C++ code:More Loop Designs

1  逻辑判断

对于逻辑判断问题,一般都要考虑全部的可能性,然后从这些可能性中按条件逐一排查,直到最后获得某个结论。

【百钱买百鸡问题】

问题描述:

雄鸡(cock)7元一只,母鸡(hen)5元一只,小鸡(chick)1元3只。花费100元,买100只鸡,如果雄鸡、母鸡、小鸡都必须有,则雄鸡、母鸡、小鸡各应买几只?

分析:

考虑全部的可能性时,先考虑雄鸡的最高耗费金额为100-5-1=94元,取7的倍数,得91元,所以雄鸡数量范围为1~13;同理可得,母鸡数量范围为1~18;小鸡数量范围为3~96(注意小鸡虽可以花费100-7-5=88元钱买来264只,但由于总鸡数量的限制,三种鸡都要有,则小鸡数应小于等于98,取3 的倍数,则为96)。

其程序表达式为:

1 for(列举所有情况){ //可能为多重循环
2     if(条件1不满足) continue;
3     if(条件2不满足) continue;
4     //...
5     if(条件n不满足) continue;
6     输出结果之一或者累计符合所有条件的方案  
7 }

本题的条件为:

(1)雄鸡数量+母鸡数量+小鸡数量-100=0

(2)雄鸡花费+母鸡花费+小鸡花费-100=0

(3)小鸡数为3的倍数

因此其反条件为:

(1)cock+hen+chick-100!=0

(2)7*cock+5*hen+chick/3-100!=0

(3)chick%3!=0

注:只要条件值非零,即为真。因此条件“x!=0”等价于“x”,最初分析的程序应为:

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3 int main()
 4 {
 5     for (int cock = 1; cock <= 13;++cock)
 6     for (int hen = 1; hen <= 18;++hen)
 7     for (int chick = 3; chick <= 96; ++chick)
 8     {
 9         if (7 * cock + 5 * hen + chick / 3 - 100) continue;
10         if (cock + hen + chick - 100) continue;
11         if (chick % 3) continue;
12         cout << "Cock: " << cock << ", Hen: " << hen << ", Chick: " << 100 - cock - hen << endl;
13     }
14     cin.get();
15     return 0;
16 }

运行结果:

还可以考虑程序的优化:由于chick=100-cock-hen,因此,确定了cock和hen也就确定了chick,可以省略chick这重循环。将所有有chick的地方用100-cock-hen代替。得到:

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3 int main()
 4 {
 5     for (int cock = 1; cock <= 13;++cock)
 6     for (int hen = 1; hen <= 18;++hen)
 7     //for (int chick = 3; chick <= 96; ++chick)
 8     {
 9         if (7 * cock + 5 * hen + (100-cock-hen) / 3 - 100) continue;
10         //if (cock + hen + chick - 100) continue;
11         if ((100 - cock - hen) % 3) continue;
12         cout << "Cock: " << cock << ", Hen: " << hen << ", Chick: " << 100 - cock - hen << endl;
13     }
14     cin.get();
15     return 0;
16 }

也可按照下面的模式:

1 for(列举所有的可能情况
2 {
3     if(条件1满足&&条件2满足&&...&&条件n满足)
4         输出结果之一或者累计符合所有条件的方案
5 }

则得程序如下:

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3 int main()
 4 {
 5     for (int cock = 1; cock <= 13;++cock)
 6     for (int hen = 1; hen <= 18;++hen)
 7     //for (int chick = 3; chick <= 96; ++chick)
 8     {
 9         //if (7 * cock + 5 * hen + (100-cock-hen) / 3 - 100) continue;
10         //if (cock + hen + chick - 100) continue;
11         //if ((100 - cock - hen) % 3) continue;
12         if ((100 - cock - hen) % 3 == 0 && 7 * cock + 5 * hen + (100 - cock - hen) / 3 == 100)
13         cout << "Cock: " << cock << ", Hen: " << hen << ", Chick: " << 100 - cock - hen << endl;
14     }
15     cin.get();
16     return 0;
17 }

或者为:

 1 #include<iostream>
 2 using namespace std;
 3 int main()
 4 {
 5     for (int cock = 1; cock <= 13;++cock)
 6     for (int hen = 1,chick=99-cock; hen <= 18;++hen,chick--)
 7     //for (int chick = 3; chick <= 96; ++chick)
 8     {
 9         //if (7 * cock + 5 * hen + (100-cock-hen) / 3 - 100) continue;
10         //if (cock + hen + chick - 100) continue;
11         //if ((100 - cock - hen) % 3) continue;
12         if ((100 - cock - hen) % 3 == 0 && 7 * cock + 5 * hen + (100 - cock - hen) / 3 == 100)
13         cout << "Cock: " << cock << ", Hen: " << hen << ", Chick: " << 100 - cock - hen << endl;
14     }
15     cin.get();
16     return 0;
17 }

运行结果很显然和初始代码一样

2 级数逼近

循环的设计,对于无穷数列求和,逼近到某个近似值的情况。例如,数学公式:

π/4=1-1/3+1/5-1/7+...

求π的近似值,精确到小数点后6位。

分析:

(1)整数不能表示小数,所以π的值用浮点double表示。

(2)按公式,先求π/4。

(3)数列的第n项是(-1)n-1/(2n-1)。

(4)一种方法是根据循环变量n,求得第n项的值,累计,然后条件判断,若满足结束条件,则退出。循环条件为:前一个累计和与后一个累计和的差小于106。由于前后累计的结果之差的绝对值等于后一次加上去的值,所以,也可以通过判断后一项的绝对值小于106而得到循环退出条件。

 1 #include<iostream>
 2 #include<cmath>
 3 #include<iomanip>
 4 using namespace std;
 5 int main()
 6 {
 7     double sum = 0, item = 1;
 8     for (int n = 1; abs(item) > 1e-6; ++n)
 9     {
10         item *= (-1.0)*(2 * n - 3) / (2 * n - 1);
11         sum += item;
12     }
13     cout << "Pi= " << setiosflags(ios::fixed) << setprecision(6) << sum * 4 << endl;
14     cin.get();
15     return 0;
16 }

运行结果:

补充知识点:

【C++中setiosflags( )的用法】

setiosflags 是包含在命名空间iomanip 中的C++ 操作符,该操作符的作用是:执行由有参数指定区域内的动作;
iso::fixed 是操作符setiosflags 的参数之一,该参数指定的动作是以带小数点的形式表示浮点数,并且在允许的精度范围内尽可能的把数字移向小数点右侧;
iso::right 也是setiosflags 的参数,该参数的指定作用是在指定区域内右对齐输出;
setprecision 也是包含在命名空间iomanip 中的C++ 操作符,该操作符的作用是设定浮点数;

setprecision(2) 的意思就是小数点输出的精度,即:小数点右面的数字个数为2。

1 cout<<setiosflags(ios::fixed)<<setiosflags(ios::right)<<setprecision(2);

合在一起的意思就是,输出一个右对齐的小数点后两位的浮点数。

使用setprecision(n)可控制输出流显示浮点数的数字个数。C++默认的流输出数值有效位是6。

如果setprecision(n)与setiosflags(ios::fixed)合用,可以控制小数点右边的数字个数。

(5)另一种方法是先设定一个初项,然后一边累计,一边根据前一项求下一项,一直累计,直到满足条件为止。

 1 #include<iostream>
 2 #include<cmath>
 3 using namespace std;
 4 int main()
 5 {
 6     double sum = 0, item = 1;
 7     for (int denom = 1,sign=1; abs(item) > 1e-6; denom+=2,sign*=-1)
 8     {
 9         item *= sign / double(denom);
10         sum += item;
11     }
12     cout << "Pi= " << fixed<< sum * 4 << endl;
//此处的“fixed”表示
用一般的方式输出浮点数,而不是科学计数法。
13     cin.get();
14     return 0;
15 }

本机运行结果:

流输出的默认精度是6位,与这里的输出要求一致,所以可以省略精度设置。由于直接用了fixed流状态操作,便可以省略流的辅助头文件iomanip。

denom存放每一项的分母值,它与sign都仅在for循环中使用,所以放在for循环初始处定义是清晰的。

abs是求浮点数的绝对值。调用abs函数,对于整数,其返回值也为整数;对于浮点数,其返回值也为浮点数。C++采用了一种函数重载的技术来实现这一编程的方便性。

当然,也可以用while循环来实现:

 1 #include<iostream>
 2 #include<cmath>
 3 using namespace std;
 4 int main()
 5 {
 6     double sum = 1, item = 1;
 7     int denom = 1, sign = 1;
 8     while (abs(item) > 1e-6)
 9     {
10         denom += 2;
11         sign *= -1;
12         item = sign*1.0 / denom;
13         sum += item;
14     }
15     cout << "Pi= " << fixed << sum * 4 << endl;
16     cin.get();
17     return 0;
18 }

运行结果:

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转载自www.cnblogs.com/ariel-dreamland/p/8997631.html