【研0自学100天 —— Day 5 循环结构 】

C语言入门（5/100）

通过Day 4对于 if 语句、switch 语句等分支结构（选择结构）的学习，初次接触到了C语言的语句与结构，对于如何将实际问题转变为C程序，在脑海中形成了简单的概念
今天，Day 5 的学习中，我们将尝试接触相较于分支结构更加复杂一些的循环结构：

• 补充 Day 4: scanf 函数
• 循环结构 ：
  • while 循环
  • getchar 函数、putchar 函数
  • do while循环
  • for 循环

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一、补充 Day 4: scanf 函数

在 Day 4 最后的1.4.5 实际操作环节给出的代码中，我们提到了scanf 函数

1.1 代码示例：

#include 
 
int main()
{
    //定义一个grade变量用来存放成绩
	int grade;
    
	printf("请输入您毕业设计的成绩：");
	scanf("%d",&grade);
	   
    //判断输入的成绩是否超过100
	if(grade<=100){
    
    //如果没有超过一百，据题意那就保留十位数部分去掉个位数部分
	grade=grade/10;
    
	switch(grade)
    {
        /* 因为不管是100还是90以上都是：优秀。所以根据switch case 语句的语法
        如果没有遇到 break 那就接着执行下面的语句 */
		case 10:
		case 9:
			printf("恭喜您！您的成绩为：优秀");
			break;
		case 8:
			printf("您的成绩为：良好");
			break;
		case 7:
			printf("您的成绩为：中等");
			break;
		case 6:
			printf("您的成绩为：及格");
			break;
		default :
			printf("很遗憾您的成绩为：不及格\n要加油啊！不要挂科。"); 
	}
	
    }else            //如果输入的数超过100，则输出：输入错误 
    {
		printf("输入错误！"); 
	}
	return 0;
}

1.2 scanf 函数详解

• scanf 函数：
  • 用于接收键盘输入的内容, 是一个阻塞式函数；
  • 程序会停在 scanf 函数出现的地方, 直到接收到数据才会执行后面的代码

scanf 函数的调用格式为:

scanf("格式控制字符串", 地址列表); 

scanf("%d", &num)

• 基本用法：

#include 
int main()
{
    int number;
    scanf("%d", &number); // 接收一个整数
    printf("number = %d\n", number); 
}

• 接收多条数据：

#include 
int main()
{
    int number;
    int value;
    // 可以输入 数字 空格 数字, 或者 数字 回车 数字
    scanf("%d%d", &number, &value);
    printf("number = %d\n", number);
    printf("value = %d\n", value);
}

或者

#include 
int main()
{
    int number;
    int value;
    // 输入 数字,数字 即可
    scanf("%d,%d", &number, &value); 
    printf("number = %d\n", number);
    printf("value = %d\n", value);
}

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二、循环结构

循环结构是程序中一种很重要的结构。

• 其特点是，
  • 在给定条件成立时，反复执行某程序段，直到条件不成立为止；
  • 给定的条件称为循环条件，反复执行的程序段称为循环体；

2.1 while 循环

2.1.1 while 语法结构：

while(循环条件)
{
	循环体;
}

while 语句的语义是：

计算表达式的值，当值为真(非0) 时， 执行循环体代码块。

因此，while 循环的执行流程就是，

• 首先，判定"循环条件"是否为真，
  • 如果为假，直接跳到循环语句后面。
  • 如果"循环条件"为真，执行一次循环体；
  • 再次判断"循环控制条件"是否为真；
    • 为真继续执行循环体；
    • 为假跳出循环。
  • 重复以上操作, 直到"循环条件"为假为止。

示例，在屏幕上打印1~100的数字：

#include
int main()
{
	int i = 1;
	while (i < 101)
	{
		printf("%d ", i);
		i ++ ；
	}
	return 0;
}

while练习：

• 计算1 + 2 + 3 + …n的和
• 获取1～100之间 7的倍数的个数

2.1.2 while 语句中的break 和 continue

break 作用，示例：

在循环中只要遇到break ，就停止后期的所有的循环，直接终止循环。

continue 作用，示例：

continue 是用于终止本次循环的。
也就是本次循环中，continue 后边的代码不会再执行， 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)。

在这个程序中，当i=5 时进行判断5 == i 后，就执行continue 语句，结束本次循环，重新进入到判定部分，即while(i<11) ,然后又重复的进行判断if(5 == i)，再接着重复上面的的流程，所以进入了死循环。

注：

• while 语句中的表达式一般是关系表达或逻辑表达式
  • 当表达式的值为假时不执行循环体，反之则循环体一直执行。
• 一定要记着在循环体中改变循环变量的值，否则会出现死循环（无休止的执行）。

2.1.3 getchar() 函数

首先，我们来看一段while()循环的代码

//代码什么意思？

//代码1
#include 
int main()
{
 int ch = 0;
 while ((ch = getchar()) != EOF)
       putchar(ch);
    return 0;
}
//这里的代码适当的修改是可以用来清理缓冲区的.

//代码2
#include 
int main()
{
    char ch = '\0';
 while ((ch = getchar()) != EOF)
 {
     if (ch < ‘0’ || ch > ‘9’)
        continue;
     putchar(ch);
 }
 return 0;
}
//这个代码的作用是：只打印数字字符，跳过其他字符的、

getchar 的作用：

• 从一个流里读取一个字符，或者从标准输入（键盘）里面获取一个字符。
  getchar 的返回类型： int ,返回的值就是我们从流或者键盘获取的那个字符

那为什么我们用 int 来接收 getchar 返回的值呢？

• 当一个字符用 getchar 输入的时候，我们就要将其存储到相应的变量当中（当然，不存储也是完全没有任何问题的）
• 我们在讲字符存入到变量当中时，本质上是将字符的ascii码值存入到变量所开辟的内存空间中
  • 例如字符’a’的ascii码值就是97，当我们将其存储时，就是将其ascii码值转换为二进制，存放到我们变量所开辟的空间中，这是Reason 1 ；
  • Reason 2 就是，如果getchar 在遇到读取错误或者**EOF(end of file文件结束标志）**时，getchar()会返回一个EOF

那么EOF究竟是什么呢？它有没有具体的值呢？

来通过 EOF 的定义看一下。

看到如上EOF的定义，那么它的返回值-1跟计算机定义它的返回类型为整型有什么关系呢？

-1是整型数据，在内存中占据四个字节

综合储存值类型（ascii值）和储存空间大小（4字节）考虑，C语言程序设计者最终采用了int作为getchar()的返回类型。

注：getchar() 函数用法：

• 当我们输入字符s之后，我们要敲回车键输入才会停止，然后才会执行printf()语句进行输出，将字符s真正输出出来。

在上述代码框中，大家可以看到有两个字符s

• 第一个是我们输入的字符；
• 第二个是执行printf()语句后输出的语句。

2.1.4 putchar() 函数

那么，难道输出字符只能用prinf进行输出吗？难道没有一个函数与getchar进行对应吗？

答案是有的，那个函数就是putchar

putchar 的作用 ：

写一个字符到流里面或者到标准输出（显示器）中。

用法：

2.2 do-while 循环

格式：

do 
{
    循环体;
    能够让循环结束的语句;
    ....
} 
while (循环条件 );

• do-while 循环执行流程：
• 首先不管while 中的条件是否成立, 都会执行一次"循环体"；
• 执行完一次循环体,接着再次判断while 中的条件是否为真；
  • 为真继续执行循环体；
  • 为假跳出循环
• 重复以上操作, 直到"循环控制条件"为假为止

注：while和do while应用场景

• 绝大多数情况下while 和do while 可以互换, 所以能用while，就用while；
• 无论如何都需要先执行一次循环体的情况, 才使用do while；
• do while 曾一度提议废除，但是他在输入性检查方面还是有点用的。

示例：口令校验：

#include
int main()
{
    int num = -1;
    do
    {
        printf("请输入密码,验证您的身份\n");
        scanf("%d", &num);
    }
    while(123456 != num);
    printf("主人,您终于回来了\n");
}

2.3 for 循环

我们已经知道了while循环，但是我们为什么还要一个for循环呢？
首先来看看for循环的语法：

2.3.1 语法

for 循环一般形式：

for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
{
     循环语句;
}

• 表达式1

表达式1为初始化部分，用于初始化循环变量的。我们称之为条件初始化。

• 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。我们称之为条件判断。

• 表达式3

表达式3为调整部分，用于循环条件的调整。我们称之为条件更新。

• 循环语句

每一次进入循环条件判断通过后需要执行的语句，如果想要执行多条语句需要用 {} 将我们需要要执行的多条语句括起来形成一个语句块。

从上面可以看出：for语句与while语句与do while语句不同的地方在于它的条件初始化、条件判断、条件更新更为紧凑，都在同一个()内，方便进行后续的修改，
而do while 与while语句这三个部分相隔就比较远，不便于进行修改，也因此我们使用for循环的频率更高。

它的执行过程如下：

1. 执行表达式1，对循环变量做初始化；
2. 判断表达式2，若其值为真(非0) ，则执行for循环体中执行代码块，然后向下执行；若其值为假(0) ，则结束循环;
3. 执行表达式3 (i++)等对于循环变量进行操作的语句;
4. 执行for循环中执行代码块后执行第二步；第一步初始化只会执行一次。
5. 循环结束，程序继续向下执行。

注意：for循环中的两个分号一定要写。

示例：

#include 
int main()
{
	int i = 0;
	//for(i=1/*初始化*/; i<=10/*判断部分*/; i++/*调整部分*/)
	for (i = 1; i <= 10; i++)
	{
		printf("%d ", i);
	}
	return 0;
}

2.3.2 break与continue在for循环中

• 通过对比while和do while，它们在使用continue和break时，唯一的区别点在于
  • for在执行continue 后进入的是条件更新语句，而while与do while则进入条件判断语句，然后进入下一次循环，
  • 而使用break 时两者都一样，都是跳出循环。

2.3.3 for循环注意事项

1. 不可在for 循环体内修改循环变量，防止 for 循环失去控制。

2. 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。原因就是左闭右开可以清楚的看出循环次数。（当然，这并不是强制的，有时也应该根据使用场景进行灵活变通）

下面给出一个例子，帮助大家理解第二条建议：

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++)
{

}

观察上面两个例子，

• 前者采用的是左闭右开，后者采用的是完全闭区间
  • 而前者很容易就能看出该循环的循环次数为10次，即10减去0
  • 而后者则需要9-0+1才能得到真正的循环次数
• 虽然左闭右开不是强制规定的，但却是众多程序员所极力推荐的，因为这样写的话将会有更好的阅读体验，也有助于后续的调试。

2.4 三种循环比较

while, do-while和for三种循环在具体的使用场合上是有区别的，如下：

1. 在知道循环次数的情况下更适合使用for循环;

2. 在不知道循环次数的情况下适合使用while或者do-while循环:
   • 如果有可能一次都不循环应考虑使用while循环
   • 如果至少循环一次应考虑使用do-while循环。

但是从本质上讲，while,do-while和for循环之间是可以相互转换的。

2.5 多重循环

多重循环就是在循环结构的循环体中又出现循环结构。

在实际开发中一般最多用到三层重循环。

因为循环层数越多，运行时间越长，程序越复杂，所以一般用2-3层多重循环就可以了。另外不同循环之间也是可以嵌套的。

多重循环在执行的过程中，外层循环为父循环，内层循环为子循环，

父循环一次，子循环需要全部执行完，直到跳出循环。父循环再进入下一次，子循环继续执行

使用for循环打印9×9乘法表

#include 
int main() 
{ 
    // 定义相乘数字i,j以及结果result
    int i, j, result;
     for(i=9;i>=1;i--)
     {
        for(j=1;j<=i;j++)
        {
            printf("%d*%d=%d ",i,j,result=i*j);
        }
        printf("\n");
     }
    return 0;
}

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学习参考对象

1. c语言入门这一篇就够了-学习笔记(一万字)

2. 13 万字 C 语言从入门到精通保姆级教程2021 年版

3. 史上最强C语言教程----分支和循环（1）

4. 史上最强C语言教程----分支和循环（2）

5. 史上最强C语言教程----分支和循环（3）

6. 史上最强C语言教程----分支和循环（4）

7. 史上最强C语言教程----分支和循环（5–终篇）

8. C语言程序设计 —— 中国大学mooc

9. C语言初阶——手把手教零基础/新手入门（万字心得笔记）

10. 【2023年官方C语言】9小时快速精通C语言，动画讲解C语言视频教程 —— Bilibili