C语言及算法设计课程实验五:循环结构程序设计

简介: C语言及算法设计课程实验五:循环结构程序设计

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一、实验目的


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  • (1) 熟悉掌握用while语句.do-while语句和for语句实现循环的方法。
  • (2) 掌握在程序设计中用循环的方法实现一些常用算法(如穷举、迭代、递推等)。
  • (3) 进一步学习调试程序。


二、实验内容


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编程序并上机调试运行。

2.1、统计字符个数

(1) 输入一行字符,分别统计出其中的英文字母、空格、数字和其他字符的个数。在得到正确结果后,请修改程序使之能分别统计大小写字母、空格、数字和其他字符的个数。

2.2、输出所有的“水仙花数


(2) 输出所有的“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。例如,153是一水仙花数,因为153= 1^3 + 5^3+3^3

2.3、猴子吃桃问题


(3) 猴子吃桃问题。猴子第1天摘下若干个桃子,当即吃了一半,还不过瘾,又多吃了 一个。第2天早上又将剩下的桃子吃掉一半,又多吃了一个。以后每天早上都吃了前一天 剩下的一半零一个。到第10天早上想再吃时,见只剩一个桃子了。求第1天共摘了多少桃 子。

在得到正确结果后,修改题目,改为猴子每天吃了前一天剩下的一半后,再吃两个。请修改程序并运行,检查结果是否正确。


2.4、牛顿迭代法求方程

⑷用牛顿迭代法求方程

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在1. 5附近的根

在得到正确结果后,请修改程序使所设的x初始值由1.5改变为100,1000,10000,再运行,观察结果,分析不同的工初值对结果有没有影响,为什么?

修改程序,使之能输出迭代的次数和每次迭代的结果,分析不同的x初始值对迭代的次数有无影响。


三、实验步骤


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编程序并上机调试运行。

3.1、循环结构程序设计实验题目一:统计字符个数

(1) 输入一行字符,分别统计出其中的英文字母、空格、数字和其他字符的个数。


  • 在得到正确结果后,请修改程序使之能分别统计大小写字母、空格、数字和其他字符的 个数。

1、定义变量

定义变量的代码如下所示


  /// <summary>
  /// 定义变量
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  char c;
  int letters = 0, space = 0, digit = 0, other = 0;


2、 输入一串字符

输入一串字符的代码如下所示

  /// <summary>
  /// 输入一串字符
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  printf("请输人一行字符:\n");

3、while循环处理输入的字符串

while循环处理输入的字符串的代码如下所示

  /// <summary>
  /// while循环处理输入的字符串
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  while ((c = getchar()) != '\n')
  {
    if (c >= 'a' && c <= 'z' || c >= 'A' && c <= 'Z')
      letters++;
    else if (c == ' ')
      space++;
    else if (c >= '0' && c <= '9')
      digit++;
    else
      other++;
  }

4、输出统计字符的个数

输出统计字符的个数的代码如下所示


  /// <summary>
  /// 输出统计字符的个数
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  printf("字母数:%d\n空格数:%d\n数字数:%d\n其他字符数:%d\n", letters, space, digit, other);


5、统计字符个数运行结果

统计字符个数的运行结果如下所示


5051450fa9de4897bdab52d1ec5806c6.jpg


3.2、循环结构程序设计实验题目二:输出所有的“水仙花数”

(2) 输出所有的“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。



  • 例如,153是一水仙花数,因为153= 1^3 + 5^3+3^3

1、定义变量

定义变量的代码如下所示

/// <summary>
  /// 定义变量
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  int i, j, k, n;
  int flowerNumber[4], index = 0;

2、用for循环分辨出水仙花数

用for循环分辨出水仙花数的代码如下所示

/// <summary>
  /// 用for循环分辨出水仙花数
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  for (n = 100; n < 1000; n++)
  {
    i = n / 100;
    j = n / 10 - i * 10;
    k = n % 10;
    if (n == i * i * i + j * j * j + k * k * k)
      flowerNumber[index++] = n;
  }


3、输出100-1000之间的水仙花数

用for循环分辨出水仙花数的代码如下所示


/// <summary>
  /// 输出100-1000之间的水仙花数
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  printf("100-1000之间的水仙花数是\n");
  for (i = 0; i < 4; i++)
  {
    printf("%d\t", flowerNumber[i]);
  }
  printf("\n\n");


4、水仙花数运行结果

水仙花数运行结果如下所示


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3.3、循环结构程序设计实验题目三:猴子吃桃问题


(3) 猴子吃桃问题。猴子第1天摘下若干个桃子,当即吃了一半,还不过瘾,又多吃了 一个。第2天早上又将剩下的桃子吃掉一半,又多吃了一个。以后每天早上都吃了前一天 剩下的一半零一个。到第10天早上想再吃时,见只剩一个桃子了。求第1天共摘了多少桃 子。


  • 在得到正确结果后,修改题目,改为猴子每天吃了前一天剩下的一半后,再吃两个。请修改程序并运行,检查结果是否正确。

1、定义变量

定义变量的代码如下所示


  /// <summary>
  /// 定义变量
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  int day, x1, x2;
  day = 9;
  x2 = 1;

2、while循环计算第1天共摘了多少桃子

while循环计算第1天共摘了多少桃子的代码如下所示

  /// <summary>
  /// while循环计算第1天共摘了多少桃子
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  while (day > 0) 
  {
    x1 = (x2 + 1) * 2;  //第1天的桃子数是第2天桃子数加1后的2倍
    x2 = x1;
    day--;
  }

3、输出猴子第1天共摘了多少桃子

输出猴子第1天共摘了多少桃子的代码如下所示


  /// <summary>
  /// 输出猴子第1天共摘了多少桃子
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  printf("第1天共摘了%d个桃子\n", x1);


4、猴子吃桃的运行结果

猴子吃桃的运行结果如下所示


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3.4、循环结构程序设计实验题目四:牛顿迭代法求方程

⑷用牛顿迭代法求方程


85f2036f1c6a4faf90119cebefcb9a1a.png



在1. 5附近的根

在得到正确结果后,请修改程序使所设的x初始值由1.5改变为100,1000,10000,再运行,观察结果,分析不同的工初值对结果有没有影响,为什么?

修改程序,使之能输出迭代的次数和每次迭代的结果,分析不同的x初始值对迭代的次数有无影响。


1、定义变量

定义变量的代码如下所示

  /// <summary>
  /// 定义变量
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  double x1, x0, f, f1;
  x1 = 1.5;

2、while循环迭代法计算方程在1.5附近的根

while循环迭代法计算方程在1.5附近的根的代码如下所示

  /// <summary>
  /// while循环迭代法计算方程在1.5附近的根
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  do
  {
    x0 = x1;
    f = ((2 * x0 - 4) * x0 + 3) * x0 - 6;
    f1 = (6 * x0 - 8) * x0 + 3;
    x1 = x0 - f / f1;
  } while (fabs(x1 - x0) >= 1e-5);


3、输出方程的根

输出方程的根的代码如下所示


  /// <summary>
  /// 输出方程的根
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  printf("方程在1.5附近的根是:%5.2f\n", x1);


4、牛顿迭代法求方程的运行结果

牛顿迭代法求方程的运行结果如下所示


afd4ab9f58cf4023989827560ebb2c47.jpg


四、实验总结


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本次通过C语言及算法设计课程实验五:循环结构程序设计,掌握了如下几点。

(1) 熟悉掌握用while语句.do-while语句和for语句实现循环的方法。

(2) 掌握在程序设计中用循环的方法实现一些常用算法(如穷举、迭代、递推等)。

(3) 进一步学习调试程序。


五、实验完整代码

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5.1、循环结构程序设计实验题目一:统计字符个数的完整程序

完整程序如下所示

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main()
{
  /// <summary>
  /// 定义变量
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  char c;
  int letters = 0, space = 0, digit = 0, other = 0;
  /// <summary>
  /// 输入一串字符
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  printf("请输人一行字符:\n");
  /// <summary>
  /// while循环处理输入的字符串
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  while ((c = getchar()) != '\n')
  {
    if (c >= 'a' && c <= 'z' || c >= 'A' && c <= 'Z')
      letters++;
    else if (c == ' ')
      space++;
    else if (c >= '0' && c <= '9')
      digit++;
    else
      other++;
  }
  /// <summary>
  /// 输出统计字符的个数
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  printf("字母数:%d\n空格数:%d\n数字数:%d\n其他字符数:%d\n", letters, space, digit, other);
  return 0;
}

5.2、循环结构程序设计实验题目二:输出所有的“水仙花数”的完整程序

完整程序如下所示

#define _crt_secure_no_warnings
#include <stdio.h>
int main()
{
  /// <summary>
  /// 定义变量
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  int i, j, k, n;
  int flowernumber[4], index = 0;
  /// <summary>
  /// 用for循环分辨出水仙花数
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  for (n = 100; n < 1000; n++)
  {
    i = n / 100;
    j = n / 10 - i * 10;
    k = n % 10;
    if (n == i * i * i + j * j * j + k * k * k)
      flowernumber[index++] = n;
  }
  /// <summary>
  /// 输出100-1000之间的水仙花数
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  printf("100-1000之间的水仙花数是\n");
  for (i = 0; i < 4; i++)
  {
    printf("%d\t", flowernumber[i]);
  }
  printf("\n\n");
  return 0;
}


5.3、循环结构程序设计实验题目三:猴子吃桃问题的完整程序

完整程序如下所示

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main()
{
  /// <summary>
  /// 定义变量
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  int day, x1, x2;
  day = 9;
  x2 = 1;
  /// <summary>
  /// while循环计算第1天共摘了多少桃子
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  while (day > 0) 
  {
    x1 = (x2 + 1) * 2;  //第1天的桃子数是第2天桃子数加1后的2倍
    x2 = x1;
    day--;
  }
  /// <summary>
  /// 输出猴子第1天共摘了多少桃子
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  printf("第1天共摘了%d个桃子\n", x1);
  return 0;
}


5.4、循环结构程序设计实验题目四:牛顿迭代法求方程

完整程序如下所示

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main()
{
  /// <summary>
  /// 定义变量
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  double x1, x0, f, f1;
  x1 = 1.5;
  /// <summary>
  /// while循环迭代法计算方程在1.5附近的根
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  do
  {
    x0 = x1;
    f = ((2 * x0 - 4) * x0 + 3) * x0 - 6;
    f1 = (6 * x0 - 8) * x0 + 3;
    x1 = x0 - f / f1;
  } while (fabs(x1 - x0) >= 1e-5);
  /// <summary>
  /// 输出方程的根
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  printf("方程在1.5附近的根是:%5.2f\n", x1);
  return 0;
}

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