初级C语言之【循环语句】
一：while循环
1.1：while循环的语法结构
while(表达式)
循环语句;
if单分支的语法结构
if(表达式）
语句;
可以看出，while循环的语法结构和if语句的单分支语法结构十分相似。但if单分支语句是当表达式的值为真时执行语句，执行完后程序会接着往下走，执行其他语句，若表达式的值为假，则什么也不执行。while和if也十分相似，当表达式的值为真就执行循环语句，否则就什么也不执行，但while和if的不同点在于如果表达式的值为真，执行循环语句，执行完后程序不像if那样接着往下走，而是返回去继续判断表达式的值是否为真，如果为真会继续执行循环语句，直到表达式的值为假停止执行循环语句，程序会继续往下走，执行另外的语句。
通过代码的运行结果可以看出，当if后面表达式的值为真的时候，会执行一次if下面的语句，而把if换成while后，由于n的值始终等于0没发生任何改变，导致while后面的表达式始终为真，循环语句就会一直执行。while语句的执行流程：（其中!=0表示真，==0表示假）
1.2：在屏幕上打印1~10
int main()
{
int n = 1;
while (n <= 10)
{
printf("%d ", n);
n++;
}
return 0;
}
需要注意的是，和if语句一样，while也只能控制其后面的一条语句，如果当while后面的表达式为真的时候要执行多条语句，需要把这多条语句用大括号括起来，如上面代码的5~8行。
1.3：while循环中的break和continue
1.3.1:break(打断、终止）
还是打印1~10，当n==5的时候执行break
int main()
{
int n = 1;
while (n <= 10)
{
if (5 == n)
{
break;
}
printf("%d ", n);
n++;
}
return 0;
}
代码的执行结果：
可以看出执行结果是只打印了1~4。从5开始就没有打印了。
所以break的作用就是，在循环中只要遇到break，就停止后期的所有循环，直接终止循环，所以while中的break是用于永久终止循环的。某种条件满足的状况下我们希望循环终止，此时就可以再代码中加入一个判断然后break。（这是break的第二种用法，在switch选择语句中我们也用到了break）
1.3.2：continue
把上面代码中break改成continue，代码如下：
int main()
{
int n = 1;
while (n <= 10)
{
if (5 == n)
{
continue;
}
printf("%d ", n);
n++;
}
return 0;
}
通过运行结果可以看出，当打印完4后，光标一直在闪动，此时说明代码死循环了。
continue的作用就是跳过本次循环continue后面的代码，程序直接跳到循环的判断部分，以上面的代码为例，当n=5的时候，if后面的表达式的值为真，执行continue，此时程序就跳过了“printf("%d ", n);和n++;”，重新回到while后面的判断表达式，由于此时n=5，小于10，所以循环继续，当程序执行到if后面的判断表达式时，此时n还是等于5，表达式为真，执行continue，一直循环往复最终导致程序进入死循环。
总结：
continue在while循环中的作用就是：continue是用于终止本次循环的，也就是本次循环中continue后面的代码不会执行，而是直接跳转到while语句的判断部分，进行下一次循环的入口判断。
将上面代码稍作修改就可以解决死循环的问题了，我们先来找一下上面代码出现死循环的原因，通过上面的分析可以知道，当n=5的时候，执行了continue，程序跳过了“printf("%d ", n);和n++;”，这导致n的值始终为5不会发生任何变化，程序就出现了死循环的结果。那我们把“n++;”这条语句放到continue之前，此时程序每次都会执行n++了，因为continue只会跳过它后边的语句。下面我们上机试试：
可见此时程序没有产生死循环，打印时跳过了5，但是仔细观察就可以发现此时1没有被打印出来却多打印了一个11，这里主要是因为循环里在printf前进行了n++，此时我们只需要把n的初识值赋为0就可以打印出1，把while后面的判断表达式改成“n<10”就可。
1.4：while循环的实际应用
1.4.1：getchar和putchar介绍：
getchar和putchar分别可以用来获取字符和打印字符
1.4.1.1：getchar
可看出getchar是一个只可以获取字符的函数，它的返回值是int型，其实也就是该字符的ASCII值，读取失败返回EOF
1.4.1.2：putchar
putchar是一个打印字符的函数，它的参数是一个字符型变量，返回值是字符型变量存储的字符。
1.4.2：实例1：利用while循环清除缓存区的数据
#include <stdio.h>
int main()
{
int ch = 0;
while ((ch = getchar()) != EOF)
putchar(ch);
return 0;
}
这段代码的意图是，用getchar读取一个字符放到ch里面，如果读取的字符不是EOF，我们就对其进行打印
这段代码的具体工作原理还是比较复杂的：
getchar并不是直接从键盘上读数据的，在getchar和键盘之间有一个工作缓存区，getchar在工作的时候会先到工作缓存区检查一下里面有没有字符，没有字符就等待，如上图的黑框光标在闪动，此时我们从键盘上点击A和回车，回车就是’\n’，此时缓存区里就有两个字符’A’和’\n’，然后getchar会拿走一个字符，也就是’A’，把A放到ch变量里，然后ch和EOF比较，EOF是-1，ch是’A’对应的ASCII值，所以此时ch的值是65，不等于-1，判断结果为真，程序就会执行putchar打印出A，下一次循环getchar继续从缓存区读取字符，第一次循环我们输入了’A’和’\n’，getchar取走了’A’还剩一个’\n’，所以第二次循环getchar会取走缓存区里的’\n’放到ch里，覆盖掉之前的A，‘\n’的ASCII值是0，判断表达式的值为真，程序会执行putchar打印出’\n’，我们就会看到换行的效果。想让循环停下来我们需要按“Ctrl+z”。
此代码的应用场景：
int main()
{
char password[20] = { 0 };
int ch = 0;
printf("请输入密码：>");
scanf("%s", password);//123456
printf("请确认密码(Y/N):>");
ch = getchar();
if (ch == 'Y')
{
printf("确认成功\n");
}
else
{
printf("确认失败\n");
}
return 0;
}
输入一串密码，然后输入"Y"或者"N"来输出"确认成功"或者"确认失败"
通过代码的运行结果可以看出，当我们输入密码后，程序直接就输出“确认失败”。说明此代码有问题。接着我们来分析一下问题出现的原因：
我们从键盘上输入的时候，会把数据放在缓存区，然后scanf和getchar都是从缓存区中读取数。我们在输入密码的时候在键盘上点击了"123456\n"，此时就会把"123456\n"放入缓存区。然后scanf从缓存区中读取数据，但是scanf只取走了"123456"并赋值给password（这里我们要知道，scanf不会拿’\n’和空格，这时scanf函数的特性，大家记住就可以），缓存区中还剩一个’\n’，当程序执行到getchar的时候，getchar检查缓存区发现有一个’\n’，getchar就会把’\n’拿走赋值给ch，然后执行if后面的判断表达式，‘\n’不等于’Y’，程序就跳转到else输出“确认失败”。
如何解决这个问题呢？
根据上面的分析，我们很容易想出，只要把缓存区里剩下的’\n’消化掉就可以了。具体操作就是：在scanf语句后添加上一个getchar。代码修改如下：
int main()
{
char password[20] = { 0 };
int ch = 0;
printf("请输入密码：>");
scanf("%s", password);//123456
getchar();//用来消化缓存区中剩下的'\n'。
printf("请确认密码(Y/N):>");
ch = getchar();
if (ch == 'Y')
{
printf("确认成功\n");
}
else
{
printf("确认失败\n");
}
return 0;
}
可以看出，此时代码已经可以正常运行了。
哈哈知道这些还远远不够，如果当我们输入的密码是：123456 xxx呢？此时在123456后面有空格
可以看出此时程序又出问题了，它又直接输出了“确认失败”
和之前的分析方法类似，此时缓存区中存的是"123456 xxx\n"，而scanf只拿走空格前面的东西（123456），缓存区中还剩下" xxx\n"，而scanf后面就只有一个getchar，只能消化一个字符（空格），消化后缓存区中还剩下"xxx\n"，那怎么办呢？我们可以写一个循环反复的用getchar直到把缓存区里的’\n’也消化掉就完事了，代码修改如下：
int main()
{
char password[20] = { 0 };
int ch = 0;
printf("请输入密码：>");
scanf("%s", password);//123456
while (getchar() != '\n')//用循环来消化缓存区的数据
{
;
}
printf("请确认密码(Y/N):>");
ch = getchar();
if (ch == 'Y')
{
printf("确认成功\n");
}
else
{
printf("确认失败\n");
}
return 0;
}
1.4.3：实例2：输出所有字符数字
#include <stdio.h>
int main()
{
char ch = '\0';
while ((ch = getchar()) != EOF)
{
if (ch < '0'|| ch > '9')
continue;
putchar(ch);
}
return 0;
}
此段代码只会打印数字字符，不会打印其他字符。
二：for循环
2.1：for循环语法结构
for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
循环语句;
注意：表达式之间要用分号隔开。
表达式1
表达式1为初始化部分，用于初始化循环变量的。
表达式2
表达式2为条件判断部分，用于判断循环时候终止。
表达式3
表达式3为调整部分，用于循环条件的调整。
2.2：利用for循环打印1-10
int main()
{
int i = 0;
for (i = 1; i <= 10; i++)
{
printf("%d ", i);
}
return 0;
}
for循环的执行流程：
首先创建了一个变量i，然后赋值成1，接着判断i<=10是否成立，如果成立程序到循环体执行printf打印出1，接着执行i++，i变成2，接着再一次判断i<=10是否成立，如果成立程序到循环体执行printf打印出2，然后再一次自行i++，i变成3，接着再判断……i变成9，i<=10成立，程序执行printf打印出9，然后执行i++，i变成10，i<=10成立，程序执行printf打印出0，然后继续执行i++，i变成11，此时i<=10不成立，for循环结束。
2.3：for循环中的break和continue
2.3.1：break
用来终止循环，当满足某一条件时，我们希望循环结束可以用break
当i=5的时候终止循环，代码如下：
int main()
{
int i = 0;
for (i = 1; i <= 10; i++)
{
if (5 == i)
{
break;
}
printf("%d ", i);
}
return 0;
}
可以看出，此时程序打印出了1-4就结束了。
2.3.2：continue
把上面代码中的break换成continue
continue只会跳过本次循环后面的代码，当i=5的时候，程序执行continue，跳过后面的printf，此时就不会打印出5了，然后执行i++，i变成6，接着程序会依次打印出6 7 8 9 10。和while中continue不同的是，在while循环中如果执行了continue，程序会直接跳到while后面的判断表达式，而在for循环中执行了continue，程序会直接跳到表达式3也就是调整部分。
int main()
{
int i = 0;
for (i = 1; i <= 10; i++)
{
if (5 == i)
{
continue;
}
printf("%d ", i);
}
return 0;
}
2.4：for语句的循环控制变量
如上面代码中的 i 就叫循环控制变量。对于循环控制变量这里有两点建议：
- 不可在for 循环体内修改循环变量，防止 for 循环失去控制。
- 建议for语句的循环控制变量的取值采用“前闭后开区间”写法。
小tips：C99中支持在for后面的括号里定义循环控制变量，如下：
for(int i = 1;i <= 10;i++)
但我们一般情况下都会把int定义到前面去。
对循环控制变量的取值采用“前闭后开区间”写法的解释：
int i = 0;
//前闭后开的写法
for(i=0; i<10; i++)
{}
//两边都是闭区间
for(i=0; i<=9; i++)
{}
上面这两段代码执行的结果是一样的，最终采用哪一种方法要结合具体的场景来判断，总之我们要让代码达到通俗易懂的目的，在别人看到我们的代码的时候，很容易就能直到我们这段代码想干什么。
2.5：for循环的一些变种
2.5.1：变种1：表达式的省略
int main()
{
for (; ;)
{
printf("hehe\n");
}
return 0;
}
大家可以猜一下这段代码的执行结果是什么。
可以看出，这段代码进入了死循环。为什么呢？
原因如下：
for循环的初始化，判断和调整三个部分都可以省略不写，但省略掉判断部分，判断就恒为真，循环就是死循环
大家看下面这段代码：
int main()
{
int i = 0;
int j = 0;
for (i = 0; i < 3; i++)
{
for (j = 0; j < 3; j++)
{
printf("hehe\n");
}
}
return 0;
}
这段代码的执行结果是打印出9个hehe，原因是：i=0的时候内层for循环执行3次，i=1的时候内层for循环执行3次，i=2的时候内层for循环还是执行3次，i=3的时候，循环结束，加起来内层for循环一共执行了9次，所以打印出了9个hehe。
那当我们把第二个for中的 j=0 去掉代码此时会执行几次呢？
可以看出只打印了3个hehe。原因是：i=0的时候，第一次进入内层for循环时，j=0，执行完printf后执行 j++，j变成1，再执行printf，执行完后再执行 j++，此时j变成2 ，再一次执行printf，执行完后再次执行 j++，j变成3，此时j<3不成立，内层for循环结束，然后程序执行到 i++，i变成1，i<3成立，程序又走到内层for循环，还记得嘛？上一次执行完内层for循环的时候，j已经变成3，由于这里已经去掉了表达式1初始化部分（j=0），所以 j 保持3不变，由于j<3不成立，所以这时不会再执行内层for循环，然后程序走到 i++，i变成2，程序又到了内层for循环，但 j还是等于3，不满足j<3，还是不会执行内层for循环，然后程序走到i++，此时 i 变成3，i<3不成立，这时，整个for循环就都结束了，最终就导致了只打印出了3个hehe。
这个例子告诉我们一个什么道理呢？不要在for循环中随意省略这三个表达式。
2.5.2：变种2：使用多余一个变量控制循环
for (x = 0, y = 0; x<2 && y<5; ++x, y++)
{
printf("hehe\n");
}
这里我们用了两个循环变量 x和y 一起来控制for循环。这段代码会打印两个hehe，当 x = 0，y = 0的时候打印第一次，当 x = 1，y = 1的时候打印第二次，当 x = 2，y = 2的时候for循环不再执行，因为此时x<2已经不再成了，而&&是当两边都为真的时候整个表达式的值才为真，所以此时判断表达式的值为假，for循环不再执行，就只打印了两个hehe。
三：do…while()循环
3.1：do语句的语法结构：
do
循环语句;
while(表达式);
程序首先就执行循环语句，然后判断表达式，如果为真，继续执行循环语句，否则不再执行循环语句。所以do…while()循环的特点也十分明显，不管怎样，循环语句至少执行一次。
3.2：用do…while()打印1-10
int main()
{
int i = 1;
do
{
printf("%d ", i);
i++;
} while (i <= 10);
return 0;
}
注意：如果循环体超过一条语句，要用大括号把循环体括起来。
do…while()和while的唯一区别就是前者先执行后判断，而后者是先判断后执行。
3.3: do…while()中的break和continue
这里break和continue的作用跟while循环和for循环中的作用一样，break用来终止跳出循环，continue用来跳过本次循环。
3.3.1：break
int main()
{
int i = 1;
do
{
printf("%d ", i);
if (i == 5)
{
break;
}
i++;
} while (i <= 10);
return 0;
}
注意这里打印出了5，因为break在printf后，打印完5才执行的break
3.3.2：continue
int main()
{
int i = 1;
do
{
printf("%d ", i);
if (i == 5)
{
continue;
}
i++;
} while (i <= 10);
return 0;
}
大家猜猜此时代码的执行结果是什么呢？
可见此时程序进入了死循环。原因是i=5的时候，程序执行了continue跳过了 i++，这就导致 i 的值没有任何变化还是5，等下一次循环由于i是5，打印出5，然后程序继续执行continue，就这样一直循环往复下去，程序一直在打印5。
四：练习
4.1：计算n的阶乘
5！=12345
思考：产生1-5的数字累积乘在一起。
n！=123*…*n
int main()
{
int n = 0;//n的阶乘
scanf("%d", &n);
int i = 0;
int ret = 1;//注意不能从0开始，0*任何数结果都是0
for (i = 1; i <= n; i++)//通过循环找到1到n的所有数字
{
ret = ret * i;//把1-n的所有数字累积乘到一起
}
printf("%d", ret);
return 0;
}
4.2：计算1！+2！+3！+…+10！
int main()
{
int n = 0;
int i = 0;
int ret = 1;
int sum = 0;
for (n = 1; n <= 10; n++)
{
ret = 1;
for (i = 1; i <= n; i++)
{
ret = ret * i;
}
sum = sum + ret;
}
printf("%d", sum);
return 0;
}
注意：一定要在每次执行内层for循环前把ret重新赋值为1，否则ret的值是前一个数字的阶乘值，本次求n的阶乘会从这个值为基础进行累乘，而阶乘是从1开始累乘的。
可以对这个问题进行简化，首先：
1！=1
2！=1* 2
3！=1* 2* 3
4！=1* 2* 3* 4
通过分析不难发现：
1！=1
2！=1！* 2
3！=2！* 3
4！=3！* 4
可见n!=（n-1）！*n；
我们可以对上面的代码稍作修改：
int main()
{
int i = 0;
int ret = 1;
int sum = 0;
for (i = 1; i <= 3; i++)
{
ret = ret * i;
sum = sum + ret;
}
printf("%d", sum);
return 0;
}
大家可以看看这段代码如果没有第9行的“sum = sum + ret;”，那不就是求3！嘛？而3！=1* 2* 3，我们通过for循环把“1 * 2 * 3”进行分布求解，当i=1的时候，ret=1 * 1，这不就是1的阶乘嘛？，此时我们把它存到sum里，sum就是1！，当i=2的时候，ret=1 * 2，这不就是2的阶乘嘛？我们让sum=sum+ret，此时等号右边的sum为1的阶乘，ret为2的阶乘，把他俩加在一起赋值给新的sum，此时的sum就是1！+2！，而当i=3的时候，ret=2 * 3，这不就是3的阶乘嘛？，我们再让sum=sum+ret，此时的新sum就是1！+2！+3！。代码改成这样效率会高很多。
4.3：在一个有序数组中查找具体的某一个数字（折半查找法）
普通查找方法：
int main()
{
int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int k = 7;//查找7
int i = 0;
int flag = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
if (k == arr[i])
{
printf("找到了，下表是%d\n", i);
flag = 1;
break;
}
}
//break或者找不到程序都会走到这里
if (flag == 0)
{
printf("没找到\n");
}
return 0;
}
假如数组有n个数字，这种方法在最坏的情况下要找n次（该数字不存在或者是最后一个）
折半查找：每次都从最中间的那个数开始比对，如果要查找的数字大于中间的那个数字，因为是有序数组，要查找的数字肯定不可能在中间数字的左边，接下来就只用在中间这个数字的右边找，省去左边那一部分。同理，如果要查找的数字小于中间那个数字，我们接下来就只用在中间数字的左边进行查找。这样一来，就会大大提高我们的查找效率。
int main()
{
int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int k = 7;//查找7
int flag = 0;
int left = 0;
int right = 9;
int mid = (left + right) / 2;//可以把这一句放到循环里面，此时第20行和第25行代码可以省略
while (left <= right)
{
if (arr[mid] == k)
{
printf("找到了，下标是%d\n", mid);
flag = 1;
break;
}
else if (arr[mid] < k)
{
left = left + 1;
mid = (left + right) / 2;
}
else
{
right = right - 1;
mid = (left + right) / 2;
}
}
if (flag == 0)
{
printf("没找到\n");
}
return 0;
}
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