{14}程序设计入门之C语言：循环语句实例

# 1. C语言基础概述

## 1.1 C语言概述

C语言是一种通用程序设计语言，由美国计算机科学家丹尼斯·里奇在20世纪70年代初开发。它最初被用于系统开发，特别是操作系统的构建。

## 1.2 C语言的应用领域

C语言在操作系统、嵌入式系统、游戏开发、编译器等领域有广泛的应用。由于其高效性和灵活性，C语言在软件开发领域仍然具有重要地位。

## 1.3 C语言的优点和特点

C语言具有高效的处理能力、丰富的函数库、灵活的语法结构和直接控制硬件的能力。同时，C语言的标准库函数支持丰富，这使得C语言成为了许多编程语言的基础。

希望这一节内容能满足你的要求，接下来，我们将逐步补充完成这篇C语言循环语句实例的文章。

# 2. C语言基本语法

在编写C语言程序之前，需要了解一些基本的语法规则和语法元素。本章将介绍变量和数据类型、运算符和表达式以及控制流程这三个方面的内容。

### 2.1 变量和数据类型

C语言中的变量用于存储数据，并且需要在使用前进行声明。每个变量都有自己的数据类型，用于指定变量可以存储的数据的类型和范围。

下面是一个变量声明和初始化的示例：

int num;   // 声明一个整型变量
float PI = 3.14159;   // 声明并初始化一个浮点型变量
char ch = 'A';   // 声明并初始化一个字符型变量

### 2.2 运算符和表达式

C语言中的运算符用于进行各种数学和逻辑运算。表达式是由操作数和运算符组成的式子，可以通过运算符对操作数进行计算。

下面是一些常用的数学和逻辑运算符的示例：

int a = 5, b = 2;

int sum = a + b;   // 加法运算
int difference = a - b;   // 减法运算
int product = a * b;   // 乘法运算
float quotient = (float)a / b;   // 除法运算，强制类型转换

int result = (a > b) ? a : b;   // 条件运算符，如果a大于b，则返回a，否则返回b

### 2.3 控制流程

C语言中的控制流程用于控制程序的执行顺序。常用的控制流程语句包括条件语句和循环语句。

条件语句通过判断条件表达式的真假来决定执行不同的代码块。常用的条件语句有if语句和switch语句。

下面是一个if语句的示例：

int num = 10;

if (num > 0) {
    printf("Number is positive");
} else if (num < 0) {
    printf("Number is negative");
} else {
    printf("Number is zero");
}

循环语句用于重复执行一段代码。常用的循环语句有for循环语句、while循环语句和do-while循环语句。

下面是一个for循环语句的示例：

int sum = 0;

for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    sum += i;
}

printf("Sum from 1 to 10 is %d", sum);

以上是C语言基本语法的简单介绍，接下来我们将详细介绍C语言循环语句的相关内容。

# 3.

## 第三章：C语言循环语句介绍

循环语句是计算机编程中常用的一种结构，它允许我们反复执行相同或类似的代码块，从而实现重复性的任务。在C语言中，有三种常见的循环语句：for循环、while循环和do-while循环。

### 3.1 循环语句概述

循环语句由一个循环条件和一段需要重复执行的代码块组成。当循环条件满足时，代码块将被执行；否则，循环将终止。循环语句可以让我们处理大量的数据或重复性的任务，从而提高程序的效率和灵活性。

### 3.2 for循环语句

for循环语句是C语言中最常用的一种循环结构。它由三个部分组成：循环变量初始化、循环条件判断和循环变量更新。for循环语句可以用来控制循环次数和循环范围。

下面是一个使用for循环语句打印0到9的示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", i);
    }
    return 0;
}

代码解读：
- `for (int i = 0; i < 10; i++)`：循环变量i初始化为0，循环条件为i小于10，每次循环结束后i自增1。
- `printf("%d ", i)`：打印循环变量i的值，并在后面加一个空格。
- `return 0`：表示程序执行结束。

代码运行结果：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

### 3.3 while循环语句

while循环语句在执行之前先判断循环条件，只有当条件满足时才执行循环内的代码块。while循环语句适用于先判断条件再执行的情况，循环次数可能是不确定的。

下面是一个使用while循环语句计算1到100的和的示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int sum = 0;
    int i = 1;
    while (i <= 100) {
        sum += i;
        i++;
    }
    printf("Sum: %d", sum);
    return 0;
}

代码解读：
- `int sum = 0`：定义一个变量sum，并初始化为0，用于存储累加的结果。
- `int i = 1`：定义一个循环变量i，并初始化为1。
- `while (i <= 100)`：循环条件为i小于等于100。
- `sum += i;`：将循环变量i的值累加到sum中。
- `i++;`：循环变量i自增1。
- `printf("Sum: %d", sum)`：输出累加的结果。
- `return 0`：表示程序执行结束。

代码运行结果：

Sum: 5050

### 3.4 do-while循环语句

do-while循环语句先执行一次代码块，然后再判断循环条件，只有当条件满足时才继续执行循环。

下面是一个使用do-while循环语句验证用户输入密码 的示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int password = 123456;
    int input;

    do {
        printf("Please enter the password: ");
        scanf("%d", &input);
    } while (input != password);

    printf("Correct password!\n");
    return 0;
}

代码解读：
- `int password = 123456`：定义一个密码，这里为了示例简单使用了一个固定密码。
- `int input`：定义一个变量用于接收用户输入的密码。
- `do { ... } while (input != password)`：先执行代码块，然后判断条件是否满足，如果用户输入的密码与预设密码不一致，则继续循环执行。
- `scanf("%d", &input)`：接收用户输入的密码。
- `printf("Correct password!\n")`：如果循环结束，则表示用户输入的密码与预设密码一致，输出提示信息。
- `return 0`：表示程序执行结束。

代码运行结果：

Please enter the password: 123
Please enter the password: 456
Please enter the password: 123456
Correct password!

以上是关于C语言循环语句的介绍，包括for循环、while循环和do-while循环的基本使用方法和示例代码。循环结构在编程中非常重要，掌握循环语句的使用可以提高代码的效率和灵活性。在实际的项目开发中，根据不同的场景选择合适的循环语句，并善于利用循环控制语句进行流程控制，可以更好地完成任务。

# 4. C语言循环语句应用实例

在这一章节中，我们将通过几个具体的实例来演示C语言循环语句的应用。我们将分别使用for循环语句、while循环语句和do-while循环语句来解决一些常见的问题。

#### 4.1 使用for循环语句求解数列和

#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    int sum = 0;

    printf("请输入一个正整数n：");
    scanf("%d", &n);

    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        sum += i;
    }

    printf("从1到%d的和为：%d\n", n, sum);

    return 0;
}

**场景**：用户输入一个正整数n，程序将计算从1到n的所有整数的和。

**注释**：使用`for`循环语句，初始值设置为1，条件为i <= n，每次循环中i递增1，求和的变量`sum`累加i的值。

**代码总结**：利用`for`循环语句能够简洁地实现对一段连续整数的求和操作。

**结果说明**：根据用户输入的n不同，程序将计算出对应范围内整数的和，并将结果输出。

#### 4.2 使用while循环语句实现猜数字游戏

#include <stdio.h>

int main() {
    int target_num = 78;
    int guess_num;
    int attempts = 0;

    printf("欢迎参加猜数字游戏！\n");

    while (1) {
        printf("请输入你猜测的数字：");
        scanf("%d", &guess_num);
        attempts++;

        if (guess_num == target_num) {
            printf("恭喜你猜对了！答案是%d，你共猜了%d次。\n", target_num, attempts);
            break;
        } else if (guess_num < target_num) {
            printf("猜的数字偏小了，请继续猜。\n");
        } else {
            printf("猜的数字偏大了，请继续猜。\n");
        }
    }

    return 0;
}

**场景**：程序会随机选择一个目标数字，用户要根据提示猜测目标数字。

**注释**：使用`while`循环语句，在循环体内根据用户输入的数字判断猜测结果，并根据不同的猜测结果给出相应的提示。

**代码总结**：通过`while`循环语句和条件判断，可以实现用户和程序的互动猜测过程。

**结果说明**：根据用户输入的猜测数字不同，程序将给出对应的猜测结果，直到用户猜对为止，并输出猜测次数。

#### 4.3 使用do-while循环语句计算学生成绩平均值

#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    int score;
    int total_score = 0;
    int count = 0;

    printf("请输入学生人数：");
    scanf("%d", &n);

    do {
        printf("请输入第%d个学生的成绩：", count + 1);
        scanf("%d", &score);
        total_score += score;
        count++;
    } while (count < n);

    float average_score = (float)total_score / n;
    printf("学生的平均成绩为：%.2f\n", average_score);

    return 0;
}

**场景**：用户输入学生人数以及每个学生的成绩，程序将计算并输出学生的平均成绩。

**注释**：使用`do-while`循环语句，先执行至少一次输入成绩的操作，再判断是否继续输入，循环结束后计算平均成绩并输出。

**代码总结**：通过`do-while`循环语句可以保证至少执行一次循环体内的操作，适合需要先执行一段操作后再判断是否继续的场景。

**结果说明**：根据用户输入的学生人数和对应的成绩，程序将计算出平均成绩，并将结果输出。

希望以上实例能够帮助你进一步理解C语言循环语句的应用和使用方法。下一章我们将介绍一些高级应用技巧。

# 5. C语言循环语句的高级应用

在前面的章节中，我们详细介绍了C语言中的循环语句及其基本应用。在本章中，我们将深入探讨C语言循环语句的高级应用，包括嵌套循环、循环控制语句以及循环语句的调试技巧。通过学习本章内容，你将能够更加灵活地运用循环语句解决实际问题。

### 5.1 嵌套循环

嵌套循环是指在一个循环语句的循环体中嵌套另一个循环语句。通过嵌套循环，我们可以实现更加复杂的循环逻辑。

public class NestedLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            for (int j = 1; j <= i; j++) {
                System.out.print(j + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

上述代码演示了一个简单的嵌套循环示例。在外层循环中，变量 `i` 从 1 到 5 依次递增，表示行数；在内层循环中，变量 `j` 从 1 到 `i` 依次递增，表示打印的数字。每行的数字逐渐增加，输出结果如下：

1
1 2
1 2 3
1 2 3 4
1 2 3 4 5

### 5.2 循环控制语句：break和continue

在循环语句中，我们可以使用 `break` 和 `continue` 控制语句来更加灵活地控制循环的执行流程。

- `break` 语句用于立即终止循环，并跳出循环体。

for i in range(1, 10):
    if i == 5:
        break
    print(i)

上述代码展示了使用 `break` 语句打印数字 1 到 5。当 `i` 的值等于 5 时，循环终止。

- `continue` 语句用于跳过当前循环体中的剩余代码，进入下一次循环。

for i in range(1, 6):
    if i == 3:
        continue
    print(i)

上述代码展示了使用 `continue` 语句打印数字 1 到 5，但跳过了 `i` 等于 3 的情况。

### 5.3 循环语句的调试技巧

当我们在编写循环语句时，有时会出现循环无法正常结束或执行结果不符合预期的情况。在这种情况下，调试技巧非常重要。

以下是一些常用的循环调试技巧：

- 使用 `printf` 或 `println` 打印循环变量的值，以便观察循环的执行过程。

package main

import "fmt"

func main() {
    for i := 1; i <= 5; i++ {
        fmt.Println(i)
    }
}

上述代码使用 `fmt.Println` 打印循环变量 `i` 的值，以观察循环的执行过程。

- 检查循环条件是否正确，确保循环能够正常结束。

let i = 1;
while (i <= 5) {
    console.log(i);
    i++;
}

上述代码使用 `while` 循环打印数字 1 到 5。确保循环条件 `i <= 5` 能够正常终止循环。

- 使用断点调试工具（如IDE中的调试模式），逐行执行代码并观察变量的值及程序流程。

调试技巧的运用可以帮助我们及时发现和解决循环中的问题，提高代码的质量和效率。

本章介绍了C语言循环语句的高级应用，包括嵌套循环、循环控制语句和循环语句的调试技巧。学好这些高级应用可以让我们更好地处理复杂的循环逻辑，并能够快速定位和修复循环中的问题。在下一章中，我们将深入分析并实践一些循环语句的常见应用实例。

# 6. C语言循环语句实例分析

### 6.1 实例一：计算斐波那契数列

# 计算斐波那契数列的前n项
def fibonacci(n):
    # 初始化前两项
    a, b = 0, 1
    result = []
    # 判断n的合法性
    if n <= 0:
        print("请输入正整数n！")
        return result
    # 循环计算斐波那契数列的前n项
    for i in range(n):
        result.append(a)
        a, b = b, a + b
    return result

# 测试代码
n = 10
fib = fibonacci(n)
print(f"斐波那契数列的前{n}项为：{fib}")

**场景说明：** 斐波那契数列是一个经典的数列，第一个和第二个数字均为1，后续的数字为前两个数字之和。这个实例中我们将使用循环语句计算斐波那契数列的前n项。

**代码解析：**
1. 首先定义一个函数`fibonacci`，接受一个参数n，表示要计算斐波那契数列的前n项。
2. 在函数内部，初始化前两项a和b分别为0和1。同时定义一个空列表`result`，用于存储计算结果。
3. 接下来判断n的合法性，如果n小于等于0，则输出提示信息并返回空的结果列表。
4. 使用for循环计算斐波那契数列的前n项，循环变量i范围为0到n-1。
5. 在循环内部，将当前项a添加到结果列表中，并更新a和b的值，使其分别为当前项和下一项。
6. 循环结束后，返回结果列表。
7. 在主程序中，定义一个变量n并赋值为10，表示计算斐波那契数列的前10项。
8. 调用`fibonacci`函数，并将结果存储在变量fib中。
9. 最后打印出计算结果。

**结果说明：** 运行上述代码，将会得到斐波那契数列的前10项：[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]。