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在 C# 中，while、for 和其他循环结构

news 来源：原创 2025/7/1 5:22:18

前言：

在 C# 中，while、for 和其他循环结构（例如 do-while）都是控制程序流的常用工具。它们在语法和应用场景上有所不同，理解它们的特点和适用场景对于写出高效的代码至关重要。我们来逐一分析它们的特点、时间复杂度，以及适合的使用场景。

1. for 循环
语法：

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    // 执行的代码
}

特点：

适用于已知循环次数的情况，通常用于计数和遍历。
循环结构紧凑，初始化、条件判断和增量表达式都在一行中，便于理解和控制。
常用于迭代数组、列表等集合。

时间复杂度：

如果循环的次数是常数 n，那么 for 循环的时间复杂度是 O(n)。

应用场景：

适用于数组、集合、固定次数的迭代等。

示例：

// 计算数组元素的和
int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int sum = 0;
for (int i = 0; i &lt; numbers.Length; i++)
{
    sum += numbers[i];
}
Console.WriteLine("Sum: " + sum);

2. while 循环
语法：

while (condition)
{
    // 执行的代码
}

特点：

适用于在开始时无法确定循环次数的情况，循环会在每次迭代前检查条件是否成立。
条件是循环继续的依据，常用于等待某个条件成立再退出循环。

时间复杂度：

如果条件在每次迭代后能够改变并最终变为 false，则时间复杂度为 O(n)，n 是循环次数。

应用场景：

适用于条件未知或需要根据动态状态停止循环的情况。例如，从外部输入获取数据直到满足某个条件，或等待某个事件触发。

示例：

// 读取用户输入直到输入正确
string input;
while (true)
{
    Console.WriteLine("请输入一个正整数：");
    input = Console.ReadLine();
    if (int.TryParse(input, out int number) &amp;&amp; number &gt; 0)
    {
        break;
    }
    Console.WriteLine("输入无效，请重新输入！");
}
Console.WriteLine("输入的数字是：" + input);

3. do-while 循环
语法：

do
{
    // 执行的代码
} while (condition);

特点：

与 while 循环类似，不同的是 do-while 循环在条件判断之前至少会执行一次。
适用于需要至少执行一次循环体的情况，常用于输入验证、菜单驱动程序等场景。

时间复杂度：

同样，如果循环的次数是常数 n，那么时间复杂度为 O(n)。

应用场景：

适用于至少执行一次操作再检查条件的情况。例如，确保用户至少能输入一次数据。

示例：

// 保证用户至少输入一次
int number;
do
{
    Console.WriteLine("请输入一个正整数：");
} while (!int.TryParse(Console.ReadLine(), out number) || number &lt;= 0);
Console.WriteLine("输入的数字是：" + number);

4. foreach 循环
语法：

foreach (var item in collection)
{
    // 执行的代码
}

特点：

适用于遍历集合（如数组、列表、字典等）时。
foreach 循环没有显式的计数器，它简化了集合元素的访问过程。
不适用于修改集合的结构（如添加或删除元素），但可以用于读取集合元素。

时间复杂度：

遍历集合的时间复杂度是 O(n)，其中 n 是集合中的元素数量。

应用场景：

遍历集合、数组等数据结构时，尤其是当你不关心索引时。

示例：

// 遍历数组并打印每个元素
int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };
foreach (var number in numbers)
{
    Console.WriteLine(number);
}

5. break 和 continue 在循环中的使用

break：立即退出循环，跳出当前的循环结构。
continue：跳过当前迭代，直接进入下一次循环判断。

示例：

// 使用 break 和 continue
for (int i = 0; i &lt; 10; i++)
{
    if (i == 5) break; // 当 i == 5 时退出循环
    if (i % 2 == 0) continue; // 跳过偶数
    Console.WriteLine(i); // 只打印奇数
}

总结对比：

循环类型	特点	适用场景	时间复杂度
`for`	知道循环次数时简洁高效	数组遍历、固定次数的迭代	O(n)
`while`	在每次迭代前检查条件	动态条件控制，直到满足某个条件	O(n)
`do-while`	保证至少执行一次循环体	至少执行一次的场景，如用户输入验证	O(n)
`foreach`	遍历集合时简洁，无索引访问	遍历数组、列表、字典等集合	O(n)