C语言第五讲——循环语句

简介: C语言第五讲——循环语句

在之前的课程中,我们学了条件语句。在数学中,流程图是一种图形化表示算法或过程的方式,通常用于展示计算步骤和决策流程。流程图以图形符号和箭头表示不同的操作和控制流程,帮助人们更容易理解算法的结构和逻辑。

与流程图相比,C语言是一种编程语言,用于编写计算机程序。C语言是一种结构化的编程语言,它允许程序员使用变量、条件语句、循环和函数等元素来构建程序。C语言的语法和结构很好地反映了计算机程序的执行流程。

流程图与C语言代码之间存在一定的关系,因为它们都描述了一系列的操作和流程。具体而言,流程图可以用来设计算法或解决问题的基本思路,并在高层次上表示控制流程、条件语句和循环结构。一旦算法的基本逻辑被设计好并用流程图表示,程序员可以使用C语言来实现这些逻辑,将流程图中的各个步骤翻译成相应的C语句。

举例来说,如果流程图中有一个条件判断,C语言代码中就会对应一个if语句。如果流程图中有一个循环,C语言代码中就会使用for或while循环结构。变量在C语言中的使用可以对应流程图中的数据存储和传递。

总体而言,流程图和C语言代码都是表达计算过程的工具,但在不同的层次上。流程图更抽象、直观,用于设计算法的逻辑结构;而C语言代码更具体、可执行,用于实现这些逻辑。在软件开发中,程序员通常会先设计流程图,然后再用C语言等编程语言来实现算法。所以我们在写代码的时候,可以先画流程图的方式再写代码。

流程图中的循环

流程图中包含循环结构时,通常会展现一些特征,这些特征有助于清晰地表达循环的执行过程和条件。以下是一些常见的特征:

  1. 「循环符号:」 流程图中会使用特定的符号表示循环结构。最常见的是"圆形"或称为"圆角矩形",其中包含有关循环的描述,例如“for”或“while”。
  2. 「循环起点和结束点:」 流程图会明确标明循环的起始点和结束点。起始点通常位于循环符号的顶部,而结束点位于底部。
  3. 「循环条件:」 流程图中的循环结构通常包含一个条件,这个条件决定了循环是否继续执行。条件一般用菱形表示,其中包含一个判断表达式,例如,如果条件为真,则执行循环体,否则退出循环。
  4. 「循环体:」 循环体是循环中实际执行的操作步骤。它们位于循环符号内部,从循环的起始点延伸到结束点。
  5. 「连接线:」 连接线表示控制流的方向,指示程序在何处继续执行。在循环图中,连接线将循环体连接到循环条件,以及从循环条件返回到循环体或流程图的其他部分。
  6. 「计数器或迭代控制:」 对于某些循环,特别是计数控制的循环(例如for循环),流程图可能包含一个表示迭代次数的计数器。
  7. 「退出条件:」 流程图可能包含一个表示循环何时结束的条件,这通常是在循环体内部的某个位置。
  8. 「并行处理标记:」 在一些情况下,流程图中的循环结构可能包含并行处理的标记,表示循环中的某些步骤可以同时执行。

C语言中实现循环的方式

C语言中实现循环的方式有多种,例如:goto语句,while循环,do while循环和for循环,对于这四个方面分别有自己的使用方式和注意事项。

goto语句

在C语言中,goto 语句可以用来实现类似循环的结构。虽然大多数编程规范强烈不推荐使用 goto,因为它可能导致代码可读性和维护性的降低,但了解其使用方式和注意事项仍然是有用的。

以下是一个使用 goto 语句实现简单循环的示例:

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 0;

loop_start:
    if (i < 5) {
        printf("%d ", i);
        i++;
        goto loop_start; // 跳转到 loop_start 标签处
    }

    return 0;
}

在上述示例中,通过使用 goto 和标签(loop_start),我们实现了一个类似于循环的结构。然而,使用 goto 时需要特别小心,因为它可能导致代码变得难以理解和维护。以下是一些关于使用 goto 的注意事项:

  1. 「可读性差:」 使用 goto 语句可能会使代码的逻辑更加难以理解,因为它允许程序在不按照自然控制流程的顺序执行的情况下跳转。
  2. 「易引起错误:」 不正确使用 goto 可能导致错误,例如无限循环或跳过某些必要的操作。
  3. 「不同编程风格:」 大多数现代编程语言和开发实践强烈反对使用 goto,因为它破坏了结构化编程的原则。
  4. 「其他替代方案:」 大多数情况下,可以使用更结构化的循环语句(如 forwhile)来替代 goto,使代码更清晰易读。

虽然 goto 在某些特殊情况下可能是一种有效的解决方案,但在正常情况下,最好避免使用它,以提高代码的可读性和可维护性。

while循环

while 循环是C语言中的一种迭代结构,用于重复执行一段代码,直到指定的条件不再满足为止。以下是 while 循环的基本使用方式以及一些注意事项:

使用方式:

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 0;

    while (i < 5) {
        printf("%d ", i);
        i++;
    }

    return 0;
}

在上述示例中,while 循环的语法为 while (condition) { /* code */ },其中 condition 是循环的条件。只要条件为真,循环内的代码就会一直执行。

注意事项:

  1. 「初始化和更新条件:」 在使用 while 循环之前,确保初始化循环变量,并在循环体内更新变量,以防止无限循环。
int i = 0; // 初始化循环变量

while (i < 5) {
    // 循环体
    printf("%d ", i);
    i++; // 更新循环变量
}

2.「谨防无限循环:」 确保循环条件能够在某个时刻变为假,否则会导致无限循环。在循环内部,确保有逻辑将循环变量推向退出条件。

3.「避免死代码:」 确保循环内的代码段执行后,循环变量或条件会发生变化,以避免死代码(永远不会执行的代码)。

4.「循环条件的布尔值:」 while 循环的条件必须是一个布尔表达式,如果条件不是布尔值,C语言会将非零值视为真,零视为假。

int condition = 1;

while (condition) {
    // 循环体
}

5.「避免嵌套死循环:」 当使用嵌套循环时,确保内层循环的退出条件能够在一定条件下被满足,以防止死循环。

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 0;
    int j = 0;

    while (i < 5) {
        while (j < 3) {
            // 循环体
            printf("(%d, %d) ", i, j);
            j++;
        }
        i++;
        j = 0; // 重置内层循环的变量
    }

    return 0;
}

while 循环是一个强大的迭代结构,但在使用时需要小心,确保适当地初始化、更新循环变量,以及正确设置退出条件,以防止无限循环和其他问题。

do while循环

do while 循环是C语言中的一种迭代结构,与 while 循环类似,但它保证循环体至少执行一次。以下是 do while 循环的基本使用方式以及一些注意事项:

使用方式:

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 0;

    do {
        printf("%d ", i);
        i++;
    } while (i < 5);

    return 0;
}

在上述示例中,do while 循环的语法为 do { /* code */ } while (condition);。循环体中的代码会先执行一次,然后检查循环条件,只要条件为真,就会继续执行。

注意事项:

  1. 「至少执行一次:」 do while 循环保证循环体至少执行一次,因为条件在循环体之后进行检查。
  2. 「初始化和更新条件:」while 循环一样,确保在循环之前初始化循环变量,并在循环体内更新变量。
int i = 0;

do {
    // 循环体
    printf("%d ", i);
    i++; // 更新循环变量
} while (i < 5);

3.「避免死代码:」 确保循环内的代码段执行后,循环变量或条件会发生变化,以避免死代码(永远不会执行的代码)。

4.「循环条件的布尔值:」 do while 循环的条件必须是一个布尔表达式,如果条件不是布尔值,C语言会将非零值视为真,零视为假。

int condition = 1;

do {
    // 循环体
} while (condition);

5.「避免嵌套死循环:」 当使用嵌套循环时,确保内层循环的退出条件能够在一定条件下被满足,以防止死循环。

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 0;
    int j = 0;

    do {
        do {
            // 循环体
            printf("(%d, %d) ", i, j);
            j++;
        } while (j < 3);

        i++;
        j = 0; // 重置内层循环的变量
    } while (i < 5);

    return 0;
}

do while 循环是一种在循环体至少执行一次时很有用的结构。在使用时,同样需要小心确保适当地初始化、更新循环变量,并正确设置退出条件,以防止无限循环和其他问题。

for循环语句

for 循环是C语言中常用的迭代结构,用于重复执行一段代码一定次数。以下是 for 循环的基本使用方式以及一些注意事项:

使用方式:

#include <stdio.h>

int main() {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", i);
    }

    return 0;
}

在上述示例中,for 循环的语法为 for (初始化; 条件; 更新) { /* code */ }。循环开始时,初始化部分执行一次,然后检查条件,如果条件为真,则执行循环体内的代码,接着执行更新部分,再次检查条件,如此循环进行。

注意事项:

  1. 「初始化、条件和更新:」 for 循环的三个部分(初始化、条件、更新)都是可选的,但分号必须保留。可以在初始化部分声明循环变量,设定循环条件,以及定义更新规则。
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    // 循环体
}

2.「循环条件的布尔值:」 循环条件必须是一个布尔表达式,如果条件不是布尔值,C语言会将非零值视为真,零视为假。

int condition = 1;

for (; condition; ) {
    // 循环体
}

3.「避免死代码:」 确保循环内的代码段执行后,循环变量或条件会发生变化,以避免死代码(永远不会执行的代码)。

4.「控制流程清晰:」 for 循环的结构使得循环的初始化、条件和更新都在一行内,使得控制流程更清晰。

5.「循环变量的作用域:」for 循环中声明的循环变量(例如上述的 int i)的作用域仅限于该循环内。在循环体之外无法访问该变量。

6.「嵌套循环:」 for 循环适用于嵌套结构,可以在一个 for 循环内嵌套另一个 for 循环。


for (int i = 0; i < 3; i++) {
    for (int j = 0; j < 3; j++) {
        // 嵌套循环体
    }
}

总体而言,for 循环是一个强大而灵活的迭代结构,但在使用时需要确保正确设置初始化、条件和更新,以及避免死代码的问题。

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