第四章 循环结构程序设计
第一节 while循环语句
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C语言包含3大基本结构：顺序结构、选择结构、循环结构（重复结构）。大多数的应用程序都会包含循环结构。
循环结构、顺序结构、选择结构是结构化程序设计的3种基本结构，它们是各种复杂程序的基本构成单元。 -
while语句的一般形式：
while (表达式) 语句 -
只要当循环条件表达式为真（即给定的条件成立），就立即执行循环体语句。
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练习：实现将公元0年~10000年的所有闰年都打印出来。
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#include <stdio.h> int main() { int year = 0; while (year <= 10000) { if (year % 400 == 0 || (year % 4 == 0 && year % 100 != 0)) printf("%d年是闰年\n", year); ++year; } return 0; }
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第二节 do···while循环语句
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除了while语句以外，C语言还提供了do···while语句来实现循环结构。
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do ··· while 语句的一般形式为：
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do ··· while 语句的执行过程是：先执行循环体，然后再检查条件是否成立，若成立，再执行循环体。
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do ··· while 语句的特点：先无条件的执行循环体，然后再判断循环条件是否成立，如果成立，返回到语句继续执行。如果不成立，则结束do···while，继续向下执行剩余代码。
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练习：求1+2+3+···+n的和，n由用户输入
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#include <stdio.h> int main() { int i = 1, n, sum = 0; printf("请输入要求多少的累加和\n"); scanf("%d", &n); do { sum += i; i++; } while (i <= n); printf("1~%d的累加和为：%d\n", n, sum); return 0; }
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第三节 用for语句实现循环
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除了while语句和do···while语句实现循环体外，C语言还提供了for语句实现循环，而且for语句更为灵活，不仅可以用于循环次数已经确定的情况，还可以用于循环次数不确定而只给出循环结束条件的情况，它完全可以代替while语句。
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for语句的一般形式：
- 表达式1：设置初始条件，只执行1次。可以为零个、一个或多个变量设置初值（如i = 1）。
- 表达式2：循环条件表达式，用来判定是否继续循环，在每次执行循环体前先执行此表达式，决定是否继续执行循环。
- 表达式3：作为循环的调整，例如使循环变量增值，它是在执行完循环体后才进行的。
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最常用的for语句形式是：
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代码示例
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#include <stdio.h> int main() { int year = 0; for (; year <= 10000; ++year) { if (year % 400 == 0 || (year % 4 == 0 && year % 100 != 0)) printf("%d年是闰年\n", year); } return 0; }
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说明：
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- for语句的一般形式如下：
for (表达式1;表达式2;表达式3) 语句，可以改写为while循环的形式如下，二者无条件等价。
- for语句的一般形式如下：
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表达式1可以省略，即不设置初值，但表达式1后面的分号不能省略，代表空语句，例如
for (; i <= 100; i++) -
表达式2也可以省略，即不用表达式2来作为循环条件表达式，不设置和检查循环的条件，如
for (i = 1;;i++)，此时循环无终止地进行下去，也就是认为表达式2始终为真，即死循环。 -
表达式3也可以省略，但此时程序设计者应另外设法保证循环能正常结束，例如：
for (i = 1; i<= 100;) {//没有表达式3 sum += i; i++;//在循环体中使循环变量增值 } -
如果表达式1和表达式3都没有，只有表达式2，即只给循环条件，但是应当在for语句前给循环变量赋初值，否则无法正常执行，如：
int i = 1; for (; i <= 100;) { sum += i; i++; } -
甚至可以将3个表达式都省略，即不设初值，不判断条件（认为表达式2为真值），循环变量也不增值，无终止地执行循环体语句，没有实用价值，如：
for (; ;) printf("%d\n", i);相当于：
while (1) printf("%d\n", i); -
表达式1可以是设置循环变量初值的赋值表达式，也可以是与循环变量无关的其他表达式，如：
for (sum = 0; i <= 100; i++) sum += i;表达式3也可以是与循环控制无关的任意表达式。但不论怎样写for语句，都必须使循环能正常运行。
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- 表达式1和表达式3可以是一个简单的表达式，也可以是逗号表达式，即包含一个以上的简单表达式，中间用逗号间隔，如：
for (sum = 0,i = 0; i <= 100; i++) sum += i;或
for (i = 0, j = 100; i <= j; i++, j--) k = i + j;表达式1和表达式3都是逗号表达式，各包含两个赋值表达式，即同时设两个初值（i = 0, j = 100），使两个变量增值（i++, j–），在逗号表达式内按自左至右顺序求解，整个逗号表达式的值为最右边表达式的值。
- 表达式2一般是关系表达式（如i <= 100）或逻辑表达式（如a<b && x<y），但也可以是数值表达式或字符表达式，只要其值非零，就执行循环体。如：
for (i = 0; (c = getchar()) != '\n'; i += c);在表达式2中先从终端接收一个字符赋给c，然后判断此赋值表达式的值是否不等于’\n’（换行符），如果不等于’\n’，就执行循环体。改行代码的作用是不断输入字符，将它们的ASCII码相加，直到输入一个换行符为止。此for语句的循环体为空语句，把本来要在循环体内处理的内容放在表达式3中，作用是一样的。
for (; (c = getchar()) != '\n';) printf("%c\n", c);for语句中只有表达式2，没有表达式1和表达式3。其作用是每读入一个字符后立即输出该字符，直到输入一个“换行”为止。
- C99允许在for语句的“表达式1”中定义变量并赋初值，如：
for (int i = 1; i <= 100; i++) sum += i;显然，这可以使程序简练，灵活方便。但应注意：所定义的变量的有限范围只限于for循环中，在循环外不能使用此变量。
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第四节 循环的嵌套
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一个循环体内又包含另一个完整的循环结构，称为循环的嵌套。内嵌的循环中还可以嵌套循环，这就是多层嵌套。
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注意：嵌套循环，将内层循环执行完之后执行一次外层循环。
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几种循环的比较：
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- 3种循环都可以用来处理同一问题，一般情况下可以互相替换。
- for语句中包含了3个表达式，而while语句只有一个表达式。
- for语句可以对值进行初始化，for语句更加强大。
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练习：打印九九乘法表
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#include <stdio.h> int main() { int i, j; for (i = 1; i <= 9; i++) { for (j = 1; j <= i; j++) printf("%d*%d=%2d\t", i, j, i * j); printf("\n"); } return 0; }
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嵌套循环实现时钟
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#include <stdio.h> #include <Windows.h> int main() { int h, m, s; for (h = 0; h <= 24; ++h) { for (m = 0; m <= 60; ++m) { for (s = 0; s <= 60; ++s) { Sleep(100); printf("\r%dh-%dm-%ds", h, m, s);// \r让打印的内容在当前行进行显示 } } } return 0; }
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第五节 改变循环执行的状态
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用break语句提前终止循环
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break语句可以使流程跳出switch结构，继续执行switch语句下面的一个语句。实际上，
break语句还可以用来从循环体内跳出当前循环体，即提前结束循环，接着执行循环下面的语句。 -
练习：计算1+2+3+···+n,一直累加，当值大于n（n由用户输入）时，打印一共累加了几个数，并结束程序？
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#include <stdio.h> int main() { int i, sum, n; scanf("%d", &n); for (i = 1, sum = 0;; i++) { sum += i; if (sum > n) { printf("一共累加了%d个数\n", i); break; } } return 0; }
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用continue语句提前终止循环
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continue语句用来跳出本次循环的剩余部分,继续进行下一轮循环。 -
练习1：求斐波那契数列前40个数，特点：第1，2个数为1，从第3个数开始，该数是前面两个数之和
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#include <stdio.h> int main() { int f1 = 1, f2 = 1, f3, i; printf("%d\n%d\n", f1, f2); for (i = 1; i <= 38; i++) { f3 = f1 + f2; printf("%d\n", f3); f1 = f2; f2 = f3; } return 0; } -
练习2：输入一个大于3的整数n，判断它是否为素数
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#include <stdio.h> int main() { int i, n; printf("请输入一个数字：\n"); scanf("%d", &n); for (i = 2; i < n; i++) if (n % i == 0) break; if (i < n) printf("%d不是素数\n", n); else printf("%d是素数\n", n); return 0; } -
练习3：判断100以内的所有素数
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#include <stdio.h> int main() { int i, n = 2; while (n <= 100) { for (i = 2; i <= n; i++) if (n % i == 0) break; if (i < n) printf("%d不是素数\n", n); else printf("%d是素数\n", n); ++n; } return 0; }
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