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C语言之循环结构：直到型循环

article 2025/2/18 13:50:55

C语言

循环结构

直到型循环的实现

特点：先执行，后判断，不管条件是否满足，至少执行一次。
典型代表：do…while，goto（已淘汰，不推荐使用）

do…while

语法：

do
{
    循环体；
}
while(循环条件)；

说明：
- ①循环条件的返回值必须是逻辑值（0或者非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，否则会产生死循环。
执行过程：
特点：先执行，后判断，不管条件是否满足，循环体语句至少执行一次。

案例：

需求：求1~100以内的偶数和
分析：
- 创建一个变量，用来存储sum
- 创建一个循环变量 i = 2
- 创建一个do…while循环，在循环体中，校验偶数 i % 2 == 0，如果满足，就实现偶数和计算 sum += i
- 计算完之后，在循环体的末行，对循环条件进行更新，i++
- 限制循环条件：i <= 100
- 循环结束，打印输出 sum 的值

代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
    // 创建一个变量，用来存储偶数和
    int sum = 0;
    
    // 创建一个循环变量
    int i = 2;
    
    do
    {
        if(i % 2 == 0)
        {
        	sum += i;
        }
        i++;// 更新循环变量
    } while(i <= 100);
    
    printf("1~100以内的偶数和是%d\n",sum);
    
    return 0;
}

goto

语法：
```
goto 标签(label)
```
标签：标明目标的代码的位置，是一个不加""的字符串。
案例：
- 需求：求1~100以内的偶数和
- 代码：
```
#include <stdio.h>

int main()
{
    // 创建一个变量存放偶数和
    int sum = 0;
    
    // 创建一个循环变量
    int i = 2;
    
    // 定义一个标签（标签名自定义，这是一个不带引号的字符串）我们一般给需要重复执行的代码添加标签
loop: // 这个标签需要通过goto触发
    if(i % 2 == 0)
    {
    	sum += i;
    }
    i++;
    
    // 循环条件的校验
    if (i <= 100)
    {
        // 触发循环
        goto loop;
    }
    
    printf("1~100以内的偶数和是%d\n",sum);
    return 0;
}
```
- 注意事项
  - ①可读性：goto语句会破坏代码的结构和可读性，使得代码难以理解和维护。因此，应尽量避免使用。
  - ②替代方案：大多数情况下，可以使用循环、条件语句、函数等结构来替代goto语句，使代码更加清晰和易于管理。
  - ③嵌套限制：虽然goto语句可以跨函数跳转（即跳转到另一个函数中的标签），但这种用法是不合法的，并且会导致编译错误。 goto语句只能在同一函数内部跳转。
  - ④错误处理：在某些情况下，goto语句可以用于错误处理，例如从嵌套的多层循环中跳出。但即使在这种情况下，也应谨慎使用，并考虑是否有更好的替代方案。
- 总结
虽然 goto 语句在C语言中是合法的，并且有时可能看起来很方便，但过度使用或不当使用会导致代码质量下降。因此，建议尽量避免使用goto语句，而是采用更结构化和可维护的编程方法。

循环的嵌套

3种循环（while、do…while、for）可以互相嵌套。在前一个循环结构的内容有存在一个完成的循环结构。例如：

案例：

需求：求100~200之间的所有的素数（素数又被称为质数）
分析：
- 只能被1和自身整除的数叫做素数或质数。（做这个题，思路要反着来，过滤合数，剩余的就是素数）

代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
    // 创建一个变量，存放100～200之间的自然数
    int num = 100;
	// 循环变量，默认从2开始，因为自然数除以1没有意义，因为所有自然数都能被1整数，我们现在需要校验 2 ～ 自身 -1之间
    int i;
    // 定义一个标志位：用来记录1～自身之间能被当前自然数整除的次数，用来校验是否位素数
    int is_flag; // 默认就是素数
    
    // 第1层for循环：生成100～200之间的自然数
    for(; num <= 200; num++)
    {
        // 每个自然数在判别之前，需要重置标志位
        is_flag = 1;
        // 第2层循环：校验每一个自然数，检测其是否是非素数 举例：num = 4, i= 2~3 9
        // for (i = 2; i< num / 2; i++)
        // for (i = 2; i*1 <= num; i++)
        for(i = 2;i < num; i++) // 排除1和自身 9, 9 % 2==0,9 % 3==0...9%8==0 20 2 45 10
        {
            // 被校验数是否能被校验数整除，如果能，就是非素数
            if ( num % i == 0)
            {
                // 如果是和数，就跳出
                is_flag = 0;
                
                break;// break就是结束循环
        	}
    	}
        // 根据标志位，判断该自然数是否是素数
        if (is_flag) // 条件判断：is_flag == 1 缩写 is_flag(推荐)，is_flag == 0 缩写!is_flag(推荐)
        {
            printf("%-4d",num);
        }
        
	}
    printf("\n");
    return 0;
}

循环结构的典型应用场景

求累和：举例：1+2+3+...+100的和,sum = 0
求累积：举例：1*2*3*...*100的积,result = 1
求均值：举例： (1+2+3...+100)/100的值
求极值：举例： 12,34,56,67中的最大值、最小值
元素遍历：常用于数组元素的遍历。
…

基础算法模型

累和

定义一个变量（sum）,并赋初值为0；
该变量累加（+=）每一个数据项（i）；
当访问完每一个数据项，此时该变量的取值就是累加和的结果。

累乘

定义一个变量，并赋初值为1；
用该变量累乘（*=）每一个数据项；
当访问完每一个数据项，此时该变量的取值就是累乘的结果。

极值（多应用于数组）

定义一个变量，并赋初值为第一个数据项；
从第二个数据项开始，依次于该变量进行比较，如果大于/小于该变量，则将当前数据项的数据赋值给该变量。
当访问完每一个数据项，此时该变量的取值就是求极值的结果。

break与continue

break

功能：
- ①用在switch中，用来跳出switch的case语句；如果case没有break，可能会产生case穿透。
- ②用在循环中（while、do…while、for），提前结束循环，也就是跳出整个循环。
说明：
- ①break不能用于循环语句和switch语句之外的任何其他语句之中。
- ②break只能终止并跳出最近一层的循环结构。
图例：

案例：

需求：四海同学参与运算符考试，如果考试及格，就跳出循环，否则就一直考。

代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("运算符考试\n");
    // 创建一个变量，用来存放小明兄弟的考试成绩
    int score;
    do
    {
        printf("小明兄弟开始运算符考试...\n");
        scanf("%d",&score);
        
        // 考试合格，跳出循环
        if (score >= 60)
        {
        	// printf("恭喜小明兄弟通过考试！\n");
        	break;
        }
        else
        {
        	printf("很遗憾，小明兄弟你需要重新考试！\n");
        }
        
    } while(1);
    
    printf("恭喜小明兄弟通过考试！\n");
    
    return 0;
}

continue

功能：continue语句不会结束整个循环，而是跳过本次循环尚未执行的语句，进入下一次循环。
说明：
- ①仅用于循环语句中。
- ② 在嵌套循环的情况下，continue语句只对包含它的最近一层的循环起作用。
图例：

案例：

需求：求1~100以内的偶数和

代码：

#include <stdio.h>

/**
* continue案例：求1~100以内的偶数和，（不使用continue）
*/
int continue_test1()
{
    int sum = 0;
    for(int i = 1; i <= 100; i++)
    {
        // 查找偶数
        if ( i % 2 == 0)
        {
        	sum += i;
        }
    }
    printf("1~100以内的偶数和是%d\n",sum);
}

/**
* continue案例：求1~100以内的偶数和，（使用continue）
*/
int continue_test2()
{
    int sum = 0;
    for(int i = 1; i <= 100; i++)
    {
        // 查找计数
        if ( i % 2 != 0)
        {
        	continue;
        }
        sum += i;
    }
    printf("1~100以内的偶数和是%d\n",sum);
}
int main()
{
    continue_test1();
    continue_test2();
}