06-C语言：第06天笔记

C语言：第06天笔记

内容提要

• 循环结构
  • 循环定义
  • 当型循环的实现
  • 直到型循环的实现
  • 循环的嵌套
  • 循环的应用场景
  • 基础算法模型
  • break与continue

回顾

• 分支结构

  • 单分支：if…

  • 双分支：

    • if…else…

    • 三目运算符：表达式1（条件表达式）? 表达式2（语句1）：表达式（语句2）；输出型单语句的双分支

    • 需求：判断一个数是偶数还是奇数

    • 实现：

      #include <stdio.h>int main()
      {int num 5;// 双分支：if..elseif (num % 2 == 0)  printf("%d是偶数！\n");else printf("%d是奇数！\n");// 双分支：三目运算符// 方式1(num % 2 == 0) ? printf("%d是偶数！\n") : printf("%d是奇数！\n");// 方式2printf("%s\n",(num % 2 == 0) ? "偶数":"奇数");// 方式3char *p = (num % 2 == 0) ? "偶数":"奇数";printf("%d是%s！\n",num,p)}
      

  • 多分支：

    • if…else…嵌套（不推荐）
    • if…else if…else
    • switch…case…

循环结构

什么是循环结构

代码在满足某种条件的前提下，重复执行，就叫做循环结构。

循环的分类

• **无限循环：**其实就是死循环，程序设计中要谨慎使用。
• **有限循环：**循环限定循环次数（for）或者终止循环的条件（while,do…while）。

循环的构成

• 循环条件： 如循环次数或者循环的出口。
• **循环体：**需要重复执行的代码（也就是{}包裹的内容）

当型循环的实现

特点：先判断，后执行，如果条件不满足，循环体一次都不执行。

**代表：**while、for

while循环

语法：

【1】循环变量;
while (【2】循环条件)
{【3】循环语句;【4】更新循环变量;
}// 注意：如果循环语句是单语句，可以省略{}
while (循环条件) 循环单语句;
while (循环条件)循环单语句;// 注意：有些特殊场景下，循环体语句糅合到了循环条件中，所以省略掉循环体
while (循环条件);  // int i = 1;  while(i++ <= 5); printf("%d\n",i);// 7

说明：

1. 循环条件的返回值必须是逻辑值（使用非0表示真，使用0表示假，C语言底层使用1表示真）C99版本引入了一个stdbool.h，可以使用true或者false来表示真假，这里的true和false实际上就是定义的两个符号常量，true的值是1，false的值0。
2. {}包起来的内容整体称之为循环体。
3. 我们要在循环体中控制循环条件的变化，也可以在循环条件中控制循环条件的变化，否则产生死循环。

执行过程：

特点： 先判断，后执行，循环体语句有可能一次都不执行。

案例

• 需求：求1~100的累加和（例如：1+2+3+4+…+100）

• 分析：

  • 创建一个变量sum = 0，用来接收累加和
  • 创建一个循环变量i，用来表示计算数，给一个默认值1，每次循环的时候 i++
  • 在循环中，使用 sum += i（sum = sum + i），完成累加和运算
  • 同时我们要限定循环的条件，也就是i的范围：i <= 100
    • 第1次：sum += i = 0 + 1 = 1
    • 第2次：sum += i = 1 + 2 = 3
    • 第3次：sum += i = 3 + 3 = 6
    • …

• 代码：

  #include <stdio.h>

  int main(int argc,char *argv[])
  {
  // 需求：求1～100的累加和

  // 创建一个变量sum = 0，用来存储累加和，因为参与计算，所以必须有初始值
  int sum = 0;// 创建一个 循环变量并初始化
  int i = 1;// 通过一个循环生成1～100的自然数，并实现累加和运算
  while(i <= 100)  // ()循环条件，限制循环变量的变化，循环的出口限制
  {// 累加和运算sum += i;// 更新循环变量，逼近出口i++;// 等价于 i = i + 1  i+=1 ++i
  }printf("1~100的累加和是%d\n",sum);return 0;
  

  }

• 运行结果：

案例

• 需求：求1~100以内的偶数和

• 分析：

  • 创建一个变量sum = 0，用来存储累加的偶数和
  • 创建一个循环变量i = 2，存储参与运算的自然数（最小的偶数是2）
  • 创建一个循环，设置循环条件 i <= 100
  • 在循环体内，需要用一个if校验i是否是偶数，如果满足条件，就实现偶数和的计算：sum += i
  • 在循环体的最后一行，需要更新循环变量，作用是逐渐逼近循环的出口
  • 循环结束后，才能输出sum。

• 代码：

***********/

#include <stdio.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
// 创建一个变量sum = 0，用来存储累加的偶数和
int sum = 0;
// 创建一个循环变量i = 2，存储参与运算的自然数（最小的偶数是2）
int i = 2;
// 创建一个循环，设置循环条件 i <= 100
while (i <= 100)
{
// 在循环体内，需要用一个if校验i是否是偶数，如果满足条件，就实现偶数和的计算：sum += i
if (i % 2 == 0)
sum += i;
// 在循环体的最后一行，需要更新循环变量，作用是逐渐逼近循环的出口
i++;

	// if (i % 2 == 0) sum += i; i++;   // 等价于上面代码
}
// 循环结束后，才能输出sum。
printf("1~100以内的偶数和是%d\n", sum);return 0;

}

- 运行结果：##### **案例**- 需求：通过键盘录入一个整数，判断这个整数是否是水仙花数。- 分析：- 拆分一个n位的数，比如拆分为如：个位、十位、百位...- 要求这个n位数的每一位的n次幂相加等于这个数本身：> 比如一个三位数：>> 个位的3次幂 + 十位的3次幂 + 百位的3次幂 = 这个数本身- 代码：```c#include <stdio.h>
#include <math.h>int main(int argc,char *argv[])
{int num, originalNum, n = 0, sum = 0;// 从控制台录入一个数printf("请输入一个整数：");scanf("%d", &num);// 用一个变量记录这个整数originalNum = num;// 计算数字的位数while (num != 0){num /= 10;n++;// 统计位数}// 恢复原始数据num = originalNum;// 计算各位数的n次幂之和while (num != 0){// 将需要的位数拆出来int digit = num % 10;// 计算这个数的n次幂，并相加sum += pow(digit,n);// pow(运算数，运算数的n次方)// 将需要拆除的位保留在个位num /= 10;}// 校验并输出if (sum == originalNum)printf("%d 是水仙花数。\n", originalNum);elseprintf("%d 不是水仙花数。\n", originalNum);return 0;
}

• 编译命令：

  gcc demo06.c -lm  // math.h中有些函数属于GNU扩展函数，不是C语言标准，需要指定链接
  

  解释：-lm 意思是链接数学库，数学库中有一些函数不是C语言标准定义的，属于其他扩展库，C语言标准库是自动链接的，但是扩展库不会自动链接，需要我们指定链接。

• 运行效果：

while的特殊写法：

while(1)   // 死循环

for循环

原则上：for循环能实现的，while循环也可以实现，for循环可以看做是while循环的一种特殊写法，for循环胜在结构清晰，非常适合于直到循环次数的循环。

语法：

for (【1】循环变量; 【2】循环条件; 【4】更新循环变量)
{【3】循环语句;
}// 如果循环体语句是单语句，也是可以省略{}
for (【1】循环变量; 【2】循环条件; 【4】更新循环变量)【3】循环语句;
for (【1】循环变量; 【2】循环条件; 【4】更新循环变量)【3】循环语句;

说明：

① ()中可以仅保留两个;;，举例：for (;;)，此时这种写法就是死循环的一种体现。

② 循环变量：需要赋初始值，循环变量可以是单个，也可以是列表，多个循环变量之间使用逗号分隔，举例：

// 循环变量是单个
for (int i = 0;..;..) {..}// 循环变量是多个
for (int i = 0,j = len -1;..;..){..}

③ 循环条件：用来限制循环的次数，循环条件支持任意表达式（常用的有关系表达式，逻辑表达式），举例：

for (..;i < 10 && j >= 0;..){..}

④：更新循环变量：支持列表，列表使用逗号分隔，这里可以使用赋值表达式，举例：

for (..;..;i++,j--){..}

⑤ 执行顺序：①②③④ → ②③④ → ②③④ → … → ②

执行过程：

**特点：**先判断，后执行，循环体语句有可能一次都不执行。

案例：

• 需求：计算1~100以内的偶数和

• 代码：

  
  #include <stdio.h>/*** 使用while实现*/ 
  int while_test()
  {int sum = 0;// 循环变量（需要初始化）int i = 2;// 循环条件while (i <= 100){// 循环语句if (i % 2 == 0) sum += i;// 更新循环变量i++;}// 打印输出printf("1~100以内的偶数和是%d\n", sum);return 0;
  }/*** 使用for实现(不推荐)*/ 
  int for_test()
  {int sum = 0;// 循环变量（需要初始化）int i = 2;// 循环条件for (;i <= 100;){// 循环语句if (i % 2 == 0) sum += i;// 更新循环变量i++;}// 打印输出printf("1~100以内的偶数和是%d\n", sum);return 0;
  }/*** 使用for实现(推荐)*/ 
  int for_test2()
  {int sum = 0;// 循环条件for (int i = 2; i <= 100; i++){// 循环语句if (i % 2 == 0) sum += i;}// 打印输出printf("1~100以内的偶数和是%d\n", sum);return 0;
  }int main(int argc,char *argv[])
  {while_test();for_test();for_test2();return 0;
  }

案例：

• 需求：用户通过键盘输入一个整数n，求n的阶乘。例如：n = 4,n的阶乘 1 * 2 * 3 * 4

• 代码：

  #include <stdio.h>
  // 数学库对应的头文件
  #include <math.h>

  int main(int argc,char *argv[])
  {
  // 创建一个变量，用来存储计算数
  unsigned long n;
  // 创建一个变量，用来存储乘积 size_t 是C语言中 unsigned long的别名
  size_t r = 1;

  // 通过控制台，给n赋值
  printf("请输入一个整数：\n");
  scanf("%lu", &n);// 通过for循环计算
  for (int i = 1; i <= fabs(n); i++) r *= i;printf("1~%lu的乘积结果是%lu\n",(size_t)fabs(n), r);
  return 0;
  

  }

• 注意：阶乘计算，如果乘积超过变量存储的范围，会溢出，结果计算可能不准确。

for实现死循环：

 for(表达式1;;表达式3) {..}for(表达式1;;) {..}for(;;表达式3) {..}for(;;) {}for(表达式1;表达式2;) {}...

循环实现的三要素

• 循环变量的初始化，举例：int i = 2
• 循环条件，举例：i <= 100
• 循环变量的更新，举例：i++

案例：

• 需求：求斐波拉契数列前20个

• 分析：

  • 斐波拉契数列指的是是符合一定规则的数列，举例：1,1,2,3,5,8…
  • 斐波拉契数列的特点：第3个数等于前两个数之和，最开始的第1,2个数是固定的，都是1

• 代码：

  #include <stdio.h>

  int main(int argc,char *argv[])
  {
  // 创建一个变量，存储第1，2个数，默认都是1
  int f1 = 1, f2 = 1;

  // 定义循环变量
  int i = 1; // 每一次循环产生2个数，也就是循环10次// 通过循环产生数列
  for (; i <= 10; i++)
  {// 输出当前两个数列printf("%-12d%-12d\n",f1,f2);// 1,1 // 计算得到新的f1,f2f1 += f2; // f1 = f1 + f2; // 第1次：f1 = 1+1 = 2 ..f2 += f1; // f2 = f2 + f1;  // 第1次：f2 = 1 + 2 = 3 ..
  }return 0;
  

  }

• 运行结果：

课堂练习

int main(int argc,char *argv[])
{
// 创建一个变量，存储第1，2个数，默认都是1
int f1 = 1, f2 = 1;

  // 定义循环变量int i = 1; // 每一次循环产生2个数，也就是循环10次// 通过循环产生数列for (; i <= 10; i++){// 输出当前两个数列printf("%-12d%-12d\n",f1,f2);// 1,1 // 计算得到新的f1,f2f1 += f2; // f1 = f1 + f2; // 第1次：f1 = 1+1 = 2 ..f2 += f1; // f2 = f2 + f1;  // 第1次：f2 = 1 + 2 = 3 ..}return 0;

}

- 运行结果：[外链图片转存中...(img-omjEXuLI-1752589450028)]##### 课堂练习**需求**：求1~max_value 以内的所有水仙花数，max_value的范围自己指定。