循环结构

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第4章 循环结构
本章要点:
4.1 while语句
4.2 do-while语句
4.3 for语句
4.4 循环结构的嵌套
4.5 break语句和continue语句
4.1.1 while循环的一般形式
由while语句构成的循环也称“当”循环，While语句的一般形式为：
While（表达式）
　　循环语句；
以下是几点说明：
1．while是C语言的关键字。
2．while后的表达式，可以是C语言中任意合法的表达式，通常为关系表达式或逻辑表达式，但也可以是其他运算表达式。当表达式的值为零时，表示条件为假；非零时，表示条件为真。
3．循环体可以是一条简单可执行语句，也可以是复合语句。
4．如果第一次计算时表达式的值就为0，则循环语句一次也不被执行，流程直接跳过While语句，执行下一条语句。
　※重点提示：while型循环语句中循环体的执行次数可以从0到无穷。若第一次计算表达式的值为0，则循环体执行0次；若表达式恒为真，则陷入死循环。
4.1.2 while循环的执行过程
while循环的执行过程是：
计算while后表达式的值，
当值为非零时，执行循环体中的语句；
当值为零时，退出while循环。
例如：计算1+2+3+…+100。
main()
{ int i,sum=0;
i=1;
while(i<=100)
{
sum+=i;
i++;
}
printf("d\n",sum);}
程序运行结果为：5050
（1）循环语句中“sum+=i”相当于“sum=sum+i”，建议读者采用前一种写法，因为它不仅比后一种写法编码短，而且更能体现C语言的特色。
（2）注意，在循环体中应有使循环趋于结束的语句。
例如，本例中的“i++;”，每循环一次i的值就增加1，当i>100时，循环条件就不满足，循环到此结束。如果无此语句，则i的值一直不变，循环永不结束，这就称为“死循环”。在程序设计中，是不允许死循环出现的。
※重点提示：在循环体中应有使循环趋于结束的语句。在程序设计中，是不允许死循环出现的。
第二节 do-while语句
一、do-while语句的一般形式
do{
循环语句；
}
while（表达式）；
以下是几点说明：
1．do是C语言的关键字，必须和while联合使用。
2．在while（表达式）后的分号“；”不可丢，它表示do-while语句的结束。
3．while后括号中的表达式可以是任意合法的表达式，由它来控制循环是否执行。
4．do-while之间的循环体可以是一条可执行语句也可以是由“{}”构成的符合语句。
二、 do-while循环的执行过程
　　do-while语句的执行过程是：
（1）先执行一次指定的循环语句。
（2）然后判断表达式的值，若为真（非0），重复（1），否则跳出循环。
　do while语句的特点是：先执行语句，后判断表达式的值。故do While语句又称“直到型”循环结构。由于是先执行后判断，因此do while语句的循环语句至少被执行一次。
　注意:while圆括号后面有一个分号“；”，书写时不能丢。
例如：用do while循环结构来计算1+2+3+…+100。
例4.3：
main()
{ int i,n=0;
i=0;
do
{
i++;
++i;
}
while(n!=0);
printf(“%d",i);
}
※重点提示：do-while语句先执行语句，后判断表达式的值。故do-while语句又称“直到型”循环结构。由于是先执行后判断，因此do-while语句的循环语句至少被执行一次。
第三节 for语句
一、for语句的一般形式
for语句的一般形式为：
for（表达式1；表达式2；表达式3）
　　循环语句；
以下是几点说明：
1．表达式1一般为循环变量赋初值；表达式2一般为关系表达式或逻辑表达式，用于执行循环的条件判定；表达式3一般为赋值表达式或自增、自减表达式，用于修改循环变量的值。
2. for是C语言中的关键字。
3. 循环体语句如果只有一个，可以不加花括号；如果循环体语句超过一个，则必须用花括号括起来组成符合语句。
4. 圆括号内的三个表达式基本可以缺省，但是“；”不能省。循环体语句可以由一个空语句组成，表示不做任何动作。
二、for循环执行过程
for语句的执行过程是：
① 先计算表达式1的值。
② 再计算表达式2的值，若其值为真，则执行循环体一次；否则跳转第⑤步。
③ 然后计算表达式3的值。
④ 转回上面第②步。
⑤ 结束循环，执行for语句下面一个语句。
三、有关for语句的说明
（1）圆括号中的表达式1往往是对与循环有关的变量赋初值；表达式2类似于while语句中圆括号内的表达式，控制循环；表达式3通常是循环变量的自增，自减操作以保证不会进入死循环。
（2）for循环的一般形式可以改写为等价的while循环。
表达式1；
while(表达式2)
{
循环体语句；
表达式3；
}
（3）for语句的一般形式中的“表达式1”可以省略，即：
for（；表达式2；表达式3）
　　 循环语句；
但注意省略表达式1时，其后的分号不能省略。此时，应在for语句之前给循环变量赋初值。
（4）如果省略表达式2，即：
for（表达式1；；表达式3）
　　 循环语句；
则表示表达式2的值始终为真，循环将无终止地进行下去。
例如：
for(i=1;;i++)
printf("%d",i);
将无限循环输出1,2,3,4,5,6,……
（5）如果省略表达式3，即：
for（表达式1；表达式2；）
　　 循环语句；
此时，也将产生一个无穷循环。因此，程序设计者应另外设法保证循环能正常结束，可以将循环变量的修改部分（即表达式3）放在循环语句中控制。例如：for(i=1;i<=100;)
{ sum+=i;
i++;
}
上述for语句中没有表达式3，而是将表达式3（i++）放在循环语句中，作用相同，都能使用循环正常结束。注意表达式2后面的分号不能省略。
（6）也可以同时省略表达式1和表达式3，即：
for（；表达式2；）
　　 循环语句；
也即省略了循环的初值和循环变量的修改部分，此时完全等价于while语句。
（7）同时省略表达式1、表达式2和表达式3，即：
for（；；）
　　 循环语句；
相当于赋循环变量的初值，循环控制条件始终为真，不修改循环变量，故循环将无终止地进行下去。
（8）在for语句中，表达式1和表达式3不仅可以使用简单表达式，也可以使用逗号表达式，即包含一个以上的简单表达式，中间用逗号间隔。在逗号表达式内按自左至右求解，整个表达式的值为其中最右边的表达式的值。例如：
for(i=1;i<=100;i++,sum=sum+i)
相当于
for(i=1;i<=100;i++)
　　 sum=sum+i;
（9）在for语句中，表达式一般为关系表达式或逻辑表达式，但也可以是其他表达式（如字符表达式、数值表达式）。
（10）for语句的循环语句可以是空语句。
例子：for(i=1;i<=1000;i++);
注意以上语句最后的分号不能省略，它代表一个空语句。
例如：用for循环结构来计算1+2+3+…+100。
main()
{
int i,sum=0;
for(i=1;i<=100;i++)
sum+=i;
printf("%d\n",sum);
}
程序运行结果为：5050
　※重点提示：for语句中的表达式可以部分或全部省略，但两个分号不能省略，且三个表达式均省略时，循环将会无限制执行，而形成死循环。因此，编写程序时，在for后面的一对圆括号内，应只含有能对循环进行控制的表达式，其它的操作尽量放在循环体内完成。
第四节 循环结构的嵌套
1．循环嵌套的形式
　　在一个循环体内又完整地包含了另一个循环，称为循环嵌套。循环的嵌套可以是多层，但每一层循环在逻辑上必须是完整的。例如以下几种形式的二重嵌套。
2．关于循环嵌套的几点说明
（1）使用嵌套时，应注意一个循环结构应完整地嵌套在另一个循环体内，不允许循环体间交叉。例如以下循环结构是不正确的：
while()
{…
do
{…}
}
while();
（2）除了上述二重嵌套外，还可以有三重嵌套、四重嵌套等多层嵌套。
（3）嵌套的外循环和内循环的循环控制变量不得同名，但并列的内、外循环允许有同名的循环控制变量。例如以下为合法的循环结构：
for(j=1;j<=10;j++)
{ …
for(i=1;i<=10;i++)
{…}
　　for(i=1;i<=10;i++)
{…}
　　…
}
3．循环嵌套程序举例
利用双层for循环结构打印出9×9乘法表。
main()
{
int i,j;
for(i=1;i<10;i++)
printf("%5d",i);
printf("\n");
for(i=1;i<=46;i++)
printf("-");
printf("\n");
for(i=1;i<10;i++)
{
for(j=1;j<=9;j++)
printf("%5d",i*j);
printf("\n");
}
}
程序运行结果为：
1 2 3 4 5 6 7 8 9
--------------------------------------------------------------------
1 2 3 4 5 6 7 8 9
2 4 6 8 10 12 14 16 18
3 6 9 12 15 18 21 24 27
4 8 12 16 20 24 28 32 36
5 10 15 20 25 30 35 40 45
6 12 18 24 30 36 42 48 54
7 14 21 28 35 42 49 56 63
8 16 24 32 40 48 56 64 72
9 18 27 36 45 54 63 72 81
第五节 break语句和continue语句
一、break语句
在第四章中我们介绍过，使用break语句可以使流程跳出switch语句体，在循环结构中，也可以使用break语句使流程跳出本层循环体，从而提前结束本层循环。
　　break语句的一般形式为：
　break；
关于break语句有以下几点说明：
（1）break语句不能用于循环语句和switch语句之外的任何其他语句中。
（2）break语句只能用于循环体内，不能用在循环语句上。如for(i=1;i<10;break,i++)是不正确的。
（3）break语句只能跳出一层循环，即从当前循环层中跳出。如果要跳出多层循环，可使用goto语句。
例如：设计一个程序，求能同时满足除以3余1、除以5余3、除以7余5、除以9余7的最小正整数。
main()
{
int i;
for(i=1;;i++)
if(i%3= =1&&i%5= =3&&i%7= =5&&i%9= =7)
break;
printf("%d\n",i);
}
程序运行结果为：313
由于此题无法确定循环的条件和循环次数，因此应采用无限循环配以break语句的方法。
※重点提示：当break语句出现在循环体中的switch语句体内时，其作用只是跳出该switch语句体，当break语句出现在循环体中，但并不在switch语句体内时，则在执行break后，跳出本层循环。
二、continue语句
1．continue语句的一般形式
continue语句的作用是结束本次循环，即不再执行循环体中continue语句之后的语句，而是跳转到循环的开始处，进行下一次是否执行循环的判定。
它的一般形式为：
continue；
2．关于continue语句的几点说明
（1）continue语句只是结束循环结构中的本次循环，并非跳出整个循环过程。具体说：对while和do~while语句，遇continue语句后，转向执行while之后圆括号内的条件表达式的判断；对for语句，遇continue语句后，转向执行表达式3。
（2）执行continue语句并没有使整个循环终止。
（3）continue语句与break语句有本质的区别：continue语句只是结束本次循环，而不终止整个循环的执行；而break语句的作用则是强制终止整个循环过程。
三、continue语句与break语句的区别
例如：打印出数字0~10，但跳过（即不输出）数字5。
main()
{
int i;
for(i=0;i<=10;i++)
{
if(i==5)
continue;
printf("%5d",i);
}
}
程序运行结果为：
0 1 2 3 4 6 7 8 9 10
如果在本例中将第7行的“continue;”语句，改为“break;”语句，则输出结果为：
　　0 1 2 3 4
　　可以清楚地看出break语句是终止整个循环过程，它与continue语句作用是截然不同的。
　※重点提示：当break语句出现在循环体中的switch语句体内时，其作用只是跳出该switch语句体，当break语句出现在循环体中，但并不在switch语句体内时，则在执行break后，跳出本层循环。