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從零開始學習C語言丨循環(huán)結構

三玹 2022-11-04 15:39:20 瀏覽數(shù) (2410)
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原文: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg3OTc3MjcyOQ==&mid=2247483800&idx=1&sn=189523820d4631aae7c3bbc090ff2a71&chksm=cf7e14cef8099dd8cb363d77af5960feb809cc60a0d8b5af4940e11400fef1ebf621d64a7344&scene=178&cur_album_id=2588823761982849025#rd
本文發(fā)布于微信公眾號：三玹
首先，我們先來認識一下什么是循環(huán)？循環(huán)是在滿足某個條件的情況下，讓計算機幫忙重復執(zhí)行某個命令或者某一塊命令。
C語言中的循環(huán)結構包括了：for循環(huán)、while循環(huán)、do...while循環(huán)以及嵌套循環(huán)。
for循環(huán)
先來看一下 for 循環(huán)的語法結構：
for(init;condition;increment){
  statements;
}
for循環(huán)要具備的四個部分：
1、init：初始值。一般是變量賦值，只在第一次循環(huán)的時候才會被使用到，之后的每一次循環(huán)就用不到這個初始值。其作用是為了賦給后面的 condition 中進行判斷。
2、condition：判斷式。循環(huán)結構中的判斷條件，第一次循環(huán)開始前接收 init 傳過來的值，往后是接收 increment 傳過來的值。判斷是否成立，成立則開始循環(huán)，不成立就結束循環(huán)。
3、statements：執(zhí)行語句。當 condition 里面的條件滿足時，則會開始執(zhí)行循環(huán)代碼塊里面的指令。
4、increment：增量表達式。每一次循環(huán)執(zhí)行完語句后，都會調用 increment 中的命令，更新 init 定義的變量的值。然后傳給 condition，繼續(xù)循環(huán)。
接下來，我們來用 for 循環(huán)來打印 0-100 的內容：
for(int i=0;i<=100;i++){
  printf("%d", i);
}
第一個初始值，初始化了一個 int 類型的變量 i，并給它一個初始值 0。當然聲明變量的行為，也可以在 for 循環(huán)之外定義的。
不過這兩者是有區(qū)別的。for循環(huán)里面定義的稱為臨時變量，當for循環(huán)結束后，這個變量就從內存中刪掉了，在循環(huán)結構之外使用變量 i 是會報錯的；for循環(huán)外面定義的稱為全局變量，即使循環(huán)結束，變量 i 還是存在，且此時的值是 101。


一般建議是在for循環(huán)中進行變量的初始化。
第二個判斷式，判斷 i 是否小等于100，是的話就執(zhí)行下面的打印命令，不是的話就結束循環(huán)不再運行。
第三個執(zhí)行語句，每循環(huán)一次都會執(zhí)行一次打印命令，把此時 i 的值打印在控制臺。
第四個增量表達式，每循環(huán)一次，i 變量就自增一次，然后傳給判斷式進行判斷。以此往復 2-4 的內容。
那么有朋友要問，除了自增，我想自減行嗎？
當然也是可以的。同樣是打印0-100之間的數(shù)字，但是要求是從100開始。這時候初始值要初始化 i 變量的值是 100，判斷式是小等于 0，增量表達式就可以使用自減 i--。
while循環(huán)
同樣，while循環(huán)也是需要初始值，判斷式，執(zhí)行語句以及增量表達式。
語法結構：
int i = 0;
while(i <= 5){
  printf("%d", i);
  i++;
}

和 for 循環(huán)不同的是，while 的初始值得在循環(huán)體外面進行初始化，然后將初始化后的變量傳遞給 while 關鍵字后面括號里的條件判斷式。

do...while循環(huán)
和while循環(huán)很相似，但又有不同。同時，do...while是一種比較特殊的循環(huán)結構，即便判斷的條件不滿足，都至少會執(zhí)行一次循環(huán)體的內容。
來看一個簡單的例子：
int i = 0;
do{
  i++;
  printf("%d\n", i);
}while(i<0);
printf("%d", i);
如果按照 while 循環(huán)，首先會將初始化的 i 變量代入while后面的判斷式。顯然結果是不滿足的，因此是不會執(zhí)行代碼塊里面的內容。所以在while循環(huán)里面，這個案例只輸出了一個 0。
但在do...while里，這段代碼的結果輸出是：1 1。
按照我的理解，計算機語言是按順序執(zhí)行的，那么do...while循環(huán)首先被執(zhí)行的是 do 后面的代碼塊。因此，執(zhí)行了一次累加和打印命令。
緊接著運行到while的判斷式，結果不滿足條件，該循環(huán)就結束了。
最后再執(zhí)行代碼塊外面的打印命令，而此時變量 i 的值已經(jīng)發(fā)生了改變，結果就是 1 1。
嵌套循環(huán)
循環(huán)結構同判斷結構一樣，也是可以進行嵌套（套娃行為）的。
例如：循環(huán)打印1-10中的所有值，在打印每一個值的時候，同時跟著要打印 3 個 1。（用for循環(huán)寫）
for(int i=1;i<=10;i++){
  printf("%d",i);
  for(int j=1;i<=3;i++){
    printf("1");
  }
}
嵌套的行為在代碼中建議是盡可能少用，一是影響代碼的閱讀性，二是會導致后期代碼維護變得困難。
所以，嵌套這個行為盡可能少用；當不得不用的使用，也要盡可能少嵌套的層數(shù)，一般三個就差不多了。
關鍵字
C語言中有三個被應用在循環(huán)中的關鍵字，分別是：
break：用來終結循環(huán)的。
continue：用來跳過循環(huán)中符合某個條件的內容。
goto：用來把控制無條件轉移到同一函數(shù)內被標記的語言。但這個關鍵字通常都不被建議使用，就不在這里展開了。
break 和 continue 在循環(huán)中通常需要和判斷結構結合在一起使用。
首先看一下 break 的使用。例如：我有一百個蘋果，但我只需要從中拿出三個就夠了。
for(int i=1;i<=100;i++){
  printf("你拿了%d個蘋果。\n", i);
  if(i == 3){
    printf("你已經(jīng)拿到3個蘋果了，停手吧！");
    break;
  }
}
運行結果：
你拿了1個蘋果。
你拿了2個蘋果。
你拿了3個蘋果。
你已經(jīng)拿到3個蘋果了，停手吧！
再來看一下 continue 的使用。例如：10 以內的數(shù)字，除了 3 的倍數(shù)的數(shù)字，其他都要打印出來。
int i=0;
while(i<10){
  if(i % 3 == 0){
    continue;
  }
  printf("%d", i);
}
運行結果：0124578
死循環(huán)
前面都是在滿足條件的情況下發(fā)生，那么如果一直都不滿足判斷式的條件，那么結果會是怎么樣呢？
答案很明顯，就是會一直循環(huán)下去，永不停息。
這種情況就會導致程序一直在運行當中，不會正常結束。這種情況就類似于先帝創(chuàng)業(yè)未半，而中道崩殂。也就被稱之為死循環(huán)。
在程序中，一旦出現(xiàn)循環(huán)的判斷條件一直處于滿足的情況下，就要注意了。
死循環(huán)，一般都是要和 break 關鍵字結合在一起的，用來強行終止循環(huán)。
下面來看一下 for循環(huán)、while循環(huán)、do...while循環(huán)的死循環(huán)狀態(tài)。
// for循環(huán)
for(int i=0; i < 1; ){
  printf("循環(huán)中...");
}
// while循環(huán)
while(1){
  printf("循環(huán)中...");
}
// do...while循環(huán)
do{
  printf("循環(huán)中...");
}while(1);
想要讓循環(huán)成為了一個死循環(huán)其實很簡單，只要保證循環(huán)中判斷條件式的結果一直是為真，也就是符合條件的情況。
總結
關于循環(huán)結構的知識就講到這里結束了，文中有什么不足之處，希望大家可以在評論區(qū)留下寶貴建議。下一篇，準備用學習的判斷和循環(huán)結構來實現(xiàn)簡單的算法——二分法以及冒泡排序。


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