程序结构

       在C语言程序中，一共有三种程序结构：顺序结构、选择结构(if和switch分支结构)、循环结构；

       顺序结构：从头到尾一句接着一句的执行下去，直到执行完最后一句；

       选择结构：到某个节点后，会根据一次判断的结果来决定之后向哪一个分支方向执行，由if、switch实现，前面的章节我们已经学习过。

       循环结构：循环结构有一个循环体，循环体里是一段代码。对于循环结构来说，关键在于根据判断的结果，来决定循环体执行多少次，由while、for和do while来实现。

while循环

       while循环的一般形式为：

      

       意思是，先计算“表达式”的值，当值为真时（表达式的值非0即是真），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，就退出循环，执行while后面的程序代码。

       循环也常常出现在我们的生活中，以用餐为例：

       

       人们的用餐就是一个循环，“没有吃饱并且还有饭菜”是循环首部要判断的表达式，它的取值会随着循环次数的增加而改变，“夹一把菜”、“吃一口菜“、吃一口饭”是循环体，随着循环次数的增加，一定会吃饱或者饭菜被吃完，循环结束。

       do-while循环的一般形式为：

       

       表达用餐的过程如下：

      

       do-while先执行一次循环，然后再判断表达式的值，如果为真，再执行循环体，如此重复去下。

       实际编程中使用while循环较多，我从来不用 do-while，在接下来的章节中就不讲它了。

       continue和break两个关键字用在循环体中，用于处理异外情况。

       continue用于跳转到循环的首部。

       break用于跳出循环。

       继续以用餐为例：

       

       用餐的循环体一般来说有夹菜、吃菜、吃饭三条语句，因为胃口不好，可能跳过吃饭语句，只吃菜。

      

       各位在用餐的时候，眼睛应该会看着饭菜，应该也会判断是否有虫子，如果有虫子，估计也会跳出循环体。

       如果不知道循环的次数，以达到某个目标为目的比较合适用while，例如：利用一个循环，把用户每次从键盘输入的数据累加起来，如果总和超过了5000，循环结束。

       示例（book31.c）

      

       运行结果

      

for循环

       for循环的一般形式为：

       

       1）for循环开始时，会先执行语句1，而且在整个循环过程中只执行一次语句1。

       2）接着判断表达式的条件，如果条件成立，就会执行循环体中的语句块。

       3）循环体语句块执行完毕后，接下来会执行语句2。

       4）重复执行第2）步和第3），直到条件不成立就结束for循环。

       注意：

       1）在for循环中，语句1；表达式；语句2都可以空，for (;;)等同于while (1)。

       2）continue和break两个关键字也可以用在循环体中。

       for循环应用于事先知道循环总次数的场景，一般与计数器或数组结合一起使用。例如：利用一个循环，把1到100之间的数值累加起来。

       示例（book33.c）

      

       运行结果

      

for循环嵌套

       我们来看一个生活中的例子，某宾馆有3层，每层有4个房间，打扫房间的阿姨利用了循环嵌套来安排工作。

       示例（book35.c）

      

       运行结果

       

循环的选择

       for循环可以实现while循环的功能，while循环也可以实现for循环的功能，没有那个更好的说法，要看应用场景。

       for循环应用于事先知道循环总次数的场景，一般与计数器或数组结合一起使用。

       while循环事先不知道循环的总次数，以达到某个目标为目的循环场景，例如用餐，没人关心过一顿饭要吃多少口，吃饱或没东西可吃是循环结束。

死循环

       死循环是指循环的条件永远为真，并且循环体中也没有满足跳出的条件，死循环有两种写法：

      

       出现死循环的情况有两种：1）程序的逻辑错误；2）程序员故意为之。第一种情况就不说了，程序员自己去解决，第二种是程序功能的需要，但是程序员仍有其它的办法让程序中止，这么说可能难以理解，没关系，在以后的课程中将会介绍。

       如果你的程序不小心进入了死循环，可以用Ctrl+c中止。

应用技巧

       1）for循环的计数器，习惯的写法是for (ii=0;ii<=10;ii++)，表示从0、1……到10，从小到大的方式计数，但是在某些应用场景中，可能需要从大到小的方式计数，for (ii=10;ii>=0;ii--)，也是可以的。

       2）for循环的计数器，习惯的写法是for (ii=0;ii<=10;ii++)，表示从0、1……到10，从小到大一次增加1的方式，但是在某些应用场景中，计数器不一定是增加ii++，ii=ii+2也是可以的。

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作者：码农有道

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目录

for循环

while循环

do while循环

循环的嵌套使用

改变循环执行的状态

continue 和 break 的区别

C语言有2种常用的循环结构，分别是for循环和while循环，下面我们先看for循环。

for循环

for(;;)    这是一个死循环，死循环，就是永不停止的循环。

比如

for(;;){

    puts("123"); //会无限打印123

}

--------------------分割线------------------

int i;

for(i=0;i<10;++i){

    printf("hello world\n");

}

该语句表示，循环打印10次hello world。首先i=0；是初始值，满足i<10这个条件，所以打印一次hello world,然后i自增1，此时i=2; 2<10。满足条件，再打印一次hello world，i再自增1，当i不满足i<10这个条件时，跳出循环。

如果我们一开始就给i赋值，int i=0；那么循环可以写成for(i;i<10;++i);

这里需要特别注意的是，for(i;i<10;++i)中的是分号，不是逗号，这是我们初学者常犯的错误。

while循环

while(1) 表示死循环，当然，写while(1)只是习惯与美观，可以写成while(100),while(-10),都是可以的，只要括号内是非0的数值都成立。

int i=0;

while(i<10){

printf("a");    //表示打印10次a    发现比使用for(i=0;i<10;i++);要简便,因为不需要写太多分号。

i++;    //打印完一次a，i自加1，当i不满足条件i<10的时候，退出循环

}

do while循环

do-while表示先执行一次语句，再进入循环，while则是直接进入循环。下面我们通过代码来看看do-while语句

示例代码

//先做了一次，再去执行循环体，即使循环不成立，也会打印一次。

#include<stdio.h>
int main()
{
    int i=1;
    do
    {
        printf("%d\n",i++);
    }
    while(i<10);

    return 0;
}



//当我们把while(i<10);改为while(i<1); 这时候while条件不成立，但是也会打印出一个1。

循环的嵌套使用

我们知道if-else可以嵌套使用,循环也是如此。循环的嵌套帮助代码提高了可执行性，比如接下来介绍的冒泡排序，选择排序法等，都会使用到循环的嵌套，下面我们通过一个简单的代码说明一下循环的嵌套使用。

示例代码

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a=5;
    int i;
    while(a>0)
    {
        printf("data= %d\n",a);
        a--;
        for(i=0;i<3;i++)  
        {
            printf("hello,world\n"); //a每输出一次，就打印3次hello world，直到a不满足a>0。
        }

    }
    return 0;
}

可以看到，当a> 0 的时候，打印a目前的值，然后a自减1,此时进入for循环，执行打印hellworld的操作。当打印了3次hellworld以后，才退出for循环，再回到while循环，直到a>0不再成立。

改变循环执行的状态

C语言中用 break 语句提前终止本次循环：

示例代码：

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a=5;
    int i;
    while(a>0)
    {
        printf("data= %d\n",a);
        a--;
        break;
        for(i=0;i<3;i++)  
        {
            printf("hello,world\n"); //打印3次hello world
        }

    }
    return 0;
}



经过编译可以看到，系统只打印了一个5，并没有打印hello,world，因为我们已经用 break 语句提前终止循环

所以后面的代码将不再运行， break 只有一出现，就马上终止本次函数。


C语言中使用 continue 语句提前结束本次循环：

#include<stdio.h>
int main()
{
    int a=100;
    for(;a<=200;a++)
    {
        if(a % 5 == 0)
        continue;  //当a能被5整除时，函数跳过printf语句，回到for循环继续判断a的值。
        printf("%d",a);

    }

    printf("\n"); //换行

    return 0;
}

通过编译可以看到 当a能被3整除时，不会打印出来。

continue 和 break 的区别



continue 只结束 本次 循环（即使不满足条件的那次循环）

break 是提前终止这个循环。 

 

下一篇 C语言数组

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   上一章 <一起学习C语言：C语言基本语法> 系列内容中，我们了解了if语句、switch语句的使用方式以及不同运算符的优先级等内容。本章节，我们学习C语言循环结构用法。


章节预览：
1. C语言循环结构

1.1 什么是循环结构

1.2 for语句

1.3 for语句分析

1.4 for语句用法

目录预览


章节内容：



1. C语言循环结构
   经过前几章学习，您已经具备编写算法的基础了。接下来，我们学习循环结构，进一步了解编程语言的奥妙。这部分知识比较重要，理解这部分知识，可以让我们具有设计结构算法的思路。



1.1 什么是循环结构
   生活中，我们每一天、每一周甚至每一个月都重复着做一些事情。比如周一至周五需要去上课或去工作，周六和周日属于休息日，由我们自由分配。如果我们统计一个月的休息日有多少天，使用分支结构统计，代码量将会非常庞大并且分支条件也非常多。这种情况下，我们应该选择循环结构，由我们来控制执行周期或执行条件。

  循环结构属于表达式控制结构，即表达式结果为“真”，执行结构语句块内的语句，执行结束后再次判断表达式，如果还为“真”，继续执行，并依此循环。表达式为假，则跳到循环结构之后的语句执行。



1.2 for语句
   for语句属于顶部驱动循环结构，一般用作周期式运算。周期式运算一般按照某一种规则进行，比如0、1、2、3、4、5，又如16、8、4、2、1等等。


  for语句形式：
      for(表达式1 ; 表达式2 ; 表达式3) {    //形式一

              语句块

      }
      for(表达式1 ; 表达式2 ; 表达式3)       //形式二

    {

              语句块

      }
   for语句表达式由三个独立的表达式组成，它们之间用分号(;)隔开。
   表达式1：一般用作变量对象初始化。比如int i = 0或i = 100，表示for语句从初始值0或100开始运算。而C99之前的版本中，则把变量类型对象定义在for语句上方。
   表达式2：一般用作表达式条件判断。比如i < 100，表示i小于100为“真”，执行for语句块内容。
   表达式3：一般用作变量对象赋值。比如i++ (1)，++i (2)，表示i的值自增加1。


(1)：i++属于自增运算，它表示语句块运算完成，并赋值后再自身增加1。也可以理解为i++优先级低于赋值运算符，比如：

    int i = 1;        // i等于1

   int a = i++ + 2;   //a等于3。 i的值还是1，然后加2，得到3，并赋值给a。赋值结束后，i自身加1，得到i等于2。
(2)：++i也属于自增运算，它表示先自身增加1，然后再与别的值运算。也可以理解为++i优先级高于别的运算符，比如：

    int i = 1;		//i等于1

   int a = ++i + 2;  //a等于4。 i首先自身加1得到2，然后加2，得到4，并赋值给a。


    【例5.1】 计算1-100之间的相加结果。
             int sum = 0;

        for (int i = 1;i <= 100;i++) {

           	sum += i;

        }


    示例结果：
                sum等于5050。
         示例分析：
           1. 表达式1“int i = 1”，表示变量对象i初始赋值为1，并且在for语句执行周期内，只执行一次。表达式1的优先级最高。

        2. 表达式2“i <= 100”，表示i小于等于100，如果结果为“真”，执行for语句块内语句，否则跳出for结构并执行for结构之后的语句。表达式2的优先级第二高。

        3. 表达式3“i++”，表示i自身加1。表达式3中，也可以写为“++i”。表达式3的优先级最低。
        其中2.和3.属于周期性运算，比如表达式2结果为“真”，执行语句块内语句，然后执行表达式3，它们属于一次执行运算。然后开始下一次执行运算，先执行表达式2并以此循环，一直到表达式2结果为“假”，跳出for结构。



1.3 for语句分析
   for语句可以按周期执行除void(1)之外任意类型值，比如整数值、浮点数值、逻辑数值、甚至是字符串值。现在我们来分析for语句：
      int day = 0;

      for (int i = 1;i <= 7;++i) {      //表达式1中即可以定义变量对象，也可以只进行变量对象赋值

         	if (0 == (i % 6) || 0 == (i % 7))

             		++day;

      }


      示例结果：
             day等于2。
      示例分析：
          1. 这个示例可作为我们一周的照常生活来参考，通过for语句块内的if判断语句，判断出我们一周的休息天数。

          2. 表达式1“int i = 1”，可以理解为一周中的星期一。我们按照星期一、星期二这种形式向后排序。

          3. 表达式2“i <= 7”，可以理解为我们只记录一周时间。

          4. 表达式3“++i”，可以理解为一次只确认一天时间。这里我们使用“++i”进行自增运算。

          5. if语句表达式“0 == (i % 6) || 0 == (i % 7)”，可以理解为“i整除6”或“i整除7”的日子，属于休息日。


(1)：void表示无类型，它无法定义变量对象，并且无法在表达式中使用，它一般用在无返回值函数中，作为返回值类型使用。在后续内容中，将会讲述函数知识。


  【例5.2】 计算15(含15)之内的奇数个数。
      int number = 0;

      int i = 15;

      for (;i >= 1;i–) {      //表达式1可以为空，但要保留分号“;”。

         	if (1 == (i % 2))

             		++number;

          }


      示例结果：
             number等于8。
      示例分析：
          1. 表达式1“int i = 15”，表示定义int类型对象i，并赋值为15。

          2. 表达式2“i >= 1”，可以理解为最小奇数。

          3. 表达式3“i-- (3)”，可以理解为一次自减1。这里同样可以使用“–i (4)”进行自减运算。

          4. if语句表达式“1 == (i % 2)”，可以理解为“i整除2”得到余数等于1，表示奇数。


(3)：i–属于自减运算，它表示语句中运算完成，并赋值后再自身减少1。也可以理解为i–优先级低于赋值运算符，比如：

      int i = 1;        // i等于1

     int a = i-- + 2;   //a等于3。 i的值还是1，然后加2，得到3，并赋值给a。赋值结束后，i自身减1，得到i等于0。
(4)：–i也属于自减运算，它表示先自身减少1，然后再与别的值运算。也可以理解为–i优先级高于别的运算符，比如：

      int i = 1;		//i等于1

     int a = --i + 2;  //a等于2。 i首先自身减1得到0，然后加2，得到2，并赋值给a。


  for语句中，表达式1和表达式3可以为空，但表达式2不应该为空。因为，表达式2属于判断表达式，存在判断条件的情况下，for语句才能确保正确执行，否则for语句成了无限循环结构。



1.4 for语句用法
   for语句中的表达式，既可以是单个条件构建的表达式，也可以由多个条件组成的复合表达式。 比如for (int i = 15, a = 1;true && i >= 1;true && i–)或for (int i = 15, a = 1;!false && i >= 1;!false && --i)。


  【例5.3】 输出0-100之间的偶数值。
         for (int i = 0, value = 1; i <= 100; (++i % 2 == 0 ? i : i += value)) {

         		printf(“i=%d.\n”, i);

      }


    示例分析：
        1. 表达式1“i = 0, value = 1”，表示定义int类型对象i和value，并分别赋值为0、1。

        2. 表达式3“(++i % 2 == 0 ? i : i += value)”，可以理解为首先执行i自增运算，然后整除2，如果结果为0，表示i为偶数，i的值不变。否则i为奇数，i的值加等于value，然后进入下一次运算。


  示例中的写法比较少见，实际使用时不建议这样写，这里只做参考。实际使用for语句时，应精简每一个表示式，尽量做到表达式内只有一个条件。



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  上一篇 <一起学习C语言：C语言循环结构(二)> 中，我们了解了while、do…while语法和continue语句的应用场景。本篇文章中，我们分析循环结构嵌套使用，并通过几个示例分析continue和break语句的结合用法。


章节预览：


3. continue和break应用场景

4. 循环结构嵌套

4.1 循环结构嵌套用法

5. 本章总结

目录预览
章节内容：



3.  continue和break应用场景
  continue只能在循环结构中使用，而break可以在switch结构和循环结构中使用。

  continue语句用来停止循环结构本次执行，并进入下一次循环，而break语句则是用来终止switch结构或循环结构停止运行，并执行结构之后的代码。
  【例5.8】 生成100次100以内随机数，如果随机数为10，输出随机数相加结果并退出循环结构。
       int i = 0;

      int sum = 0;

      int N = 0;

      srand((unsigned)time(NULL));

      N = rand() % 100;
      do

      {

         	if (100 > i++) {

             		if (10 != N) {

                 		sum += N;

                 			N = rand() % 100;

                 			continue;

             		}

             		else {

                 			printf(“i等于%d,sum等于%d.”, i, sum);

                 			break;

             		}

         	}

         	else

             		printf(“i等于%d,sum等于%d.”, i - 1, sum);
      }while (100 >= i);
           示例分析：
               1. if语句表达式“100 > i++”，如果结果为“真”，执行if语句块，否则执行else语句，只输出结果。

         	  2. if语句表达式“10 != N”，如果结果为“真”，首先加上每一次随机数的值，然后重新获取一个100以内的随机数，并且停止本次循环执行，进入下一次循环。如果结果为“假”，输出结果，并终止循环执行，然后执行do…while之后的语句。

               3. do…while语句表达式“100 >= i”，如果结果为“真”，执行语句块，否则停止循环执行，并执行do…while之后的语句。



4. 循环结构嵌套
  一个循环结构内可以内嵌另一个循环结构，内嵌的循环结构内也可以继续内嵌新的循环结构，这种情况一般称作循环结构嵌套。循环结构嵌套没有具体限制，一般根据实际需要做决定。
  【例5.9】 采用左上三角形式，输出九九乘法口诀。
         int i, j;

      for (i = 1;i <= 9;i++) {

         	for (j = 1;j <= 9;j++) {

             		if (j >= i)

                 			printf ("%d*%d=%2d\t", i, j, i * j);

         	}

         	printf ("\n");

      }
     		示例结果：


5-1 左上三角形式乘法口诀


      示例分析：
               1. 使用两个for循环结构，结构中的i和j分别表示乘数(行数)和被乘数(行内输出)。

         	  2. 在内嵌的for循环结构中运算，并且当被乘数大于等于乘数时，输出运算结果。

         	3. 每行输出完成后，进行换行。

          4. 运算完成后，生成左上三角形。



4.1 循环结构嵌套用法
  循环结构可以嵌套相同类型的循环结构，也可以嵌套不同类型的循环结构。比如for循环结构内嵌套for循环结构，while循环结构内嵌套for循环结构，do…while循环结构内嵌套while循环结构等，三种循环结构内可以互相嵌套。
  嵌套形式一：
       for( ；；) {

             for( ；；) {

             	  …

             }

       }
  嵌套形式二：
       while() {

             for( ；；) {

             	  …

             }

       }
  嵌套形式三：
       do {

             while() {

             	  …

             }

       } while();
  ……


  【例5.10】 以100次作为一次周期，并在周期内生成100以内随机数，如果随机数为10，输出随机数相加结果，并开始新的循环周期。如果随机数为99，输出总结果，并退出循环结构。
         int once = 0;  //一次周期总数

      int sum = 0;  //总数

      int i = 0;     //一次周期执行的次数

      int N = 0;    //随机数

      srand((unsigned)time(NULL));

      N = rand() % 100;
      while (99 != N) {

         	for (once = i = 0;i < 100;i++) {

             		if (10 != N && 99 != N) {

                 		once += N;

                 			N = rand() % 100;

                 			continue;

             		}

             		else if (10 == N || 99 == N) {

                 			break;

             		}

         	}

         	sum += once;

         	printf(“周期内执行%d次,周期总数等于%d.\n”, (i == 100) ? i : i + 1, once);
         	if (99 == N)

             		printf(“总数等于%d.”, sum);

          else {

             		N = rand() % 100;

             		if (99 == N)

                 			printf(“总数等于%d.”, sum);

         	}
      }
      示例结果：

      示例分析：
                    1. while语句表达式“99 != N”，如果结果为“真”，执行语句块，否则停止循环执行，并执行while之后的语句。

                    2. for循环执行100次，如果执行满100次，或在100次内生成的随机数等于10或99，将停止for循环执行，并继续执行外层的while循环结构。

         		   3. 输出每个周期执行次数和执行结果。

                    4. 如果随机数等于99，输出总数并在下一次判断中，停止循环执行，并执行while之后的语句。否则获取一个新的随机数，如果随机数不等于99，按1.、2.、3.顺序执行。



5. 本章总结
  本章节，我们了解了C语言循环结构和不同控制语句的使用方式，日常编程中，我们需要做到合理设计循环逻辑、正确使用控制语句，这样可以避免结构无限循环、数据异常等问题。本章节内容偏向思路化，需要多次练习才能完全理解。

  实际编程中，循环结构应在必要的情况下使用，能用分支结构代替的情况下，应使用分支结构。



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