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  • c语言程序循环流程图
    2021-05-20 14:05:46

    c 语言程序设计流程图详解

    介绍常见的流程图符号及流程图的例子。

    本章例 1 - 1 的算法的流程图如图 1 - 2 所示。本章例 1 - 2 的算法的流程图如图 1 - 3 所示。

    在流程图中, 判断框左边的流程线表示判断条件为真时的流程, 右边的流程线表示条件为假

    时的流程,有时就在其左、右流程线的上方分别标注 真“ ”、 假“ ”或 “T、” “F或” “Y、” “N”

    注 “真 ”、 “假 ”或 “T、” “F或” “Y、” “N”

    另外还规定,流程线是从下往上或从右向左时,必须带箭头,除此以外,都不画箭头,流程

    线的走向总是从上向下或从左向右。

    2. 算法的结构化描述

    早期的非结构化语言中都有 go to 语句,它允许 程序 从一个地方直接跳转到另一个地方去。

    执行这样做的好处是 程序 设计十分方便灵活, 减少了人工复杂度, 但其缺点也是十分突出的,

    一大堆跳转语句使得 程序 的流程十分复杂紊乱, 难以看懂也难以验证 程序 的正确性, 如果有

    错,排起错来更是十分困难。 这种转来转去的流程图所表达的混乱与复杂, 正是软件危机中

    程序 人员处境的一个生动写照。而结构化 程序 设计,就是要把这团乱麻理清。

    经过研究,人们发现,任何复杂的算法,都可以由顺序结构、选择(分支)结构和循环结构

    这三种基本结构组成,因此,我们构造一个算法的时候,也仅以这三种基本结构作为 建筑“

    单元 ”,遵守三种基本结构的规范, 基本结构之间可以并列、 可以相互包含, 但不允许交叉,

    不允许从一个结构直接转到另一个结构的内部去。 正因为整个算法都是由三种基本结构组成

    的,就像用模块构建的一样,所以结构清晰,易于正确性验证,易于纠错,这种方法,就是

    结构化方法。遵循这种方法的 程序 设计,就是结构化 程序 设计。

    相应地,只要规定好三种基本结构的 流程图的画法 ,就可以画出任何算法的流程图。

    (1) 顺序结构

    顺序结构是简单的线性结构,各框按顺序执行。其流程图的基本形态如图 1 - 4 所示,语句

    的执行顺序为: A→B→C 。

    (2) 选择(分支)结构

    这种结构是对某个给定条件进行判断, 条件为真或假时分别执行不同的框的内容。 其基本形

    状有两种,如图 1-5 a )、b )所示。图 1-5 a )的执行序列为:当条件为真时执行 A ,否则执

    行 B ;图 1 - 5 b )的执行序列为:当条件为真时执行 A ,否则什么也不做。

    (3) 循环结构

    循环结构有两种基本形态: while 型循环和 do - while 型循环。

    a. while 型循环

    如图 1 - 6 所示。

    其执行序列为:当条件为真时,反复执行 A ,一旦条件为假,跳出循环,执行循环紧后的语

    句。

    b. do-while 型循环

    如图 1 - 7 所示。

    执行序列为:首先执行 A ,再判断条件,条件为真时,一直循环执行 A ,一旦条件为假,结

    束循环,执行循环紧后的下一条语句。

    在图 1 - 6 、图 1 - 7 中, A 被称为循环体,条件被称为循环控制条件。要注意的是:

    1) 在循环体中,必然对条件要判断的值进行修改,使得经过有限次循环后,循环一定能

    结束,如图 1 - 3 中的 i = i - 1 。

    2) 当型循环中循环体可能一次都不执行,而直到型循环则至少执行一次循环体。

    3) 直到型循环可以很方便地转化为当型循环,而当型循环不一定能转化为直到型循环。

    例如,图 1 - 7 可以转化为图 1 - 8 。

    七,用 N-S

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    C语言中的三种循环语言while、do……while、for,三种循环语句各有特点,用法也不尽相同。下面我们一一介绍。

    一:While语句

    While语句的基本形式是:

    while(判断语句){

    循环体}

    它的执行顺序是先进行逻辑判断,如果判断结果为真,则执行循环体。如果为假,则跳过循环体。流程图如下:

    8609090324ca3e65c09168cbd12dca85.png

    举个例子,如果判断语句为x>=5,而x等于6则程序进入循环直至循环语句使x进行逻辑判断为假,则循环结束。但如果你想在中途跳出循环的话,你也可以在循环体中加一个break。当程序遇到break则循环结束。

    二:Do while语句

    其基本形式为 do{循环体}

    while(判断语句)

    它与其它循环最大的区别在于,它先进行一次循环,再进行逻辑判断。可以看成是与while执行顺序相反。并且它的循环语句至少执行一次。流程图如下

    223d11806b5d169c3759750eac1f7210.png

    三:For语句

    在我看来for语句是三个循环语句中最复杂的一个。它的基本形式为

    for(表达式一,表示式二,表达式三)

    {循环体}

    其实表达式一充当的是一个循环准备功能,表达式二是条件判断(表达式二一般是一个判断语句),式三是循环调整。流程图如下

    09d9c9c95eb6769ed5a17f0840c85cf2.png

    执行完式一后,其实就是式二、循环体与式三之间的循环进行。

    展开全文
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    956b49d5b1625e29d55d81ddfcd8f43e.png

    循环结构可以减少代码重复书写的工作量,用来描述重复执行某段算法的问题,这是程序设计中最能发挥计算机特长的程序结构,C语言中提供四种循环,即goto循环、while循环、do while循环和for循环。

    四种循环可以用来处理同一问题,一般情况下它们可以互相代替换,但一般不提倡用goto循环,因为强制改变程序的顺序经常会给程序的运行带来不可预料的错误,在学习中我们主要学习while、do…while、for三种循环。

    一、for循环:

    for (表达式1; 表达式2; 表达式3)

    //小括号后面没有分号,如加分号则表示循环体是空语句

    {

    循环体

    }

    表达式1:循环控制变量初始化,也可以在for之前初始化(故可以为空);

    表达式2:循环判断条件,满足条件执行循环体,不满足则结束循环,

    为空则表示条件恒成立(应在循环体内设置break条件,否则死循环);

    表达式3:循环控制变量增量(变化也可以写在循环体内,甚至表达式2中,故也可为空)。

    三个表达式中间用分号隔开,for后面小括号里面有且只能有两个分号,不能多也不能少。表达式1初始化有多个的话用逗号隔开;表达式3增量有多个也用逗号隔开。

    三个表达式可以全为空:for(; ;) {循环体}

    注:for循环()中的表达式1、3都可以省略,但标准的for循环中,应该把循环控制变量的初始化,增量都放在()当中,并且在循环体中不建议更改循环控制变量。表达式2省略表示条件恒成立(应在循环体内设置break循环终止条件,否则死循环)。

    循环执行步骤:

    第一,先进行循环控制变量初始化;

    第二,执行循环终止条件,如果判断结果为真,则进入第三步;如果为假则循环终止并退出;

    第三,执行循环体;

    第四,执行循环控制变量增量,转入第二步;

    二、while循环:

    循环控制变量初始化语句;

    while(循环判断条件)

    //小括号后面没有分号,如加分号则表示循环体是空语句

    {

    循环体

    循环控制变量增量 //有时增量和循环体没有明显界限

    }

    循环执行步骤:

    第一,先进行循环控制变量初始化(在while之前);

    第二,判断循环终止条件,如果判断结果为真,则进入第三步;如果为假则不执行循环体;

    第三,执行循环体;

    第四,执行循环控制变量增量,转入第二步。

    三、do while循环:

    循环控制变量初始化语句;

    do

    {

    循环体

    循环控制变量增量 //有时增量和循环体没有明显界限

    }while (循环判断条件); //注意最后这里有个分号

    循环执行步骤:

    第一,先进行循环控制变量初始化(在do while之前);

    第二,执行循环体;

    第三,执行循环控制变量增量;

    第四,判断循环终止条件,如果判断结果为真,则返回第二步;如果为假则直接退出循环;

    四、总结:

    1、for、while循环都是先判断后执行,do while循环是先执行后判断,等循环一次之后,其实都是一样的。for、while循环如果第一次判断就不成立,则循环体执行次数为0;但do while循环是后判断,所以循环体至少执行了一次。

    2、三种循环里面,判断条件都是循环继续的条件,而不是循环终止条件(很多同学在这犯错)。只有在循环体里面添加 if(判断条件) break; ,这个条件才是循环终止条件。

    3、循环体里面的break语句,判断条件满足执行到break的话,结束当前整个循环;continue语句的话是结束当前这一次循环,继续下一次判断循环(对于多重循环,注意break、continue在哪一层)。

    4、goto语句与if构成的循环,是不能用break和 continue语句进行控制的。现在都不建议使用goto语句。

    5、用while和do…while循环时,循环变量的初始化的操作应在循环体之前,而for循环一般在表达式1中进行的。

    6、常用的三种循环结构学习的重点在于弄清它们相同与不同之处,以便在不同场合下使用,这就要清楚三种循环的格式和执行顺序,将每种循环的流程图理解透彻后就会明白如何替换使用。

    如把while循环的例题,用for语句重新编写一个程序,这样能更好地理解它们的作用。特别要注意在循环体内应包含趋于结束的语句(即循环变量值的改变),否则就可能成了一个死循环,这是初学者的一个常见错误。

    7、嵌套:对于多重巡环,只是在循环体里面包含了另一个循环结构。理清楚结构层次,不难理解。循环体里面可以包含循环,也可以是分支。顺序结构、分支结构和循环结构并不彼此孤立的,在循环中可以有分支、顺序结构,分支中也可以有循环、顺序结构,其实不管哪种结构,我们均可广义的把它们看成一个语句。

    C语言程序结构3+1

    C语言程序结构1:选择(分支)结构

    C语言程序结构2:选择(分支)结构

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  • C语言提供了好几种循环结构,即while、for和do-while。汇编语言中并没有相应的指令存在,作为替代,将条件测试和跳转组合起来实现循环的效果。大多数汇编器根据一个循环的do-while形式来产生循环代码,即使在实际...

    C语言提供了好几种循环结构,即while、for和do-while。汇编语言中并没有相应的指令存在,作为替代,将条件测试和跳转组合起来实现循环的效果。大多数汇编器根据一个循环的do-while形式来产生循环代码,即使在实际程序中这种形式用的相对较少。其它的循环会首先转换成do-while形式,然后再编译成机器代码。

    do-while循环

    其通用形式是这样的:

    do body-statementwhile (test-expr);

    循环的效果就是重复执行body-statement,对test-expr求值,如果求值的结果为非零,就继续循环。注意,body-statement至少执行一次。

    do-while的通用形式可以翻译成如下所示的条件和goto语句:

    loop:

     body-statement t = test-expr; if(t) goto loop;

    也就是说每次循环程序会执行循环体里面的语句,然后执行测试表达式。如果测试为真,则回去再执行一次循环。

    下面示例用do-while循环计算函数参数的阶乘,写作n!只计算n>0时候n阶乘的值:

    int fact_do(int n){ int result = 1; do { result *= n; n = n - 1; }while(n > 1); return result;}
    11ab9cc8b02f77b6de88587f1879fb5f.png

    汇编代码是do-while循环的一个实现形式,这里用的gcc编译器

    gcc version 4.8.4 (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04)

    编译参数是

    $ gcc -m32 -O2 -o fact

    因为非常不习惯AT&T汇编形式,所以这里用IDA pro 对得到的fact文件进行反汇编分析,原文的汇编形式(用edx保存参数n)我无论怎么调节参数都无法得到。图中是一个do-while循环的标准实现,eax初始化为1,epb+8地址处保存着参数n,0x08048404 处把参数n减一,紧接着0x08048408 处把n与1比较。如果为真则在0x0804840C处跳回循环的开始,这里是循环的关键地方由它来判断循环是继续还是退出。

    综合0x080483F3,0x080483FA我们可以看到eax被初始化为1,在0x080483FD被乘法更新。如果学过x86汇编语言就知道 mul 乘法指令是离不开eax寄存器的,而且返回值通常也用eax寄存器。所以这里eax对应于结果result是无悬念的。

    理解产生的汇编代码与原始代码之间的关系,关键是找到程序值和寄存器之间的映射关系。对于循环fact_do来说,这个任务非常简单,但是对于更复杂的程序来说,就可能是更具挑战性的任务。C语言编译器常常会重组计算,因此有些C代码中的变量在机器代码中没有对应的值;而有时,机器代码中又会引入源代码中不存在的新值。此外编译器还常常试图将多个程序值映射到一个寄存器上,来最小化寄存器的使用率。 上面的fact_do的过程对于逆向工程循环来说,是一个通用的策略。看看在循环之前如何初始化寄存器,在循环中如何更新和测试寄存器,以及在循环之后又如何使用寄存器。这些步骤中的每一步都提供了一个线索,组合起来就可以解开谜团。做好准备,你会看到令人惊奇的变换,其中有些情况很明显是编译器能够优化的代码,而有些情况很难解释编译器为什么要选用那些奇怪的策略。

    while循环

    while语句的通用形式如下:

    while(test-expr) body-statement

    与do-while不同的是,它对test-expr求值,在第一次执行body-statement之前,循环就可能中止。将while循环翻译成机器代码有很多种方法。一种常见的方法,也就是GCC采用的方法,是使用条件分支,在需要时省略循环体的第一次执行,从而将代码转换成do-while循环,如下:

    if(!test-expr) goto done;do  body-statementwhile(test-expr);done:

    接下来这个代码可直接翻译成goto代码,如下:

     if t = test-expr if(!t) goto done;loop: body-statement t = test-expr; if(t) goto loop;done:

    使用这种策略,编译器常常会优化最开始的测试,比如说认为总是满足测试条件。

    举个例子fact_while是使用while循环的阶乘函数的实现,这个函数能正确的计算 0!=1 。fact_while_goto是GCC产生的汇编代码的C语言翻译,比较fact_do 和fact_while 我们看到它们几乎是相同的。将while循环转换成do-while循环,以及将后者翻译成goto代码。

    int fact_while(int n){ int result = 1; while(n > 1){ result *= n; n = n - 1; } return result;}
    int fact_while_goto(int n){ int result = 1; if(n <= 1) goto done; loop: result *= n; n = n - 1; if(n > 1) goto loop; done: return result;}
    2e732b488464a487ce207a4beff175b2.png

    for循环

    for循环的通用形式如下

    for(init-expr;test-expr;update-expr) body-statement

    C语言标准说明,这样一个循环的行为与下面这段使用while循环代码的行为一样:

    init-expr;while(test-expr) { body-statement update-expr;}

    程序首先对初始表达式init-expr求值,然后进入循环;在循环中它先对测试条件test-expr求值,如果测试结果为“假”就会退出,否则执行循环体body-statement;最后对更新表达式update-expr求值。

    这段代码编译后的形式,基于前面讲过的从while到do-while的转换,首先给出do-while的形式:

    init-expr;if(!test-expr) goto done;do{ body-statement update-expr;}while(test-expr);done:

    然后将它转换成goto代码:

     init-expr; t = test-expr if(!t) goto done;loop: body-statement update-expr; t = test-expr; if(t) goto loop;done:

    作为一个示例,考虑用for循环写的阶乘函数:

    int fact_for(int n){ int i; int result = 1; for(i = 2;i <= n; i ++) result *= i; return result;}

    如上述代码所示,用for循环编写阶乘函数最自然的方式就是将从2一直到n的因子乘起来,因此这个函数与我们使用while或者do-while循环的代码都不一样。

    这段代码中for循环的不同组成部分如下:

    d3387b51f1acc835f723566713394545.png

    用这些部分带入前面给出的模板中的相应位置,得到下面goto代码的版本:

    int fact_for_goto(int n){ int i = 2; int result = 1; if( !(i <=n ) ) goto done; loop: result *= i; i ++; if(i <= n) goto loop; done: return result;}

    确实仔细查看GCC产生的汇编代码会发现非常接近如下形式:

    bbb768bb9974380b719e2e322d944a07.png

    综上所述,C语言中三种形式的所有循环— do-while,while和for–都可以用一种简单的策略来翻译,产生包含一个或多个条件分支的代码。控制的条件转移为循环翻译成机器代码提供了基本机制。

    死循环选择for还是while

    最后再说一下,看到有人在网上讨论死循环用 for(;;); 好,还是用 while(1); 好。

    自己亲自测试了下,在 -O2 参数下它们生成的汇编指令是一样的(看来这应该跟优化配置和编译器选择有很大关系)。

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