C语言学习教程：循环结构程序设计

1 使用goto语句结合if实现循环

1.1 goto语句使用方法

goto语句为无条件转向语句，它的一般形式为

goto 语句标号;

语句标号用标识符表示，它的定名规则与变量名相同，即由字母、数字和下划线组成，其第一个字符必须为字母或下划线。

例1：求1+2+...+99+100的值。

#include <stdio.h>
void main() {
 int i=1, sum = 0;
 loop: if (i <= 100) {
 sum += i;
 i++;
 goto loop;
 }
 printf("%dn", sum);
}

注意：结构化程序设计方法主张限制使用goto语句，因为滥用goto语句将使程序流程无规律、可读性差。一般不宜采用，只有在不得已时（例如能大大提高效率）才使用。

2 使用while语句实现循环

2.1 while语句的使用方法

while语句用来实现“当型”循环结构，一般形式：

while（表达式）循环体语句

当表达式为非0值时，执行while语句中的内嵌语句。其特点是：先判断表达式，后执行语句。

使用while语句求解例1的代码如下：

#include <stdio.h>
void main() {
 int i=1, sum = 0;
 while (i <= 100) {
 sum = sum + i;
 i++;
 }
 printf("%dn", sum);
}

注意：循环体如果包含一个以上的语句，应该用花括弧括起来，以复合语句形式出现。在循环体中应有使循环趋向于结束的语句；如果无此语句，则i的值始终不改变，循环永不结束。

3 使用do-while语句实现循环

3.1 do-while语句的使用方法

do-while语句的特点：先执行循环体，然后判断循环条件是否成立。一般形式：

do

循环体语句

while（表达式）；

过程：先执行一次指定的循环体语句，然后判别表达式，当表达式的值为非零（“真”）时，返回重新执行循环体语句，如此反复，直到表达式的值等于 ０为止，此时循环结束。

使用do-while语句求解例1的代码如下：

#include <stdio.h>
void main() {
 int i=1, sum = 0;
 do{
 sum = sum + i;
 i++;
 } while (i <= 100);
 printf("%dn", sum);
}

注意：

在一般情况下，用while语句和用do-while语句处理同一问题时，若二者的循环体部分是一样的，它们的结果也一样。但是如果while后面的表达式一开始就为假（０值）时，两种循环的结果是不同的。

4 使用for语句实现循环

4.1 for语句的使用方法

for语句的一般形式：

for(表达式1；表达式2；表达式3) 循环体语句

for语句的执行过程：

(1)进行表达式1。

(2)求解表达式2，若其值为真（值为非0），则执行for语句中指定的循环体语句，然后执行下面第(3)步。若为假（值为0），则结束循环，转到第(5)步。

(3)进行表达式3。

(4)转回上面第（2）步骤继续执行。

(5)循环结束，执行for语句下面的一个语句

for语句等价于下列语句：

表达式1；

while（表达式2）

｛循环体语句；

表达式3；

｝

for语句最简单的应用形式也就是最易理解的如下形式：

for(循环变量赋初值；循环条件；循环变量增值)

使用for语句求解例1的代码如下：

#include <stdio.h>
void main() {
 int sum = 0;
 for (int i = 1; i <= 100; i++) {
 sum += i;
 }
 printf("%dn", sum);
}

以下代码错误：

#include <stdio.h>
void main() {
 for (int i = 1, sum = 0; i <= 100; i++) { //这里定义的sum是只可在for语句中使用的局部变量
 sum += i;
 }
 printf("%dn", sum); //这里的sum并未定义
}

以下代码也错误：

#include <stdio.h>
void main() {
 int sum;
 for (int i = 1, sum = 0; i <= 100; i++) { //这里再次定义的sum也是局部变量，并非第三行定义的sum
 sum += i;
 }
 printf("%dn", sum); //这里的sum并未定义
}

注意：

(1) for语句的一般形式中的“表达式1”可以省略，此时应在for语句之前给循环变量赋初值。注意省略表达式1时，其后的分号不能省略。如:

for( ; i<100 ; i++) sum=sum+i;

执行时，跳过“求解表达式1”这一步，其他不变。

(2) 如果表达式2省略，即不判断循环条件，循环无终止地进行下去。也就是认为表达式2始终为真。如：

for( i=1 ; ; i++) sum=sum+i;

表达式1是一个赋值表达式，表达式2空缺。它相当于：

 i = 1;
 while (1) {
 sum = sum + i;
 i++;
 }

(3) 表达式3也可以省略，但此时程序设计者应另外设法保证循环能正常结束。如：

for( i=1 ; i<100 ; ) {sum=sum+i; i++;}

在上面的for语句中只有表达式1和表达式2，而没有表达式3。i++的操作不放在for语句的表达式3的位置处，而作为循环体的一部分，效果是一样的，都能使循环正常结束。

(4) 可以省略表达式1和表达式3，只有表达式2，即只给循环条件。如：

for( ; i<100 ;) {sum=sum+i；i++;}

在这种情况下，完全等同于while语句。可见for语句比while语句功能强，除了可以给出循环条件外，还可以赋初值，使循环变量自动增值等。

(5) 3个表达式都可省略，如：

for( ; ; ) 循环体语句

等同于

while(1) 循环体语句

即不设初值，不判断条件（认为表达式2为真值），循环变量不增值。无终止地执行循环体。

(6) 表达式1可以是设置循环变量初值的赋值表达式，也可以是与循环变量无关的其他表达式。如:

for(sum=0 ; i<100 ;i++) sum=sum+i;

表达式3也可以是与循环控制无关的任意表达式。

表达式1和表达式3可以是一个简单的表达式，也可以是逗号表达式，即包含一个以上的简单表达式，中间用逗号间隔。如：

for(sum=0 ; i<100 ;i++) sum=sum+i;

或：

for(i=0 , j=100; i<=j ;i++,j--) k=i+j;

表达式1和表达式3都是逗号表达式，各包含两个赋值表达式，即同时设两个初值，使两个变量增值。

(7) 表达式2一般是关系表达式（如i<=100）或逻辑表达式（如a<b&&x>y），但也可以是数值表达式或字符表达式，只要其值为非零，就执行循环体。如:

for (i = 0; (c = getchar()) != 'n'; printf("%c", c)); 

在表达式2中先从终端接收一个字符赋给c，然后判断此赋值表达式的值是否不等于’n’（换行符），如果不等于’n’，就执行循环体。

注意：此for语句的循环体为空语句，把本来要在循环体内处理的内容放在表达式3中。可见for语句功能强，可以在表达式中完成本来应在循环体内完成的操作。其作用是每读入一个字符后立即输出该字符，直到输入一个“换行”为止。从终端键盘向计算机输入时，是在按Enter键以后才将一批数据一起送到内存缓冲区中去的。

所以若输入hello，运行情况为：

输入：hello

输出：hello

而不是输入一个字符立马输出一个字符，如：hheelllloo

5 循环的嵌套

5.1 循环的嵌套的使用方法

一个循环体内又包含另一个完整的循环结构称为循环的嵌套。内嵌的循环中还可以嵌套循环，

这就是多层循环。三种循环（while循环、do-while循环和for循环）可以互相嵌套。

合法的形式举例如下：

6 几种循环的比较

（1）四种循环都可以用来处理同一问题，一般情况下它们可以互相代替。但一般不提倡用goto型循环。

（2）在while循环和do-while循环中，只在while后面的括号内指定循环条件，因此为了使循环能正常结束，应在循环体中包含使循环趋于结束的语句（如i++，或i=i+1等）。for循环可以在表达式3中包含使循环趋于结束的操作，甚至可以将循环体中的操作全部放到表达式3中。因此 for语句的功能更强，凡用while循环能完成的，用 for循环都能实现。

（3）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。

（4）while循环、do-while循环和 for循环，可以用break语句跳出循环，用continue语句结束本次循环。而对用goto语句和 if语句构成的循环，不能用break语句和continue语句进行控制。

结论：推荐使用for，不推荐使用goto

7 break语句与continue语句

7.1 break语句

break语句可以用来从循环体内跳出循环体，即提前结束循环，接着执行循环下面的语句一般形式：

braek;

注意：braek语句不能用于循环语句和switch语句之外的任何其他语句中。

例2 从小到大输面积小于100的圆的整数半径。

#define PI 3.14
#include <stdio.h>
#include <math.h>
void main() {
 for (int i = 1, area; ; i++) {
 area = PI * pow(i, 2);
 if (area > 100)break;
 printf("%dn", i);
 }
}

例3 输出100以内的素数。

#include <stdio.h>
#include <math.h>
void main() {
 int i, j;
 for (i = 2; i < 100; i++) {
 for (j = 2; j <= sqrt(i); j++) {
 if (i%j == 0) {
 break;
 }
 }
 if (j > sqrt(i)) {
 printf("%dn", i);
 }
 }
}

7.2 continue语句

continue作用为结束本次循环，即跳过循环体中下面尚未执行的语句，接着进行下一次是否执行循环的判定。一般形式：

continue;

continue语句和 break语句的区别：continue语句只结束本次循环，而不是终止整个循环的执行

例4 输出100不能被3整除的数。

#include <stdio.h>
void main() {
 for (int i = 1; i < 100; i++) {
 if (i % 3 == 0) {
 continue;
 }
 printf("%dn", i);
 }
}