第六章 循环控制
6.1 概述
循环结构是程序中一种很重要的结构。其特点是，在给定条件成立时，反复执行某程序段，直到条件不成立为止。给定的条件称为循环条件，反复执行的程序段称为循环体。Ｃ语言提供了多种循环语句，可以组成各种不同形式的循环结构。
- 用goto语句和if语句构成循环；
- 用while语句；
- 用do-while语句；
- 用for语句；
6.2 goto语句以及用goto语句构成循环
goto语句是一种无条件转移语句, 与BASIC中的goto语句相似。goto 语句的使用格式为:
goto 语句标号;
其中标号是一个有效的标识符,这个标识符加上一个“:”一起出现在函数内某处, 执行goto语句后,程序将跳转到该标号处并执行其后的语句。另外标号必须与goto语句同处于一个函数中,但可以不在一个循环层中。通常goto语句与if条件语句连用, 当满足某一条件时, 程序跳到标号处运行。
goto语句通常不用,主要因为它将使程序层次不清,且不易读,但在多层嵌套退出时, 用goto语句则比较合理。用goto语句和if语句构成循环。
main(){
int i,sum=0;
i=1;
loop:if(i<=100){
sum=sum+i;
i++;
goto loop;
}
printf("%d\n",sum);
}6.3 while语句
while语句的一般形式为：
while(表达式) 语句
其中表达式是循环条件，语句为循环体。while语句的语义是：计算表达式的值，当值为真(非0)时， 执行循环体语句。其执行过程可用下图表示。
用while语句求1加到100。
用传统流程图和N-S结构流程图表示算法，见图：
main(){
int i,sum=0;
i=1;
while(i<=100){
sum=sum+i;
i++;
}
printf("%d\n",sum);
}统计从键盘输入一行字符的个数。
#include <stdio.h>
main(){
int n=0;
printf("input a string:\n");
while(getchar()!='\n') n++;
printf("%d",n);
}本例程序中的循环条件为getchar()!='\n',其意义是，只要从键盘输入的字符不是回车就继续循环。循环体n++完成对输入字符个数计数。从而程序实现了对输入一行字符的字符个数计数。使用while语句应注意以下几点：
1) while语句中的表达式一般是关系表达或逻辑表达式，只要表达式的值为真(非0)即可继续循环。
main(){
int a=0,n;
printf("\n input n: ");
scanf("%d",&n);
while (n--)
printf("%d ",a++*2);
}本例程序将执行n次循环，每执行一次，n值减1。循环体输出表达式a++*2的值。该表达式等效于(a*2；a++)。
2) 循环体如包括有一个以上的语句，则必须用{}括起来，组成复合语句。
6.4 do-while语句
do-while语句的一般形式为:
do 语句 while(表达式);
这个循环与while循环的不同在于:它先执行循环中的语句,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循环语句。其执行过程可用下图表示。
用do-while语句求。用传统流程图和N-S结构流程图表示算法，见图：
main(){
int i,sum=0;
i=1;
do{
sum=sum+i;
i++;
}
while(i<=100)
printf("%d\n",sum);
}同样当有许多语句参加循环时, 要用"{"和"}"把它们括起来。
while和do-while循环比较。
main(){
int sum=0,i;
scanf(“%d”,&i);
while(i<=10){
sum=sum+i;
i++;
}
printf(“sum=%d”,sum);
}main(){
int sum=0,i;
scanf(“%d”,&i);
do{
sum=sum+i;
i++;
}
while(i<=10);
printf(“sum=%d”,sum);
}6.5 for语句
在C语言中，for语句使用最为灵活，它完全可以取代 while 语句。它的一般形式为:
for(表达式1；表达式2；表达式3) 语句
它的执行过程如下：
- 先求解表达式1。
- 求解表达式2，若其值为真（非0），则执行for语句中指定的内嵌语句，然后执行下面第3）步；若其值为假（0），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语句下面的一个语句。
其执行过程可用下图表示。
for语句最简单的应用形式也是最容易理解的形式如下：
for(循环变量赋初值;循环条件;循环变量增量) 语句
循环变量赋初值总是一个赋值语句, 它用来给循环控制变量赋初值; 循环条件是一个关系表达式,它决定什么时候退出循环；循环变量增量，定义循环控制变量每循环一次后按什么方式变化。这三个部分之间用“;”分开。例如:
for(i=1; i<=100; i++)sum=sum+i;
先给i赋初值1,判断i是否小于等于100, 若是则执行语句,之后值增加1。再重新判断, 直到条件为假,即i>100时,结束循环。相当于：
i=1;
while(i<=100){
sum=sum+i;
i++;
}对于for循环中语句的一般形式，就是如下的while循环形式：
表达式1;
while(表达式2){
语句;
表达式3;
}注意：
1) for循环中的“表达式1（循环变量赋初值）”、“表达式2(循环条件)”和“表达式3(循环变量增量)”都是选择项, 即可以缺省,但“；”不能缺省。
2) 省略了“表达式1（循环变量赋初值）”, 表示不对循环控制变量赋初值。
3) 省略了“表达式2(循环条件)”, 则不做其它处理时便成为死循环。例如：
for(i=1;;i++)sum=sum+i;
相当于：
i=1;
while(1){
sum=sum+i;
i++;
}4) 省略了“表达式3(循环变量增量)”, 则不对循环控制变量进行操作,这时可在语句体中加入修改循环控制变量的语句。例如：
for(i=1;i<=100;){
sum=sum+i;
i++;
}5) 省略了“表达式1（循环变量赋初值）”和“表达式3(循环变量增量)”。例如：
for(;i<=100;){
sum=sum+i;
i++;
}相当于：
while(i<=100){
sum=sum+i;
i++;
}6) 3个表达式都可以省略。例如：
for(;;)语句
相当于：
while(1)语句
7) 表达式1可以是设置循环变量的初值的赋值表达式，也可以是其他表达式。例如：
for(sum=0;i<=100;i++)sum=sum+i;
8) 表达式1和表达式3可以是一个简单表达式也可以是逗号表达式。
for(sum=0,i=1;i<=100;i++)sum=sum+i;
或：
for(i=0,j=100;i<=100;i++,j--)k=i+j;
9) 表达式2一般是关系表达式或逻辑表达式，但也可是数值表达式或字符表达式，只要其值非零，就执行循环体。例如：
for(i=0;(c=getchar())!=’\n’;i+=c);
又如：
for(;(c=getchar())!=’\n’;) printf(“%c”,c);
6.6 循环的嵌套
main(){
int i, j, k;
printf("i j k\n");
for (i=0; i<2; i++)
for(j=0; j<2; j++)
for(k=0; k<2; k++)
printf(“%d %d %d\n", i, j, k);
}6.7 几种循环的比较
- 四种循环都可以用来处理同一个问题，一般可以互相代替。但一般不提倡用goto型循环。
- while和do-while循环，循环体中应包括使循环趋于结束的语句。for语句功能最强。
- 用while和do-while循环时，循环变量初始化的操作应在while和do-while语句之前完成，而for语句可以在表达式1中实现循环变量的初始化。
6.8 break和continue语句
6.8.1 break语句
break语句通常用在循环语句和开关语句中。当break用于开关语句switch中时,可使程序跳出switch而执行switch以后的语句；如果没有break语句,则将成为一个死循环而无法退出。break在switch 中的用法已在前面介绍开关语句时的例子中碰到,这里不再举例。
当break语句用于do-while、for、while循环语句中时,可使程序终止循环而执行循环后面的语句, 通常break语句总是与if语句联在一起。即满足条件时便跳出循环。
main(){
int i=0;
char c;
while(1){ /*设置循环*/
c='\0'; /*变量赋初值*/
while(c!=13&&c!=27){ /*键盘接收字符直到按回车或Esc键*/
c=getch();
printf("%c\n", c);
}
if(c==27)
break; /*判断若按Esc键则退出循环*/
i++;
printf("The No. is %d\n", i);
}
printf("The end");
}注意：
- break语句对if-else的条件语句不起作用。
- 在多层循环中, 一个break语句只向外跳一层。
6.8.2 continue 语句
continue语句的作用是跳过循环本中剩余的语句而强行执行下一次循环。continue语句只用在for、while、do-while等循环体中,常与if条件语句一起使用,用来加速循环。其执行过程可用下图表示。
while(表达式1){
……
if(表达式2) break;
……
}while(表达式1){
……
if(表达式2) continue;
……
}
main(){
char c;
while(c!=13){ /*不是回车符则循环*/
c=getch();
if(c==0X1B)
continue; /*若按Esc键不输出便进行下次循环*/
printf("%c\n", c);
}
}6.9 程序范例
判断m是否素数。
#include<math.h>
main(){
int m,i,k;
scanf(“%d”,&m);
k=sqrt(m);
for(i=2;i<=k;i++)
if(m%i==0) break;
if(i>=k+1)
printf(“%d is a prime number\n”,m);
else
printf(“%d is not a prime number\n”,m);
}