循环结构
什么是循环
代码的重复执行，就叫做循环。
循环的分类
-
无限循环：程序设计中尽量避免无限循环。(程序中的无限循环必须可控)
-
有限循环：循环限定循环次数或者循环的条件。
循环的构成
-
循环体
-
循环条件
当型循环的实现
while
语法：
while(循环条件)
{
循环语句；
}
说明：
-
循环条件的返回值必须是布尔类型，在C语言中，布尔类型为真使用 非0 来表示，布尔类型为假使用 0 表示。
-
{} 包起来的内容整体称之为为 循环体 。
-
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：
先判断，后执行，循环体语句有可能一次都不执行。
案例：
/*
需求：while循环案例：如何编程来计算1 + 2 + 3 + … + 100？
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
// 定义一个变量，保存累加和
int sum = 0;
// 定义一个循环变量
int i = 1;
while(i <= 100) // 循环条件，这里可以有关系表达式、逻辑表达式，表达式运算结果是boolean(1,0)
{
// 累加计算
// sum = sum + i;
sum += i;
// 给循环变量赋值，用来影响循环条件
i++;
}
printf("1~100的累加和是：%d\n",sum);
return 0;
}
案例：
/*
需求：while循环案例-计算1~100之间的偶数和，也就是2+4+6+8+..+100的累加和
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
// 创建一个变量，用来存放累加和
int sum = 0;
// 创建循环变量，初始值2
int i = 2;
while(i <= 100)
{
// 排除奇数
if( i % 2 == 0) // 表示能被2整除，说名这个数是偶数
{
sum += i;
}
i++;// 改变循环变量的值，此时一定要注意这句代码的位置
}
printf("1~100之间的偶数的累加和是：%d\n",sum);
return 0;
}
死循环
while(1) // 我们会在死循环进行必要的限制
for..
语法：
for(①表达式1;②表达式2;③表达式3)
{
④循环体语句；
}
说明：
-
() 中可以只保留两个分号，举例： (;;)
-
① 是循环变量，我们需要赋初值，循环变量可以是列表，多个循环变量使用逗号分隔，举例： int i=0,j=0
-
② 是循环条件，用来限制循环的次数，循环条件支持关系表达式，如果加入逻辑表达式，会变成复合表达式，举例： i < 10 && j < 10
-
③ 改变循环条件，支持列表，这里可以使用赋值表达式，举例： i++,j++
-
执行顺序：①②④③ --> ②④③ --> ②④③ ... --> ②，这里①只执行1次。
执行过程：
特点：
先判断，后执行，循环体语句有可能一次都不执行。
案例：
/**
* 需求：for循环案例-求1～100之间的偶数和
*/
#include <stdio.h>
// while实现
void while_test()
{
int sum = 0;
int i = 1;
while(i <= 100)
{
if(i % 2 == 0)
{
sum += i;
}
i++;
}
printf("while实现：1～100之间的偶数和：%d\n",sum);
}
// for实现
void for_test()
{
int sum = 0;
for(int i = 1;i <= 100;i++) // 死循环表示：while(1)、for(;;)
{
if(i % 2 == 0)
{
sum += i;
}
}
printf("for实现：1～100之间的偶数和：%d\n",sum);
}
int main()
{
while_test();
for_test();
return 0;
}
案例：
/*
需求：for案例-用户可通过键盘录入一个整数n，用来作为阶乘的最高位数
*/
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
int n = 1;// 接受控制台输入，作为阶乘最高位
int r = 1;// 用来接收计算结果
printf("请输入一个整数：\n");
scanf("%d",&n);
// 循环实现阶乘
for(int i = 1;i <= fabs(n);i++)
{
r *= i;
}
printf("1~%d之间的阶乘的结果是：%d\n",n,r);
return 0;
}
总结
-
for语句使用语法规则上，降低/避免因为忘记循环条件更新操作，而引起的产生无限循环的几率。
-
应用场合：for语句往往应用于循环次数事先可以确定的场景。
死循环
for(表达式1;;表达式3); for(;;);
循环实现的三要素
-
循环变量初始化
-
循环条件
-
循环变量更新
案例：
/*
需求：for案例-求Fibonacci数列前20个数。
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
int f1 = 1;// 前一个数，默认是1，因为第1个是1
int f2 = 1;// 后一个数，默认是1，因为第2个是1
int i = 1;// 循环变量
for(;i <= 20;i++)
{
printf("%12d%12d",f1,f2);
// 一行显示两个数，每两个换一行
if(i % 2 == 0)
{
printf("\n");
}
f1 = f1 + f2; // f1 = 2 = 1+1
f2 = f2 + f1; // f2 = 3 = 1+2
}
return 0;
}
直到型循环的实现
do..while
语法：
do
{
循环体;
} while(循环条件);
说明：
-
循环条件的返回值必须是布尔类型，在C语言中，布尔类型为真使用 非0 来表示，布尔类型为假使用 0 表示。
-
{} 包起来的内容整体称之为为 循环体 。
-
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，循环体语句至少执行一次。
案例：
/*
需求：do..while案例：求1～100之间奇数的累加和
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
// 创建一个变量，用来存储累加和
int sum = 0;
// 创建循环变量，默认值1
int i = 1;
do
{
// 判断i是否是奇数
if(i % 2 != 0)
{
sum += i;
}
i++;// 改变循环变量的值
}while(i <= 100);
printf("1~100之间奇数的累加和是：%d\n",sum);
return 0;
}
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部又存在一个完整的循环
结构，如：
案例：
/**
* 需求：嵌套for循环案例-求100～200之间的所有素数
*/
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 100;// 存放100～200之间的自然数
int i = 2;// 循环变量，默认从2开始，因为自然数除以1没有意义 102,100～102, 102%100,102%101
int isPrime = 1;// 用来记录1～自身之间能整除的次数 6, 2~5, 6%2,6%3,6%4,6%5
// 第1层for循环：生成100～200之间的自然数
for(;num <= 200; num++)
{
// 默认是素数
isPrime = 1;
// 第2层循环，生成 2～自身-1的自然数，用于和自身校验，是否能够整除，如果有1个能被整除，就说明不是素数
for(i = 2; i < num -1; i++)
{
if(num % i == 0)
{
isPrime = 0;// 不是素数
}
}
if(isPrime) // 条件判断：isPrime == 1 缩写 isPrime
{
printf("%d ",num);
}
}
printf("\n");
return 0;
}
循环结构的典型应用场景
-
求累和：举例
1+2+3+4+..+100的和 -
求累乘：举例
1*2*3*4*..*100的积 -
求均值：举例： (1+2+3+4+..+100) / 100的值
-
求极值：举例： 12,34,55,2,66中的最大值或者最小值
-
元素遍历：常用于数组元素的遍历，比如：从 [1,2,3,4,5] 获取每一个元素。数组我们后续课程讲解。
-
...
基础算法模型
-
累加和
-
定义一个变量（sum），并赋初值为0；
-
用该变量累加（+=）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【知识点：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，一次性与该变量进行比较，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。
补充
-
什么是素数 素数也被称作质数，只能被1和自身整除的数就叫做素数。