一起学习C语言：C语言循环结构(一)

上一章 <一起学习C语言：C语言基本语法> 系列内容中，我们了解了if语句、switch语句的使用方式以及不同运算符的优先级等内容。本章节，我们学习C语言循环结构用法。

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1. C语言循环结构
 1.1 什么是循环结构
 1.2 for语句
 1.3 for语句分析
 1.4 for语句用法
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章节内容：

1. C语言循环结构

经过前几章学习，您已经具备编写算法的基础了。接下来，我们学习循环结构，进一步了解编程语言的奥妙。这部分知识比较重要，理解这部分知识，可以让我们具有设计结构算法的思路。

1.1 什么是循环结构

生活中，我们每一天、每一周甚至每一个月都重复着做一些事情。比如周一至周五需要去上课或去工作，周六和周日属于休息日，由我们自由分配。如果我们统计一个月的休息日有多少天，使用分支结构统计，代码量将会非常庞大并且分支条件也非常多。这种情况下，我们应该选择循环结构，由我们来控制执行周期或执行条件。
循环结构属于表达式控制结构，即表达式结果为“真”，执行结构语句块内的语句，执行结束后再次判断表达式，如果还为“真”，继续执行，并依此循环。表达式为假，则跳到循环结构之后的语句执行。

1.2 for语句

for语句属于顶部驱动循环结构，一般用作周期式运算。周期式运算一般按照某一种规则进行，比如0、1、2、3、4、5，又如16、8、4、2、1等等。

for语句形式：

    for(表达式1 ; 表达式2 ; 表达式3) { //形式一
        语句块
    }

    for(表达式1 ; 表达式2 ; 表达式3)    //形式二
    {
        语句块
    }

for语句表达式由三个独立的表达式组成，它们之间用分号(;)隔开。

表达式1：一般用作变量对象初始化。比如int i = 0或i = 100，表示for语句从初始值0或100开始运算。而C99之前的版本中，则把变量类型对象定义在for语句上方。

表达式2：一般用作表达式条件判断。比如i < 100，表示i小于100为“真”，执行for语句块内容。

表达式3：一般用作变量对象赋值。比如i++ (1)，++i (2)，表示i的值自增加1。

(1)：i++属于自增运算，它表示语句块运算完成，并赋值后再自身增加1。也可以理解为i++优先级低于赋值运算符，比如：
int i = 1; // i等于1
int a = i++ + 2; //a等于3。 i的值还是1，然后加2，得到3，并赋值给a。赋值结束后，i自身加1，得到i等于2。

(2)：++i也属于自增运算，它表示先自身增加1，然后再与别的值运算。也可以理解为++i优先级高于别的运算符，比如：
int i = 1; //i等于1
int a = ++i + 2; //a等于4。 i首先自身加1得到2，然后加2，得到4，并赋值给a。

【例5.1】 计算1-100之间的相加结果。

        int sum = 0;
        for (int i = 1;i <= 100;i++) {
            sum += i;
        }

示例结果：

sum等于5050。

示例分析：

        1. 表达式1“int i = 1”，表示变量对象i初始赋值为1，并且在for语句执行周期内，只执行一次。表达式1的优先级最高。
        2. 表达式2“i <= 100”，表示i小于等于100，如果结果为“真”，执行for语句块内语句，否则跳出for结构并执行for结构之后的语句。表达式2的优先级第二高。
        3. 表达式3“i++”，表示i自身加1。表达式3中，也可以写为“++i”。表达式3的优先级最低。

其中2.和3.属于周期性运算，比如表达式2结果为“真”，执行语句块内语句，然后执行表达式3，它们属于一次执行运算。然后开始下一次执行运算，先执行表达式2并以此循环，一直到表达式2结果为“假”，跳出for结构。

1.3 for语句分析

for语句可以按周期执行除void(1)之外任意类型值，比如整数值、浮点数值、逻辑数值、甚至是字符串值。现在我们来分析for语句：

      int day = 0;
      for (int i = 1;i <= 7;++i) {    //表达式1中即可以定义变量对象，也可以只进行变量对象赋值
          if (0 == (i % 6) || 0 == (i % 7))
              ++day;
      }

示例结果：

day等于2。

示例分析：

          1. 这个示例可作为我们一周的照常生活来参考，通过for语句块内的if判断语句，判断出我们一周的休息天数。
          2. 表达式1“int i = 1”，可以理解为一周中的星期一。我们按照星期一、星期二这种形式向后排序。
          3. 表达式2“i <= 7”，可以理解为我们只记录一周时间。
          4. 表达式3“++i”，可以理解为一次只确认一天时间。这里我们使用“++i”进行自增运算。
          5. if语句表达式“0 == (i % 6) || 0 == (i % 7)”，可以理解为“i整除6”或“i整除7”的日子，属于休息日。

(1)：void表示无类型，它无法定义变量对象，并且无法在表达式中使用，它一般用在无返回值函数中，作为返回值类型使用。在后续内容中，将会讲述函数知识。

【例5.2】 计算15(含15)之内的奇数个数。

      int number = 0;
      int i = 15;
      for (;i >= 1;i–) {    //表达式1可以为空，但要保留分号“;”。
          if (1 == (i % 2))
              ++number;
          }

示例结果：

number等于8。

示例分析：

          1. 表达式1“int i = 15”，表示定义int类型对象i，并赋值为15。
          2. 表达式2“i >= 1”，可以理解为最小奇数。
          3. 表达式3“i-- (3)”，可以理解为一次自减1。这里同样可以使用“–i (4)”进行自减运算。
          4. if语句表达式“1 == (i % 2)”，可以理解为“i整除2”得到余数等于1，表示奇数。

(3)：i–属于自减运算，它表示语句中运算完成，并赋值后再自身减少1。也可以理解为i–优先级低于赋值运算符，比如：
int i = 1; // i等于1
int a = i-- + 2; //a等于3。 i的值还是1，然后加2，得到3，并赋值给a。赋值结束后，i自身减1，得到i等于0。

(4)：–i也属于自减运算，它表示先自身减少1，然后再与别的值运算。也可以理解为–i优先级高于别的运算符，比如：
int i = 1; //i等于1
int a = --i + 2; //a等于2。 i首先自身减1得到0，然后加2，得到2，并赋值给a。

for语句中，表达式1和表达式3可以为空，但表达式2不应该为空。因为，表达式2属于判断表达式，存在判断条件的情况下，for语句才能确保正确执行，否则for语句成了无限循环结构。

1.4 for语句用法

for语句中的表达式，既可以是单个条件构建的表达式，也可以由多个条件组成的复合表达式。比如for (int i = 15, a = 1;true && i >= 1;true && i–)或for (int i = 15, a = 1;!false && i >= 1;!false && --i)。

【例5.3】 输出0-100之间的偶数值。

      for (int i = 0, value = 1; i <= 100; (++i % 2 == 0 ? i : i += value)) {
          printf(“i=%d.\n”, i);
      }

示例分析：

1. 表达式1“i = 0, value = 1”，表示定义int类型对象i和value，并分别赋值为0、1。
2. 表达式3“(++i % 2 == 0 ? i : i += value)”，可以理解为首先执行i自增运算，然后整除2，如果结果为0，表示i为偶数，i的值不变。否则i为奇数，i的值加等于value，然后进入下一次运算。

示例中的写法比较少见，实际使用时不建议这样写，这里只做参考。实际使用for语句时，应精简每一个表示式，尽量做到表达式内只有一个条件。

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