C语言中的决策与循环编程

### C语言中的决策与循环编程 #### 1. 抛硬币模拟程序 我们可以使用两个LED面包板电路来模拟抛硬币的过程。下面按照五个编程步骤来设计这个程序： - **初始化步骤**：此步骤用于建立程序运行的环境。我们要使用之前程序中的两个LED，所以需要初始化控制LED的I/O引脚。同时，程序需要生成一系列随机数。可以在Arduino语言参考中查找相关代码，发现有`randomSeed()`和`random()`函数。`random()`生成的是伪随机数，每次使用会得到相同的序列。为了得到不同的随机数序列，在初始化步骤使用`randomSeed()`函数，用`analogRead(A0)`返回的值作为种子。此外，还需要一些工作变量来存储程序中的各种值。 - **输入步骤**：此步骤需收集解决当前任务所需的所有数据。该程序使用的唯一数据是随机数生成器产生的随机数。 - **处理步骤**：程序要检查随机数的值，判断是正面还是反面。随机数生成器返回的是数值，没有“正面”或“反面”的数据类型，我们将抛硬币的结果看作二进制，把随机数视为奇数或偶数。奇数代表正面，偶数代表反面，通过对随机数取模2来判断。 - **输出步骤**：这是最复杂的步骤。目标是当随机数为奇数（正面）时点亮一个LED，为偶数（反面）时点亮另一个LED。先将两个LED关闭约一秒，然后根据生成的随机数点亮相应的LED几秒钟，之后不断重复这个过程。 - **终止步骤**：由于程序设计为永远运行（直到断电或出现故障），所以没有终止步骤。 以下是抛硬币模拟程序的代码： ```c /* Heads or Tails Turns on an LED which represents head or tails. The LED remains on for about 3 seconds and the cycle repeats. Dr. Purdum, Nov 12, 2014 */ #define HEADIOPIN 11 // Which I/O pins are we using? #define TAILIOPIN 10 #define PAUSE 50 // How long to delay? int headsCounter; // Heads/tails counters int tailsCounter; long loopCounter; long randomNumber = 0L; // 'L' tells compiler it's a long data type, // not an int. // the setup routine runs once when you press reset: void setup() { Serial.begin(115200); headsCounter = 0; tailsCounter = 0; loopCounter = 0; pinMode(HEADIOPIN, OUTPUT); pinMode(TAILIOPIN, OUTPUT); randomSeed(analogRead(A0)); // This seeds the random number generator } void loop() { randomNumber = generateRandomNumber(); digitalWrite(HEADIOPIN, LOW); // Turn both LED's off digitalWrite(TAILIOPIN, LOW); delay(PAUSE); // Let them see both are off for a time slice if (randomNumber % 2 == 1) { // Treat odd numbers as a head digitalWrite(HEADIOPIN, HIGH); headsCounter++; } else { digitalWrite(TAILIOPIN, HIGH); // Even numbers are a tail tailsCounter++; } loopCounter++; if (loopCounter % 100 == 0) { // See how things are every 100 flips Serial.print("After "); Serial.print(loopCounter); Serial.print(" coin flips, heads = "); Serial.print(headsCounter); Serial.print(" and tails = "); Serial ```