淺談C語言中的循環(huán)結(jié)構(gòu)

程良萍 劉星辰

摘要：在C語言程序設(shè)計中順序、選擇、循環(huán)三大基本結(jié)構(gòu)之一的循環(huán)結(jié)構(gòu)由于其具有較高的方便性和靈活性因而被廣泛應(yīng)用于程序設(shè)計中。循環(huán)結(jié)構(gòu)是指在C語言程序設(shè)計中需要反復(fù)執(zhí)行而設(shè)計的程序結(jié)構(gòu)，由循環(huán)體中的某個條件來判斷是否繼續(xù)執(zhí)行某個功能。C語言中的循環(huán)結(jié)構(gòu)包含三種循環(huán)語句：while循環(huán)語句、do-while循環(huán)語句和for循環(huán)語句。本文對循環(huán)語句的執(zhí)行過程進(jìn)行了探討、分析和舉例，同時針對執(zhí)行過程的特殊要求引入了break語句和continue語句來實現(xiàn)程序運行的高效性，為C語言程序設(shè)計的應(yīng)用提供了借鑒思路。

關(guān)鍵詞：C語言程序設(shè)計;while循環(huán)語句;do-while循環(huán)語句;for循環(huán)語句

引言

C語言是一門計算機(jī)語言，使用者可以通過它和計算機(jī)交流，讓計算機(jī)完成想做的事情[1]。計算機(jī)軟件編程通過C語言，能夠使編程工作更為便捷，提升編程工作的效率[2]。計算機(jī)語言就是指人與計算機(jī)之間通訊的語言，是人與計算機(jī)之間傳遞信息的媒介。計算機(jī)系統(tǒng)最大的特征就是指令通過一種語言的形式傳達(dá)給機(jī)器，使之進(jìn)行各種工作，C語言就是這種特殊語言中的一種，由字符和語法規(guī)則組成計算機(jī)能夠接受的語言。

1.循環(huán)結(jié)構(gòu)中的三種循環(huán)語句

1.1 while循環(huán)語句

While循環(huán)的一般使用格式如下：

圖1為while循環(huán)的執(zhí)行過程。在一般使用格式中，“表達(dá)式”是循環(huán)條件，“語句”是循環(huán)體。上述格式的含義為：計算表達(dá)式的值，當(dāng)值為真（非0），執(zhí)行循環(huán)體語句。當(dāng)值為假（0）時，跳出循環(huán)體，執(zhí)行循環(huán)體后面的語句。while后面括號里面的表達(dá)式為邏輯值、關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，只要表達(dá)式的值為真（非0），即可繼續(xù)循環(huán)。由于while循環(huán)取決于表達(dá)式條件的值，因此，while語句用于滿足條件時的循環(huán)結(jié)構(gòu)[3]，也可用于循環(huán)次數(shù)不固定或循環(huán)次數(shù)未知的情況。一旦循環(huán)執(zhí)行完畢（當(dāng)條件的結(jié)果為假時），程序就執(zhí)行循環(huán)后面的代碼。表達(dá)式括號后面一般不能加“;”，加了會導(dǎo)致循環(huán)為空，不會執(zhí)行循環(huán)體。在循環(huán)體中要有能改變條件表達(dá)式中的語句，如果條件表達(dá)式變量不發(fā)生改變，那么循環(huán)就永遠(yuǎn)不會結(jié)束，從而變成死循環(huán)。

1.2 do- while循環(huán)語句以及與while的聯(lián)系與區(qū)別

do-while與while相似，只是在結(jié)構(gòu)中有點不同。一般格式如下：

圖2為do-while循環(huán)的執(zhí)行過程循環(huán)體語句可以是簡單語句、復(fù)合語句和空語句。do-while的執(zhí)行步驟一般是：先執(zhí)行一次循環(huán)體語句，然后判斷while括號中的條件表達(dá)式的值，若為真（非0），繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體語句;若為假（0）則退出循環(huán)，while循環(huán)條件表達(dá)式后面必須帶“;”，不可省略。與while循環(huán)的聯(lián)系：在使用while語句設(shè)計循環(huán)結(jié)構(gòu)時遵循的規(guī)則對do-while語句也成立，在循環(huán)體內(nèi)部都必須要有改變條件（即邏輯表達(dá)式的變量）的語句，否則將造成死循環(huán)。一般來講while循環(huán)能解決的問題，do-whie也可以解決，只需要在解決問題的時候，考慮好循環(huán)第一次運行的條件即可。

與while循環(huán)的區(qū)別：while循環(huán)需要先進(jìn)行判斷才能進(jìn)行循環(huán)體，而do-while則先執(zhí)行循環(huán)體再對條件變量進(jìn)行判斷，也就是說do-while循環(huán)至少會進(jìn)行一次循環(huán)體的運行。

1.3 for循環(huán)語句

在C語言中有一種循環(huán)不但可以用于循環(huán)次數(shù)已經(jīng)確定的情況，也可以用于循環(huán)次數(shù)不確定的而只給出循環(huán)結(jié)束條件的情況，這個強(qiáng)大的循環(huán)就是for循環(huán)結(jié)構(gòu)。for循環(huán)語句是C語言所提供的功能更強(qiáng)、使用更廣泛的一種循環(huán)語句。其語法格式如下：

for循環(huán)結(jié)構(gòu)中表達(dá)式和語句的作用如下：

表達(dá)式1：相當(dāng)于對條件變量進(jìn)行初始化，該表達(dá)式只在進(jìn)入循環(huán)時，執(zhí)行一次，在后續(xù)的循環(huán)過程中不再執(zhí)行。表達(dá)式2：相當(dāng)于循環(huán)結(jié)構(gòu)中的條件判斷，一般是關(guān)系或邏輯表達(dá)式，但也可以是數(shù)值表達(dá)式和字符表達(dá)式，只要這個判斷體能進(jìn)行真假判斷即可。表達(dá)式3：相當(dāng)于循環(huán)體中對條件變量進(jìn)行改變即修改計數(shù)器（循環(huán)變量），使循環(huán)變量進(jìn)行變化，從而使循環(huán)程序最終達(dá)到退出的條件。每執(zhí)行一次循環(huán)體，就會執(zhí)行一次該表達(dá)式改變循環(huán)變量。每個表達(dá)式都需要用“;”進(jìn)行隔開，不能省略。從流程圖3中可以看出for循環(huán)先進(jìn)行表達(dá)式1，然后用表達(dá)式2對循環(huán)變量進(jìn)行判斷，若判斷為真就進(jìn)入循環(huán)體進(jìn)行循環(huán)語句，再進(jìn)行表達(dá)式3，若判斷為假，則直接退出循環(huán)進(jìn)行for循環(huán)后面的語句。進(jìn)行了一次循環(huán)后直接從表達(dá)式2開始判斷從而進(jìn)入下一次的循環(huán)。在for循環(huán)中一般可以將表達(dá)式1進(jìn)行省略，寫到代碼的其他地方，但是“;”不能省略，表達(dá)式3也是可以在（）中進(jìn)行省略，將表達(dá)式3寫到循環(huán)體語句中。表達(dá)式2語句的位置也可以是空，如果表達(dá)式2語句的位置為空的話，表示循環(huán)條件永遠(yuǎn)為真，如果是這樣的話，在循環(huán)體中就要配合break語句使用，否則for循環(huán)語句將無法退出循環(huán)[4]。

2.循環(huán)結(jié)構(gòu)中的特殊結(jié)構(gòu)和特殊語句

2.1 雙循環(huán)

雙循環(huán)又稱為循環(huán)的嵌套，即在一個循環(huán)語句中又有一個完整的循環(huán)結(jié)構(gòu)的形式。常見的嵌套式一般為：while循環(huán)嵌套，do-while循環(huán)嵌套，for循環(huán)嵌套，for循環(huán)與while循環(huán)相互嵌套，while與do-while循環(huán)相互嵌套，do-while循環(huán)中嵌套for循環(huán)。在雙循環(huán)中一般都是使用for循環(huán)的嵌套，流程為，先進(jìn)行第一個for語句中的表達(dá)式1，然后進(jìn)行表達(dá)式2進(jìn)行判斷，為真就進(jìn)行循環(huán)體語句第二個for循環(huán)就在循環(huán)體語句中，然后進(jìn)行表達(dá)式4，再進(jìn)行表達(dá)式5，這也是為了進(jìn)行判斷，為真就進(jìn)入第二個for循環(huán)的循環(huán)體語句，然后執(zhí)行表達(dá)式6，等第二個for循環(huán)退出后再執(zhí)行第一個表達(dá)式3，循環(huán)上述步驟，直到退出第一個for循環(huán)。其語法格式如下：

2.2 break和continue語句

在執(zhí)行循環(huán)語句時，總是需要等條件變量不符合條件時才會退出循環(huán)體，如果想中途就退出循環(huán)，就可以使用break語句，因為break語句可以不顧循環(huán)條件表達(dá)式檢驗的結(jié)果。比如，當(dāng)一個小孩正在打游戲，父母叫他不要打了，可小孩不聽，這時父母就會采取一些措施讓他強(qiáng)行停下來，這就是break語句[5]。break的功能說明有：1.改變程序的控制力2.如果已執(zhí)行break語句就不會在執(zhí)行break后面的語句3.通常與循環(huán)中的條件語句一起使用，若條件真，則跳出循環(huán)4。某些時候需要創(chuàng)建一個死循環(huán)結(jié)構(gòu)這時就可用break來退出循環(huán)。

continue語句則是與break語句有一定的區(qū)別，continue的作用是跳過循環(huán)體后面剩余的語句，結(jié)束本次循環(huán)，轉(zhuǎn)而進(jìn)入下一次的循環(huán)，不像break那樣直接退出循環(huán)，一般用來加快循環(huán)。所以continue不能強(qiáng)制退出死循環(huán)。continue語句只能作用于循環(huán)結(jié)構(gòu)不能在其他結(jié)構(gòu)中，通常也是和if語句連用。

3.案例分析

3.1 字符串復(fù)制

【問題描述】編寫一個字符串復(fù)制函數(shù)strCopy（），將字符串1中的字符復(fù)制到另一個字符串2中，在主函數(shù)中調(diào)用函數(shù)strCopy（）并輸出復(fù)制后的結(jié)果。例如，當(dāng)字符串1為“This is a C program”，則字符串2為“This is a C program”。代碼如下：

#include<stdio.h>

void strCopy（char str[]）;

int main（）

{

char s[100]，cop[100]，t;

gets（s）;

strCopy（s）;

return 0;

}

void strCopy（char str[]）

{

int i，j;

char str2[100];

j=0;

i=0;

while（str[i]！=’＼0’）

{

str2[j]=str[i];

j++;

i++;

}

str2[j]=’＼0’;

puts（str2）;

}

在此代碼中，循環(huán)體放入了函數(shù)strCopy（）中，用了while循環(huán)，先對（）中的條件語句進(jìn)行判斷，判斷字符串1此時的元素是否為‘＼0’，因為字符串以‘＼0’為結(jié)束，判斷為真后，進(jìn)入循環(huán)體，將此時的元素賦值給字符串2，并讓字符串2的下標(biāo)加1，再讓字符串1的下標(biāo)加1然后再進(jìn)行條件語句判斷從而進(jìn)入下一次循環(huán)，直到字符串元素為‘＼0’退出循環(huán)，再讓字符串2以‘＼0’結(jié)束，通過主函數(shù)輸出出來。此代碼就比較直觀地表現(xiàn)了while循環(huán)的用法。

3.2 九九乘法表

【問題描述】在剛上小學(xué)的時候，數(shù)學(xué)老師就會教我們背誦九九乘法表，九九乘法表也是我們后面學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，那時候每次數(shù)學(xué)課都會看到這個九九乘法表，讓我們爛熟于心，但是運用c語言能不能實現(xiàn)九九乘法表呢？答案是可以的。具體代碼如下：

#include<stdio.h>

int main（）

{

int a[10]，i，s，d;

for（i=0;i<9;）

{

i++;

a[i]=i;

for（s=0;s！=a[i];）

{

s++;

d=a[i]*s;

printf（“%d*%d=%d “，a[i]，s，d）;

}

printf（“＼n”）;

}

return 0;

}

此代碼運用了循環(huán)的嵌套俗稱雙循環(huán)，先讓i=0，然后進(jìn)行判斷i是否小于9，真就進(jìn)行循環(huán)體，進(jìn)入循環(huán)體先讓i自身加1，并存儲在數(shù)組a[i]中，然后發(fā)生循環(huán)的嵌套，再進(jìn)行第二個for循環(huán)讓s=0，判斷s是否不等于這時的a[i]，真則進(jìn)入循環(huán)，讓s自身加1，再讓d等于s乘a[i]，并在第二個for循環(huán)中輸出，當(dāng)不符合第二個for循環(huán)的條件語句后，再進(jìn)行換行，進(jìn)入下一次循環(huán)，比如：第一次i=1，a[i]=1，則s=1，所以輸出為1*1=1;然后進(jìn)入下一次循環(huán)，i=2，a[i]=2，s再次等于1，輸出為2*1=2;這時并沒有退出第二個for循環(huán)，s再進(jìn)行加1，變?yōu)?，所以再輸出2*2=4。這個過程循環(huán)進(jìn)行直到輸出9*9=81，在個代碼中for循環(huán)（）中的第3個表達(dá)式都省略了，為的是更好的進(jìn)行循環(huán)變量的改變，運行結(jié)果如圖4。

3.3 正數(shù)和

【問題描述】從鍵盤上輸入數(shù)據(jù)，只求所有輸入的正數(shù)之和，如果輸入負(fù)數(shù)則不累加其和，直到輸入0為止。具體代碼如下：

#include<stdio.h>

int main（）

{

float n，sum=0;

int i=0;

do

{

scanf（“%f”，&n）;

if（n<0） continue;

if（n==0） break;

i++;

sum=sum+n;

}while（l）

printf（“你輸入了%d個正數(shù)，所有正數(shù)之和為：%2f＼n”，i，sum）;

}

這個代碼運用了do-while循環(huán)，continue和break語句，通過題目要求可以看出只進(jìn)行正數(shù)的相加，當(dāng)輸入負(fù)數(shù)時則不相加，于是需要進(jìn)行下一次的循環(huán)，這是continue就起到了這個作用，為了當(dāng)輸入0時就退出循環(huán)，于是通過if（n==0） break;語句就完成了這個功能，break語句就讓循環(huán)強(qiáng)行退出，這也體現(xiàn)了這個循環(huán)體并不需要特別設(shè)置條件變量進(jìn)行判斷，于是while（）中就是一個空語句。

4.結(jié)束語

所謂循環(huán)是指使用一定條件對同一個程序段重復(fù)執(zhí)行若干次，所解決的問題需要執(zhí)行的若干次基本操作都應(yīng)該相同或相似。循環(huán)的執(zhí)行需要滿足一定的條件，利用此條件可以終止循環(huán)，C語言就提供了while，do-while，for這3種循環(huán)結(jié)構(gòu)。如何學(xué)習(xí)循環(huán)結(jié)構(gòu)呢？首先，循環(huán)結(jié)構(gòu)與選擇、順序結(jié)構(gòu)不同，在實際的問題解決中很少會按照循環(huán)的思想考慮如何解決一個問題。因而在學(xué)習(xí)循環(huán)結(jié)構(gòu)的時候，要多分析一些循環(huán)的源程序，總結(jié)其編寫的規(guī)律。同時要記住一些常見的算法，如累加、連乘、判斷素數(shù)、最大公約數(shù)、費式數(shù)列等，還有枚舉、遞推的方法。以后出現(xiàn)同樣的問題，盡量使用已經(jīng)具備的算法解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]韋鵬程，李靜，C語言程序設(shè)計[M].北京：中國林業(yè)出版社，2019.

[2]王華，計算機(jī)軟件編程中的C語言設(shè)計和應(yīng)用[J].信息與電腦，2020，2：68-70.

[3]戚龍，C語言程序設(shè)計中的循環(huán)語句應(yīng)用算法研究[J].計算機(jī)產(chǎn)品與流通，2020，7：200-201.

[4]戚龍，C語言程序設(shè)計中for循環(huán)語句應(yīng)用算法研究[J].計算機(jī)產(chǎn)品與流通，2020，8：11-12.

[5]高茂嬋，呂雪，彭星星，孫新杰，淺談C語言中循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計[J].軟件設(shè)計與開發(fā)，2020，16：58-60.

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