{10}程序设计入门之C语言：循环语句

# 1. C语言基础

## 1.1 C语言概述
C语言是一种通用的高级程序设计语言，它广泛用于系统软件和应用软件的开发，是一种结构化程序设计语言。

## 1.2 C语言基本语法
C语言的基本语法包括变量定义、数据类型、运算符、表达式、控制结构等。

## 1.3 编译和执行C程序
C语言程序需要通过编译器编译成机器语言代码后才能执行。常用的C语言编译器有GCC、Clang等。

以上是C语言基础部分的内容，接下来我们将深入介绍C语言的循环语句基础。

# 2. C语言循环语句基础

### 2.1 循环的概念

循环是一种重复执行特定代码块的结构。在C语言中，循环语句是一种控制结构，它允许我们多次执行相同的代码，直到满足某个条件才停止执行。

### 2.2 while循环

#### 2.2.1 语法

while (条件) {
    // 循环体语句
}

- `条件`：循环继续执行的条件，当条件为真（非零）时，循环体会一直执行，直到条件为假（零）才停止。
- `循环体语句`：要重复执行的代码块。

#### 2.2.2 示例

下面是一个使用while循环打印1到10的数字的示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 1;
    while (i <= 10) {
        printf("%d ", i);
        i++;
    }
    return 0;
}

**代码总结：**
- 我们使用变量`i`初始化为1，然后在while循环中，只要`i`小于等于10，就打印`i`的值并将`i`递增1。
- 每次循环都会打印一个数字，直到`i`的值超过10时，循环停止执行。

**结果说明：**
该程序输出结果为：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

### 2.3 for循环

#### 2.3.1 语法

for (初始化表达式; 条件表达式; 更新表达式) {
    // 循环体语句
}

- `初始化表达式`：在循环开始前执行的一次性代码，一般用于声明并初始化循环变量。
- `条件表达式`：控制循环是否继续执行的条件，当条件为真（非零）时，循环体会一直执行，直到条件为假（零）才停止。
- `更新表达式`：在每次循环结束后执行的代码，用于更新循环变量的值。
- `循环体语句`：要重复执行的代码块。

#### 2.3.2 示例

下面是一个使用for循环打印1到10的数字的示例代码（与前面的while循环示例相同）：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i;
    for (i = 1; i <= 10; i++) {
        printf("%d ", i);
    }
    return 0;
}

**代码总结：**
- 在for循环中，我们使用变量`i`初始化为1，然后设置条件表达式为`i <= 10`，更新表达式为`i++`。
- 每次循环都会打印一个数字，直到`i`的值超过10时，循环停止执行。

**结果说明：**
该程序输出结果为：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

通过以上示例，我们学习了C语言中的基本循环语句，即while循环和for循环。这些循环结构是处理重复性任务非常重要的工具，它们可以帮助我们简化代码，提高程序的效率。在下一章节，我们将学习循环控制语句的使用。

# 3. C语言循环控制语句

循环控制语句是用于改变程序执行顺序的语句，可以让程序根据一定条件来重复执行某段代码。C语言提供了三种常用的循环控制语句，分别是`break`、`continue`和`goto`。接下来我们分别介绍一下它们的用法和注意事项。

## 3.1 break语句

`break`语句用于跳出循环，其作用是在执行到`break`语句时，立即退出循环，不再执行循环体内之后的代码，而是继续执行循环语句之后的代码。

以下是使用`break`语句的示例代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i;
    for(i = 1; i <= 10; i++)
    {
        if(i == 6)
        {
            break; // 当i等于6时跳出循环
        }
        printf("%d ", i);
    }
    return 0;
}

代码说明：
- 我们使用`for`循环来遍历变量`i`的值，范围是1到10。
- 在循环体内，使用`if`语句判断当`i`等于6时，执行`break`语句跳出循环。
- 打印出`i`的值。

运行以上代码，输出结果为：`1 2 3 4 5`。可以看到，当`i`等于6时，`break`语句被执行，循环被提前终止。

## 3.2 continue语句

`continue`语句用于结束当前循环，并开始下一次循环的执行。其作用是在执行到`continue`语句时，跳过本次循环体中剩余的语句，直接进入下一次循环检测条件的判断。

以下是使用`continue`语句的示例代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i;
    for(i = 1; i <= 10; i++)
    {
        if(i % 2 == 1)
        {
            continue; // 当i为奇数时跳过本次循环，继续下一次循环
        }
        printf("%d ", i);
    }
    return 0;
}

代码说明：
- 我们使用`for`循环来遍历变量`i`的值，范围是1到10。
- 在循环体内，使用`if`语句判断当`i`为奇数时，执行`continue`语句，跳过本次循环。
- 打印出`i`的值。

运行以上代码，输出结果为：`2 4 6 8 10`。可以看到，当`i`为奇数时，`continue`语句被执行，本次循环中剩余的语句被跳过，直接进入下一次循环。

## 3.3 goto语句

`goto`语句用于无条件地将程序的执行转移到指定的位置。虽然`goto`语句在循环中并不常见，但在某些特殊情况下，它可以使代码更加简洁。

以下是使用`goto`语句的示例代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 1;
    loop:
    printf("%d ", i);
    i++;
    if(i <= 10)
    {
        goto loop; // 跳转到标签loop
    }
    return 0;
}

代码说明：
- 我们使用`goto`语句跳转到标签`loop`所在的位置。
- 使用`printf`语句打印出变量`i`的值。
- 变量`i`累加。
- 如果`i`仍然小于等于10，继续跳转到标签`loop`。

运行以上代码，输出结果为：`1 2 3 4 5 6 7 8 9 10`。可以看到，通过使用`goto`语句，我们可以实现类似于循环的效果。

> 注意事项：尽量避免过多使用`goto`语句，因为它可能使程序的流程变得混乱，降低可读性和可维护性。

以上就是关于C语言循环控制语句的介绍，包括`break`、`continue`和`goto`的用法和注意事项。掌握好这些循环控制语句，可以帮助我们更好地控制程序的执行流程，实现更灵活的循环逻辑。

# 4. C语言嵌套循环

#### 4.1 嵌套循环的概念

在C语言中，我们可以在一个循环体内再嵌套另一个循环，这就是嵌套循环。嵌套循环的作用是用于处理需要多次执行的复杂任务。

嵌套循环的语法结构如下：

for (初始化表达式1; 条件表达式1; 更新表达式1) {
   // 第一个循环体
   for (初始化表达式2; 条件表达式2; 更新表达式2) {
      // 第二个循环体
      // 循环体代码
   }
}

嵌套循环中的循环体代码可以实现多层循环的控制流程，通过合理的嵌套顺序和循环条件的设置，可以形成各种不同的循环模式。

#### 4.2 示例演练

下面我们通过一个示例来演示嵌套循环的应用。假设我们需要打印一个5行5列的星号图案。

#include <stdio.h>

int main() {
   int i, j;

   for (i = 1; i <= 5; i++) {
       for (j = 1; j <= 5; j++) {
           printf("* ");
       }
       printf("\n");
   }

   return 0;
}

**代码解析：**

- 我们使用两个循环，外层循环控制行数，内层循环控制列数。
- 外层循环的计数变量`i`用于表示行数，内层循环的计数变量`j`用于表示列数。
- 内层循环中，我们使用`printf("* ")`语句打印星号，并通过空格作为分隔符使星号之间有一定的间距。
- 完成一行的星号打印后，通过`printf("\n")`语句换行，开始下一行的打印。
- 最后，我们使用返回值`0`表示程序执行成功。

**代码执行结果：**

* * * * * 
* * * * * 
* * * * * 
* * * * * 
* * * * * 

代码输出了一个5行5列的星号图案，每列之间有间隔，每行之间有换行符。

通过上面的示例，我们可以发现嵌套循环的强大之处，它可以很方便地实现对多层循环的控制，完成各种复杂的任务。在实际的编程中，我们也可以根据具体需求灵活运用嵌套循环，提高程序的效率和可读性。

至此，我们介绍了C语言循环语句中的嵌套循环部分。在下一章节中，我们将给出更多循环的应用实例，帮助读者更好地理解循环的使用场景和技巧。

# 5. C语言循环应用实例

在本章中，我们将通过两个实例来展示C语言循环语句的应用。首先，我们将演示如何使用循环实现阶乘运算，然后展示如何使用循环打印出一些简单的图形。

#### 5.1 循环实现阶乘

阶乘是一个常见的数学运算，表示连乘一个自然数及所有比它小的自然数，通常以感叹号表示，比如5的阶乘表示为5!，计算公式为5! = 5 x 4 x 3 x 2 x 1 = 120。

下面是一个使用C语言循环实现阶乘运算的示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int num, i;
    unsigned long long fact = 1;

    printf("请输入一个整数：");
    scanf("%d", &num);

    if (num < 0) {
        printf("抱歉，负数没有阶乘。\n");
    } else {
        for (i = 1; i <= num; ++i) {
            fact *= i;
        }
        printf("%d的阶乘为%llu\n", num, fact);
    }

    return 0;
}

**代码解释：**
- 首先我们定义了一个整数变量`num`和一个无符号长长整型变量`fact`，并初始化`fact`为1。
- 接下来通过用户输入获取一个整数`num`。
- 然后使用条件判断，若输入的数字小于0，则输出“负数没有阶乘”；否则，使用for循环计算阶乘。
- 在for循环中，通过不断累乘更新`fact`的值。
- 最后输出`num`的阶乘结果。

#### 5.2 循环打印图形

接下来，我们将通过C语言循环语句打印出一个简单的图形，比如打印出一个直角三角形或菱形。

以下是一个使用C语言循环打印直角三角形的示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int rows, i, j;

    printf("请输入要打印的行数：");
    scanf("%d", &rows);

    for (i = 1; i <= rows; ++i) {
        for (j = 1; j <= i; ++j) {
            printf("* ");
        }
        printf("\n");
    }

    return 0;
}

**代码解释：**
- 首先，用户输入要打印的行数`rows`。
- 然后使用嵌套的for循环，外层循环控制行数，内层循环控制每行打印的`*`数量。
- 内层循环中，每次打印一个`*`并加上空格，内层循环结束后换行。
- 最后通过循环打印，完成直角三角形的打印。

通过以上两个实例，我们展示了C语言循环语句在实际编程中的应用，希望可以帮助你更好地理解循环语句的使用方法和意义。

# 6. C语言循环语句的注意事项

在编写C语言的循环语句时，有一些常见的注意事项需要特别关注，以确保程序的正确性和性能。下面，我们将介绍一些常见的注意事项并提供相应的解决方法。

### 6.1 循环的注意事项

#### 1. 循环条件的设置

在使用循环语句时，必须注意循环条件的设置。循环条件决定了循环的执行次数，如果条件设置不当，可能导致死循环或无法进入循环体。

解决方法：
- 确保循环条件在正确的位置进行判断，避免死循环的发生。
- 使用合适的循环条件表达式，确保能够进入循环并正确退出。

#### 2. 循环变量的更新

循环变量是循环控制的重要因素，它的更新方式决定了循环的执行次数和循环体的执行次数。如果循环变量没有正确更新，可能导致循环无法终止或执行次数不符合预期。

解决方法：
- 确保循环变量在循环体中得到正确的更新。
- 避免循环变量更新不全或过早结束循环的情况。

### 6.2 循环中的常见错误及解决方法

#### 1. 无限循环

无限循环是指循环在某种条件下无法终止，导致程序无法正常退出，造成死循环。

while (1) {
    // 循环体语句
}

解决方法：
- 仔细检查循环条件的设置，确保循环能够终止。
- 使用适当的循环控制语句，如`break`或`return`，来手动终止循环。

#### 2. 循环体逻辑错误

循环体逻辑错误是指循环体中的语句逻辑出现问题，导致循环无法正确执行。

int i = 0;
while (i < 5) {
    // 循环体语句
    i = i + 2; // 错误的逻辑，应该是 i = i + 1;
}

解决方法：
- 仔细检查循环体中的语句逻辑，确保逻辑正确。
- 使用调试工具来跟踪循环体的执行过程，找到问题所在。

以上是C语言循环语句的注意事项和常见错误，希望对您编写C语言循环程序有所帮助。在实际编码过程中，我们应该充分考虑这些注意事项，以避免出现错误或陷入死循环的困境。