Day06：循环结构
定义
代码的重复执行，就叫做循环
循环的分类
- 无限循环:其实就是死循环，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。
- 有限循环:循环限定循环次数或者循环的条件。
循环的构成
- 循环条件
- 循环体
当型循环的实现
特点：先判断后执行，如果条件不满足，一次都不执行
代表：while和for
while
语法：
c
while(循环条件) // a>b&&b>c
{
循环许局;//如果是单语句，可以省略{}、如果是复合语句，不可以省略{}
}说明：
1.循环条件的返回值必须是布尔类型（条件表达式只能是关系表达式或逻辑表达式）。在C语言中，布尔类型为真使用 非0，布尔类型为假使用 0.如果引入 #include <stdbool.h>,也可以用true和false来表示。
2.{}包起来的内容整体称之为 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：
特点：先判断，后执行，循环体语句有可能一次不执行
案例
c
#include <stdio.h>
/*
如何编程来计算1+2+3...+100（累加求和）
*/
int main()
{
//定义一个变量，保存累加的和
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、整型常量
{
//累加运算
//sum =sum +i;
sum += i;
i++;
//给循环变量赋值，用来影响循环条件
}
printf("1-100的累加和是：%d\n",sum);
return 0;
}死循环
c
while（1）//我们会在死循环进行必要的限制for
原则上，for循环能实现的while循环一定可以实现，for循环可以看做是while循环的一种特殊写法。
语法：
c
for（①表达式1；②表达式2；③表达式3）
{
①循环体语句； --如果是单语句，可以省略{}；如果复合语句，必须保留{}
}说明：
1.（）中可以只保留两个 ；；，举例for（；；）
2.①(表达式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(表达式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<=i
4.③(表达式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
执行过程：
特点：
先判断，后执行，循环语句可能一次不执行
c
#include <stdio.h>
int main()
{
for(int i=2;i<100;i+=2)
{
sum+=i;
}
printf("偶数和的结果是：%d"，sum);
return 0；
}总结
- 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。
- 应用场合：for语句往往应用于次数事先可以确定的场景。
死循环
c
for(;;);
for(表达式1；；表达式2);循环实现三要素
- 循环变量的初始值
- 循环条件
- 循环变量的更新
案例
c
#include <stdio.h>
#include <math.h>
/**
* 需求：for循环案例-求斐波拉契数列前20个数
* 分析：1,1,2,3,5,8...
*/
int for_test2()
{
int f1 = 1;// 前一个数，默认是1，因为第一个是1
int f2 = 1;// 后一个数，默认是1，因为第二个是1
int i = 1;// 循环变量
for(; i <= 10; i++)
{
printf("%12d%12d\n",f1,f2);
// 一行显示两个数，每两个换行 1 1 2 3 5 8
//if(i % 2 == 0)
//{
// printf("\n");
//}
f1 += f2; // f1 = 2 = 1 + 1
f2 += f1; // f2 = 3 = 1 + 2
}
}
int main(int argc,char *argv[])
{
for_test2();
}
return 0直到型循环的实现
特点：先执行，后判断
代表：do...while
do...while
语法：
c
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。
2、{}包起来的内容整体称之为 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：
特点；先执行，后判断，不管满不满足条件，都要先执行一次
goto
语法：
c
goto 标签(label);标签：标明
注意事项
1.可读性: goto 语句会破坏代码的结构和可读性，使得代码难以理解和维护。因此，应尽量避免使用。
2.替代方案:大多数情况下，可以使用循环、条件语句、函数等结构来替代 goto 语句，使代码更加清晰和易于管理。3.嵌套限制:虽然 goto 语句可以跨函数跳转(即跳转到另一个函数中的标签)，但这种用法是不合法的，并且会导致编译错误。goto 语句只能在同一函数内部跳转。
4.错误处理:在某些情况下， goto 语句可以用于错误处理，例如从嵌套的多层循环中跳出。但即使在这种情况下，也应谨慎使用，并考虑是否有更好的替代方案。
循环的嵌套
3种循环（while、do...while、for）可以相互嵌套，在前一个循环结构的内部又存在一个完整的循环结构。如:
案例：
c
#include<stdio.h>
/*
需求:嵌套for循环案例-求100~200之间的所有素数
分析：只能被1和自身整除的数叫做素数
*/
int main()
{
// 创建一个变量，存放100～200之间的自然数
int num = 100;
// 循环变量，默认从2开始，因为自然数除以1没有意义
int i;
// 定义标志位：用来记录1～自身之间的能整除的次数，用来校验该自然数是否为素数
// 第1层for循环：生成100～200之间的自然数
for(;num <= 200;num++)
{
// 每个自然数在判别之前，需要重置标志位
is_flag = 1;
// 第2层for循环：验证该自然数能否被除了1～自身之间的数整除，能整除，就改变is_flag的值
// for(i = 2;i < num -1;i++
for(i = 2;i < num / 2;i++)
{
// 校验是否能整除
if(num % i == 0)
{
is_flag = 0;
break;// 只校验第一个能整除的数
}
}
// 根据标志位，判断该自然数是否是素数
if (is_flag) // 条件判断：is_flag == 1 缩写 is_flag(推荐) is_flag == 0 缩写 !is_flag
{
printf("%-4d",num);
}
}
printf("\n")
return 0;
}循环结构的典型应用场景
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求累和:举例 1+2+3+...+100的和
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求累乘:举例123*...*100的积
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求均值:举例(1+2+3+...+100)/100的值
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求极值:举例、12,34,56,67中的最大值或者最小值
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元素遍历：常用于数组元素的遍历
基础算法模型
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累加和
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定义一个变量(sum),并赋初值为0;
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该变量累加(+=)每一个数据项(i);
-
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。
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累乘
- 定义一个变量，并赋初值为1;
- 用该变量累乘(*=)每一个数据项;
- 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
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极值（多用于数组）
- 定义一个变量，并赋初值为第一个数据项;
- 从第二个数据项开始，依次于该变量进行比较，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。
- 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。
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break和continue
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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：
①break不能用于循环语句和switch语句之外的任何其他语句之中。
②break只能终止并跳出最近一层的循环结构。
流程图：
案例1：
c#include <stdio.h> /** * 需求：break案例-输出1~100以内的偶数，只能输出前10个 */ int break_test() { for(int i = 1,count = 1; i <= 100; i++) { if(i % 2 == 0) { if(count > 10) { break; } count ++;// 用来计数 printf("%d\t",i); } } printf("\n"); } int main(int argc,char *argv[]) { break_test(); 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近的一层循环起作用。
图示：
案例：
c#include <stdio.h> /* 求1-100以内的偶数和 */ int continue_test1() { int sum = 0; for(int i = 1; i<=100;i++) { if(i%2 !==0) { comtinue; } sum+=i; } printf("1-100以内的偶数和是%d\n",sum); } int main() { continue_test1(); }-
跳出多层循环
跳出多层循环是不能直接使用break和continue实现的，因为它们只能跳出单层循环，跳出多层循环，需要我们自定一定标志位进行跳出(标志位也可以配合break使用)。
案例：
c#include <stdio.h> int fun0() { // 定义一个标志位 int is_flag = 1;// 默认循环成立 // 定义一个变量，用来接收控制台输入 char fu; // 循 while(is_flag) { printf("外层循环执行的内容..\n"); while(is_flag) { printf("内存循环执行的内容..\n"); scanf("%c",&fu); if(fu == 'Y' || fu == 'y') { is_flag = 0; } } } } int fun1() { // 定义一个标志位 int is_flag = 1;// 默认循环成立 // 定义一个变量，用来接收控制台输入 char fu; // 循环 while(is_flag) { printf("外层循环执行的内容..\n"); while(1) { printf("内存循环执行的内容..\n"); scanf("%c",&fu); if(fu == 'Y' || fu == 'y') { is_flag = 0; break; } } } } int main() { fun0(); fun1(); }注意:
层循环执行的内容...\n");
while(1)
{
printf("内存循环执行的内容...\n");
scanf("%c",&fu);
if(fu == 'Y' || fu == 'y')
{
is_flag = 0;
break;
}
}
}
}
int main()
{
fun0();
fun1();
}
注意: 如果是多层循环(嵌套循环)，进的时候是从外到内，跳出的时候是从内到外。 -
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上机题
- 计算n以内所有正奇数的和 ? n值通过键盘输入
- 计算 1 + 1/(2 * 3) + 1/(3 * 4) + .+ 1/(n * (n + 1)) = ?直到最后一相值小于0.00001为至。
- 计算1+1/2 - 1/3 + 1/4 - 1/5 .+1/n= ? n通过键盘输入（int k = -1）
- 计算n的阶乘 ? n值通过键盘输入
- 输出半径为1~10的圆面积，面积大于100时停止
- 求输入的十个整数中正数的个数及其平均值
- 打印出100以内能整除7之外的的自然数
- 打印乘法表
- 我国古代数学家张丘建在《算经》一书中提出的数学问题：鸡翁一值钱五，鸡母一值钱三，鸡 雏三值钱一。百钱买百鸡，问鸡翁、鸡母、鸡雏各几何？
- 从键盘上输入多个无符号整型数据，直到 0 结束 ，输出所输入数据中的最大值。