摘 要 循环结构是结构化程序设计中的三种基本结构之一，也是程序设计的基础。但是，对于初学者来说，循环结构与人类日常的思维习惯不同，较难掌握。本文用几个例子阐述了在《C语言程序设计》课程中循环结构的教学方法，这些方法在日常授课中取得了较好的效果。
关键词 C语言；结构化程序设计；循环结构；效率
1 引言
顺序、分支、循环是结构化程序设计的三种基本结构，所以在高级语言程序设计课程中，掌握这三种结构是学好程序设计的基础。而循环结构是这三者中最复杂的一种结构，几乎所有的程序都离不开循环结构。在C语言中，循环结构主要是由for和while、do-while语句实现的，其中for语句的应用更为普遍一些。for语句的用法对于有程序设计经验的学生来说轻而易举，但是对于那些没有经验的初学者来说，难度却不小。本文从初学者的角度，阐述了C语言中循环结构几种典型应用的实现方法。2 用循环结构输出几何图形
输出简单的几何图形(如图1)，是循环结构的典型应用之一。对于这一类型的题目，初学者往往直接采用一条或若干条输出语句printf完成，这样虽然可以完成题目要求，但是很显然缺乏灵活性，不符合程序设计的思想。按照正常的程序设计思想，应该先分析图形的构成，找出其中的规律：如图1(a)中的实心三角形，每一行由若干个空格、星号和一个回车换行符构成，将行号、空格数和星号数分别设为i、m和n，则可以形成下表：|
|
表1 实心三角形的构成表
| 行号i | 空格数m | 星号数n |
| 1 | 4 | 1 |
| 2 | 3 | 3 |
| 3 | 2 | 5 |
| 4 | 1 | 7 |
| 5 | 0 | 9 |
| for（i=1；i<=5；i++） { /*输出（5-i）个空格；*/ for(m=1;m<=5-i;m++) printf(“ ”); /*输出（2*i-1）个星号；*/ for(n=1;n<=2*i-1;n++) printf(“*”); /*输出回车符；*/ printf(“/n”); } 程序段1 实心三角形的主要程序 |
3 数组中循环结构的应用
在C语言中，for语句经常与数组相结合，用于实现数组元素的赋值、输入与输出。对于初学者来说，更习惯于用顺序结构的语句来实现(如图2左)。我们将图2左的几条语句作比较，可以看出在这5条语句中，不同的只有数组下标，那么就可以将这5条语句合并成一条for语句，将数组下标换成for语句的循环变量i，而i的值从0增加到4。按照for语句的基本语法规则可以很容易的写出图2右的for语句。
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同样，对于下面这个输出二维数组元素的例子，也可以用上述办法实现，不过转换过程比上例要复杂一些：经过对比图3左侧方框中顺序结构的12条语句，可以发现也是只有数组下标在变化，但是由于是二维数组，行下标和列下标同时都在变化，很显然不能直接用一条简单的for语句来实现(不是绝对不可以实现，后面将会看到)。但是我们可以把这12条语句细分一下，3条语句为一组，而在同一组中的语句只有列下标在变化，这时可以采用上例中的方法，将列下标都用循环变量j来代替，得到图3右上的形式。再次对比图3右上的4条for语句，不同的是行下标，同样用新的循环变量i来代替，合并后得到图3右下最终二重for循环的语句。
在上例中，常规的思路都采用二重for循环与二维数组相结合来实现对数组元素的访问，实际上也可以使用一重for循环来实现：无论如何变化，我们可以先确定的是，输出语句printf肯定要执行12次，如果用一重for循环，那么循环变量i的值就要从0递增到11。再分析数组行下标m和列下标n与循环变量i之间的关系，很显然：i=m*3+n，按照整数除法的思想，行下标m恰好是循环变量i整除3后的商，而列下标n恰好是循环变量i整除3后的余数，即：
m=i/3，n=i%3从而可以写出下面的for语句：for(i=0；i<12；i++)printf(“%d”，a[i/3][i%3])；4 循环结构中的效率问题
对于程序设计的初学者来说，往往以完成题目要求的功能为目的，程序的执行效率是最容易忽略的一个问题。在循环结构中，具体表现为循环体的执行次数。例如，一个经典的素数判定问题。在数学中素数如下定义：素数即指那些大于1，且除了1和它本身外，不能被其它任何数整除的数。根据这一定义，初学者很容易编写出如下程序段2的程序：| int isprime(int n) { int i; for(i=2;i<n;i++) if(n%i==0) return 0; return 1; } 程序段2 判断素数的程序段 |
5 结束语
以上这些，都是本人在授课过程中的一些体会，可能比较肤浅，但是从初学者的角度来看，却是必要的。如何让一名初学者尽快摆脱日常的思维定式，更加透彻地理解和掌握程序设计中的基本思想，领会程序设计的精髓，是高级语言程序设计这门课程在讲授过程中，应该时刻注意的问题。希望本文能在这方面起到一点作用，同时望广大同仁多多指教。参考文献
[1] 谭浩强. C 语言程序设计(第二版)[M]. 北京：清华大学出版社，1999[2] 苏运霖译. 计算机程序设计艺术第1 卷 基本算法〔M〕. 北京：国防工业出版社，2002
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