《C语言程序设计》读书笔记（第6章——循环控制）

6.1 概述

循环结构的特点是：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。如打印10万次"hello world"。其中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，可以构成不同形式的循环结构：

• 用goto语句和if语句构成循环
• 用while语句
• 用do-while语句
• 用for语句

6.2 goto语句以及用goto语句构成循环

goto语句的基本语法格式如下：

goto 语句标号;

语法说明：

• 语句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。
• 语句标号必须与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。

示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 用goto语句和if语句构成循环，来计算1到100所有数的和
    int i = 1, sum = 0;
    loop:// 语句标号名自定义即可
    if (i <= 100) {
        sum += i;
        i++;
        goto loop;// 跳到语句标号处
    }
    printf("1+2+...+100=%d", sum);
}

6.3 while语句

while语句的语法如下：

while(表达式){
    循环体
}

语义：计算表达式的值，当值为真(非0)时， 执行循环体语句。

示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 用while循环计算1到100所有数的总和
    int i = 1, sum = 0;
    while (i <= 100) {
        sum += i;
        i++;
    }
    printf("1+2+...+100=%d", sum);
}

注意事项：

• 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。如while(n--)也是可以的。
• 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。推荐即使只有一条语句也括起来。

6.4 do-while语句

do-while语句的基本语法如下：

do{
    语句
}while(表达式);

示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 用do-while循环计算1到100所有数的总和
    int i = 1, sum = 0;
    do {
        sum += i;
        i++;
    } while (i <= 100);
    printf("1+2+...+100=%d", sum);
}

注意事项：

• 这个循环与while循环的不同在于：它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。
• do-while循环至少要执行一次循环语句。
• 当有许多语句参加循环时, 要用"{“和”}"把它们括起来。

6.5 for语句

for语句很常用，它的语法如下：

for(表达式1; 表达式2; 表达式3){
    语句
}

// 容易理解的形式
// 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`;`分开
for(循环变量赋初值; 循环条件; 循环变量增量){
    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，则执行下面的第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。

示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 用for循环计算1到100所有数的总和
    int i, sum = 0;
    // 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。
    for (i = 1; i <= 100; i++) {
        sum += i;
    }
    printf("1+2+...+100=%d", sum);
}

注意事项：

• 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“；”不能缺省。如for(;;)。
• 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。
• 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。如for(i=1;;i++)便是死循环。
• 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。如for(i=1; i<=100; ){sum+=i; i++;}。
• 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)”。如for(; i<=100; ){sum+=i; i++;}等价于while(i<=100){sum+=i; i++;}。
• 3个表达式都可以省略。如for(;;)语句等价于while(1)语句。
• 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。如for(sum=0;i<=100;i++){sum+=i;}。
• 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。如for(sum=0,i=1;i<=100;i++){sum+=i;}；如for(i=0,j=100; i<=100; i++,j--){k=i+j;}。
• 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。如for(;(c=getchar())!='\n';){printf("%c",c);}。

6.6 循环的嵌套

循环语句中还可以有循环，while、do-while、for循环都可以相互嵌套。示例如下：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i, j, k;
    printf("i j k\n");
    for (i = 0; i < 2; i++) {
        for (j = 0; j < 2; j++) {
            for (k = 0; k < 2; k++) {
                printf("%d %d %d\n", i, j, k);
            }
        }
    }
}

例如，使用双层循环来打印一个九九乘法表：

#include <stdio.h>

int main() {
    for (int i = 1; i < 10; i++) {
        for (int j = 1; j <= i; j++) {
            printf("%d*%d=%d\t", i, j, (i * j));
        }
        printf("\n");
    }
}

打印结果如下：

1*1=1
2*1=2   2*2=4
3*1=3   3*2=6   3*3=9
4*1=4   4*2=8   4*3=12  4*4=16
5*1=5   5*2=10  5*3=15  5*4=20  5*5=25
6*1=6   6*2=12  6*3=18  6*4=24  6*5=30  6*6=36
7*1=7   7*2=14  7*3=21  7*4=28  7*5=35  7*6=42  7*7=49
8*1=8   8*2=16  8*3=24  8*4=32  8*5=40  8*6=48  8*7=56  8*8=64
9*1=9   9*2=18  9*3=27  9*4=36  9*5=45  9*6=54  9*7=63  9*8=72  9*9=81

6.7 几种循环的比较

• 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。
• while和do-while循环，循环体中应包括使循环趋于结束的语句。for语句功能最强。
• 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。

6.8 break和continue语句

6.8.1 break语句

break语句通常用于循环语句和switch语句中：

• 当break用于switch语句中时，可以使程序跳出switch而执行switch以后的语句。
• 当break语句用于do-while、for、while循环语句中时,可使程序终止循环而执行循环后面的语句, 通常break语句总是与if语句联在一起。即满足条件时便跳出循环。

示例：

int main() {
    while (1) {
        char c = getchar();
        // 当输入大写字母'Q'后退出循环
        if (c == 'Q') {
            break;
        }
        printf("%c", c);
    }
}

注意事项：

• break语句对if-else的条件语句不起作用。
• 在多层循环中, 一个break语句只向外跳一层。

6.8.2 continue语句

continue语句的作用是跳过本次循环而强制执行下一次循环。continue语句只用在for、while、do-while等循环体中，常与if条件语句一起使用，用来加速循环。

int main() {
    // 打印0到100之间的所有偶数
    for (int i = 0; i <= 100; i++) {
        if (i % 2 == 0) {
            printf("%d\t", i);
        }
    }
}