第5章-循环结构程序设计

第5章循环结构程序设计

循环结构是结构化程序设计中的第3种基本结构。循环结构是在一定条件下重复地执行一组语句的一种程序结构。这种结构在程序设计中，应用非常广泛。实现循环结构程序的手段是循环语句。

C语言有3种循环语句：

for语句；

while语句；

do_while语句。在C语言中还提供一个goto语句，叫做无条件转移语句。

在if语句的配合下，它可以用于构造循环程序。在结构化的程序设计中，不建议使用goto语句或尽量不用。在本章对它在构造循环结构中的应用，只作非常简单的介绍。

在开始学习循环语句之前，先学习C语言中的逗号运算符，它在循环结构程序得到应用。本章重点是学习上述3种循环语句和它们在循环结构设计中的应用。

逗号运算符和逗号表达式5.1

goto语句5.2循环语句5.3多重循环——循环的嵌套5.4

break语句和continue语句5.5小结5.65.1逗号运算符和逗号表达式逗号运算符“,”是对若干个表达式进行运算，其格式为：表达式1，表达式2，表达式3，…

其运算规则是，依次计算逗号分开的表达式，运算的结果即整个表达式的值为最右边表达式的值。

逗号运算的结合性是自左向右。逗号运算符的优先级，在所有运算中，是最低的。逗号表达式常用在循环语句中。5.2goto语句

无条件转移语句goto能够实现函数范围内的任意跳转，即从含数的任何一位置跳转到另一任意位置继续执行。

goto语句的这种无条件的转移，破坏了程序的结构化，使得程序的结构混乱不清。不仅给阅读程序带来困难，也使程序的维护变得不容易。

C语言虽然保留了goto语句，但不建议使用。C语言提供有专门用于构造循环结构程序的语句。本节对goto语句只作简单介绍。

goto语句的一般形式为：goto

语句标号;…C语句;…

语句标号:语句;

其中语句标号，是任何合法的C语言标识符。goto语句的功能是，中断执行本语句之后的语句，使程序的执行转移至语句标号指定的语句行，从这里继续序执行程序。

利用goto语句的跳转功能，与if语句的配合，可以构成具有循环结构的程序。利用goto语句可以跳出循环体，跳出if语句。但后果必定破坏程序的结构化，一般不用这种办法。

此程序中通过if和goto构成的两个循环过程：一个是loop_1的循环，实现计数器counter_1的计数，一个是loop_2的循环，实现计数器counter_2的计数。loop_1的循环是被包在loop_2的循环之中的。这叫做循环的嵌套。5.3循环语句

5.3.1for循环语句for循环语句是计数型循环语句，它的一般格式是：for(表达式1；表达式2；表达式3)语句或语句块；

其中表达式1可以是任何类型的，它的作用主要是设置循环控制变量的初始值；表达式2可以是任何类型的，它描述控制循环的条件，用于决定循环是否继续执行；

表达式3可以是任何类型的，每次循环后，由它控制循环控制变量的增值，增值既可以是正数，也可以是负数。for()后面的语句或语句块称为循环体，是需要循环执行的一组语句。

语句的功能和执行过程是，首先，按表达式1设置循环控制变量的初始值。然后，测试循环条件（表达式2）是否成立。表达式2的值为真，就执行循环体一次。

接着按表达式3修改控制变量的值（增加一个量或减少一个量）。然后，再次测试循环条件（计算表达式2），如此循环下去。一旦表达式2的值为假，循环终止，退出for语句，转去执行for后面的语句。上述for语句的工作流程如图5-1所示。

图5-1for语句流程图

以上讨论了for语句的一般格式和用法。其实for语句的3个表达式的使用是非常灵活的。这些灵活性给程序设计带来很大方便。下面介绍几种常见的情况。（1）在一个for语句中使用一个以上的循环控制变量

使用两个或更多的循环控制变量，联合控制程序的循环次数的情况。

【例5-3】输出1～100中偶数的程序。输出形式是，每一行输出10个数据。

程序如下：#include<stdio.h>＜main(){

int

a,b;

for(a=1,b=1;a+b<=100;a++,b++){

printf("%d",a+b);if(!(a+b)%10))printf("\n");}}

图5-2是例5-3程序的流程图。

图5-2例5-3程序的流程图

（2）for语句中的表达式2可以不含循环控制变量一般情况下，循环次数的控制，是通过表达式2对循环控制变量的测试来实现的。这样的例子我们已经看到了一些。然而，对于for语句来说，这不是绝对必要的。表达式2不一定要测试循环控制变量，实际上，表达式2可以是任何合法的C表达式。

（3）for后面的圆括号内可以不含表达式1，表达式2和表达式3

这时，for语句有如下的形式：

for(;;)

这样的for语句也是合法的。由于for没有表达式2对循环的控制，需要在循环体中有相应的语句控制循环的结束。否则，程序将无休止地进行循环。无休止的循环在软件技术中称为死循环。死循环的程序是没有实用价值的。

（4）没有循环体的for语句在语法上for循环语句没有循环体也是合法的。它有如下的语句形式：for（表达式1；表达式2；表达式3）；这个语句将会完全根据3个表达式的内容进行循环，直至循环条件不成立，停止循环。

5.3.2while循环语句

while循环也叫做当型循环。while语句的一般格式为：

while(循环条件表达式)循环体;

其中循环体是需要循环执行的语句。

它可以是一个语句或语句块或者是空语句。括号中的执行循环的条件，可以是任何合法的表达式。当循环条件表达式为真时，执行循环体的语句；为假时，退出循环，程序应执行转到循环语句之后的语句。while语句的流程如图5-3所示。

【例5-6】用while循环语句实现下面的计算。

图5-3while语句流程图

程序如下：#include"stdio.h"main(){

intsum=0,i=1; /*变量初始化*/

while(i<=100)

/*循环条件表达式i<=100*/{ /*循环体开始*/

sum+=i;

/*自然数累加*/i++;

/*形成下一个加数*/} /*循环体结束*/printf("1+2+3+...+100=%d\n",sum); /*输出结果*/}

图5-4是例5-6程序的流程图。

5.3.3do_while

循环语句

for循环语句和while循环语句，在控制流程上有一个共同之处，就是它们都是在循环的开始之前先测试是否满足循环条件。

满足循环条件，则执行循环体；否则，不进行循环。与它们不同，do_while循环语句是先执行循环体，每执行完一次循环体后检查一次循环条件是否满足。

这意味着，用这种循环语句构成的循环的结构，不管循环条件是否满足，其循环体至少要被执行一遍。do_while循环也叫“直到型”循环。

do_while循环语句的一般格式为：

do{

循环体

}while(循环条件);

控制循环的条件可以是任何类型的表达式。当循环条件表达式为真时，继续执行循环体的语句，直到循环条件表达式的值为假时，退出循环，转去执行循环语句后面的语句。

do_while语句的执行过程如图5-5所示。

图5-5dowhile语句的流程图

【例5-8】用do_while语句实现例5-6的程序。#include"stdio.h"main(){

intsum=0,i=1;do{sum=sum+i;i=i+1;

}while(i<=100);

printf("sum=%d\n",sum);}

为了很好地掌握流程图的画法和应用，图5-6给出例5-8程序的流程图。

图5-6例5-8程序的流程图5.4多重循环——循环的嵌套

一个循环包含在另一个循环之中，形成循环套循环的程序结构，称为多重循环结构。多重循环中的各循环必须保持嵌套的结构。嵌套的概念在分支结构一章中介绍过。

循环结构的嵌套的概念与分支结构的嵌套的概念是一致的。图5-7所示为以for循环语句为例，表示出多重循环结构的嵌套关系。对于while和do_while循环语句也是一样。

图5-7多重循环的嵌套结构

对于多重循环的嵌套结构，要注意的是：第一，各循环之间在结构上不能有“交叉”，只能是“包含”或“嵌套”。如果在书写程序时，能够用缩进的格式，清楚地划分出各个循环的嵌套关系，多重循环结构程序是不会发生“交叉”性质的错误的。

第二，要清楚地了解多重循环结构程序的执行过程。也就是，各层循环是怎样工作的，它们之间是怎样的关系。

【例5-10】展示多重循环程序工作过程的例子。

#include<stdio.h>main(){

inti,j,k;

loop1:

for(i=0;i<2;i++) /*外循环开始*/{

printf("loop1i=%d\n",i);/*输出I*/loop2:

for(j=0;j<3;j++) /*中循环开始*/{

printf("loop2j=%d\n",j);/*输出j*/loop3:

for(k=0;k<2;k++)

/*内循环开始*/{

printf("loop3k=%d\n",k);/*输出k*/} /*内循环结束*/}/*中循环结束*/

} /*外循环结束*/}

为了更清楚地展示嵌套循环的过程，图5-8所示给出了例5-10的程序流程图。

图5-8例5-10程序的流程图5.5break语句和continue语句

5.5.1break语句break;

它在循环语句中的作用是，强制中断当前循环体的执行，退出该循环，继续执行循环语句后面的语句。

break语句在循环语句中，通常是与if语句配合使用。例如，在例5-5中，曾经应用break语句强制退出循环：

for(;;){

printf("%d",++x);if(!(x%10))

printf("\n");

if(x=100)break;}

这样，break语句实际上为循环语句构成了第二个出口，如图5-9(a)所示。

图5-9break语句和continue语句在循环语句中的应用

5.5.2continue语句

continue是专门用于循环体中的一个语句，它的格式为：

continue。

其功能是，不继续执行循环体中本语句后面部分的循环体语句，而是从循环体头开始执行新的一次循环（如果循环条件满足的话）。与break语句一样，continue语句也是要与if选择语句配合使用才有实际意义，否则，continue语句后面那部分循环体永远不会有机会执行。

特别注意