán)條件)，即不判斷循環(huán)條件，循環(huán)無終止地進行下去。也就是認為表達式2始終為真。如：

for(i=1;;i++)sum=sum+i;

它相當于：

i=1;while(1){sum=sum+1;i++;}

省略了“表達式2(循環(huán)條件)”,則不做其它處理時便成為死循環(huán)。需要在循環(huán)體中引進break語句，以退出循環(huán)。

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（4）省略了“表達式3(循環(huán)變量增量)”,則不對循環(huán)控制變量進行操作,這時可在語句體中加入修改循環(huán)控制變量的語句。如for(k=1;k<=3;){s=s+k;k++;}

在上面的for語句中只有表達式1和表達式2，而沒有表達式3。k++的操作不放在for語句的表達式3的位置處，而作為循環(huán)體的一部分，效果是一樣的，都能使循環(huán)正常結(jié)束。

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（6）表達式2一般是關(guān)系表達式或邏輯表達式，但也可是數(shù)值表達式或字符表達式，只要其值非零，就執(zhí)行循環(huán)體。（5）同時省略了“表達式1和表達式3,只有表達式2。此時相當于while語句。

如k=1;k=1;

for(;k<=3;)while(k<=3){s=s+k;{s=s+k;k++;k++;}}

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第四章程序控制結(jié)構(gòu)

（7）表達式1和表達式3可以是一個簡單的表達式，也可以是逗號表達式，即包含一個以上的簡單表達式，中間用逗號間隔。如：

for(sum=0,i=1;i<=100;i++)

sum=sum+i;或

for(i=0,j=100;i<=j;i++,j--)k=i+j；如:

for(i=1;i<=100;i++，i++)sum=sum+i;相當于：

for(i=1;i<=100;i=i+2)sum=sum+i;

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第四章程序控制結(jié)構(gòu)

【例4-26】輸出菲波那切數(shù)列（Fibonacci數(shù)列）的前20項。

所謂菲波那切數(shù)列是指數(shù)列最初兩項的值為1，以后每一項為前兩項的和，即1，1，2，3，5，8，13，…。在程序中變量i1和i2表示數(shù)列的前兩項，用變量i3表示前兩項的和，然后換位即可。#include"stdio.h"main(){inti1=1,i2=1,i3,i;printf("\n%d%d",i1,i2);for(i=3;i<=20;i++){i3=i1+i2;printf("%d",i3);i1=i2;i2=i3;}}

例

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第四章程序控制結(jié)構(gòu)

4.4.4goto語句goto語句一般格式：

goto

標號；

….…..標號：語句；

程序流程轉(zhuǎn)向位置破壞了結(jié)構(gòu)化設(shè)計風格,容易帶來錯誤隱患

gotonext;intsum=0;/*被goto跳過*/

…next:

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第四章程序控制結(jié)構(gòu)

例用if和goto語句構(gòu)成循環(huán)，求#include<stdio.h>main(){inti,sum=0;i=1;if(i<=100){sum+=i; i++;

}printf("%d",sum);}gotoloop;loop:

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第四章程序控制結(jié)構(gòu)

說明：標號只能出現(xiàn)在goto所在同一函數(shù)內(nèi),但可以不在一個循環(huán)層中，標號不重名標號只能加在可執(zhí)行語句前面限制使用goto語句

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第四章程序控制結(jié)構(gòu)

4.4.5循環(huán)的跳轉(zhuǎn)和嵌套break語句功能：在循環(huán)語句和switch語句中,終止并跳出循環(huán)體或switch語句一般形式：break；說明：break適用范圍：循環(huán)語句和switch語句中break只能終止并跳出當前層的循環(huán)結(jié)構(gòu)

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第四章程序控制結(jié)構(gòu)

expr……break;……假(0)真(非0)whiledo……break;…...expr假(0)真(非0)while

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expr2……break;…...假(0)真(非0)forexpr1expr3switchexpr語句組1break;語句組2break;語句組nbreak;語句組break;…...const1const2constndefaultcase

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break舉例：小寫字母轉(zhuǎn)換成大寫字母,直至輸入了非小寫字母字符#include<stdio.h>main(){charc;while(1){c=getchar(); if(c>='a'&&c<='z')putchar(c-32); elsebreak;}}例

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第四章程序控制結(jié)構(gòu)

continue語句功能：結(jié)束本次循環(huán)，跳過尚未執(zhí)行的循環(huán)體語句，進行下一次循環(huán)條件的判斷僅用于循環(huán)語句中條件……continue;……假(0)真(非0)while真(非0)do……continue;…...條件假(0)while表達式2……continue;…...假(0)真(非0)for表達式1表達式3continue；

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例求輸入的五個整數(shù)中正數(shù)的個數(shù)及其平均值#include<stdio.h>main(){inti,num=0,a;floatsum=0;for(i=0;i<5;i++){scanf("%d",&a); if(a<=0)continue; num++; sum+=a;}printf(“%d個正數(shù)的和為:%6.0f\n",num,sum);printf(“平均值為:%6.2f\n",sum/num);}例

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第四章程序控制結(jié)構(gòu)

[例4-31]已知sum=1+2+3+…+i+…，求sum大于20時,i的最小值。#include"stdio.h"main(){inti=1,sum=0;while(i<10){sum+=i++;//sum=1+2+3+…if(sum>20)break;//當sum的值大于20時，退出循環(huán)*/}printf("%d",i);}例

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【例4-32】100～200之間的不能被3整除的數(shù)輸出。

#include"stdio.h"main(){intn;for(n=100;n<=200;n++){if(n%3==0)