C语言入门（13）——循环

在递归调用中，其实每次递归都是在重复做同样一件事，比如求阶乘就是把n乘到(n-1)!上然后把结果返回。虽说是重复，但每次做都稍微有一点区别（n的值不一样），这种每次都有点区别的重复工作称为迭代。

我们使用计算机的主要目的之一就是让它做重复迭代的工作，因为把一件工作重复做成千上万次而不出错正是计算机最擅长的，也是人类最不擅长的。虽然迭代用递归来做就够了，但C语言提供了循环语句使迭代程序写起来更方便。

循环是程序中一种很重要的结构。它的特点是，在给定条件成立时，反复执行某程序段，直到条件不成立为止。给定的条件称为循环条件，反复执行的程序段称为循环体。C语言提供了多种循环语句，可以组成各种不同形式的循环结构：

1、用while语句；

2、用do-while语句；

3、用for语句；

4、用goto语句和if语句构成循环；

while循环语句

while语句的一般形式为：

while(表达式)
{
	语句;
}

其中表达式是循环条件，用来控制循环体是否执行。一般为关系表达式或逻辑表达式，也可以是C语言其他类型的合法表达式。

语句为循环体，是循环重复执行的部分，这部分语句被称为内嵌语句，可以是基本语句、控制语句，也可以是复合语句，

它的功能是：先判断表达式，若为真则执行循环体，再判断表达式，重复上述过程，直到表达式为假时退出循环其执行过程可用下图表示。

下面的例子实现了用while语句计算从1加到100的值。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    inti,sum= 0;
    i= 1;
    while(i<= 100){
        sum= sum + i;
        i++;
    }
    printf("%d\n",sum);
    system("pause");
    return0;
}

运行结果：

使用while循环需要注意的地方：

1、在循环体中，语句的先后位置必须符合逻辑，否则会影响运算结果。

2、while循环先判断表达式，后执行循环体。循环体有可能一次也不执行。

3、循环体若包含一个以上语句，应该用{}括起来。

4、循环体应包含有使循环趋向结束的语句，比如下面的例子

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    inta= 0, n;
    printf("请输入一个数字:\n ");
    scanf("%d",&n);
    while(n--)
        printf("%d  ", a++* 2);
    system("pause");
    return0;
}

运行结果：

本例程序将执行n次循环，每执行一次，n值减1。循环体输出表达式a++*2的值。该表达式等效于(a*2; a++)。

5、下列情况，退出while循环

条件表达式不成立（为零）

循环体内遇 break ,goto

6、无限循环的形式为：

while(1)
{
	循环体;
}

7、为了保证循环正常运行，应该特别注意：

注意对循环控制条件的描述。例如下面一个统计从键盘输入一行字符的个数的例子：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    intn= 0;
    printf("请输入一个字符串:\n");
    while(getchar() != '\n')
    {
        n++;
    }
    printf("字符串的长度是：%d\n", n);
    system("pause");
    return0;
}

运行结果：

本例程序中的循环条件为getchar()!='\n'，其意义是，，只要从键盘输入的字符不是回车就继续循环。循环体n++完成对输入字符个数计数。从而程序实现了对输入一行字符的字符个数计数。

注意控制条件的初始状态（初始值）

注意循环体内部对控制条件的影响

do-while循环语句

do-while语句的一般形式为：

    do
        语句
    while(表达式);

do-while语句的功能是：先执行循环中的语句，然后再判断表达式是否为真，如果为真则继续循环；如果为假，则终止循环。因此，do-while循环至少要执行一次循环语句。其执行过程可用下图表示。

while和do-while都能实现循环控制，while结构程序通常都可以转换成do-while结构

他们之间的区别是：

do- while 语句先执行循环体再判断条件，循环体至少执行一次；

while 语句先判断条件再执行循环体，循环体有可能一次也不执行；

do-while循环体中一定要有能使表达式值趋于0的操作(如i++)，否则会出现死循环。

下面的例子演示了用do-while语句计算从1加到100的值

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    inti,sum= 0;
    i= 1;
    do{
        sum= sum + i;
        i++;
    } while(i<= 100);
    printf("%d\n",sum);
    system("pause");
    return0;
}

运行结果：

do-while无限循环的样式：

do{
       循环体;
}while(1);

for循环

在C语言中，for语句使用最为灵活，它完全可以取代 while语句。它的一般形式为：

for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
{
	语句;
}

它的执行过程如下：

1.      先求解表达式1。

2.      求解表达式2，若其值为真（非0），则执行for语句中指定的内嵌语句，然后执行下面第3）步；若其值为假（0），则结束循环，转到第5）步。

3.      求解表达式3。

4.      转回上面第2）步继续执行。

5.      循环结束，执行for语句下面的一个语句。

其执行过程可用下图表示。

for语句最简单的应用形式：

for(循环变量赋初值; 循环条件; 循环变量增量)
{
	语句;
}

循环变量赋初值总是一个赋值语句，它用来给循环控制变量赋初值；循环条件是一个关系表达式，它决定什么时候退出循环；循环变量增量，定义循环控制变量每循环一次后按什么方式变化。这三个部分之间用分号(;)分开。例如：

for( i=1; i<=100; i++ )
	sum=sum+i;

先给i赋初值1，判断i是否小于等于100，若是则执行语句，之后值增加1。再重新判断，直到条件为假，即i>100时，结束循环。相当于：

i=1;
while(i<=100)
{
   sum=sum+i;
   i++;
}

对于for循环中语句的一般形式，就是如下的while循环形式：

 表达式1;
 while(表达式2)

{
       语句
       表达式3;
}

使用for语句应该注意：

1、 for循环中的“表达式1（循环变量赋初值）”、“表达式2(循环条件)”和“表达式3（循环变量增量）”都是选择项，即可以缺省，但分号(;)不能缺省。

2)、省略了“表达式1（循环变量赋初值）”，表示不对循环控制变量赋初值。

3、省略了“表达式2(循环条件)”，则不做其它处理时便成为死循环。例如：

for( i=1; ; i++ )
{
	sum=sum+i;
}

相当于：

i = 1;
while (1)
{
    sum = sum+ i;
    i++;
}

4) 省略了“表达式3(循环变量增量)”，则不对循环控制变量进行操作，这时可在语句体中加入修改循环控制变量的语句。例如：

for (i= 1; i <= 100;){
    sum = sum+ i;
    i++;
}

5) 省略了“表达式1（循环变量赋初值）”和“表达式3（循环变量增量）”。例如：

for (; i<= 100;)
{
    sum = sum+ i;
    i++;
}

相当于：

while (i<= 100)
{
    sum = sum+ i;
    i++;
}

6) 3个表达式都可以省略。例如：

for( ; ; )
{
    语句
}

相当于：

while(1)
{
    语句
}

7) 表达式1可以是设置循环变量的初值的赋值表达式，也可以是其他表达式。例如：

for (sum = 0; i<= 100; i++)
{
    sum = sum+ i;
}

8) 表达式1和表达式3可以是一个简单表达式也可以是逗号表达式。

for (sum = 0, i= 1; i <= 100; i++)
{
    sum = sum+ i;
}

或：

for (i= 0, j = 100; i<= 100; i++, j--)
{
    k = i+ j;
}

9) 表达式2一般是关系表达式或逻辑表达式，但也可是数值表达式或字符表达式，只要其值非零，就执行循环体。例如：

for (i= 0; (c = getchar()) != '\n';i+= c);

又如：

for ( ; (c = getchar())!= '\n'; )
{
    printf("%c",c);
}

goto-if循环：

goto语句是一种无条件转移语句，与BASIC中的goto语句相似。goto 语句的使用格式为：

     goto 语句标号;

其中标号是一个有效的标识符，这个标识符加上一个“:”一起出现在函数内某处，执行goto语句后，程序将跳转到该标号处并执行其后的语句。

另外标号必须与goto语句同处于一个函数中，但可以不在一个循环层中。通常goto语句与if条件语句连用，当满足某一条件时，程序跳到标号处运行。

goto语句通常不用，主要因为它将使程序层次不清，且不易读，但在多层嵌套退出时，用goto语句则比较合理。

下面的代码实现了使用goto语句和if语句构成循环求1+2+3+......+100的和。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    inti,sum= 0;
    i= 1;
loop:
    if(i<= 100)
    {
        sum= sum + i;
        i++;
        gotoloop;
    }
    printf("%d\n",sum);
    system("pause");
    return0;
}

概括起来，C语言有四种循环：goto语句构成的循环、while循环、do-while循环和for循环。

四种循环的比较：

1、四种循环都可以用来处理同一个问题，一般可以互相代替。但一般不提倡用goto型循环，不但因为其蹩脚，我们也极力建议不要使用goto语句，尽量使用其他语句代替。

2、while和do-while循环，循环体中应包括使循环趋于结束的语句。

3、for语句功能最强，也最常用。

4、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。

for循环是最常用的循环，它的功能强大，可以代替其他循环。