c语言中实现循环结构的控制语句有:while语句、do-while语句和for语句,一般形式为“while(表达式){语句块}”,“do{语句块}while(表达式);”,“for(表达式1; 表达式2; 表达式3){语句块}”。
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所谓循环(Loop),就是重复地执行同一段代码,例如要计算 1+2+3+……+99+100 的值,就要重复进行99次加法运算。
while循环
while循环的一般形式为:
while(表达式){ 语句块 }
意思是,先计算“表达式”的值,当值为真(非0)时, 执行“语句块”;执行完“语句块”,再次计算表达式的值,如果为真,继续执行“语句块”……这个过程会一直重复,直到表达式的值为假(0),就退出循环,执行 while 后面的代码。
我们通常将“表达式”称为循环条件,把“语句块”称为循环体,整个循环的过程就是不停判断循环条件、并执行循环体代码的过程。
用 while 循环计算1加到100的值:
#includeint main(){ int i=1, sum=0; while(i<=100){ sum+=i; i++; } printf("%d\\n",sum); return 0; }
运行结果:
5050
代码分析:
1) 程序运行到 while 时,因为 i=1,i<=100 成立,所以会执行循环体;执行结束后 i 的值变为 2,sum 的值变为 1。
2) 接下来会继续判断 i<=100是否成立,因为此时 i=2,i<=100 成立,所以继续执行循环体;执行结束后 i 的值变为 3,sum 的值变为3。
3) 重复执行步骤 2)。
4) 当循环进行到第100次,i 的值变为 101,sum 的值变为5050;因为此时 i<=100 不再成立,所以就退出循环,不再执行循环体,转而执行while循环后面的代码。
while 循环的整体思路是这样的:设置一个带有变量的循环条件,也即一个带有变量的表达式;在循环体中额外添加一条语句,让它能够改变循环条件中变量的值。这样,随着循环的不断执行,循环条件中变量的值也会不断变化,终有一个时刻,循环条件不再成立,整个循环就结束了。
如果循环条件中不包含变量,会发生什么情况呢?
1) 循环条件成立时的话,while 循环会一直执行下去,永不结束,成为“死循环”。例如:
#includeint main(){ while(1){ printf("1"); } return 0; }
运行程序,会不停地输出“1”,直到用户强制关闭。
2) 循环条件不成立的话,while 循环就一次也不会执行。例如:
#includeint main(){ while(0){ printf("1"); } return 0; }
运行程序,什么也不会输出。
再看一个例子,统计从键盘输入的一行字符的个数:
#includeint main(){ int n=0; printf("Input a string:"); while(getchar()!='\\n') n++; printf("Number of characters: %d\\n", n); return 0; }
运行结果:
Input a string:c.biancheng.net↙ Number of characters: 15
本例程序中的循环条件为getchar()!='\\n',
其意义是,只要从键盘输入的字符不是回车就继续循环。循环体n++;
完成对输入字符个数计数。
do-while循环
除了while循环,在C语言中还有一种 do-while 循环。
do-while循环的一般形式为:
do{ 语句块 }while(表达式);
do-while循环与while循环的不同在于:它会先执行“语句块”,然后再判断表达式是否为真,如果为真则继续循环;如果为假,则终止循环。因此,do-while 循环至少要执行一次“语句块”。
用do-while计算1加到100的值:
#includeint main(){ int i=1, sum=0; do{ sum+=i; i++; }while(i<=100); printf("%d\\n", sum); return 0; }
运行结果:
5050
注意
while(i<=100);
最后的分号;
,这个必须要有。
while循环和do-while各有特点,大家可以适当选择,实际编程中使用while循环较多。
除了while循环,C语言中还有 for 循环,它的使用更加灵活,完全可以取代 while 循环。
for循环
上面我们使用 while 循环来计算1加到100的值,代码如下:
#includeint main(){ int i, sum=0; i = 1; //语句① while(i<=100 /*语句②*/ ){ sum+=i; i++; //语句③ } printf("%d\\n",sum); return 0; }
可以看到,语句①②③被放到了不同的地方,代码结构较为松散。为了让程序更加紧凑,可以使用 for 循环来代替,如下所示:
#includeint main(){ int i, sum=0; for(i=1/*语句①*/; i<=100/*语句②*/; i++/*语句③*/){ sum+=i; } printf("%d\\n",sum); return 0; }
在 for 循环中,语句①②③被集中到了一起,代码结构一目了然。
for 循环的一般形式为:
for(表达式1; 表达式2; 表达式3){ 语句块 }
它的运行过程为:
1) 先执行“表达式1”。
2) 再执行“表达式2”,如果它的值为真(非0),则执行循环体,否则结束循环。
3) 执行完循环体后再执行“表达式3”。
4) 重复执行步骤 2) 和 3),直到“表达式2”的值为假,就结束循环。
上面的步骤中,2) 和 3) 是一次循环,会重复执行,for 语句的主要作用就是不断执行步骤 2) 和 3)。
“表达式1”仅在第一次循环时执行,以后都不会再执行,可以认为这是一个初始化语句。“表达式2”一般是一个关系表达式,决定了是否还要继续下次循环,称为“循环条件”。“表达式3”很多情况下是一个带有自增或自减操作的表达式,以使循环条件逐渐变得“不成立”。
for循环的执行过程可用下图表示:
我们再来分析一下“计算从1加到100的和”的代码:
#includeint main(){ int i, sum=0; for(i=1; i<=100; i++){ sum+=i; } printf("%d\\n",sum); return 0; }
运行结果:
5050
代码分析:
1) 执行到 for 语句时,先给 i 赋初值1,判断 i<=100 是否成立;因为此时 i=1,i<=100 成立,所以执行循环体。循环体执行结束后(sum的值为1),再计算 i++。
2) 第二次循环时,i 的值为2,i<=100 成立,继续执行循环体。循环体执行结束后(sum的值为3),再计算 i++。
3) 重复执行步骤 2),直到第101次循环,此时 i 的值为101,i<=100 不成立,所以结束循环。
由此我们可以总结出for循环的一般形式:
for(初始化语句; 循环条件; 自增或自减){ 语句块 }
for循环中的三个表达式
for 循环中的“表达式1(初始化条件)”、“表达式2(循环条件)”和“表达式3(自增或自减)”都是可选项,都可以省略(但分号;
必须保留)。
1) 修改“从1加到100的和”的代码,省略“表达式1(初始化条件)”:
int i = 1, sum = 0; for( ; i<=100; i++){ sum+=i; }
可以看到,将i=1
移到了 for 循环的外面。
2) 省略了“表达式2(循环条件)”,如果不做其它处理就会成为死循环。例如:
for(i=1; ; i++) sum=sum+i;
相当于:
i=1; while(1){ sum=sum+i; i++; }
所谓死循环,就是循环条件永远成立,循环会一直进行下去,永不结束。死循环对程序的危害很大,一定要避免。
3) 省略了“表达式3(自增或自减)”,就不会修改“表达式2(循环条件)”中的变量,这时可在循环体中加入修改变量的语句。例如:
for( i=1; i<=100; ){ sum=sum+i; i++; }
4) 省略了“表达式1(初始化语句)”和“表达式3(自增或自减)”。例如:
for( ; i<=100 ; ){ sum=sum+i; i++; }
相当于:
while(i<=100){ sum=sum+i; i++; }
5) 3个表达式可以同时省略。例如:
for( ; ; ) 语句
相当于:
while(1) 语句
6) “表达式1”可以是初始化语句,也可以是其他语句。例如:
for( sum=0; i<=100; i++ ) sum=sum+i;
7) “表达式1”和“表达式3”可以是一个简单表达式也可以是逗号表达式。
for( sum=0,i=1; i<=100; i++ ) sum=sum+i;
或:
for( i=0,j=100; i<=100; i++,j-- ) k=i+j;
8) “表达式2”一般是关系表达式或逻辑表达式,但也可是数值或字符,只要其值非零,就执行循环体。例如:
for( i=0; (c=getchar())!='\\n'; i+=c );
又如:
for( ; (c=getchar())!='\\n' ; ) printf("%c",c);
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