循环结构程序

循环结构是程序中一种很重要的结构。其特点是， 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。

ｗｈｉｌｅ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，语句为循环体。
while语句的语义是：计算表达式的值，当值为真(非0)时， 执行循环体语句。其执行过程可用图3—4表示。 统计从键盘输入一行字符的个数。
#include <stdio.h>
void main(){
int n=0;
printf("input a string:\n");
while(getchar()!='\n') n++;
printf("%d",n);
}
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。
使用while语句应注意以下几点：
1.while语句中的表达式一般是关系表达或逻辑表达式，只要表达式的值为真(非0)即可继续循环。
void main(){
int a=0,n;
printf("\n input n: ");
scanf("%d",&n);
while (n--)
printf("%d ",a++*2);
}
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++)
2.循环体如包括有一个以上的语句，则必须用{}括起来， 组成复合语句。
3.应注意循环条件的选择以避免死循环。
void main(){
int a,n=0;
while(a=5)
printf("%d ",n++);
}
本例中while语句的循环条件为赋值表达式a=5， 因此该表达式的值永远为真，而循环体中又没有其它中止循环的手段， 因此该循环将无休止地进行下去，形成死循环。4.允许while语句的循环体又是while语句，从而形成双重循环。

ｄｏ－ｗｈｉｌｅ语句

do-while语句的一般形式为：
do
语句；
while(表达式)；
其中语句是循环体，表达式是循环条件。
do-while语句的语义是：
先执行循环体语句一次， 再判别表达式的值，若为真(非0)则继续循环，否则终止循环。
do-while语句和while语句的区别在于do-while是先执行后判断，因此do-while至少要执行一次循环体。而while是先判断后执行，如果条件不满足，则一次循环体语句也不执行。
while语句和do-while语句一般都可以相互改写。
void main(){
int a=0,n;
printf("\n input n: ");
scanf("%d",&n);
do printf("%d ",a++*2);
while (--n);
}

在本例中，循环条件改为--n，否则将多执行一次循环。这是由于先执行后判断而造成的。
对于do-while语句还应注意以下几点：
1.在if语句，while语句中， 表达式后面都不能加分号， 而在 do-while语句的表达式后面则必须加分号。
2.do-while语句也可以组成多重循环，而且也可以和while语句相互嵌套。
3.在do和while之间的循环体由多个语句组成时，也必须用{}括起来组成一个复合语句。
4.do-while和while语句相互替换时，要注意修改循环控制条件。

ｆｏｒ语句

for语句是Ｃ语言所提供的功能更强，使用更广泛的一种循环语句。其一般形式为：
for(表达式1；表达式2；表达3)
语句；
表达式1　通常用来给循环变量赋初值，一般是赋值表达式。也允许在for语句外给循环变量赋初值，此时可以省略该表达式。
表达式2　通常是循环条件，一般为关系表达式或逻辑表达式。
表达式3　通常可用来修改循环变量的值，一般是赋值语句。
这三个表达式都可以是逗号表达式， 即每个表达式都可由多个表达式组成。三个表达式都是任选项，都可以省略。
一般形式中的“语句”即为循环体语句。for语句的语义是：
1.首先计算表达式1的值。
2.再计算表达式2的值，若值为真(非0)则执行循环体一次， 否则跳出循环。
3.然后再计算表达式3的值，转回第2步重复执行。在整个for循环过程中，表达式1只计算一次，表达式2和表达式，3则可能计算多次。循环体可能多次执行，也可能一次都不执行。for 语句的执行过程如图所示。
void main(){
int n,s=0;
for(n=1;n<=100;n++)
s=s+n;
printf("s=%d\n",s);
}
用for语句计算s=1+2+3+...+99+100

int n,s=0;
for(n=1;n<=100;n++)
s=s+n;
printf("s=%d\n",s);
本例for语句中的表达式3为n++，实际上也是一种赋值语句，相当于n=n+1，以改变循环变量的值。
void main(){
int a=0,n;
printf("\n input n: ");
scanf("%d",&n);
for(;n>0;a++,n--)
printf("%d ",a*2);
}
用for语句修改例题。从0开始，输出n个连续的偶数。
int a=0,n;
printf("\n input n: ");
scanf("%d",&n);
for(;n>0;a++,n--)
printf("%d ",a*2);
本例的for语句中，表达式1已省去，循环变量的初值在for语句之前由scanf语句取得，表达式3是一个逗号表达式，由a++，n-- 两个表达式组成。每循环一次a自增1，n自减1。a的变化使输出的偶数递增，n的变化控制循次数。
在使用for语句中要注意以下几点
1.for语句中的各表达式都可省略，但分号间隔符不能少。如：for(；表达式；表达式)省去了表达式1。for(表达式；；表达式)省去了表达式2。
for(表达式；表达式；)省去了表达式3。for(；；)省去了全部表达式。
2.在循环变量已赋初值时，可省去表达式1，如例3.27即属于这种情形。如省去表达式2或表达式3则将造成无限循环， 这时应在循环体内设法结束循环。例题即属于此情况。
void main(){
int a=0,n;
printf("\n input n: ");
scanf("%d",&n);
for(;n>0;)
{ a++;n--;
printf("%d ",a*2);
}
}
本例中省略了表达式1和表达式3，由循环体内的n--语句进行循环变量n的递减，以控制循环次数。
void main(){
int a=0,n;
printf("\n input n: ");
scanf("%d",&n);
for(;;){
a++;n--;
printf("%d ",a*2);
if(n==0)break;
}
}
本例中for语句的表达式全部省去。由循环体中的语句实现循环变量的递减和循环条件的判断。当n值为0时，由break语句中止循环，转去执行for以后的程序。在此情况下，for语句已等效于while( 1)语句。如在循环体中没有相应的控制手段，则造成死循环。
3.循环体可以是空语句。
#include"stdio.h"
void main(){
int n=0;
printf("input a string:\n");
for(;getchar()!='\n';n++);
printf("%d",n);
}
本例中，省去了for语句的表达式1，表达式3也不是用来修改循环变量，而是用作输入字符的计数。这样， 就把本应在循环体中完成的计数放在表达式中完成了。因此循环体是空语句。应注意的是，空语句后的分号不可少，如缺少此分号，则把后面的printf 语句当成循环体来执行。反过来说，如循环体不为空语句时， 决不能在表达式的括号后加分号， 这样又会认为循环体是空语句而不能反复执行。这些都是编程中常见的错误，要十分注意。
4.for语句也可与while,do-while语句相互嵌套，构成多重循环。以下形成都合法的嵌套。
(1)for(){…
　　while()
　　　{…}
　　…
　　　　}
(2)do{
　　　…
　　for()
　　　{…}
　　…
　　}while();
(3)while(){
　　　　　　…
　　　　　　for()
　　　　　　　{…}
　　　　　　…
　　　　　}
(4)for(){
　　　　…
　　　　for(){
　　　　…
　　　　　}
　　　　}
void main(){
int i,j,k;
for(i=1;i<=3;i++)
{ for(j=1;j<=3-i+5;j++)
printf(" ");
for(k=1;k<=2*i-1+5;k++)
{
if(k<=5) printf(" ");
else printf("*");
}
printf("\n");
}
}

转移语句

程序中的语句通常总是按顺序方向， 或按语句功能所定义的方向执行的。如果需要改变程序的正常流向， 可以使用本小节介绍的转移语句。在Ｃ语言中提供了4种转移语句：
goto,break, continue和return。
其中的return语句只能出现在被调函数中， 用于返回主调函数，我们将在函数一章中具体介绍。 本小节介绍前三种转移语句。

1.goto语句

goto语句也称为无条件转移语句，其一般格式如下： goto 语句标号； 其中语句标号是按标识符规定书写的符号， 放在某一语句行的
前面，标号后加冒号(：)。语句标号起标识语句的作用，与goto 语句配合使用。
如： label: i++;
loop: while(x<7);
Ｃ语言不限制程序中使用标号的次数，但各标号不得重名。goto语句的语义是改变程序流向， 转去执行语句标号所标识的语句。
goto语句通常与条件语句配合使用。可用来实现条件转移， 构成循环，跳出循环体等功能。
但是，在结构化程序设计中一般不主张使用goto语句， 以免造成程序流程的混乱，使理解和调试程序都产生困难。
统计从键盘输入一行字符的个数。
#include"stdio.h"
void main(){
int n=0;
printf("input a string\n");
loop: if(getchar()!='\n')
{ n++;
goto loop;
}
printf("%d",n);
}
本例用if语句和goto语句构成循环结构。当输入字符不为'\n'时即执行n++进行计数，然后转移至if语句循环执行。直至输入字符为'\n'才停止循环。

ｂｒｅａｋ语句

break语句只能用在switch 语句或循环语句中， 其作用是跳出switch语句或跳出本层循环，转去执行后面的程序。由于break语句的转移方向是明确的，所以不需要语句标号与之配合。break语句的一般形式为： break; 上面例题中分别在switch语句和for语句中使用了break 语句作为跳转。使用break语句可以使循环语句有多个出口，在一些场合下使编程更加灵活、方便。

ｃｏｎｔｉｎｕｅ语句

continue语句只能用在循环体中，其一般格式是：
continue;
其语义是：结束本次循环，即不再执行循环体中continue 语句之后的语句，转入下一次循环条件的判断与执行。应注意的是， 本语句只结束本层本次的循环，并不跳出循环。
void main(){
int n;
for(n=7;n<=100;n++)
{
if (n%7!=0)
continue;
printf("%d ",n);
}
}
输出100以内能被7整除的数。
int n;
for(n=7;n<=100;n++)
{
if (n%7!=0)
continue;
printf("%d ",n);
}
本例中，对7～100的每一个数进行测试，如该数不能被7整除，即模运算不为0，则由continus语句转去下一次循环。只有模运算为0时，才能执行后面的printf语句，输出能被7整除的数。
#include"stdio.h"
void main(){
char a,b;
printf("input a string:\n");
b=getchar();
while((a=getchar())!='\n'){
if(a==b){
printf("same character\n");
break;
}b=a;
}
}
检查输入的一行中有无相邻两字符相同。
char a,b;
printf("input a string:\n");
b=getchar();
while((a=getchar())!='\n'){
if(a==b){
printf("same character\n");
break;
}b=a;
}
本例程序中，把第一个读入的字符送入b。然后进入循环，把下一字符读入a，比较a,b是否相等，若相等则输出提示串并中止循环，若不相等则把a中的字符赋予b，输入下一次循环。
输出100以内的素数。素数是只能被1 和本身整除的数。可用穷举法来判断一个数是否是素数。
void main(){
int n,i;
for(n=2;n<=100;n++){
for(i=2;i<n;i++)
if(n%i==0) break;
if(i>=n) printf("\t%d",n);
}
} int n,i;
for(n=2;n<=100;n++){
for(i=2;i<n;i++)
if(n%i==0) break;
if(i>=n) printf("\t%d",n);
}
本例程序中，第一层循环表示对1～100这100个数逐个判断是否是素数，共循环100次，在第二层循环中则对数n用2～n-1逐个去除，若某次除尽则跳出该层循环，说明不是素数。 如果在所有的数都是未除尽的情况下结束循环，则为素数，此时有i>=n， 故可经此判断后输出素数。然后转入下一次大循环。实际上，2以上的所有偶数均不是素数，因此可以使循环变量的步长值改为2，即每次增加2，此外只需对数n用2～n去除就可判断该数是否素数。这样将大大减少循环次数，减少程序运行时间。
#include"math.h"
void main(){
int n,i,k;
for(n=2;n<=100;n+=2){
k=sqrt(n);
for(i=2;i<k;i++)
if(n%i==0) break;
if(i>=k) printf("\t%2d",n);
}
}

小结

1.从程序执行的流程来看， 程序可分为三种最基本的结构： 顺序结构，分支结构以及循环结构

2.程序中执行部分最基本的单位是语句。Ｃ语言的语句可分为五类：
(1)表达式语句　　任何表达式末尾加上分号即可构成表达式语句， 常用的表达式语句为赋值语句。
(2)函数调用语句　　由函数调用加上分号即组成函数调用语句。
(3)控制语句　　用于控制程序流程，由专门的语句定义符及所需的表达式组成。主要有条件判断执行语句，循环执行语句，转向语句等。
(4)复合语句　　由{}把多个语句括起来组成一个语句。 复合语句被认为是单条语句，它可出现在所有允许出现语句的地方，如循环体等。
(5)空语句　　仅由分号组成，无实际功能。

3.Ｃ语言中没有提供专门的输入输出语句， 所有的输入输出都是由调用标准库函数中的输入输出函数来实现的。
scanf和getchar函数是输入函数，接收来自键盘的输入数据。
scanf是格式输入函数， 可按指定的格式输入任意类型数据。
getchar函数是字符输入函数， 只能接收单个字符。
printf和putchar函数是输出函数，向显示器屏幕输出数据。
printf是格式输出函数，可按指定的格式显示任意类型的数据。
putchar是字符显示函数，只能显示单个字符。

4.关系表达式和逻辑表达式是两种重要的表达式， 主要用于条件执行的判断和循环执行的判断。

5.Ｃ语言提供了多种形式的条件语句以构成分支结构。
(1)if语句主要用于单向选择。
(2)if-else语句主要用于双向选择。
(3)if-else-if语和switch语句用于多向选择。
这几种形式的条件语句一般来说是可以互相替代的。

6.Ｃ语言提供了三种循环语句。
(1)for语句主要用于给定循环变量初值， 步长增量以及循环次数的循环结构。
(2)循环次数及控制条件要在循环过程中才能确定的循环可用 while或do-while语句。
(3)三种循环语句可以相互嵌套组成多重循环。循环之间可以并列但不能交叉。
(4)可用转移语句把流程转出循环体外，但不能从外面转向循环体内。
(5)在循环程序中应避免出现死循环，即应保证循环变量的值在运行过程中可以得到修改，并使循环条件逐步变为假，从而结束循环。

7.Ｃ语言语句小结
名 称　　　　　　　　　一 般 形 式
简单语句　　　　　　　表达式语句表达式;
空语句;
复合语句 　　　　　　 { 语句 }
条件语句　　　　　　　if(表达式)语句;
　　　　　　　　　　　if(表达式)语句1; else语句2;
　　　　　　　　　　　if(表达式1)语句1; else if(表达式2) 语句2…else语句 n;
开关语句 　　　　　　 switch(表达式){ case常量表达式: 语句…default: 语句; }
循环语句　　　　　　　while语句
　　　　　　　　　　　while(表达式)语句;
　　　　　　　　　　　for语句 for(表达式1; 表达式2; 表达式3)语句;
　　　　　　　　　　　break语句 break;
　　　　　　　　　　　goto语句 goto;
　　　　　　　　　　　continue语句 continue;
　　　　　　　　　　　return 语句 return(表达式);

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