【C语言实战(8)】C语言循环结构（do-while）：解锁编程新境界

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一、do-while 循环基本语法与执行流程

1.1 do-while 循环语法格式与特点

在 C 语言中，do-while循环是一种后测试循环结构，其语法格式如下：

do {// 循环体代码
} while (条件表达式);

它的特点是 “先执行，后判断”。也就是说，无论条件表达式一开始是否成立，循环体中的代码都会至少执行一次。之后，每次循环体执行完毕，才会去判断条件表达式。如果条件表达式为真（非零值），则继续执行循环体；如果条件表达式为假（零值），则终止循环。

例如，下面这段代码使用do-while循环输出 1 到 5 的数字：

#include <stdio.h>int main() {int i = 1;do {printf("%d ", i);i++;} while (i <= 5);return 0;
}

在这个例子中，首先会执行printf("%d ", i);和i++;这两条语句，输出 1 并将i增加到 2。然后判断i <= 5条件，由于此时i为 2，条件成立，继续执行循环体。如此反复，直到i变为 6 时，条件i <= 5不成立，循环终止。

1.2 do-while 与 while 循环区别

while循环是先判断条件，再执行循环体，其语法格式为：

while (条件表达式) {// 循环体代码
}

如果一开始条件表达式就为假，那么while循环的循环体一次都不会执行。

而do-while循环是先执行循环体，再判断条件，这就保证了循环体至少会被执行一次 。

例如：

#include <stdio.h>int main() {int a = 10;while (a < 5) {printf("while循环体执行，a的值为：%d\n", a);a++;}a = 10;do {printf("do-while循环体执行，a的值为：%d\n", a);a++;} while (a < 5);return 0;
}

在上述代码中，while循环由于初始条件a < 5不成立，循环体不会执行。而do-while循环不管条件如何，先执行一次循环体，然后再判断条件，当条件不成立时才结束循环。

1.3 do-while 循环适用场景

1. 需要先执行一次操作的场景：比如在一些初始化操作中，无论后续条件如何，某些操作都需要先执行一次。例如，在一个数据处理程序中，可能需要先读取一次数据文件的头部信息，然后根据头部信息中的某些标志来决定是否继续读取文件内容。
2. 用户输入校验场景：在需要获取用户输入并进行校验时，使用do-while循环可以确保用户至少有一次输入的机会。例如，要求用户输入一个正整数，如果输入不符合要求（非正整数），则提示用户重新输入，直到输入正确为止。

#include <stdio.h>int main() {int num;do {printf("请输入一个正整数：");scanf("%d", &num);if (num <= 0) {printf("输入错误，请输入正整数！\n");}} while (num <= 0);printf("您输入的正整数是：%d\n", num);return 0;
}

3. 菜单展示与选择场景：在一些控制台应用程序中，需要展示菜单给用户，并根据用户的选择执行相应的操作。无论用户如何选择，菜单都需要先展示一次。例如：

#include <stdio.h>int main() {int choice;do {printf("菜单：\n");printf("1. 选项1\n");printf("2. 选项2\n");printf("3. 退出\n");printf("请选择：");scanf("%d", &choice);switch (choice) {case 1:printf("您选择了选项1\n");break;case 2:printf("您选择了选项2\n");break;case 3:printf("退出程序\n");break;default:printf("无效选择，请重新选择\n");}} while (choice != 3);return 0;
}

在这个例子中，菜单会先展示给用户，然后根据用户的输入进行相应处理，直到用户选择退出选项。

二、do-while 循环实战案例（一）

2.1 实战：简易计算器

下面是一个使用do-while循环实现的简易计算器程序，它可以实现加、减、乘、除四种基本运算，并支持用户多次计算，选择退出：

#include <stdio.h>int main() {int choice;float num1, num2, result;do {// 显示菜单printf("\n简易计算器\n");printf("1. 加法\n");printf("2. 减法\n");printf("3. 乘法\n");printf("4. 除法\n");printf("0. 退出\n");printf("请选择操作(0-4): ");scanf("%d", &choice);switch (choice) {case 1:printf("请输入两个数: ");scanf("%f %f", &num1, &num2);result = num1 + num2;printf("%.2f + %.2f = %.2f\n", num1, num2, result);break;case 2:printf("请输入两个数: ");scanf("%f %f", &num1, &num2);result = num1 - num2;printf("%.2f - %.2f = %.2f\n", num1, num2, result);break;case 3:printf("请输入两个数: ");scanf("%f %f", &num1, &num2);result = num1 * num2;printf("%.2f * %.2f = %.2f\n", num1, num2, result);break;case 4:printf("请输入两个数: ");scanf("%f %f", &num1, &num2);if (num2 != 0) {result = num1 / num2;printf("%.2f / %.2f = %.2f\n", num1, num2, result);} else {printf("错误：除数不能为零！\n");}break;case 0:printf("感谢使用，再见！\n");break;default:printf("无效选择，请重试。\n");}} while (choice != 0);return 0;
}

在这个程序中，首先使用do-while循环确保菜单至少显示一次。在循环体中，通过switch语句根据用户的选择执行相应的运算操作。当用户选择 0 时，choice != 0条件为假，循环终止，程序结束。

2.2 实战：输入密码，错误则重新输入

以下是使用do-while循环实现输入密码功能的代码，最多允许用户输入 3 次密码，若输入正确则提示 “登录成功”，超过 3 次则提示 “账户锁定”：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char password[20];int attempts = 0;const char correctPassword[] = "123456";do {printf("请输入密码（剩余尝试次数：%d）: ", 3 - attempts);scanf("%s", password);attempts++;if (strcmp(password, correctPassword) == 0) {printf("登录成功！\n");return 0;} else if (attempts == 3) {printf("账户锁定！\n");} else {printf("密码错误，请重试！\n");}} while (attempts < 3);return 0;
}

在这段代码中，定义了一个attempts变量来记录用户输入密码的次数，初始值为 0。每次循环中，提示用户输入密码，并将输入的密码与预设的正确密码进行比较。如果密码正确，输出 “登录成功！” 并结束程序；如果密码错误且尝试次数小于 3，提示用户重新输入；当尝试次数达到 3 次时，提示 “账户锁定！” 。

2.3 do-while 循环确保至少执行一次的优势

在上述两个案例中，do-while循环确保至少执行一次的特性发挥了重要作用。

对于简易计算器案例，如果使用while循环，在某些情况下，可能由于初始条件不满足而导致菜单一次都不显示，用户无法进行任何操作。而do-while循环保证了菜单至少显示一次，用户可以看到操作选项并进行选择。

在密码输入案例中，do-while循环确保用户至少有一次输入密码的机会。如果使用while循环，并且初始条件设置不当（例如，一开始就判断密码是否正确），可能会导致用户还未输入密码，程序就因为条件不满足而结束。

总的来说，当我们需要确保某些操作（如获取用户输入、展示菜单等）至少执行一次时，do-while循环是一个非常合适的选择，它能使程序的逻辑更加合理，用户体验更好。

三、do-while 循环实战案例（二）

3.1 实战：统计输入字符串的长度（不使用 strlen 函数）

在 C 语言中，我们可以使用do-while循环来统计输入字符串的长度，而不依赖于标准库函数strlen。以下是实现代码：

#include <stdio.h>int main() {char str[100];int length = 0;printf("请输入一个字符串：");scanf("%s", str);do {length++;} while (str[length] != '\0');printf("字符串的长度是：%d\n", length);return 0;
}

在这段代码中，我们首先定义了一个字符数组str来存储用户输入的字符串，以及一个变量length用于统计字符串长度，初始值为 0。然后通过scanf函数获取用户输入的字符串。

在do-while循环中，每次循环将length增加 1，然后检查str[length]是否为字符串结束符’\0’。如果不是，则继续循环；如果是，则说明已经遍历到字符串末尾，循环结束。此时length的值即为字符串的长度 。

运行效果如下：

请输入一个字符串：hello
字符串的长度是：5

3.2 实战：计算斐波那契数列前 n 项（n 由用户输入）

斐波那契数列是一个经典的数列，其特点是从第三项开始，每一项都等于前两项之和。以下是使用do-while循环计算斐波那契数列前n项的代码，其中n由用户输入：

#include <stdio.h>int main() {int n, i = 0, first = 0, second = 1, nextTerm;printf("请输入要计算的斐波那契数列项数：");scanf("%d", &n);if (n <= 0) {printf("请输入正整数！\n");return 1;}printf("斐波那契数列的前 %d 项是：\n", n);do {if (i <= 1) {nextTerm = i;} else {nextTerm = first + second;first = second;second = nextTerm;}printf("%d ", nextTerm);i++;} while (i < n);return 0;
}

在这段代码中：

1. 首先定义了变量n用于存储用户输入的项数，i用于记录当前计算到第几项，初始值为 0，first和second分别表示斐波那契数列的前两项，初始值为 0 和 1，nextTerm用于存储下一项的值。
2. 通过scanf获取用户输入的项数n，并检查n是否为正整数，如果不是则提示错误并结束程序。
3. 使用do-while循环来计算并输出斐波那契数列的前n项。在循环中，根据i的值来确定当前项的值。如果i小于等于 1，当前项就是i本身；否则，当前项是前两项之和。然后更新first和second的值，为下一次计算做准备。最后输出当前项，并将i增加 1 。当i达到n时，循环结束。

例如，当用户输入 5 时，运行结果如下：

请输入要计算的斐波那契数列项数：5
斐波那契数列的前 5 项是：
0 1 1 2 3 

3.3 三种循环结构（for、while、do-while）适用场景对比

1. for 循环：
   • 适用场景：适用于已知循环次数的场景。例如，遍历数组、执行固定次数的操作等。它的语法结构清晰地将循环的初始化、条件判断和更新部分放在一起，使代码具有良好的可读性和可维护性。
   • 示例：

// 遍历数组
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d ", arr[i]);
}

2. while 循环：
   • 适用场景：适用于循环次数未知，但可以根据某个条件来判断是否继续循环的场景。例如，读取文件内容直到文件末尾、根据用户输入来决定是否继续循环等。在每次迭代之前检查条件，如果条件为真，则执行循环体。
   • 示例：

// 读取用户输入，直到输入0结束
int num;
while (1) {printf("请输入一个数字（输入0结束）：");scanf("%d", &num);if (num == 0) {break;}printf("你输入的数字是：%d\n", num);
}

3. do-while 循环：
   • 适用场景：适用于需要确保循环体至少执行一次的场景。例如，获取用户输入并进行校验、展示菜单并等待用户选择等。它先执行循环体，然后再判断条件 。
   • 示例：

// 展示菜单并获取用户选择，直到用户选择退出
int choice;
do {printf("菜单：\n");printf("1. 选项1\n");printf("2. 选项2\n");printf("3. 退出\n");printf("请选择：");scanf("%d", &choice);switch (choice) {case 1:printf("您选择了选项1\n");break;case 2:printf("您选择了选项2\n");break;case 3:printf("退出程序\n");break;default:printf("无效选择，请重新选择\n");}
} while (choice != 3);

总的来说，在选择循环结构时，需要根据具体的需求和场景来决定。如果明确知道循环次数，优先使用for循环；如果循环次数不确定且可能一次都不执行，使用while循环；如果需要确保循环体至少执行一次，使用do-while循环。通过合理选择循环结构，可以使代码更加简洁、高效和易于理解。