C语言入门Day_16 循环的嵌套

目录

前言

1.循环的嵌套

2.循环和判断相互嵌套

3.易错点

4.思维导图

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前言

我们已经知道如何通过循环结构来遍历一个一维数组，访问里面的每一个元素。

我们用循环里面的计数器，来作为数组的下标，就可以简单的遍历数组里面的每一个元素。

那我们怎么遍历一个二维数组呢？可以通过循环的嵌套来实现。

1.循环的嵌套

1.1

我们可以用两个for循环嵌套，外层的for循环的计数器是二维数组的第一个下标，内测的for循环的计数器是二维数组的第二个下标。

这里就有两层for循环，来遍历访问一个二维数组：

int doouble_list[3][3]={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};
for(int i=0;i<3;i++）{
    for(int j=0;j<3;j++) {
        printf("%d\n",double_list[i][j]) ;
    }
}

1.定义一个二维数组    int double_list[3][3] ={{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}};

2.外层的for循环，里面的i会作为二维数组的第一个下标   for(int i=0;i<3;i++){

3.内层的for循环，里面的j会作为二维数组的第二个下标   for(int j=0;j<3;j++){

int doouble_list[3][3]={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};
for(int i=0;i<3;i++）{
    for(int j=0;j<3;j++) {
        printf("%d\n",double_list[i][j]) ;
    }
}

4.打印单个二维数组的元素   printf("%d\n",double_list[i][j]);

5.二维数组的第一个下标   [i]

6.二维数组的第二个下标   [j]

1.2

外层for循环一共会执行三次，分别是i = 0，i = 1，i = 2的时候。

当i = 3的时候，循环条件不符合，就不会执行了。

内层的for循环会执行9次，当i=0的时候，会执行j=0，j=1，j=2这3次；

i=1和i=2的时候也会分别执行3次；

一共9次。

1.3

循环嵌套的代码执行顺序也是一层一层深入，外层循环判断以后，会完整执行内层循环的判断和代码块；

然后再回到外层循环进行判断，以及继续进入内层循环来执行。

1.4 

eg:

int double_list[2][2]={{1,2},{3,4}};
for(int i=0;i<2;i++){
    for(int j=0;j<2;j++){
    printf("%d\n",double_list[i][j])
    }
}

1.首先定义二维数组   int double_list[2][2] ={{1, 2}, {3, 4}};

2.执行外层循环的判断，判断条件为真，进入循环内部   for(int i=0;i<2;i++){

3.进入内层循环，判断条件为真，进入printf()代码   for(int j=0;j<2;j++){

4.执行printf()代码   printf("%d\n",double_list[ i ][ j ]);

int double_list[2][2]={{1,2},{3,4}};
for(int i=0;i<2;i++){
    for(int j=0;j<2;j++){
    printf("%d\n",double_list[i][j])
    }
}

5.再进行内层循环的判断，判断为真，继续printf()代码   for(int j=0;j<2;j++){

6.继续printf()   printf("%d\n",double_list[ i ][ j ]);

7.再一次进行内层循环的判断，判断条件为假，退回到外层循环   for(int j=0;j<2;j++){

8. i = 1外层循环条件判断为真，继续进入内层循环   for(int i=0;i<2;i++){

 

int double_list[2][2]={{1,2},{3,4}};
for(int i=0;i<2;i++){
    for(int j=0;j<2;j++){
    printf("%d\n",double_list[i][j])
    }
}

9. j 重新等于0，内层循环重新开始，执行printf()   for(int j=0;j<2;j++){

10.执行printf()代码   printf("%d\n",double_list[ i ][ j ]);

11.再一次内层循环的判断   for(int j=0;j<2;j++){

int double_list[2][2]={{1,2},{3,4}};
for(int i=0;i<2;i++){
    for(int j=0;j<2;j++){
    printf("%d\n",double_list[i][j])
    }
}

12.判断条件为真，执行printf()代码   printf("%d\n",double_list[ i ][ j ]);

13.此时j=2，内层判断不成立，退回到外层   for(int j=0;j<2;j++){

14.外层循环判断条件也不成立，循环执行结束   for(int i=0;i<2;i++){​​​​​​​

1.5

由于外层循环判断以后，会执行数次内层循环，所以我们又习惯于把外层循环叫做大循环，内层循环叫做小循环。

一个大循环对应多个小循环，而且每次小循环都是从头开始。

我们可以看到，小循环都会重新定义 j，所以每次大循环进入小循环以后，都会从新定义j，也就是从0开始：

int double_list[2][2]={{1,2},{3,4}};
   for(int i=0；i<2；i++){
    for(int j=0;j<2;j++){
    printf("%d\n",double_list[i][j]);
  }  
}

 

1.6

while循环也是类似的执行顺序——外层循环到内层循环，只不过在代码的写法上面略有不同。

int double_list[2][4]={{1，2，3，4}，{5，6，7，8}}；
int i=0;
int j=0;
while(i<2){
     j=0;
     while(j<4){
        printf("%d\n",int double_list[i][j]);
        j++;    
    }
    i++;
}

1.定义二维数组double_list和计数器i和j   

int double_list[2][4] ={{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}};

int i = 0;

int j = 0;

2外层循环

while(i<2){

j = 0;

j++;

}

3.内层循环

while(j<4){

printf("%d\n",double_list[i][j]);

j++;

}

4.while循环需要自己实现计数器的清零，和迭代自增

5.打印数组元素 

 printf("%d\n",double_list[ i ][ j] );

1.7

while循环的嵌套和for循环的嵌套之间的细微差别主要在于，for循环可以在循环框架内实现的变量定义和自增，while循环需要自己实现。

这也是用while循环很容易出错的地方，尤其需要注意。

这里的循环嵌套只有两层，只要你愿意，你可以嵌套无数层循环，但我们不建议嵌套太多。

一来这样会把代码的执行顺序搞得很复杂，二来很容易让循环的次数指数级别的上升，最后导致程序运行时间很长。

除了判断嵌套判断，和循环嵌套循环以外，

我们还可以灵活的让判断和循环相互嵌套，以实现一些复杂的代码逻辑。

2.循环和判断相互嵌套

2.1

比如我们要输出一个长度为10的数组里面的所有大于0的正数：

int number_list[10] = {4, 5, -1, -5, 0, 2, 10, 8, -2, 9};
for(int i = 0;i < 10; i++){
    if(number_list[i] > 0){
        printf("%d\n", number_list[i]);
   }
}

1.定义一个一维数组    number_list   int number_list[10] = {4, 5, -1, -5, 0, 2, 10, 8, -2, 9};

2.在外层我们循环遍历整个数组    for(int i = 0;i < 10; i++){

3.在内层我们对数组的元素进行判断是否大于0    if(number_list[i] > 0){   }

4.大于零的值我们就进行打印输出    printf("%d\n", number_list[i]);

仍然是外层循环先遍历所有的数组元素，然后每个值我们都进行了一次判断，大于0的就进行输出。

2.2

我们看看代码的执行顺序：

int number_list[4]={4,5,-1,-5};
for(int i=0;i<4;i++){
    if(number_list[i]>0){
       printf("%d\n",number_list[i]);
    }
}

1.定义一个数组   

number_list   int number_list[4] = {4, 5, -1, -5};

2.执行外层的循环   

 for(int i = 0;i < 4; i++){

3.判断number_list[0]是4，大于0，进行输出   

if(number_list[ i ] > 0){

printf ("%d\n", number_list[ i ]);

}

4.执行外层的循环 

 for(int i = 0;i < 4; i++){

5.判断number_list[1]是5，大于0，进行输出

if(number_list[i] > 0){

printf("%d\n", number_list[i]);

}

int number_list[4]={4,5,-1,-5};
for(int i=0;i<4;i++){
    if(number_list[i]>0){
       printf("%d\n",number_list[i]);
    }
}

6.执行外层的循环   

for(int i = 0;i < 4; i++){

7.判断number_list[2]是-1，小于0，不进行输出 

  if(number_list[i] > 0){

8.执行外层的循环 

  for(int i = 0;i < 4; i++){

9.判断number_list[3]是-5，小于0，不进行输出 

  if(number_list[i] > 0){

2.3

我们可以看到代码的执行顺序仍然是从外到内层层递进，然后根据循环结构的执行顺序和判断结构的执行顺序，一步一步的执行。

除了循环嵌套判断，我们同样可以判断来嵌套循环。

bool today_is_sat = true;
if(today_is_sat){
	for(int i=0; i<5; i++){
		printf("运动一次\n");
	}
}else{
	for(int i=0;i < 2;i++){
        printf("运动一次\n");
    }
}

1.定义布尔变量 

  bool today_is_sat = true;

2.外层的判断

if(today_is_sat){

}else{

}

3.内层的循环，这里会循环执行5次

for(int i=0; i<5; i++){

printf("运动一次\n");

}

4.内层的循环，这里会循环执行2次

for(int i=0;i < 2;i++){

printf("运动一次\n");

}

2.4

同样的，不管怎么嵌套，我们都一层一层按照代码的执行顺序去分析就可以了

理论上，我们可以无限嵌套到无限深，但是同样我们要考虑代码的复杂度和可读性。

所以我们建议最多不要超过两层，这样代码结构会清爽很多。

3.易错点

 下面这段代码，会输出什么？

int i = 0, j = 0;
while (i < 3) {
  do {
    printf("%d, %d\n", i, j);
    j++;
  } while (j < 2);
  i++;
}

在这段代码中，一定要搞清楚do-while是先执行再判断：

第一次输出：

• i = 0，j = 0；
• 满足外层循环条件 i < 3，然后紧接着进入内层循环输出0，0；

第二次输出：

• 然后 j++--> j = 1，小于2，满足条件，继续内层循环，输出0，1；
• 然后 j++ --> j = 2，不满足小于2，跳出内层循环；

第三次输出：

• 然后 i++ --> i = 1，满足外层循环条件i<3，然后进入内层循环，先do，输出1，2；
• 然后 j++，j=3，不满足小于2，跳出内层循环；

第四次输出：

• 然后 i++ --> i = 2，满足外层循环条件 i<3 ，然后进入内层循环，先do，输出2，3；
• 然后 j++ --> j=4，不满足小于2，跳出内层循环；

接着 i++ --> i = 3,不满足外层循环条件，跳出外层循环，整个循环结束。

因此，输出结果为：

0, 0
0, 1
1, 2
2, 3

循环嵌套中，循环的顺序选择是至关重要的。选择正确的循环顺序可以避免逻辑错误和重复计算。

循环嵌套可能导致性能问题，特别是在处理大规模数据集时。要注意避免不必要的重复计算或循环次数过多的情况，可以考虑优化循环结构或使用其他数据结构来提高性能。

嵌套的循环控制变量不能相同；

外层循环可包含两个以上内循环，但不能相互交叉。

4.思维导图

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在撰写这篇文章时，我参考了《白纸编程》这个app的观点和思想，我要感谢他们对我的启发和帮助。