循环结构程序设计
为什么需要循环控制
循环结构或称重复结构
几乎每一种计算机高级语言都提供了循环控制，用来处理需要进行的重复操作
大多数的应用程序都会包含循环结构
循环结构和顺序结构、选择结构是结构化程序设计的3中基本结构，它们是各种复杂程序的基本构成单元。
用 while 语句实现循环
while 语句的一般形式：while (表达式) 语句
其中“语句”就是循环体。循环体只能是一个语句，可以是一个简单的语句，还可以是复合语句（用花括号包起来的若干语句）
执行循环体的次数是由循环条件控制的，这个循环条件就是“表达式”，它也成为循环条件式。
当循环条件式的值为“真”（非0）时，就执行循环，否则就不执行循环语句
在执行 while 语句时，先检查循环条件表达式的值，当为非0值（真）时，就执行 while 语句中的循环体语句；当表达式为0（假）时，不执行循环体语句
while 循环流程：
while循环的特点：先判断条件表达式，后执行循环体语句
例：求1+2+3+...+100的值
//例：求1+2+3+...+100的值
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int i = 1, sum = 0;
while (i < 101)
{
sum += i;
i++;
}
printf("%d\n", sum);
return 0;
}在VS编译器内会报C4996错误，解决见下文：（下同）
运行结果：
循环体如果包含一个以上的语句，应该用花括号括起来，作为复合语句出现。如果不加花括号则 while 语句的范围只到 while 后面的第一个分号处。
循环体中应该有使循环趋向于结束的语句。
用 do...while 语句实现循环
do...while 语句的执行过程是：先执行循环体，然后再检查条件是否成立，若成立则再执行循环体。
do...while 语句的特点是：先无条件的执行循环体，然后判断循环条件是否成立
//do...while 语句的一般形式：
do
语句
while (表达式);do...while 循环的流程：
先执行一次指定的循环体语句，然后判别表达式，当表达式的值为非零（真）时，返回重新执行循环体语句，如此反复，直到表达式的值等于0（假）为止，此时循环结束
例：求1+2+3+...+100的值
//例：求1+2+3+...+100的值
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int i = 1, sum = 0;
do
{
sum += i;
i++;
} while (i < 101);
printf("%d\n", sum);
return 0;
}运行结果：
对同一个问题可以用 while 语句处理，也可以用 do...while 语句处理。do...while 结构可以转换为 while 结构。
在一般情况下，用 while 语句和用 do...while 语句处理同一问题时，若二者的循环体部分是一致的，那么结果也是一致的。但是如果 while 后面的表达式一开始就是为假（0值）时，两种循环的结果是不同的，while 循环一次不进行，但是 do...while 循环会进行一次循环。
当 while 后面的表达式的第一次的值为“真”时，两种循环得到的结果相同；否则，二者结果不相同（指二者具有相同的循环体的情况）
用 for 语句实现循环
for 语句更为灵活，不仅可以用于循环次数已经确定的情况，还可以用于循环次数不确定而只给出循环结束条件的情况，它完全可以代替 while 语句
//for语句的一般形式：
for (表达式1; 表达式2; 表达式3)
语句3个表达式的主要作用：
- 表达式1：设置初始条件，只执行一次。可以为零个、一个或多个变量设置初值
- 表达式2：是循环条件表达式，用来判别是否继续循环。在每次执行循环体前先执行此表达式，决定是否继续执行循环
- 作为循环的调整，例如使循环变量增值，它是在执行完循环体后才进行的
//for语句的理解：
for (循环变量赋初值; 循环条件; 循环变量增值)
语句for 语句的执行过程：
- 先求解表达式1
- 求解表达式2，若此条件表达式的值为真（非0）则执行 for 语句中循环体，然后执行第3步；若为假（0），则结束循环，转到第5步
- 求解表达式3
- 转回步骤2继续执行
- 循环结束，执行 for 语句下面的一个语句
for 循环的过程：
//for 语句的一般形式：
for (表达式1; 表达式2; 表达式3)
语句
//改写为 while 语句：
表达式1;
while (表达式2)
{
语句;
表达式3;
}
//二者无条件等价“表达式1”可以忽略，即不设置初值，但是分号不能省略
“表达式2”可以忽略，即不用“表达式2”来作为循环条件表达式，不设置和检查循环的条件
“表达式3”可以忽略
“表达式1”可以是设置循环变量初值的赋值表达式，也可以是与循环变量无关的其他表达式
“表达式3”也可以是与循环控制无关的任意表达式
“表达式1”和“表达式3”可以是一个简单的表达式，也可以是逗号表达式，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顺序求解，整个逗号表达式的值为最右边的表达式的值
“表达式2”一般是关系表达式或逻辑表达式，但也可以是数值表达式或字符表达式，只要其值为非零，就执行循环体
从终端键盘向计算机输入时，是在按 Enter 键以后才将一批数据一起送到内存缓冲区中去的。
C语言的 for 语句比其他语言（如 FORTRAN，Pascal）中的 for 语句功能强得多。可以把循环体和一些与循环控制无关的操作也作为“表达式1”或“表达式3”出现，这样程序可以短小简洁。过分的利用这一特点会使 for 语句显的杂乱，可读性降低，最好不要把与循环控制无关的内容放到 for 语句中
循环的嵌套
一个循环体内又包含另一个完整的循环结构，称为循环嵌套。内嵌的循环中还可以嵌套循环，这就是多层循环。各种语言中关于循环的嵌套的概念是一致的
3种循环（ while 循环、do...while 循环和 for 循环）可以互相嵌套。
循环嵌套的例子：
几种循环的比较
3种循环都可以用来处理同一问题，一般情况下它们可以互相代替
在 while 循环和 do...while 循环中，只在 while 后面的括号内执行循环条件，因此为了使循环能正常结束，应在循环体中包含使循环趋于结束的语句
for 循环可以在“表达式3”中包含使循环趋于结束的操作，甚至可以将循环体中的操作全部放到“表达式3”中。
for 语句的功能更强，凡是用 while 循环能完成的，用 for 循环都能实现
用 while 和 do...while 循环时，循环变量初始化的操作应在 while 和 do...while 语句之前完成，而 for 语句可以在“表达式1”中实现循环变量的初始化
while 循环、 do...while 循环和 for 循环，都可以用 break 语句跳出循环，用 continue 语句结束本次循环
改变循环执行的状态
可以用 break 语句和 continue 语句来实现提前结束循环
用 break 语句提前终止循环
break 语句还可以用来宠循环体内跳出循环体，即提前结束循环，接着执行循环下面的语句
例：在全系1000学生中，征集慈善募捐，当总数达到10万元时就结束，统计此时捐款的人数，以及平均每人捐款的数目
//在全系1000学生中，征集慈善募捐，当总数达到10万元时就结束，统计此时捐款的人数，以及平均每人捐款的数目
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int iTotle = 100000;
int iSum = 0;
int iCount = 0;
while (1)
{
int money;
printf("请输入捐款数目\n");
scanf("%d", &money);
iSum += money;
iCount++;
if (iSum >= iTotle)
break;
}
printf("捐款人数%d，平均每人捐款的数目%lf", iCount, iSum / (double)iCount);
return 0;
}运行结果：
break 语句的一般形式为：break;其作用是使流程跳到循环体之外，接着执行循环体下面的语句
break 语句只能用于循环语句和 switch 语句之中，而不能单独使用
用 continue 语句提前结束本次循环
例：要求输出100~200之间的不能被3整除的数
//要求输出100~200之间的不能被3整除的数
#include <stdio.h>
int main(void)
{
for (int i = 100; i < 201; i++)
{
if (0 == i % 3)
continue;
printf("%d\t", i);
}
return 0;
}运行结果：
continue 语句的一般形式为：continue;其作用为结束本次循环，即跳过循环体中下面尚未执行的语句，转到循环体结束点之前，接着执行下一次循环
break 语句和 continue 语句的区别
continue 语句只结束本次循环，而不是终止整个循环的执行；而 break 语句则是结束整个循环过程，不再判断执行循环的条件是否成立
如果是双重循环，在内循环体内有一个 break 语句，是提前终止内循环，流程是跳转到内循环体之外（执行内循环体下面的语句）
#include <stdio.h>
int main(void)
{
for (int i = 1; i < 5; i++)
{
for (int j = 1; j < 6; j++)
{
printf("%d\t", i * j);
if (5 != j)
continue;
printf("\n");
}
}
return 0;
}运行结果：
循环程序举例
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main(void)
{
double sun = 0;
for (int i = 1; ; i += 2)
{
if (0 == ((i / 2) % 2))
sun += 1.0 / i;
else
sun -= 1.0 / i;
if (fabs(1.0 / i) < 1E-6)
break;
}
printf("%lf", sun * 4);
return 0;
}运行结果：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int f1 = 1, f2 = 1;
printf("%10d\t", f1);
printf("%10d\t", f2);
for (int i = 3; i < 41; i++)
{
int temp = f2;
f2 = f1 + f2;
f1 = temp;
printf("%10d\t", f2);
if (0 == (i % 5))
printf("\n");
}
return 0;
}运行结果：
例：输入一个大于 3 的整数 n，判定它是否为素数（prime，又称质数）
//输入一个大于 3 的整数 n，判定它是否为素数（prime，又称质数）
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int n;
while (1)
{
printf("请输入一个大于3的整数\n");
scanf("%d", &n);
if (n > 3)
break;
}
for (int i = 2; i < n; i++)
{
if (0 == (n % i))
{
printf("不是素数\n");
return 0;
}
}
printf("是素数\n");
return 0;
}运行结果：
例：求100~200间的全部素数
//求100~200间的全部素数
#include <stdio.h>
int main(void)
{
for (int i = 100; i < 201; i++)
{
char isPrime = 1;
for (int j = 2; j < i; j++)
{
if (0 == (i % j))
{
isPrime = 0;
break;
}
}
if (1 == isPrime)
printf("%d\t", i);
}
return 0;
}运行结果：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char ch;
while ('\n' != (ch = getchar()))
{
if (((ch >= 'A') || (ch <= 'Z')) || ((ch >= 'a') || (ch <= 'z')))
{
ch = ch + 4;
switch (ch)
{
case 91:
ch = 'A';
break;
case 92:
ch = 'B';
break;
case 93:
ch = 'C';
break;
case 94:
ch = 'D';
break;
case 123:
ch = 'a';
break;
case 124:
ch = 'b';
break;
case 125:
ch = 'c';
break;
case 126:
ch = 'd';
break;
}
}
printf("%c", ch);
}
return 0;
}运行结果：
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