设计结构——循环结构

news2024/9/19 12:47:30

循环结构

什么是循环

代码的重复执行，就叫做循环。

循环的分类

无限循环：程序设计中尽量避免无限循环。(程序中的无限循环必须可控)
有限循环：循环限定循环次数或者循环的条件。

循环的构成

循环体
循环条件

循环实现的三要素

循环变量初始化
循环条件
循环变量更新

当型循环的实现

while

语法：

while(循环条件)

{

循环语句；

}

说明：

循环条件的返回值必须是布尔类型，在C语言中，布尔类型为真使用非0 来表示，布尔类型为假使用 0 表示。
{} 包起来的内容整体称之为为循环体。
我们要在循环体中控制循环条件的变化，否则会产生死循环。

执行过程：

请添加图片描述

特点：

先判断，后执行，循环体语句有可能一次都不执行。

案例：

/*
需求：while循环案例：如何编程来计算1 + 2 + 3 + … + 100？
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 定义一个变量，保存累加和
    int sum = 0;
    // 定义一个循环变量
    int i = 1;
    while(i <= 100) // 循环条件，这里可以有关系表达式、逻辑表达式，表达式运算结果是boolean(1,0)
    {
        // 累加计算
        // sum = sum + i;
        sum += i;
        // 给循环变量赋值，用来影响循环条件
        i++;
    }
    printf("1~100的累加和是：%d\n",sum);
    return 0;
}

while死循环

while(1) // 我们会在死循环进行必要的限制

for…

语法：

for(①表达式1;②表达式2;③表达式3)

{

④循环体语句；

}

说明：

() 中可以只保留两个分号，举例： (;;）
① 是循环变量，我们需要赋初值，循环变量可以是列表，多个循环变量使用逗号分隔，举例： int i=0,j=0
② 是循环条件，用来限制循环的次数，循环条件支持关系表达式，如果加入逻辑表达式，会变成复合表达式，举例： i < 10 && j < 10
③ 改变循环条件，支持列表，这里可以使用赋值表达式，举例： i++,j++
执行顺序：①②④③ --> ②④③ --> ②④③ … --> ②，这里①只执行1次。

执行过程：

请添加图片描述

特点：

先判断，后执行，循环体语句有可能一次都不执行。

案例：

/**
* 需求：for循环案例-求1～100之间的偶数和
*/
#include <stdio.h>
// while实现
void while_test()
{
    int sum = 0;
    int i = 1;
    while(i <= 100)
    {
        if(i % 2 == 0)
        {
        	sum += i;
        }
    i++;
    }
    printf("while实现：1～100之间的偶数和%d\n",sum);
}
// for实现
void for_test()
{
    int sum = 0;
    for(int i = 1;i <= 100;i++) // 死循环表示：while(1)、for(;;)
    {
        if(i % 2 == 0)
        {
            sum += i;
        }
    }
    printf("for实现：1～100之间的偶数和：%d\n",sum);
}
int main()
{
    while_test();
    for_test();
    return 0;
}

案例：

/*
需求：for案例-用户可通过键盘录入一个整数n，用来作为阶乘的最高位数
*/
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
    int n = 1;// 接受控制台输入，作为阶乘最高位
    int r = 1;// 用来接收计算结果
    printf("请输入一个整数：\n");
    scanf("%d",&n);
    // 循环实现阶乘
    for(int i = 1;i <= fabs(n);i++)
    {
    	r *= i;
    }
    printf("1~%d之间的阶乘的结果是：%d\n",n,r);
    return 0;
}

总结

for语句使用语法规则上，降低/避免因为忘记循环条件更新操作，而引起的产生无限循环的几率。
应用场合：for语句往往应用于循环次数事先可以确定的场景。

for死循环

for(表达式1;;表达式3);

for(;;);

案例：

/*
需求：for案例-求Fibonacci数列前20个数。
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    int f1 = 1;// 前一个数，默认是1，因为第1个是1
    int f2 = 1;// 后一个数，默认是1，因为第2个是1
    int i = 1;// 循环变量
    for(;i <= 20;i++)
    {
        printf("%12d%12d",f1,f2);
        // 一行显示两个数，每两个换一行
        if(i % 2 == 0)
        {
        	printf("\n");
        }
        f1 = f1 + f2; // f1 = 2 = 1+1
        f2 = f2 + f1; // f2 = 3 = 1+2
    }
    return 0;
}

直到型循环的实现

do…while

语法：

do

{

循环体;

} while(循环条件);

说明：

循环条件的返回值必须是布尔类型，在C语言中，布尔类型为真使用非0 来表示，布尔类型为假使用 0 表示。
{} 包起来的内容整体称之为为循环体。
我们要在循环体中控制循环条件的变化，否则会产生死循环。

执行过程：

请添加图片描述

特点：

先执行，后判断，循环体语句至少执行一次。

案例：

/*
需求：do..while案例：求1～100之间奇数的累加和
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 创建一个变量，用来存储累加和
    int sum = 0;
        // 创建循环变量，默认值1
    int i = 1;
    do
    {
        // 判断i是否是奇数
        if(i % 2 != 0)
        {
        	sum += i;
        }
        i++;// 改变循环变量的值
    }while(i <= 100);
    printf("1~100之间奇数的累加和是：%d\n",sum);
    return 0;
}

循环的嵌套

3种循环（while、do……while、for）可以互相嵌套。在前一个循环结构的内部又存在一个完整的循环结果

案例：

/**
* 需求：嵌套for循环案例-求100～200之间的所有素数
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
    int num = 100;// 存放100～200之间的自然数
    int i = 2;// 循环变量，默认从2开始，因为自然数除以1没有意义 102,100～102, 102%100,102%101
    int isPrime = 1;// 用来记录1～自身之间能整除的次数 6, 2~5, 6%2,6%3,6%4,6%5
    // 第1层for循环：生成100～200之间的自然数
    for(;num <= 200; num++)
    {
        // 默认是素数
        isPrime = 1;
        // 第2层循环，生成 2～自身-1的自然数，用于和自身校验，是否能够整除，如果有1个能被整除，就说明不
        是素数
        for(i = 2; i < num -1; i++)
        {
            if(num % i == 0)
            {
            	isPrime = 0;// 不是素数
            }
        }
        if(isPrime) // 条件判断：isPrime == 1 缩写 isPrime
        {
        	printf("%d ",num);
        }
    }
    printf("\n");
    return 0;
}