【C语言】循环

C语言是结构化的程序设计语言，这里的结构指的是顺序结构、选择结构、循环结构，C语言是能够实现这三种结构的，其实我们如果仔细分析，我们日常所见的事情都可以拆分为这三种结构或者这三种结构的组合。

我们可以使用 if 、 switch 实现分支结构，使用 for 、 while 、 do while 实现循环结构。

while循环

C语言提供了3种循环语句， while 就是其中一种，接下来就介绍一下 while 语句。
while 语句的语法结构和 if 语句非常相似。

if 和 while的对比

if(表达式)
 语句;
 
 
while(表达式)
 语句;//如果循环体想包含更多的语句，可以加上⼤括号

可以对比来看一下具体代码:

//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
 if(1)
 printf("hehe\n"); //if后边条件满⾜，打印⼀次hehe
 return 0;
}

//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
 while(1)
 printf("hehe\n"); //while后边的条件满⾜，死循环的打印hehe
 return 0;
}

这就是他们的区别，while语句是可以实现循环效果的。

while语句的执行流程

首先上来就是执行判断表达式，表达式的值为0，循环直接结束；表达式的值不为0，则执行循环语句，语句执行完后再继续判断，是否进行下一次判断。

while循环的实践

在屏幕上打印1~10的值

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)
 {
	 printf("%d ", i);
	 i = i+1;
 }
 return 0;
}

练习

输入一个正的整数，逆序打印这个整数的每一位
例如：
输入：1234，输出：4 3 2 1
输入：521，输出：1 2 5

题目解析

1. 要想得到n的最低位，可以使用n%10的运算，得到的余数就是最低位，如：1234%10得到4
2. 要想去掉n的最低位，找出倒数第二位，则使用 n=n/10 操作就可以去掉最低位的，如：
   n=1234/10得到123，123相较于1234就去掉了最低位，123%10就得到倒数第二位3。
3. 循环1和2两个步骤，在n变成0之前，就能到所有的位。

参考代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int n = 0;
 scanf("%d", &n);
 while(n)
 {
	 printf("%d ", n%10);
	 n /= 10;
 }
 return 0;
}

for循环

语法形式

for 循环是三种循环中使用最多的， for 循环的语法形式如下：

for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
语句；//如果循环体想包含更多的语句，可以加上⼤括号

表达式1 用于循环变量的初始化
表达式2 用于循环结束条件的判断
表达式3 用于循环变量的调整

for循环的执行流程

首先执行表达式1初始化循环变量，接下来就是执行 表达式2 的判断部分， 表达式2 的结果如果==0，则循环结束； 表达式2 的结果如果!=0，则执行循环语句，循环语句执行完后，再去执行表达式3 ,调整循环变量，然后再去表达式2的地方执行判断， 表达式2 的结果是否为0，决定循环是否继续。

整个循环的过程中，表达式1初始化部分只被执行1次，剩下的就是表达式2、循环语句、表达式3在循环。

for循环的实践

练习：在屏幕上打印1~10的值
参考代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0;
 for(i=1; i<=10; i++)
 {
 	printf("%d ", i);
 }
 
 return 0;
}

运行结果：

while循环和for循环的对比

for 和 while 在实现循环的过程中都有初始化、判断、调整这三个部分，但是 for 循环的三个部分非常集中，便于代码的维护，而如果代码较多的时候 while 循环的三个部分就比较分散，所以从形式上 for 循环要更优一些。

练习

计算1~100之间3的倍数的数字之和

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0;
 int sum = 0;
 for(i=1; i<=100; i++)
 {
	 if(i % 3 == 0)
	 sum += i;
 }
 printf("%d\n", sum);
 return 0;
}

//⼩⼩的优化
//如果能直接产⽣3的倍数的数字就省去了多余的循环和判断
#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0;
 int sum = 0;
 for(i=3; i<=100; i+=3)
 {
 	sum += i;
 }
 printf("%d\n", sum);
 return 0;
}

do-while循环

语法形式

在循环语句中 do while 语句的使用最少，它的语法如下：

do
 语句；
while(表达式)；

while 和 for 这两种循环都是先判断，条件如果满足就进入循环，执行循环语句，如果不满足就跳出循环；

而 do while 循环则是先直接进入循环体，执行循环语句，然后再执行 while 后的判断表达式，表达式为真，就会进行下一次，表达式为假，则不再继续循环。

do while循环的执行流程

在 do while 循环中先执行图上的“语句”，执行完语句，在去执行“判断表达式”，判断表达式的结果是!=0，则继续循环，执行循环语句；判断表达式的结果==0，则循环结束。

所以在 do while 语句中循环体是至少执行一次的，这是 do while 循环比较特殊的地方。

do while循环的实例

在屏幕上打印1~10的值

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 do
 {
	 printf("%d ", i);
	 i = i + 1;
 }while(i<=10);
 
 return 0;
}

一般 do while 使用在循环体至少被执行一次的场景下，所以较少一些。

练习

输入一个正整数，计算这个整数是几位数？
例如：
输入：1234 输出：4
输入：12 输出：2

#include <stdio.h>
int main()
{
 int n = 0;
 scanf("%d", &n);
 int cnt = 0;
 do
 {
	 cnt++;
	 n = n / 10;
 } while (n);
 
 printf("%d\n", cnt);
 return 0;
}

这里并非必须使用 do while 语句，但是这个代码就比较适合使用 do while 循环，因为n即使是0，也是1位数，要统计位数的。

break和continue语句

在循环执行的过程中，如果某些状况发生的时候，需要提前终止循环，这是非常常见的现象。C语言中提供了 break 和 continue 两个关键字，就是应该到循环中的。

• break 的作用是用于永久的终止循环，只要 break 被执行，直接就会跳出循环，继续往后执行。
• continue 的作用是跳过本次循环 continue 后边的代码，在 for 循环和 while 循环中有所差异的。

while循环中的break和continue

break举例

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)
 {
	 if(i == 5)
	 	break;//当i等于5后，就执⾏break，循环就终⽌了
	 printf("%d ", i);
	 i = i+1;
 }
 return 0;
}

执行结果：

打印了1,2,3,4后，当i等于5的时候，循环正 break 的地方终止，不再打印，不再循环。
所以 break 的作用就是永久的终止循环，只要 break 被执行， break 外的第一层循环就终止了。
那以后我们在循环中，想在某种条件下终止循环，则可以使用 break 来完成我们想要的效果。

continue举例

continue 是继续的意思，在循环中的作用就是跳过本次循环中 continue 后边的代码，继续进行下一次循环的判断。
上面的代码，如果把 break 换成 continue 会是什么结果呢？

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)
 {
	 if(i == 5)
	 	continue;
	 //当i等于5后，就执⾏continue，直接跳过continue的代码，去循环的判断的地⽅
	 //因为这⾥跳过了i = i+1，所以i⼀直为5，程序陷⼊和死循环
	 printf("%d ", i);
	 i = i+1;
 }
 return 0;
}

到这里我们就能分析出来， continue 可以帮助我们跳过某一次循环 continue 后边的代码，直接到循环的判断部分，进行下一次循环的判断，如果循环的调整是在 continue 后边的话，可能会造成死循环。

for循环中的break和continue

break举例

其实和 while 循环中的 break 一样， for 循环中的 break 也是用于终止循环的，不管循环还需要循环多少次，只要执行到了break ，循环就彻底终止，直接上代码。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 for(i=1; i<=10; i++)
 {
	 if(i == 5)
	 	break;
	 printf("%d ", i);
 }
 return 0;
}

运行结果：

break 的作用是永久的终止循环，未来我们在某个条件发生的时候，不想再继续循环的时候，就可以使用 break 来完成。

continue举例

上面的代码，如果把 break 换成 continue 会是什么结果呢？

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 for(i=1; i<=10; i++)
 {
	 if(i == 5)
	 	continue;//这⾥continue跳过了后边的打印，来到了i++的调整部分
	 printf("%d ", i);
 }
 return 0;
}

所以在 for 循环中 continue 的作用是跳过本次循环中 continue 后的代码，直接去到循环的调整部分。
未来当某个条件发生的时候，本次循环无需再执行后续某些操作的时候，就可以使用continue 来实现。

在这里我们也可以对比一下 while 循环和 for 循环中 continue 的区别：

do while循环中的break和continue

do.while 语句中的 break 和 continue 的作用和 while 循环中几乎一模一样，大家下来可以自行测试并体会。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 
 do
 {
	 if(i == 5)
	 	break;
	 printf("%d ", i);
	 i = i + 1;
 }while(i<=10);
 
 return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 
 do
{
	 if(i == 5)
	 	continue;
	 printf("%d ", i);
	 i = i + 1;
 }while(i<=10);
 
 return 0;
}

循环的嵌套

前面介绍了三种循环 while ， do while ， for ，这三种循环往往会嵌套在一起才能更好的解决问题，就是我们所说的：循环嵌套，这里我们就看一个例子。

找出100~200之间的素数，并打印在屏幕上。
注：素数又称质数，只能被1和本身整除的数字。

题目解析：

1. 要从100-200之间找出素数，⾸先得有100~200之间的数，这⾥可以使用循环解决。
2. 假设要判断i是否为素数，需要拿2-i-1之间的数字去试除i，需要产生2~i-1之间的数字，也可以使用循环解决。
3. 如果2~i-1之间有数字能整除i，则i不是素数，如果都不能整除，则i是素数。

参考代码：

#include <stdio.h>
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;
}
 

goto语句

C语言提供了一种非常特别的语法，就是 goto 语句和跳转标号， goto 语句可以实现在同一个函数内跳转到设置好的标号处。
例如：

#include <stdio.h>
int main()
{
 printf("hehe\n");
 goto next:
 printf("haha\n");
 
next:
 printf("跳过了haha的打印\n"); 
 return 0;
}

goto 语句如果使用不当，就会导致在函数内部随意乱跳转，打乱程序的执行流程，所以我们的建议是能不用尽量不去使用；但是 goto 语句也不是一无是处，在多层循环的代码中，如果想快速跳出使用goto 就非常的方便了。

for(...)
{
	 for(...)
	 {
		 for(...)
		 {
			 if(disaster)
			 goto error;
		 }
	 }
 }
error:
 //...

本来 for 循环想提前退出得使用break ，一个 break 只能跳出一层 for 循环，如果3层循环嵌套就得使用3个 break 才能跳出循环，所以在这种情况下我们使用 goto 语句就会更加的快捷。