循环掌控：深入理解C语言循环结构，高效实现重复性任务

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所属专栏：C语言学习
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引言

前面贝蒂带大家了解了选择结构，今天就来为大家介绍循环结构，也就是我们熟悉的while，do while，还有for的用法。只要给定的条件为真，C 语言中的 while 循环语句会重复执行一个目标语句。它的流程图大致如下：

1.while

1.1 while的用法

while循环的一般形式为：

while(表达式)

{
语句块；
}

代码会先判断表达式的内容，如果为真（非0），则执行语句块的内容，然后再次判断表达式的内容......一直到表达式的内容为假（0），跳出循环，执行其他语句。
一般条件下，表达式执行次数比循环体内部语句块执行次数多1，因为最后一次判断表达式内容为0，跳出循环。

举个简单的例子：

//计算1~100的和
#include<stdio.h>
int main()
{
    int i = 1;
    int sum = 0;
    while (i <= 100)//判断条件，当i大于100跳出循环
    {
        sum = sum + i;
        i++;//判断条件
    }
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}

1.2 死循环

循环语句有一个常见的错误那就是陷入死循环，即条件为永真，循环一直不停止，下列就是一种简单的死循环：

#include<stdio.h>
int main()
{
    while (1)
    {
        printf("陷入死循环啦\n");
    }
    return 0;
}

这段代码会一直打印“陷入死循环啦”

2. do while

2.1 do while的用法

除了while，C语言还有一种相似的do while的语法的结构，它的结构与while语句类似。do-while循环的一般形式为：

do{
语句块；
}while(表达式);

do-while循环与while循环的不同在于：它会先执行“语句块”，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。因此，do-while 循环至少要执行一次“语句块”。

2.2 简单的例子

输⼊⼀个正的整数，逆序打印这个整数的每⼀位
例如：
输⼊：1234，输出：4321
输⼊：521，输出：125

分析：

1.我们要想逆序打印一个正整数，首先我们要先得到每一位的数字。

2.要得到每一位数字，我们可以先定义一个整数n，输出n%10，然后将n/10。

3.重复步骤2，直到n=0，也就是达到我们的循环条件。

代码如下：

#include<stdio.h>
int main()
{
    int n = 0;
    scanf("%d", &n);
    while (n)//当n为0时候跳出循环
    {
        printf("%d ", n % 10);//输出最低位的值
        n /= 10;
    }
    return 0;
}

3.for循环

3.1 for的用法

相对于while，do while语句，for循环更加简洁也更加常用，for 循环的一般形式为：

for(表达式1; 表达式2; 表达式3)

{
语句块；
}

它的运行过程为：

先执行“表达式1”。

再执行“表达式2”，如果它的值为真（非0），则执行循环体，否则结束循环。

执行完循环体后再执行“表达式3”。

重复执行步骤 2 和 3，直到“表达式2”的值为假，就结束循环。

上面的步骤中，表达式1只执行一次，步骤2与步骤3会重复执行，for 语句的主要作用就是不断执行步骤 2和 3。

3.3 简单的例子

我们还是用计算1~100的和来举例子吧，改成for循环写法如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i, sum=0;
    for(i=1; i<=100; i++)
    {
        sum+=i;
    }
    printf("%d\n",sum);
    return 0;
}

3.3 for的几种写法

其实在for 循环中的“表达式1（初始化条件）”、“表达式2(循环条件)”和“表达式3（自增或自减）”都是可选项，都可以省略（但分号;必须保留）。

我们依旧使用计算1~100的题目来举例。

(1) 省略表达式一

如果省略表达式1，也就是初始化内容，编译器会默认上面的初始化内容为表达式1。也就相当于把初始化内容提出来了，对结果并不会产生影响

int i = 1, sum = 0;
for( ; i<=100; i++)//默认i开始为1
{
    sum+=i;
}

(2) 省略表达式二

如果省略表达式2，相当于循环没有判断结束的标志，就会死循环。

for(i=1; ; i++)
{ 
sum=sum+i;
}//没有判断条件，死循环

(3) 省略表达式三

如果省略表达式3，我们可以在循环内容中添加，这种循环方式类似while循环，但是如果不添加的话就会死循环

for(i=1; i<=100; )
{
    sum=sum+i;
    i++;//如果没有这个条件，就会死循环
}

4. 循环语句中的continue，break

4.1 continue的作用

continue语句的作用是跳过循环体中剩余的语句而强制进入下一次循环。continue语句只用在 while、for 循环中，常与 if 条件语句一起使用，判断条件是否成立。

4.2 while，for里的continue

(1) while里的continue

让我们看看下面这个例子：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 1;
    while (i <= 10)
    {
        if (i == 5)
        {
            continue;
        }//当i等于5后，就执⾏continue，循环直接进行下次循环
        //不执行continue后面的内容
        printf("%d ", i);
        i = i + 1;
    }
    return 0;
}

输出结果为：1，2，3，4 ......死循环，因为i不执行i+1，所以i一直都是5，陷入死循环.

(2) for里的continue

我们还是上面的例子，看看是否也会陷入死循环

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 1;
    for (i = 1; i <= 10; i++)
    {
        if (i == 5)
        {
            continue;
        } //这⾥continue跳过了后边的打印，来到了i++的部分
        printf("%d ", i);
    }
    return 0;
}

从这里我们就可以对比出continue在while，for语句中的区别：continue可能在while语句中影响循环的进行，在for中就不会。

4.3 break的作用

当 break 关键字用于 while、for 循环时，会终止循环，不会执行整个循环语句后面的代码。break 关键字通常和 if 语句一起使用，即满足条件时便跳出循环。

4.4 while，for里的break

(1) while里的break

让我们继续借用上面的那个例子，如果continue换成break会怎么样呢

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 1;
    while (i <= 10)
    {
        if (i == 5)
        {
            break;
        } //当i等于5后，就执⾏break，循环就终⽌了
        printf("%d ", i);
        i++;
    }
    return 0;
}

(2) for里的break

我们继续看看for里面的break，和while有什么不同呢

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 1;
    for (i = 1; i <= 10; i++)
    {
        if (i == 5)
            break;
        printf("%d ", i);
    }
    return 0;
}

通过观察我们知道break无论在while，还是for循环中作用都是一样的：跳出循环。

4.5 do-while循环中的continue，break

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 1;
    do
    {
        if (i == 5)
            continue;
        printf("%d ", i);
        i = i + 1;
    } while (i <= 10);
    return 0；
}

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 1;
    do
    {
        if (i == 5)
            break;
        printf("%d ", i);
        i = i + 1;
    } while (i <= 10);
    return 0；
}

do while其实与while语句非常相似，continue与break在其中的作用也差不多。

5. 嵌套循环

我们知道在选择语句中有嵌套，那么循环里面是否有嵌套呢？答案自然是肯定的。下面我们将以两道题来具体为大家讲解

5.1 打印1~100的素数

题目：

找出100~200之间的素数，并打印在屏幕上。
注：素数⼜称质数，只能被1和本⾝整除的数字。

解析：

要从100~200之间找出素数，⾸先得有100~200之间的数，这⾥可以使⽤循环解决。

假设要判断i是否为素数，需要拿2~i-1之间的数字去试除i，需要产⽣2~i-1之间的数字，也可以使⽤循环解决。

如果2~i-1之间有数字能整除i，则i不是素数，如果都不能整除，则i是素数。