Linux--C语言之循环结构

embedded/2024/10/18 21:56:10/

文章目录

  • 一、循环结构
    • （一）循环的概念
    • （二）循环的类型
    • （三）循环的构成
    • （四）当型循环的实现
      • while
      • 死循环
    • （五）for...
      • 总结
      • 死循环
    • （七）循环实现的三要素
    • （八）直到型循环的实现
      • do..while
      • goto
    • （九） 循环的嵌套
    • （十）循环结构的典型应用场景
  • 二、基础算法模型
    • （一）累加和
    • （二）累乘
    • （三）极值【知识点：数组】
  • 三、break和continue
    • break
    • continue
  • 四、补充
    • 什么是素数

一、循环结构

（一）循环的概念

​ 代码的重复执行，就叫做循环。

（二）循环的类型

1.无限循环：程序设计中尽量避免无限循环。(程序中的无限循环必须可控)

2.有限循环：循环限定循环次数或者循环的条件

（三）循环的构成

1.循环体：需要重复执行的操作

2.循环的结束条件： 循环在什么情况下停止进行

（四）当型循环的实现

while

​ 语法：

while(循环条件)
{循环语句;
}

​ 说明：

1.循环条件的返回值必须是布尔类型，在C语言中，布尔类型为真使用非0来表示，布尔类型为假使用0表示。

2.{} 包起来的内容整体称之为为循环体。

3.我们要在循环体中控制循环条件的变化，否则会产生死循环。

​ 执行过程：

在这里插入图片描述

​ 特点：

​ 先判断，后执行，循环体语句有可能一次都不执行。

​ 案例1：计算1~100的和

/*
需求：while循环案例：如何编程来计算1 + 2 + 3 + … + 100？
*/
#include <stdio.h>
int main(void)
{// 定义一个变量，保存累加和int sum = 0;// 定义一个循环变量int i = 1;while(i <= 100) // 循环条件，这里可以有关系表达式、逻辑表达式，表达式运算结果是boolean(1,0){// 累加计算// sum = sum + i;sum += i;// 给循环变量赋值，用来影响循环条件i++;}printf("1~100的累加和是：%d\n",sum);return 0;
}

​ 案例2：计算1~100之间的偶数和

/*
需求：while循环案例-计算1~100之间的偶数和，也就是2+4+6+8+..+100的累加和
*/
#include <stdio.h>
int main()
{// 创建一个变量，用来存放累加和int sum = 0;// 创建循环变量，初始值2int i = 2;while(i <= 100){// 排除奇数if( i % 2 == 0) // 表示能被2整除，说名这个数是偶数{sum += i;}i++;// 改变循环变量的值，此时一定要注意这句代码的位置}printf("1~100之间的偶数的累加和是：%d\n",sum);return 0;
}

死循环

while(1) // 我们会在死循环进行必要的限制 1

（五）for…

​ 语法：

for(①表达式1;②表达式2;③表达式3)
{④循环体语句;
}

​ 说明：

1.() 中可以只保留两个分号，举例：( ; ; )

2.① 是循环变量，我们需要赋初值，循环变量可以是列表，多个循环变量使用逗号分隔，举例：int i=0,j=0

3.② 是循环条件，用来限制循环的次数，循环条件支持关系表达式，如果加入逻辑表达式，会变成复合表达式，举例：i < 10 && j < 10

4.③ 改变循环条件，支持列表，这里可以使用赋值表达式，举例：i++,j++

5.执行顺序：①②④③ --> ②④③ --> ②④③ … --> ②，这里①只执行1次。

​ 执行过程：

在这里插入图片描述

​ 特点：

​ 先判断，后执行，循环体语句有可能一次都不执行。

​ 案例1：

/**
* 需求：for循环案例-求1～100之间的偶数和
*/
#include <stdio.h>// while实现
void while_test()
{int sum = 0;int i = 1;while(i <= 100){if(i % 2 == 0){sum += i;}  i++;}printf("while实现：1～100之间的偶数和：%d\n",sum);
}// for实现
void for_test()
{int sum = 0;for(int i = 1;i <= 100;i++) // 死循环表示：while(1)、for(;;){if(i % 2 == 0){sum += i;}}printf("for实现：1～100之间的偶数和：%d\n",sum);
}int main()
{while_test();for_test();return 0;
}

​ 案例2：

/*
需求：for案例-用户可通过键盘录入一个整数n，用来作为阶乘的最高位数
*/
#include <stdio.h>
#include <math.h>int main()
{int n = 1;// 接受控制台输入，作为阶乘最高位int r = 1;// 用来接收计算结果printf("请输入一个整数：\n");scanf("%d",&n);// 循环实现阶乘for(int i = 1;i <= fabs(n);i++){r *= i;}printf("1~%d之间的阶乘的结果是：%d\n",n,r);return 0;
}

总结

1.for语句使用语法规则上，降低/避免因为忘记循环条件更新操作，而引起的产生无限循环的几率。

2.应用场合：for语句往往应用于循环次数事先可以确定的场景。

死循环

for(表达式1;;表达式3);for(;;);

（七）循环实现的三要素

1.循环变量初始化

2.循环条件

3.循环变量更新

​ 案例1：

/*
需求：for案例-求Fibonacci数列前40个数。
*/
#include <stdio.h>int main()
{int f1 = 1;// 前一个数，默认是1，因为第1个是1int f2 = 1;// 后一个数，默认是1，因为第2个是1int i = 1;// 循环变量for(;i <= 20;i++) //一次打印两个数，循环20次{printf("%12d%12d",f1,f2);// 一行显示两个数，每两个换一行if(i % 2 == 0){printf("\n");}f1 = f1 + f2; // f1 = 2 = 1+1f2 = f2 + f1; // f2 = 3 = 1+2}return 0;
}

（八）直到型循环的实现

do…while

​ 语法：

do
{循环体;
} while(循环条件);

说明：

1.循环条件的返回值必须是布尔类型，在C语言中，布尔类型为真使用非0来表示，布尔类型为假使用0表示。

2.{} 包起来的内容整体称之为为 循环体 。

3.我们要在循环体中控制循环条件的变化，否则会产生死循环。

​ 执行过程：

在这里插入图片描述

​ 特点：

​ 先执行，后判断，循环体语句至少执行一次。

​ 案例：

/*
需求：do..while案例：求1～100之间奇数的累加和
*/
#include <stdio.h>int main()
{// 创建一个变量，用来存储累加和int sum = 0;// 创建循环变量，默认值1int i = 1;do{// 判断i是否是奇数if(i % 2 != 0){sum += i;}i++;// 改变循环变量的值}while(i <= 100);printf("1~100之间奇数的累加和是：%d\n",sum);return 0;
}

goto

语法：

goto 标签(label);

标签：标明目标代码的位置，是一个不加""的字符串。

案例：

// 需求：求1~100之内的累加和
int main()
{int sum = 0;int i = 1;
loop: // 自己定义的 标签sum += i;i++;if(i <= 100){goto loop; }printf("1~100之内的累加和是：%d\n",sum);return 0;
}

注意： goto只能在同一个函数中跳转，goto会破坏掉代码的结构，同时会降低代码可读性。在企业开发中， 不建议使用。

（九） 循环的嵌套

​ 3种循环（while、do……while、for）可以互相嵌套。在前一个循环结构的内部又存在一个完整的循环

结构，如：

在这里插入图片描述

​ 案例：

/**
* 需求：嵌套for循环案例-求100～200之间的所有素数
*/
#include <stdio.h>int main()
{int num = 100;// 存放100～200之间的自然数int i = 2;// 循环变量，默认从2开始，因为自然数除以1没有意义 102,100～102, 102%100,102%101int isPrime = 1;// 用来记录1～自身之间能整除的次数 6, 2~5, 6%2,6%3,6%4,6%5// 第1层for循环：生成100～200之间的自然数for(;num <= 200; num++){// 默认是素数isPrime = 1;// 第2层循环，生成 2～自身-1的自然数，用于和自身校验，是否能够整除，如果有1个能被整除，就说明不是素数for(i = 2; i < num -1; i++){if(num % i == 0){isPrime = 0;// 不是素数}}if(isPrime) // 条件判断：isPrime == 1 缩写 isPrime{printf("%d ",num);}}printf("\n");return 0;
}

（十）循环结构的典型应用场景

1.求累和：举例：1+2+3+4+..+100的和

2.求累乘：举例：1*2*3*4*..*100的积

3.求均值：举例：(1+2+3+4+..+100) / 100的值

4.求极值：举例：12,34,55,2,66中的最大值或者最小值

5.元素遍历：常用于数组元素的遍历，比如从 [1,2,3,4,5] 获取每一个元素。数组我们后续课程讲解。

…

二、基础算法模型

（一）累加和

1.定义一个变量（sum），并赋初值为0；

2.用该变量累加（+=）每一个数据项（i）

3.当访问完每一个数据项，此时该变量的取值就是累加和的结果。

（二）累乘

1.定义一个变量，并赋初值为1；

2.用该变量累乘（*=）每一个数据项；

3.当访问完每一个数据项，此时该变量的取值就是累乘的结果。

（三）极值【知识点：数组】

1.定义一个变量，并赋初值为第一个数据项

2.从第二个数据项开始，一次性与该变量进行比较，如果大于/小于该变量，则将当前数据项的数据赋值给该变量。

3.当访问完每一个数据项，此时该变量的取值就是求极值的结果。

三、break和continue

break

功能：

1.用在switch中，用来跳出switch的case语句；如果case没有break，可能会产生case穿透。

2.用在循环中（while、do…while、for…），提前结束循环，也就是跳出整个循环。

说明：

1.break不能用于循环语句和switch语句之外的任何其它语句之中。

2.break只能终止并跳出最近一层的结构。

图示：

在这里插入图片描述

案例1：

/*** 需求：break案例-小马哥参与一阶段分段考试，如果考试及格，就跳出循环，否则就一直考*/
#include <stdio.h>
int main()
{printf("一阶段分段考试\n");// 声明一个变量，用来存放考试成绩int score = 0;do{// int score = 78; // score的作用域只能作用域到{}以内printf("小马哥开始一阶段分段考试...\n");scanf("%d",&score);// 考试合格，结束考试if(score >= 60){break;}       }while(1);printf("恭喜小马哥考试通过！\n");return 0;
}

案例2：

/*** 需求：break案例-输出1~100以内的偶数，只输出前10个*/
#include <stdio.h>
int main()
{for(int i = 1,count = 1;i <= 100;i++){if(i % 2 == 0){if(count > 10){break;}count++;// 注意位置：只记录偶数printf("%d\t",i);}}printf("\n");return 0;
}

continue

功能：continue语句不会结束整个循环，而是跳过本次循环尚未执行的语句，进入下一次循环。

说明：

1.仅用于循环语句中。

2.在嵌套循环的情况下，continue语句只对包含它的最内层的循环体语句起作用。

图示：

在这里插入图片描述

案例：

/*** 需求：continue案例-求1~100之内的偶数和*/
#include <stdio.h>// 不使用continue
void fun01()
{int sum = 0;for(int i = 1; i <= 100; i++){// 判断偶数if(i % 2 == 0){sum += i;}}printf("1~100之内的偶数和是：%d\n",sum);
}// 使用continue
void fun02()
{int sum = 0;for(int i = 1; i <= 100; i++){// 判断奇数if(i % 2 != 0){continue;// 跳出所有的奇数}sum += i;}printf("1~100之内的偶数和是：%d\n",sum); 
}int main()
{fun01();fun02();
}

（三）跳出多层循环

跳出多层循环是不能使用break和continue的，因为他们只能跳出单层循环，跳出多层循环，需要 我们自己定义标志位进行跳出。

案例：

// 定义一个标志位
int isFlag = 1;// 默认循环成立
char fu;
while(isFlag)
{printf("第一层循环执行的内容...\n");while(isFlag){printf("第二层循环执行的内容...\n");printf("是否跳出循环？(y/n)");scanf("%c",&fu);if(fu == 'Y' || fu == 'y'){isFlag = 0;}}
}

注意：如果是多层循环，进的时候是从外到内，跳出的时候是从内到外。

综合案例：猜拳游戏

案例代码：

/*需求：猜拳游戏步骤：1. 选择对手2. 自己出拳3. 对手出拳4. 双方比较*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{// 管理变量int isStop = 1;// 退出状态，默认是连续char stop;// 退出游戏int computer_no; // 玩家编号char computer_name[6];// 玩家姓名 c语言不支持 char[6] computer_name 样的写法int is_select_ct = 1;// 默认，选择对手操作是不重复的   int is_select_own = 1;// 默认，自己出拳操作是不重复的int own_no; // 自己出拳的序号char own_name[6];// 自己出拳的名称int player_no;// 对手出拳的序号char player_name[6];// 对手出拳的名称// 游戏头部printf("*******************************************\n");printf("************ 猜拳游戏 v1.0版 **************\n");printf("*******************************************\n");while(isStop){// 选择对手while(is_select_ct){printf("请选择您的对战玩家：\n[1].李白 [2].唐三 [3].萧炎\n");scanf("%d",&computer_no);       switch(computer_no){case 1:// c语言中，对char数组直接赋值strcpy(computer_name,"李白");is_select_ct = 0;break;case 2:strcpy(computer_name,"唐三");is_select_ct = 0;break;case 3:strcpy(computer_name,"萧炎");is_select_ct = 0;break;default:strcpy(computer_name,"无效玩家");is_select_ct = 1;}   printf("您选择的对手是：%s\n",computer_name);    }   // 自己出拳while(is_select_own){printf("\n请选择您出拳方式：\n[1].石头 [2].剪刀 [3].布\n");scanf("%d",&own_no);       switch(own_no){case 1:// c语言中，对char数组直接赋值strcpy(own_name,"石头");is_select_own = 0;break;case 2:strcpy(own_name,"剪刀");is_select_own = 0;break;case 3:strcpy(own_name,"布");is_select_own = 0;break;default:strcpy(own_name,"无效的出拳");is_select_own = 1;}   printf("您的出拳方式是：%s\n",own_name);    }	// 对手出拳（随机生成0~2）srand((unsigned)time(NULL));// 以时间作为随机种子// 随机生成对手出拳的序号（0~2）player_no = rand()%3+1;switch(player_no){case 1:// c语言中，对char数组直接赋值strcpy(player_name,"石头");break;case 2:strcpy(player_name,"剪刀");break;case 3:strcpy(player_name,"布");break;              }   printf("\n%s的出拳方式是：%s\n",computer_name,player_name);    // 双方比较if((own_no == 1 && player_no == 2)||(own_no == 2 && player_no == 3)||(own_no == 3 && 
player_no == 1)){printf("\n恭喜，您获胜！\n");}else if(own_no == player_no){printf("\n平局！\n");}else{printf("\n很遗憾，您输了！\n");}// 退出游戏printf("\n是否退出游戏？[Y/N]\n");getchar();// 消除回车scanf("%c",&stop);if(stop == 'Y' || stop == 'y'){is_select_ct = 0;// 默认，选择对手操作是不重复的   is_select_own = 0;// 默认，自己出拳操作是不重复的isStop = 0;printf("\n游戏结束！\n");}else{// 还原状态is_select_ct = 1;// 默认，选择对手操作是不重复的   is_select_own = 1;// 默认，自己出拳操作是不重复的isStop = 1;}}return 0;
}

四、补充

什么是素数

​ 素数也被称作质数，只能被1和自身整除的数就叫做素数。


http://www.ppmy.cn/embedded/94587.html

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