C语言的循环与分支-2

汽车电子技术 2023-02-21 717

描述

上期我们介绍了分支语句的两种句型：if 语句和 switch case语句。而在c语言中我们经常会需要重复地进行一些指令，但是不断的编辑重复代码不仅很繁琐，还容易出现bug，因此循环语句的使用就非常有必要。今天要介绍的就是循环语句相关的知识。

本期主要介绍三种循环语句

1） while语句

2） do while语句

```
for 语句
```
```
代码规范化
```

while语句

我们已经掌握了 if 语句

if（条件）
          语句；

当条件满足的情况下，if语句后面的语句执行，否则不执行。这个语句只会执行一次。

但我们发现生活中很多实际的例子是：同一件事情我们需要循环执行多次。

那如何去满足上述需求呢？c语言中引入了：while语句，可以实现循环。

while语句的语法结构：

while（表达式）
       循环语句；

还是使用一个代码来解释while循环的执行过程：

#include 
int main()
{
  int i = 1;
  while (i<=10)
  {
    printf("%d\\n", i);
    i++;
  }
  return 0;
}

通过代码可以看到，表达式i<=10在i==1的情况下判断为真，所以循环体中的语句执行，最后打印出1-10，那么我们可以知道，当表达式为真时，while循环才会执行，当表达式为假，循环则不会执行。那么如果表达式是一个非0的数，循环会不会一直执行呢？

#include 
int main()
{
  while (1)
  {
    printf("a");
  }
  return 0;
}

通过运行结果可以看到，当表达式为1时，while循环会一直执行循环体，也就变成了一个死循环。

while循环中的break：

#include 
int main()
{
  int i = 1;
  while (i<=10)
  {
    printf("%d\\n", i);
    if (i==5)
    {
      break;
    }
    i++;
  }
  return 0;
}

通过前面的代码我们知道这个代码是用于打印1-10，那么如果在i==5的时候加入break，会发生什么呢？

可以看到当加入了break之后，当执行到i==5时，后面的循环并没有执行，那么可以理解为break语句的意思是终止循环。

while循环中的continue语句

#include 
int main()
{
  int i = 1;
  while (i<=10)
  {
    if (i == 5)
    {
      continue;
    }
    printf("%d\\n", i);


    i++;
  }
  return 0;
}

上面我们知道了break的作用，那么continue和break有什么区别呢，通过运行结果可以看到，当输出到4时，代码进入了一个死循环，而不是像break一样终止，这是为什么呢？我来解释一下，continue的意思为继续，当代码执行到continue时，会跳过本次循环而继续下一次，从代码中看到，当i==5时，循环跳过，那么i++不会执行，i的值就不会改变，那么i==5回到表达式判断5<10，进入循环，那么这个时候i==5就又会触发continue，然后i++又不能执行，就造成i的值一直为5，一直跳过，就成了一个死循环。

do while语句

语法结构：

do {
     循环体语句；
} while（条件判断语句）；

执行流程：

①执行初始化语句

②执行循环体语句

③执行条件控制语句

④执行条件判断语句，看其结果是true还是false

如果是false，循环结束

如果是true，循环继续执行

⑤回到②继续

do while语句与while很相似，只不过do while语句是先执行循环体语句后进行条件判断

此循环语句使用的较其他两种较少，一般是在一些小游戏（猜数字，三子棋）中使用

for循环

语法结构：

for (表达式1; 表达式2; 表达式3)
{
        语句;
}

首先要强调两点：

表达式1、表达式2和表达式3之间是用分号“ ；”隔开的，千万不要写成逗号。
for(表达式1；表达式2；表达式3)的后面千万不要加分号，很多新手都会犯这种错误——会情不自禁地在后面加分号。

因为 for 循环只能控制到其后的一条语句，而在C语言中分号也是一个语句——空语句。所以如果在后面加个分号，那么 for 循环就只能控制到这个分号，下面大括号里面的语句就不属于 for 循环了。

执行流程:

//求解表达式1。
//求解表达式2。若其值为真，则执行 for 语句中指定的内嵌语句，然后执行第3步；若表达式2值为假，则结束循环，转到第5步。
//求解表达式3。
//转回上面第2步继续执行。
//循环结束，执行 for 语句下面的语句。

从这个执行过程中可以看出，“表达式1”只执行一次，循环是在“表达式2”“表达式3”和“内嵌语句”之间进行的。

for循环的最简单形式：

for (循环变量赋初值; 循环条件; 循环变量增值)
{
    语句;
}

下面我们使用for循环写一个简单的代码

例：<求 1+2+3+4+…+100 的总和。>

# include 
int main(void)
{
    int i;
    int sum = 0;  //
    for (i=1; i<=100; ++i)  //++是自加的意思, ++i相当于i = i + 1
    {
        sum = sum + i;  /*等价于sum += i;但是不建议这么写, 因为sum = sum + i看起来更清楚、更舒服*/
    }
    printf("sum = %d\\n", sum);
    return 0;
}

三种循环的区别：

for循环和while循环先判断条件是否成立，然后决定是否执行循环体（先判断后执行）

do…while循环先执行一次循环体，然后判断条件是否成立，是否继续执行循环体（先执行后判断）

代码规范化

1）if、else、for、while、do 都只能控制到其后的一条语句，如果要控制多条语句必须加大括号 {}。但基于代码规范化，if、else、for、while、do 后面的执行语句不论有多少行，就算只有一行也要加 {}。

2）像 if、for、while 等关键字之后应留一个空格再跟左括号 (，以突出关键字。

此外上面的程序还有一个知识点要跟大家说一下：从功能上讲， for(i=1; i<=100;++i)完全可以写成 for(i=1; i<101; ++i)，而且建议大家尽量使用这种写法。也就是说，循环语句的循环条件尽量写成半开半闭的，不管是 for 循环还是 while 循环。

for(i=1; i<101; ++i)实际上是 1≤i<101，是半开半闭的；而 for(i=1; i<=100; ++i)实际上是 1≤i≤100，是全闭的。那么为什么建议使用半开半闭的呢？因为如果写成 i<=100 的话，那么每次判断的时候都要判断两次，即 i<100 和 i==100，而写成 i<101 的话每次只需要判断一次。

也许有人说：程序在执行 i<=100 的时候不是将它转换成 i<100||i==100 吗？这样由“短路或”的知识可知，如果前面的为真那么后面的不就不会执行了吗？这样不也是判断一次吗？不是这样的，系统是不会将 i<=100 转换成 i<100||i==100 的，每次判断的时候 i<100 和 i==100 都要判断。

但是写成半开半闭也有一个问题，就是会影响对代码的理解。有时候写成全闭的区间理解起来才顺畅，而写成半开半闭反而不易理解，比如 `<=`右边是变量或表达式的时候。这时候要以可读性为第一要素，即哪种好理解就使用哪种。现在 CPU 速度那么快，也不在乎那点效率。所以前面说“尽量”，没有要求一定要那样写。

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