C語言程序流程設計之循環【程序流程設計】(13)

循環

需要多次重複執行一個或多個任務的問題考慮使用循環來解決。

三大循環樣式不一樣，但是本質是一樣的。

循環三要素

死循環

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int main()
{
	while (1) 
	{
		printf("xxxxxxxxxxxxx\n");
		Sleep(1000);
	}
 return 0;
}

運行結果爲：

可控循環

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int main()
{
	int i = 10;			//循環變量初始化
	while (i > 0)		//循環終止條件
	{
		printf("xxxxxxxxxx\n");
		Sleep(1000);
		i--;			//有使循環趨於結束的語句
	}
	return 0;
}

運行結果爲：

打印十次之後就會跳出循環。

可控循環的三要素

循環三要素:
循環變量初始化， 循環變量的變化（趨向終止條件）， 循環終止條件。
要做到可控三個條件缺一不可。

while “當”型循環

只有條件爲真，纔可能向下執行。有可能一次都不執行

語法結構及流程

while (表達式)
{
語句;
}

解析

計算表達式的值，當值爲真(非 0)時，執行循環體語句，一旦條件爲假，就停止執行循環體。如果條件在開始時就爲假，那麼不執行循環體語句直接退出循環。

代碼演示

用 while 語句求 1～100 所有整數的和。
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int i; int sum = 0;
i = 0;
while (i <= 100)
{
sum += i;
i++;
}
printf(“sum = %d\n”, sum);
return 0;
}
運行結果爲：

do while“直到”型循環

直到條件爲假，才終止循環。
do while循環至少執行一次。

語法及流程

do
{
	語句;
} while (表達式) ;

解析

它先執行循環體中的語句，然後再判斷條件是否爲真，如果爲真則繼續循環；如果爲假，則終止循環。

代碼演示

用 do-while 語句求 1～100 所有整數的和。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int i; int sum = 0;
	i = 0;
	do
	{
		sum += i;
		i++;
	} while (i <= 100);
	printf("sum = %d\n", sum);
	return 0;
}

運行結果爲：

while/do while 綜合案例

while 與 dowhile 的區別
如下代碼，表示求和,求輸入 1 和 11 的比較。

do while 代碼演示

#include <stdio.h>
int main()
{
	int sum = 0;
	int i;
	scanf_s("%d", &i);
	do
	{
		sum += i;
		i++;
	} while (i <= 10);
	printf("sum= %d\n", sum);
	return 0;
}

運行結果爲：

while 代碼演示

#include <stdio.h>
int main()
{
	int sum = 0;
	int i;
	scanf_s("%d", &i);
	while (i <= 10)
	{
		sum += i;
		i++;
	}
	printf("sum= %d\n", sum);
	return 0;
}

運行結果爲：

結論是，當輸入 1 時兩個運算的求和，是相等的，但是當輸入 11 是，while 版本輸出的 sum = 0。而 do while 版本輸出的則是 11。

所以，do while 至少執行一次，而 while 可能一次都不執行。

do while 的爭議

do while 特點是，循環體至少執行一次，這個是比較可怕的。在沒有收到任何限制條件的情況下，就開始執行循環體。很可能會帶來不可挽回的後果。比如，先格式化了你的 c 盤，然後再來問要不要格式化。

do while 曾一度提議廢除，但是他在輸入性檢查方面還是有點用的。比如，輸入 Y/y 設置標誌位，退出，執行標誌位操作，輸入 N/n 直接退出，輸入其它，循環輸入。

代碼演示：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	char select;
	do
	{
		printf("同意協議請輸入 y/Y,不同意請輸入n/N\n");
		scanf_s("%c", &select);
		getchar();
		if (select == 'n' || select == 'N')
			exit(-1);
	} while (!(select == 'y' || select == 'Y'));
	printf("next\n");
	return 0;
}

運行結果爲：

只有輸入y/Y，n/N才向下執行，否則繼續循環

#include <stdio.h>
int main()
{
	int name;
	int passwd;
	do
	{
		printf("name:");
		scanf_s("%d", &name);
		printf("passwd:");
		scanf_s("%d", &passwd);
	} while (!(name == 10 && passwd == 20));
	printf("wellcome\n");
	return 0;
}

運行結果爲：

直到輸入合適的用戶名和密碼才能夠進行下一步操作。

for “列表”型循環

語法結構及流程

	for( 表達式 1 ; 表達式 2 ; 表達式 3 )
	{
			語句；
	}

解析

1 、計算表達式 1 的值，通常爲循環變量賦初值。

2 、計算表達式 2 ，的值，即判斷循環條件是否爲真，若值爲真則執行循環體一次，
否則跳出循環。

3 、計算表達式 3 的值，這裏通常寫更新循環變量的賦值表達式，然後轉回第 2步重複執行。

代碼演示

用for循環求 1～100 所有整數的和。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int i; int sum = 0;
	for (int i = 0; i <= 100; i++)
	{
		sum += i;
	}
	printf("sum = %d\n", sum);
	return 0;
}

運行結果爲：

for(;;)是 for 嗎？

上面for循環仍然成立，等價於while(1)。
代碼演示：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	for (;;)
	printf("xxxxxxxxxx\n");
	return 0;
}

運行結果爲：

for 與逗號表達式

打印 10 的所有加法組和，格式如下：
10 = 1 + 9;
10 = 2 + 8;
10 = 3 + 7;
10 = 4 + 6;
10 = 5 + 5;
10 = 6 + 4;
10 = 7 + 3;
10 = 8 + 2;
10 = 9 + 1;

代碼演示：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int i; int j;
	for (i = 1, j = 10 - i; i < 10 && j>0; i++, j--)
	{
		printf(" 10 = %d + %d\n", i, j);
	}
	return 0;
}

運行結果爲：

循環的嵌套

一重循環解決線性的問題，而二重循環和三重循環就可以解決平面和立體的問題了。比如打印如下的圖形：

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

	*
	**
	***
	****

嵌套的語法格式

三種語法格式，是一種 嵌套的結構， 不可以交叉。三者都可以實現上述的功能，但是比較傾向於使用第三種，爲什麼呢，因爲第三種，循環的初始化不在循環體外，循環變量的改變不在循環體內。整體呈現會更清晰簡潔。

循環嵌套while 版

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int i = 0;
	while (i < 4)
	{
		int j = 0;
		while (j < 6)
		{
			printf("*");
			j++;
		}
		putchar(10);
		i++;
	}
	return 0;
}

運行結果爲：

循環嵌套do while 版

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int i = 0;
	do {
		int j = 0;
		do
		{
			printf("*");
			j++;
		} while (j < 6);
		i++;
		putchar(10);
	} while (i < 4);
	return 0;
}

運行結果爲：

循環嵌套for 版

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	for (int i = 0; i < 4; i++)
	{
		for (int j = 0; j < 6; j++)
		{
			printf("*");
		}
		putchar(10);
	}
	return 0;
}

運行結果爲：

循環建議

先外後內的循環嵌套寫法

循環的嵌套，先寫外重循環，外重循環的循環變量，可能作爲內重循環的循環終止條件。

半開半閉區間寫法

建議 for 語句的循環控制變量的取值採用“半開半閉區間”寫法。 這樣的作法，跟後面的數組下標，是完全吻合的。但，這並非絕對。

循環變量屬於半開半閉區間

	for ( x=0; x<N; x++)
	{

	}

循環變量屬於閉區間

	for ( x=1; x<=N; x++)
	{

	}

嵌套的優化

在多重循環中，如果有可能，應當將最長的循環放在最內層，最短的循環放在最外層，以減少 CPU 跨切循環層的次數。

低效率：長循環在最外層

for (row=0; row<100; row++)
{
	for ( col=0; col<5; col++ )
	{
	sum = sum + a[row][col];
	}
}

高效率：長循環在最內層

	for (col=0; col<5; col++ )
	{
		for (row=0; row<100; row++)
		{
		sum = sum + a[row][col];
		}
	}

循環小結

一種循環可以解決的問題，使用另外兩種同樣可行，只是方便程度不同。

while 循環一般用於循環次數不定的情況，for 循環一般用於循環次數確定的情況
(也可以用於循環次數不定的情況)，do-while 循環一般用於至少需要執行一次的
情況。

for 循環和 while 循環是先判斷條件是否爲真，再執行循環體，因此，可出現循
環一次也不執行的情況；do-while 循環是先執行循環體，再判斷條件是否爲真，
因此，循環體至少執行一次。