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
/// <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
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
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
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
/// <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
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 <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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