第五讲 循环结构的程序设计一、循环结构循环结构（Cycle Structure）可以减少源程序重复书写的工作量，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。
循环结构可以看成是一个条件判断语句和一个向回转向语句的组合。
另外，循环结构的两个要素：循环体和循环终止条件，循环结构在程序框图中是利用判断框来表示，判断框内写上条件，两个出口分别对应着条件成立和条件不成立时所执行的不同指令，其中一个要指向循环体，然后再从循环体回到判断框的入口处。
一组被重复执行的语句称之为循环体，能否继续重复，决定循环的终止条件。
循环结构是在一定条件下反复执行某段程序的流程结构，被反复执行的程序被称为循环体。
下面是最常见的循环结构的流程图。
循环终止条件循环体TF下图为循环结构的两种N-S 图：在Pascal 中，被推荐的循环一共有三种：计数型循环（for 循环）、当型循环（while 循环）、直到型循环（repeat-until 循环）。
二、for 循环（计数型循环）for 循环一共有三种常见类型：for-to-do 循环、for-downto-do 循环、for-in-do 循环。
(1)for-to-do 循环（递增型计数循环）基本语法：for <循环控制变量>:=<初值> to <终值> do 循环体语句;例如：for i:=1 to 100 do writeln(i); //输出1..100内所有的整数 Turbo Pascal 和Free Pascal 下执行过程可以这样理解：如果所需要的循环体语句不止一句的话，可以选择使用复合语句。
在for-to-do语句的使用中，需要注意以下几点：1）其中初值和终值可以是表达式，控制变量与初值、终值的类型相同，且必须是顺序类型，不能是实型、字符串、数组等非顺序类型。
2）对于控制变量的递增规律是：按照succ函数（后继函数）规律变化。
备注：○1s ucc(i)=i+1; //i∈longint且i<maxlongint○2s ucc(ch)=chr(succ(ord(ch))); //ch∈char且ord(ch)<255 ○3s ucc(false)=true;3）初值与终值在循环开始之前计算，再重复执行过程中，其值不受影响。
例如：i:=5;for i:=1 to i+1 do write(i,' ');结果是“1 2 3 4 5 6 ”。
4）循环控制变量再循环过程中建议不要进行操作，在循环过程中对于控制变量的更改在各个不同的编译器中的支持是不同的，例如在Turbo Pascal 7和较早版本的Free Pascal中是支持在循环过程中对于控制变量的更改的，而在较新的Free Pascal的版本中就不再支持。
同样的，也不要将循环控制变量在循环体内部作为子程序的变参使用。
5）当初值超过终值时，不执行循环，即循环的次数为0。
6）当初值不超过终值时，循环的次数为ord(<终值>)-ord(<初值>)+1 例题1.3.3.2.1:顺序输出26个英文字母的大写。
法一：program p1_3_3_2_1_1(input,output);var ch:char;beginfor ch:='A' to 'Z' dowrite(ch);readln();end.其中，循环变量为一字符型变量ch。
法二：program p1_3_3_2_1_2(input,output);var i:byte;beginfor i:=1 to 26 dowrite(chr(i+64));readln();end.其中，循环变量为一字节型变量i。
例题1.3.3.2.2：输入一个自然数n(n∈integer且n>0)，输出该自然数的全部约数之和。
program p1_3_3_2_2_1(input,output);var i,n,sum:longint;beginreadln(n);sum:=0;for i:=1 to n doif n mod i = 0 theninc(sum,i);writeln(sum);readln();end.思考：若a|i，则必有a|(a/i)，只要考虑a=i2这一特殊情况，即可以将程序的时间复杂度由O(n)降为O(nn12)。
program p1_3_3_2_2_2(input,output);var i,n,sum:longint;beginreadln(n);sum:=0;i:=0;for i:=1 to trunc(sqrt(n)) doif n mod i = 0 thenbegininc(sum,i);inc(sum,n div i);end;if n=sqr(trunc(sqrt(n))) then dec(sum,trunc(sqrt(n)));//如果是完全平方数就把多计算一次的平方根减掉writeln(sum);readln();end.(2)for-downto-do循环（递减型计数循环）基本语法：for <循环控制变量>:=<初值> downto <终值> do 循环体语句;例如：for i:=100 downto 1 do writeln(i);//倒序输出1..100内所有的整数Turbo Pascal和Free Pascal下执行过程可以这样理解：在for-downto-do语句的使用中，所需要注意的几个要点与for-to-do语句基本相同：1）其中初值和终值可以是表达式，控制变量与初值、终值的类型相同，且必须是顺序类型。
2）对于控制变量的递增规律是：按照pred函数（前驱函数）规律变化。
备注：○1p red(i)=i-1; //i∈longint且i>-maxlongint-1○2p red(ch)=chr(pred(ord(ch))); //ch∈char且ord(i)>0○3p red(true)=false;3）初值与终值在循环开始之前计算，再重复执行过程中，其值不受影响。
4）循环控制变量再循环过程中建议不要进行操作，在循环过程中对于控制变量的更改在各个不同的编译器中的支持是不同的，例如在Turbo Pascal 7和较早版本的Free Pascal中是支持在循环过程中对于控制变量的更改的，而在较新的Free Pascal的版本中就不再支持。
同样的，也不要将循环控制变量在循环体内部作为子程序的变参使用。
5）当初值小于终值时，不执行循环，即循环的次数为0。
6）当初值大于等于终值时，循环的次数为ord(<初值>)-ord(<终值>)+17）理论上，for-to-do与for-downto-do可以互换（3）for-in-do循环for-in-do语句的语法来自Borland Delphi。
Turbo Pascal7.0并不支持该语法，但较新的Free Pascal版本支持。
for...in语句用于对一个容器（container）中的所有元素（element）进行逐一的遍历。
其具体语法为：for 元素变量 in 容器 do 循环语句;有关for-in-do语法的具体应用，我们将在1.4的学习中详细为大家介绍。
（4）for循环的嵌套与实际运用在某一循环语句的循环体中出现了循环语句，我们就称之为循环的嵌套。
例题1.3.3.2.3:输出100~999中的全部水仙花数。
备注：三位数水仙花数的定义如下：若一三位数a*100+b*10+c (a ≠0且a,b,c∈{x∈N|x<10})符合aa∗100+bb∗10+cc=aa3+bb3+cc3,则称该三位数为水仙花数。
program p1_3_3_2_3(input,output);var a,b,c,m:longint;beginfor a:=1 to 9 dofor b:=0 to 9 dofor c:=0 to 9 dobeginm:=a*a*a+b*b*b+c*c*c;if m=a*100+b*10+c thenwriteln(m);end;readln();end.在这里，我们使用了一个三重循环。
当然，本题也可以使用一个一重循环来，大家可以自己试试看，并且，分析一下哪一种方法更好。
例题1.3.3.2.4:编程打印如下图形。
program p1_3_3_2_4(input,output);var i,j:longint;beginfor i:=6 downto 1 dobeginfor j:=1 to 6-i do write(' ');for j:=2*i-1 downto 1 dowrite('#');writeln();end;readln();end.运用for语句可以打印各种各样的东西，我们将运用for循环语句打印图形的这一类程序统称为for循环打印。
例题1.3.3.2.5:警察查一个杀人犯。
A说，是B杀的；B说：不是我；C说：是A杀的。
已知有且只有一个人说了谎，且说谎者即为杀人犯。
问人是谁杀的。
program p1_3_3_2_5 (input,output);var a,b,c:boolean;beginfor a:=false to true dofor b:=false to true dofor c:=false to true doif ord(a)+ord(b)+ord(c)=2 thenif ord(not(b))+ord(b)+ord(not(a))=2 thenif not(a) then writeln('a')else if not(b) then writeln('b')else writeln('c');readln();end.三、while循环（当型循环）计数型循环仅适用于循环次数是确定的情况，然而，如果循环次数不确定，又应该如何解决呢？这个时候，我们就需要使用当型循环或直到型循环。
当型循环语句(while语句)是这样描述循环的：当循环控制条件成立时，重复执行指定的语句。
格式：while 循环控制条件 do 循环体语句;while语句的执行过程是：先求循环控制条件这一布尔表达式的值，当其值为真时，重复执行循环体语句，当其值为假时，终止循环。
为了防止出现死循环（在编程中，一个无法靠自身的控制终止的循环称为“死循环”），在循环体语句中必须出现能够更改循环控制条件的语句，并且能够在一定条件下使循环控制条件为假。
