从零开始学习C语言丨循环结构

2022-11-04 15:39:20 浏览数 (2484)
本文发布于微信公众号：三玹
首先，我们先来认识一下什么是循环？循环是在满足某个条件的情况下，让计算机帮忙重复执行某个命令或者某一块命令。
C语言中的循环结构包括了：for循环、while循环、do...while循环以及嵌套循环。
for循环
先来看一下 for 循环的语法结构：
for(init;condition;increment){
  statements;
}
for循环要具备的四个部分：
1、init：初始值。一般是变量赋值，只在第一次循环的时候才会被使用到，之后的每一次循环就用不到这个初始值。其作用是为了赋给后面的 condition 中进行判断。
2、condition：判断式。循环结构中的判断条件，第一次循环开始前接收 init 传过来的值，往后是接收 increment 传过来的值。判断是否成立，成立则开始循环，不成立就结束循环。
3、statements：执行语句。当 condition 里面的条件满足时，则会开始执行循环代码块里面的指令。
4、increment：增量表达式。每一次循环执行完语句后，都会调用 increment 中的命令，更新 init 定义的变量的值。然后传给 condition，继续循环。
接下来，我们来用 for 循环来打印 0-100 的内容：
for(int i=0;i<=100;i++){
  printf("%d", i);
}
第一个初始值，初始化了一个 int 类型的变量 i，并给它一个初始值 0。当然声明变量的行为，也可以在 for 循环之外定义的。
不过这两者是有区别的。for循环里面定义的称为临时变量，当for循环结束后，这个变量就从内存中删掉了，在循环结构之外使用变量 i 是会报错的；for循环外面定义的称为全局变量，即使循环结束，变量 i 还是存在，且此时的值是 101。


一般建议是在for循环中进行变量的初始化。
第二个判断式，判断 i 是否小等于100，是的话就执行下面的打印命令，不是的话就结束循环不再运行。
第三个执行语句，每循环一次都会执行一次打印命令，把此时 i 的值打印在控制台。
第四个增量表达式，每循环一次，i 变量就自增一次，然后传给判断式进行判断。以此往复 2-4 的内容。
那么有朋友要问，除了自增，我想自减行吗？
当然也是可以的。同样是打印0-100之间的数字，但是要求是从100开始。这时候初始值要初始化 i 变量的值是 100，判断式是小等于 0，增量表达式就可以使用自减 i--。
while循环
同样，while循环也是需要初始值，判断式，执行语句以及增量表达式。
语法结构：
int i = 0;
while(i <= 5){
  printf("%d", i);
  i++;
}

和 for 循环不同的是，while 的初始值得在循环体外面进行初始化，然后将初始化后的变量传递给 while 关键字后面括号里的条件判断式。

do...while循环
和while循环很相似，但又有不同。同时，do...while是一种比较特殊的循环结构，即便判断的条件不满足，都至少会执行一次循环体的内容。
来看一个简单的例子：
int i = 0;
do{
  i++;
  printf("%d\n", i);
}while(i<0);
printf("%d", i);
如果按照 while 循环，首先会将初始化的 i 变量代入while后面的判断式。显然结果是不满足的，因此是不会执行代码块里面的内容。所以在while循环里面，这个案例只输出了一个 0。
但在do...while里，这段代码的结果输出是：1 1。
按照我的理解，计算机语言是按顺序执行的，那么do...while循环首先被执行的是 do 后面的代码块。因此，执行了一次累加和打印命令。
紧接着运行到while的判断式，结果不满足条件，该循环就结束了。
最后再执行代码块外面的打印命令，而此时变量 i 的值已经发生了改变，结果就是 1 1。
嵌套循环
循环结构同判断结构一样，也是可以进行嵌套（套娃行为）的。
例如：循环打印1-10中的所有值，在打印每一个值的时候，同时跟着要打印 3 个 1。（用for循环写）
for(int i=1;i<=10;i++){
  printf("%d",i);
  for(int j=1;i<=3;i++){
    printf("1");
  }
}
嵌套的行为在代码中建议是尽可能少用，一是影响代码的阅读性，二是会导致后期代码维护变得困难。
所以，嵌套这个行为尽可能少用；当不得不用的使用，也要尽可能少嵌套的层数，一般三个就差不多了。
关键字
C语言中有三个被应用在循环中的关键字，分别是：
break：用来终结循环的。
continue：用来跳过循环中符合某个条件的内容。
goto：用来把控制无条件转移到同一函数内被标记的语言。但这个关键字通常都不被建议使用，就不在这里展开了。
break 和 continue 在循环中通常需要和判断结构结合在一起使用。
首先看一下 break 的使用。例如：我有一百个苹果，但我只需要从中拿出三个就够了。
for(int i=1;i<=100;i++){
  printf("你拿了%d个苹果。\n", i);
  if(i == 3){
    printf("你已经拿到3个苹果了，停手吧！");
    break;
  }
}
运行结果：
你拿了1个苹果。
你拿了2个苹果。
你拿了3个苹果。
你已经拿到3个苹果了，停手吧！
再来看一下 continue 的使用。例如：10 以内的数字，除了 3 的倍数的数字，其他都要打印出来。
int i=0;
while(i<10){
  if(i % 3 == 0){
    continue;
  }
  printf("%d", i);
}
运行结果：0124578
死循环
前面都是在满足条件的情况下发生，那么如果一直都不满足判断式的条件，那么结果会是怎么样呢？
答案很明显，就是会一直循环下去，永不停息。
这种情况就会导致程序一直在运行当中，不会正常结束。这种情况就类似于先帝创业未半，而中道崩殂。也就被称之为死循环。
在程序中，一旦出现循环的判断条件一直处于满足的情况下，就要注意了。
死循环，一般都是要和 break 关键字结合在一起的，用来强行终止循环。
下面来看一下 for循环、while循环、do...while循环的死循环状态。
// for循环
for(int i=0; i < 1; ){
  printf("循环中...");
}
// while循环
while(1){
  printf("循环中...");
}
// do...while循环
do{
  printf("循环中...");
}while(1);
想要让循环成为了一个死循环其实很简单，只要保证循环中判断条件式的结果一直是为真，也就是符合条件的情况。
总结
关于循环结构的知识就讲到这里结束了，文中有什么不足之处，希望大家可以在评论区留下宝贵建议。下一篇，准备用学习的判断和循环结构来实现简单的算法——二分法以及冒泡排序。