循环结构体现了我们简化重复动作的思想。c语言提供了三种循环结构,分别是while循环,for循环,do--while循环。
一、while循环
我们首先来探讨最简单的while语句。while语句的语法与if语句十分相似。它的使用方法如下:
while(表达式)
语句;(如果有多条语句,可以使用大括号括起来)
1.while与if对比
接下来我们写一段代码将两者进行对比:
int main() { int a = 0; if (a == 0) { printf("hehe\n"); } return 0; }
运行结果:
当a满足if条件时,输出hehe。接下来将if改为while:
int main() { int a = 0; while (a == 0) { printf("hehe\n"); } return 0; }
运行结果:
可以看到,程序无限输出hehe。这是因为无论循环多少次,while中的判断语句恒为真。
2.while的执行流程
所以,while循环的逻辑是:首先计算表达式,如果表达式的值为0(假),循环直接结束;如果表达式的值为非0(真),则执行之后的语句。一次执行结束后,再次判断表达式的值,循环往复。如果某次表达式的值为0,则退出循环。
while循环流程图:
接下来让我们练练手,写一个程序循环输出1~10:
int main() { int i = 1; while (i <= 10) { printf("%d ", i); i++; } return 0; }
程序首先定义变量i的值为1,i小于等于10,进入循环,每次打印值后,i自增1。直到i的值超过10,循环结束。这样就在屏幕上打印出了1~10。
二、do--while循环
do--while循环的执行流程与while循环相似,但使用场景较少。它的语法如下:
do
语句;(如果有多条语句,可以用大括号括起来)
while(表达式);
1.do--while的执行流程
do--while语句的逻辑是:先执行语句,当语句全部执行完毕后,进行while后的表达式判断,如果为假,则程序顺序进行;如果为真,则再次执行语句,循环往复,直到某次表达式为假,则退出循环。
它的执行流程图:
我们将之前的打印1~10改写为do--while的形式:
int main() { int i = 1; do { printf("%d ", i); i++; } while (i <= 10); return 0; }
三、for循环
for循环是三种循环中逻辑最复杂的,也是使用频率最高的。它的语法如下:
for(表达式1;表达式2;表达式3)
语句;(如果有多条语句,可以用大括号括起来)
1.for循环的执行流程
for循环的逻辑是:首先执行表达式1,一般情况下,它用来初始化局部变量。之后执行表达式2,如果表达式2为真,则执行之后的语句。所以表达式2通常做逻辑判断。当语句执行结束后,再执行表达式3,执行结束后重新执行表达式2判断,以此循环往复。所以表达式3通常用作调整循环变量。这里需要注意:整个for循环过程中,表达式1只会执行一次。每次循环结束后,都会执行表达式3。当然,某些情况下也可以不写表达式,直接用分号隔开。
它的执行流程图如下:
接下来我们将1~10的打印改写为for循环形式:
int main() { int i = 0; for (i = 1; i <= 10; i++) { printf("%d ", i); } return 0; }
2.for循环与while循环的对比
for循环与while循环都是比较常见的。实际上while循环也具有初始化,判断,调整三个部分,只不过相对于while循环,for循环的这三部分更加集中。接下来我们将两者进行对比:
不难看出,虽然for循环较难理解,但是对这三种控制的集中性很高。而while循环的初始化和调整部分较为分散,在这方面显然for循环更优。
四、循环中的break语句和continue语句
当我们的循环执行到一定次数时,可能需要提前终止循环,这样我们就需要使用break或者continue语句。break语句的作用是永久终止循环,只要在循环中执行了break语句,那么就会直接跳出循环语句,执行之后的语句。而continue的作用是结束本次循环,从下次循环开始进行。
我们以while循环为例:
int main() { int i = 1; while (i <= 10) { if (i == 5) { break; } printf("%d ", i); i++; } return 0; }
当i的值为5时,使用break跳出循环。所以输出结果是:
接下来试一试continue的效果:
int main() { int i = 0; for (i = 1; i <= 10; i++) { if (i == 5) { continue; } printf("%d ", i); } return 0; }
程序的运行结果:
可以看到,程序陷入了死循环。因为当i的值为5时,会结束本次循环,而i就始终无法自增,也就是说i的值一直为5,一直重新循环。
接下来,我们将continue使用在for语句当中看看效果。
int main() { int i = 0; for (i = 1; i <= 10; i++) { if (i == 5) { continue; } printf("%d ", i); } return 0; }
运行结果:
这次循环终止了,并且没有输出5。这是因为for循环和while循环使用continue的逻辑略有不同。在while循环中,continue结束本次循环后,对变量i的调整也会一并跳过,但是在for循环中,结束本次循环之后会执行表达式3,就达到了改变变量i的效果,下一次循环时i的值不再为5。
以下是三种循环语句使用break和continue的执行流程图:
五、循环的嵌套
某些复杂的情况下,为了解决问题,循环也可以嵌套使用。我们写一个程序用来打印100~200之间的素数:
int main() { int i = 0; //循环产⽣100~200的数字 for(i=100; i<=200; i++) { //判断i是否为素数 //循环产⽣2~i-1之间的数字 int j = 0; int flag = 1;//假设i是素数 for(j=2; j<i; j++) { if(i % j == 0) { flag = 0; break; } } if(flag == 1) printf("%d ", i); } return 0; }
使用两层嵌套,外层用来产生100~200的数字,而内层用来判断每个数字是否为素数,如果是,则输出该数。