C語言探索之旅 | 第一部分第七課：循環語句

-- 簡書作者 謝恩銘 轉載請註明出處

第一部分第七課：循環語句

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上一課C語言探索之旅 | 第一部分第六課：條件表達式結束後，今天我們來學習《循環語句》。

下一課我們就來一起編寫第一個C語言的小程序啦，激動不？那就快點把今天這課學完吧！

循環是什麼呢？

簡單地說：循環使你能夠重複執行同樣的指令

放輕鬆，這一課的內容比較簡單，不像之前的【變量】和【條件表達式】那麼難以消化，所以好好享受這一課，因爲第二部分要開始難起來咯！

循環是什麼

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循環是一種結構，使指令可以被執行多次

與 條件語句/條件表達式 類似，循環語句也有幾種形式。但是至終，目的仍然是一樣的：多次執行同樣的指令。

我們一起來看看C語言中常用的三種循環：

• while循環

• do...while循環

• for循環

這三種循環的基本原理都是一樣的，如下圖所示：

上圖中，依次進行的是：

1. 電腦從上到下執行各條指令，像往常一樣

2. 執行完最後一條命令，重新回到第一條命令，從上往下開始執行

3. 如此周而復始

上圖中存在的問題是：如果我們不停止循環，那麼電腦是有能力一直執行下去的（我一路向北 離開有你的季節 方向盤周圍 迴轉着我的後悔...）。

是的，我們的電腦兄不像有些人，它是從來不抱怨的，叫它幹什麼就幹什麼，這也是我們喜歡它的原因。

永不停止的循環有一個術語叫“死循環”，陷入死循環的電腦很容易卡機，這也是程序員經常抱怨的問題之一。

怎麼能夠讓循環停下來呢？

聰明的讀者已經想到了：條件表達式

對了，上一課我們學了條件表達式，現在到它派用場的時候了。

事實上，我們創建循環語句的時候，總會給它一個條件，這個條件指明： 在條件爲真時，才繼續執行循環，否則停止。

下面我們就來看看第一種循環： while循環

while循環

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while循環的結構是這樣的：

while (/* 條件 */)
{
  // 重複執行的指令
}

不難理解吧，while在英語中是“當...時”，即是說：

當括號裏的“條件”爲真時，執行大括號裏的指令，一旦條件變爲假，不執行指令，while循環結束。

用一個小程序來看一下吧，這個程序中，我們要讓用戶輸入數字27，只有當用戶輸入的是27時，程序纔會停止，否則會一直讓用戶輸入數字（我懂的，我懂的，我很任性）：

#include <stdio.h>

int main(int agrc, char *argv[]) {
  int number = 0;

  while (number != 27) {
    printf("請輸入 27 ! ");
    scanf("%d", &number);
  }

  return 0;
}

運行程序，會如下顯示：

請輸入 27 ! 10
請輸入 27 ! 17
請輸入 27 ! 30
請輸入 27 ! 27

接下來，我們用while循環來做一點更有意思的事情：讓循環執行一定次數

int counter = 0;

while (counter< 10) {
  printf("你好 !\n");
  counter++;
}

它會顯示10次“你好!”，如下：

你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!

邏輯到底是怎麼樣的呢？

1. counter初始值爲0

2. 我們的while循環的循環條件是 counter < 10，也就是說，只有在counter變量的值小於10的時候，纔會執行循環體（大括號裏）的指令： 打印“你好!”

3. 因爲初始counter是0，循環條件爲真，所以執行printf，顯示“你好!”

4. 在循環體中，我們將counter的值加1

5. 第二次判斷條件的時候，counter的值已經是1了，但還是滿足counter < 10這個條件，因此再次顯示“你好!”

6. 如此這般，一直到counter的值變爲10，不滿足counter < 10這個條件了，while循環才結束，所以一共打印了十個“你好!”

爲了加深理解，我們再來寫一個小程序，這次我們讓while循環每次輸出變量的值：

int counter= 0;

while (counter< 10) {
  printf("變量的值是 %d\n", counter);
  counter++;
}

執行程序，顯示如下：

變量的值是 0
變量的值是 1
變量的值是 2
變量的值是 3
變量的值是 4
變量的值是 5
變量的值是 6
變量的值是 7
變量的值是 8
變量的值是 9

這下是否理解得更透徹了？

do...while循環

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這種類型和while循環非常類似，不過比較少用到。

與while循環唯一的不同點就是循環條件的位置，while循環中循環條件是在一開始，而do...while循環中是在最後：

int counter = 0;
do {
  printf("你好 !\n");
  counter++;
} while (counter < 10);

這樣的不同改變了什麼呢？

• 很簡單，while循環可能會一次也不執行循環體（大括號裏）的指令，假如條件一開始就不滿足。

• 而do...while循環是先執行循環體的指令，再做條件判斷，所以do...while的指令至少會被執行一次

如果我們將do...while循環中的變量counter初始化爲40，那麼do...while會顯示一次“你好!”，對於while循環，如果counter初始爲40，那麼一次也不會顯示“你好!”

for循環

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理論上，for循環可以實現我們想要的任何類型循環。

之前已經說過，for循環就是另一種形式而已。

之前while循環的例子：

int counter = 0;
while (counter < 10) {
  printf("你好 !\n");
  counter++;
}

以上的代碼，我麼可以寫一個for循環的版本，它們做的是同樣的事情：

int counter;

for (counter = 0 ; counter < 10 ; counter++) {
  printf("你好 !\n");
}

這兩個循環都會顯示十次“你好!”

for循環和while循環有什麼區別呢？

• for循環的例子中，counter變量並沒有在聲明的時候初始化

• 在for後面的括號中，有更多的東西（下面我們會詳述）

• 在循環體（大括號裏的內容）中，沒有counter++這個指令

我們最感興趣的是for後面的括號中的內容，因爲那也是for循環吸引人的地方

可以看到括號中有三條指令，用分號（；）分隔：

• 第一條指令用於初始化：在我們的情況，我們將counter的值初始化爲0

• 第二條指令用於規定條件：和while循環一樣，這個條件用於判斷循環是否繼續執行，當這個條件爲真時，for循環纔會繼續

• 第三條指令用於做自增：這條指令是在循環體中的指令執行完後才執行的，用於更新變量的值；大多數情況下我們是做自增，當然我們也可以做自減（counter--）或者減少任意值（counter-=2） (關於自增和自減，請回去看之前的運算符那一課)

因此，for循環的邏輯是這樣的：

1. 括號裏的第一句指令用於初始化變量，只會執行一次，之後不再執行

2. 對括號裏的第二句指令做判斷，如果條件爲真，則執行循環體（大括號裏）的指令，如果爲假，則不執行循環體，for循環結束

3. 執行完循環體裏的指令，接着執行括號裏的第三句指令，用於更新變量的值

4. 再次對括號裏的第二句指令做判斷，如果條件爲真，則執行循環體（大括號裏）的指令，如果爲假，則不執行循環體，for循環結束

5. 如此周而復始，注意，括號裏的第一句指令只會執行一次，之後就用不上了

簡單說來，for循環濃縮了很多內容在for後面的括號裏。

一定要熟練掌握for循環，因爲會很常用

總結

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1. 循環能夠使我們的程序重複執行一系列指令。

2. 有好幾種循環：while，do...while，for 。依場景不同，選擇某個循環會更適合。

3. for循環可能是使用最頻繁的循環語句了，在裏面我們經常會做變量的增減。

第一部分第八課預告

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今天的課就到這裏，一起加油咯。

下一次我們學習第八課，來編寫我們的第一個C語言小遊戲吧！