C语言循环语句解析

一、循环的重要性

想象一下你需要打印100次"Hello World"，如果没有循环，你需要写100行printf语句！循环让计算机能够重复执行特定代码块，是编程中不可或缺的结构。本文将全面介绍C语言中的各种循环语句，帮助你掌握重复执行代码的艺术。

二、C语言中的循环类型

C语言提供了四种主要的循环结构：

1. goto语句与if构成的循环
2. while循环
3. do-while循环
4. for循环

三、goto语句：无条件跳转

基本语法

标签名:
    // 代码
goto 标签名;

示例：简单计数循环

#include <stdio.h>

int main() {
    int count = 0;
    
loop: // 标签
    printf("%d\n", count);
    count++;
    
    if (count < 5) {
        goto loop; // 跳转到标签处
    }
    
    return 0;
}

使用场景与注意事项

• 适用场景：错误处理、跳出多重嵌套循环
• 注意事项：
  • 过度使用会降低代码可读性
  • 只能在函数内部跳转，不能跨函数
  • 一般建议限制使用，优先考虑其他循环结构

四、while循环：先判断后执行

基本语法

while (条件表达式) {
    // 循环体
}

示例：计算1到100的和

#include <stdio.h>

int main() {
    int sum = 0;
    int i = 1;
    
    while (i <= 100) {
        sum += i;
        i++;
    }
    
    printf("1到100的和是: %d\n", sum);
    return 0;
}

特点与注意事项

• 特点：先检查条件，条件为真才执行循环体
• 无限循环：while(1) { } 会一直执行，常用于服务器程序等
• 重要提示：即使循环体只有一行代码，也建议使用大括号

五、do-while循环：先执行后判断

基本语法

do {
    // 循环体
} while (条件表达式);

示例：至少执行一次的循环

#include <stdio.h>

int main() {
    int number;
    
    do {
        printf("请输入一个正数: ");
        scanf("%d", &number);
    } while (number <= 0);
    
    printf("你输入的是: %d\n", number);
    return 0;
}

特点与注意事项

• 特点：至少执行一次循环体，然后再检查条件
• 适用场景：需要至少执行一次的情况，如菜单选择、输入验证
• 注意：不要忘记while后面的分号

六、for循环：最常用的循环结构

基本语法

for (初始化; 条件; 更新) {
    // 循环体
}

示例：打印乘法表

#include <stdio.h>

int main() {
    for (int i = 1; i <= 9; i++) {
        for (int j = 1; j <= i; j++) {
            printf("%d×%d=%-2d ", j, i, i * j);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

高级用法：多变量控制

#include <stdio.h>

int main() {
    // 同时控制两个变量
    for (int i = 0, j = 10; i < j; i++, j--) {
        printf("i = %d, j = %d\n", i, j);
    }
    return 0;
}

for循环的特殊形式

for (;;) { }          // 无限循环
for (int i = 0; ; i++) { } // 条件永远为真
for (; i < 10;) { }   // 省略初始化和更新

七、循环控制语句

1. break语句：跳出循环

#include <stdio.h>

int main() {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        if (i == 5) {
            break; // 当i等于5时跳出循环
        }
        printf("%d ", i);
    }
    // 输出: 0 1 2 3 4
    return 0;
}

2. continue语句：跳过本次循环

#include <stdio.h>

int main() {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        if (i % 2 == 0) {
            continue; // 跳过偶数
        }
        printf("%d ", i);
    }
    // 输出: 1 3 5 7 9
    return 0;
}

break与continue的区别

特性	break	continue
作用	完全终止循环	跳过当前迭代，继续下一次循环
使用场景	满足某个条件时提前结束循环	满足某个条件时跳过当前循环

八、循环嵌套

示例：打印图案

#include <stdio.h>

int main() {
    int rows = 5;
    
    // 外层循环控制行数
    for (int i = 1; i <= rows; i++) {
        // 内层循环控制每行的星号数
        for (int j = 1; j <= i; j++) {
            printf("* ");
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

输出结果：

* 
* * 
* * * 
* * * * 
* * * * * 

九、循环选择指南

循环类型	适用场景	特点
while	不确定循环次数的情况	先判断后执行
do-while	至少需要执行一次的情况	先执行后判断
for	已知循环次数的情况	结构清晰，易于控制
goto	特殊情况，如错误处理	灵活但降低可读性

十、实战练习

练习1：数字金字塔

#include <stdio.h>

int main() {
    int n = 5;
    
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        // 打印空格
        for (int j = 1; j <= n - i; j++) {
            printf(" ");
        }
        
        // 打印数字
        for (int k = 1; k <= i; k++) {
            printf("%d ", k);
        }
        
        printf("\n");
    }
    
    return 0;
}

练习2：寻找素数

#include <stdio.h>

int main() {
    int limit = 100;
    
    printf("1到100之间的素数: ");
    for (int i = 2; i <= limit; i++) {
        int isPrime = 1; // 假设i是素数
        
        // 检查i是否能被2到i-1之间的数整除
        for (int j = 2; j * j <= i; j++) {
            if (i % j == 0) {
                isPrime = 0; // 不是素数
                break;
            }
        }
        
        if (isPrime) {
            printf("%d ", i);
        }
    }
    
    return 0;
}

练习3：简易计算器（可重复使用）

#include <stdio.h>

int main() {
    char choice;
    
    do {
        float num1, num2;
        char operator;
        
        printf("请输入表达式 (例如: 5 + 3): ");
        scanf("%f %c %f", &num1, &operator, &num2);
        
        switch (operator) {
            case '+':
                printf("结果: %.2f\n", num1 + num2);
                break;
            case '-':
                printf("结果: %.2f\n", num1 - num2);
                break;
            case '*':
                printf("结果: %.2f\n", num1 * num2);
                break;
            case '/':
                if (num2 != 0) {
                    printf("结果: %.2f\n", num1 / num2);
                } else {
                    printf("错误: 除数不能为0\n");
                }
                break;
            default:
                printf("错误: 不支持的运算符\n");
        }
        
        printf("是否继续? (y/n): ");
        scanf(" %c", &choice); // 注意前面的空格，用于吸收换行符
        
    } while (choice == 'y' || choice == 'Y');
    
    printf("感谢使用计算器!\n");
    return 0;
}

十一、常见错误与调试技巧

1. 无限循环：确保循环条件最终会变为假
2. 忘记更新循环变量：特别是在while和do-while循环中
3. 混淆break和continue：记住break完全退出循环，continue跳过当前迭代
4. 循环嵌套错误：确保内层循环的变量与外层不同
5. 使用调试技巧：
   • 添加打印语句跟踪变量值
   • 使用调试器设置断点
   • 简化问题，先测试小范围情况

十二、总结

循环是C语言编程的核心概念之一，掌握好循环语句对于编写高效、简洁的代码至关重要：

1. while循环适用于不确定循环次数的情况
2. do-while循环确保至少执行一次循环体
3. for循环最适合已知循环次数的情况
4. break和continue提供了更精细的循环控制
5. 循环嵌套可以处理更复杂的问题