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5.1
循环语句概述 [标签-循环语句概述]
求1～100的累计和。
根据已有的知识，可以用“1+2+……+100”来求解，但显然很繁琐。现在换个思路来考虑：
首先设置一个累计器sum，其初值为0，利用sum += n来计算（n依次取1、2、……、100），只要解决以下3个问题即可：
（1）将n的初值置为1；
（2）每执行1次“sum += n”后，n增1；
（3）当n增到101时，停止计算。此时，sum的值就是1～100的累计和。
根据已有的知识，单独实现每一步都不难。但是，由于需要经常使用这种重复计算结构（称为循环结构），C语言提供了3条循环语句来实现，以简化、并规范循环结构程序设计。
在Ｃ语言中，可用以下语句实现循环：
（1）用for语句。
（2）用do-while语句。
（3）用while语句。
（4）用goto语句和if语句构成循环。使用goto语句实现求解1～100累计和的程序可以如下：
main()
{ int
n=1, sum=0;
loop:
sum += n; n++;
if(n<=100)
goto
loop;
printf(“sum=%d\n”, sum);
}
其中“loop:”为语句标号（格式：标号: 语句行），其命名遵循标识符命名规则。goto语句格式：goto
标号，功能为：使系统转向标号所在的语句行执行。
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，将会导致程序结构无规律、可读性差。
另外，从功能上说，for语句可完全代替当型循环语句while，所以该语句也不是必需的。
5.2
for语句和while语句
在3条循环语句中，for语句最为灵活，不仅可用于循环次数已经确定的情况，也可用于循环次数虽不确定、但给出了循环继续条件的情况。
[案例5.1] 求1～100的累计和。
/*案例代码文件名：AL5_1.C*/
/*程序功能：求1～100的累计和*/
main()
{int i,sum=0;
/*将累加器sum初始化为0*/
for(i=1; i<=100; i++)
sum +=i;
/*实现累加*/
printf("sum=%d\n",sum);
}
[程序演示]
程序运行情况如下：
sum=5050
[案例5.2] 求n的阶乘n!（n!=1*2*……*n）。
/*案例代码文件名：AL5_2.C*/
/*程序功能：求n！*/
main()
{int i, n;
long
fact=1;
/*将累乘器fact初始化为1*/
printf(“Input
n: ”); scanf(“%d”,&n);
for(i=1; i<=n; i++)
fact *=i;
/*实现累乘*/
printf("%d ! = %ld\n", n, fact);
}
[程序演示]
程序运行情况如下：
Input
n: 5↙
5 ! = 120
1．for语句的一般格式
for([变量赋初值]；[循环继续条件]；[循环变量增值])
{ 循环体语句组；}
2．for语句的执行过程
执行过程如图5-1所示。
（1）求解“变量赋初值”表达式。
（2）求解“循环继续条件”表达式。如果其值非0，执行（3）；否则，转至（4）。
（3）执行循环体语句组，并求解“循环变量增值”表达式，然后转向（2）。
（4）执行for语句的下一条语句。
3．说明
（1）“变量赋初值”、“循环继续条件”和“循环变量增值”部分均可缺省，甚至全部缺省，但其间的分号不能省略。
（2）当循环体语句组仅由一条语句构成时，可以不使用复合语句形式，如上例所示。
（3）“循环变量赋初值”表达式，既可以是给循环变量赋初值的赋值表达式，也可以是与此无关的其它表达式（如逗号表达式）。
例如，for(sum=0;i<=100;i++)sum += i;
for(sum=0,i=1;i<=100;i++) sum += i;
（4）“循环继续条件”部分是一个逻辑量，除一般的关系（或逻辑）表达式外，也允许是数值（或字符）表达式。
4．while语句
（1）一般格式
while(循环继续条件)
{ 循环体语句组；}
（2）执行过程
执行过程如图5-2所示。
1）求解“循环继续条件”表达式。如果其值为非0，转2）；否则转3）。
2）执行循环体语句组，然后转1）。
3）执行while语句的下一条。
显然，while循环是for循环的一种简化形式（缺省“变量赋初值”和“循环变量增值”表达式）。
[案例5.3] 用while语句求1～100的累计和。
/*案例代码文件名：AL5_3.C*/
/*程序功能：求1～100的累计和*/
main()
{int i=1,sum=0;
/*初始化循环控制变量i和累计器sum*/
while( i<=100 )
{ sum += i;
/*实现累加*/
i++;
/*循环控制变量i增1*/
}
printf(“sum=%d\n”,sum);
}
[程序演示]
程序运行情况如下：
sum=5050
5．循环嵌套
（1）循环语句的循环体内，又包含另一个完整的循环结构，称为循环的嵌套。循环嵌套的概念，对所有高级语言都是一样的。
（2）for语句和while语句允许嵌套，do-while语句也不例外。
5.3
直到型循环do-while语句
1．一般格式
do
{ 循环体语句组; }
while(循环继续条件);
/*本行的分号不能缺省*/
当循环体语句组仅由一条语句构成时，可以不使用复合语句形式。
2．执行过程
执行过程如图5-3所示。
（1）执行循环体语句组。
（2）计算“循环继续条件”表达式。如果“循环继续条件”表达式的值为非 0（真），则转向（1）继续执行；否则，转向（3）。
（3）执行do-while的下一条语句。
do-while循环语句的特点是：先执行循环体语句组，然后再判断循环条件。
[案例5.4] 用do-while语句求解1～100的累计和。
/*案例代码文件名：AL5_4.C*/
/*程序功能：求1～100的累计和*/
main()
{int i=1, sum=0;
/*定义并初始化循环控制变量，以及累计器*/
do
{ sum += i;
/*累加*/
i++;
}
while(i<=100);
/*循环继续条件：i<=100*/
printf(“sum=%d\n”,sum);
}
[程序演示]
do-while语句比较适用于处理：不论条件是否成立，先执行1次循环体语句组的情况。除此之外，do-while语句能实现的，for语句也能实现，而且更简洁。
5.4
break语句与continue语句
为了使循环控制更加灵活，Ｃ语言提供了break语句和continue语句。
1．一般格式： break；
continue；
2．功能
（1）break：强行结束循环，转向执行循环语句的下一条语句。
（2）continue：对于for循环，跳过循环体其余语句，转向循环变量增量表达式的计算；对于while和do-while循环，跳过循环体其余语句，但转向循环继续条件的判定。
3．break和continue语句对循环控制的影响如图5-4所示。
4．说明
（1）break能用于循环语句和switch语句中，continue只能用于循环语句中。
（2）循环嵌套时，break和continue只影响包含它们的最内层循环，与外层循环无关。
5.5
应用举例
[例5.5] 求Fibonacci数列的前40个数。该数列的生成方法为：F1=1，F2=1，Fn=Fn-1+Fn-2（n>=3），即从第3个数开始，每个数等于前2个数之和。
算法设计，请参见第2章第1节（2.1）。参考源程序如下：
/*案例代码文件名：AL5_5.C*/
main()
{long int f1=1,f2=1;
/*定义并初始化数列的头2个数*/
int i=1;
/*定义并初始化循环控制变量i*/
for( ; i<=20; i++ )
/*1组2个，20组40个数*/
{ printf(“%15ld%15ld”, f1, f2);
/*输出当前的2个数*/
if(i%2==0) printf(“\n”);
/*输出2次（4个数），换行*/
f1 += f2; f2 += f1;
/*计算下2个数*/
}
}
[例5.6] 输出10～100之间的全部素数。所谓素数n是指，除1和n之外，不能被2～（n-1）之间的任何整数整除。
算法设计要点：
（1）显然，只要设计出判断某数n是否是素数的算法，外面再套一个for循环即可。
（2）判断某数n是否是素数的算法：根据素数的定义，用2～（n-1）之间的每一个数去整除n，如果都不能被整除，则表示该数是一个素数。
判断一个数是否能被另一个数整除，可通过判断它们整除的余数是否为0来实现。
参考源程序如下：
main()
{ int i=11, j, counter=0;
for( ; i<=100; i+=2)
/*外循环：为内循环提供一个整数i*/
{ for(j=2; j<=i-1; j++)
/*内循环：判断整数i是否是素数*/
if(i%j= =0)
/*i不是素数*/
break;
/*强行结束内循环，执行下面的if语句*/
if(counter%10= =0)
/*每输出10个数换一行*/
printf(“\n”);
if( j >= i )
/*整数i是素数：输出，计数器加1*/
{ printf(“%6d”,i);
counter++;
}
}
}
思考题：外循环控制变量i的初值从11开始、增量为2的作法有什么好处？为提高运行速度，如何优化内循环？（提示：从减少计算次数角度来考虑）
良好的源程序书写习惯──注释（续）
（3）循环结构
在C语言中，循环结构由循环语句for、while和do...while来实现。
作为注释，应在它们的前面说明其功能，在循环条件判断语句行的后面，说明循环继续条件的含义，如下所示。
1）for语句
/*功能*/
for(变量初始化;循环条件;变量增值) /*循环继续条件的含义*/
{
……
}
2）while语句
/*功能说明*/
while(循环条件)
/*循环继续条件的含义*/
{
……
}
3）do...while语句
/*功能说明*/
do {
……
}
while(循环条件)；
/*循环继续条件的含义*/
如果循环嵌套，还应说明每层循环各控制什么。 |
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