C语言及算法设计课程实验五：循环结构程序设计

一、实验目的

• （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

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

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

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

	/// 

	/// 定义变量
	/// 
	/// 
	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

	/// 

	/// 输入一串字符
	/// 
	/// 
	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

	/// 

	/// while循环处理输入的字符串
	/// 
	/// 
	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

	/// 

	/// 输出统计字符的个数
	/// 
	/// 
	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

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

/// 

	/// 定义变量
	/// 
	/// 
	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

/// 

	/// 用for循环分辨出水仙花数
	/// 
	/// 
	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

/// 

	/// 输出100-1000之间的水仙花数
	/// 
	/// 
	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

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

	/// 

	/// 定义变量
	/// 
	/// 
	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

	/// 

	/// while循环计算第1天共摘了多少桃子
	/// 
	/// 
	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

	/// 

	/// 输出猴子第1天共摘了多少桃子
	/// 
	/// 
	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

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

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

	/// 

	/// 定义变量
	/// 
	/// 
	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

	/// 

	/// while循环迭代法计算方程在1.5附近的根
	/// 
	/// 
	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

	/// 

	/// 输出方程的根
	/// 
	/// 
	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

四、实验总结

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

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 

int main()
{
	/// 

	/// 定义变量
	/// 
	/// 
	char c;
	int letters = 0, space = 0, digit = 0, other = 0;

	/// 

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

	/// 

	/// while循环处理输入的字符串
	/// 
	/// 
	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++;
	}
	
	/// 

	/// 输出统计字符的个数
	/// 
	/// 
	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 

int main()
{
	/// 

	/// 定义变量
	/// 
	/// 
	int i, j, k, n;
	int flowernumber[4], index = 0;

	/// 

	/// 用for循环分辨出水仙花数
	/// 
	/// 
	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;
	}

	/// 

	/// 输出100-1000之间的水仙花数
	/// 
	/// 
	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 

int main()
{
	/// 

	/// 定义变量
	/// 
	/// 
	int day, x1, x2;
	day = 9;
	x2 = 1;

	/// 

	/// while循环计算第1天共摘了多少桃子
	/// 
	/// 
	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--;
	}

	/// 

	/// 输出猴子第1天共摘了多少桃子
	/// 
	/// 
	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 

int main()
{
	/// 

	/// 定义变量
	/// 
	/// 
	double x1, x0, f, f1;
	x1 = 1.5;

	/// 

	/// while循环迭代法计算方程在1.5附近的根
	/// 
	/// 
	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);

	/// 

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

	return 0;
}