6.0 前言

循环(loop)是重复执行其他语句的一种语句 (本质是语句, 类似于if)

学习三类循环语句:

while
do-while
for

学习循环特性语句:

break
continue
goto语句

6.1 while语句

基本使用

while (控制表达式)
    单语句;

while (控制表达式) { // 复合语句
    语句...
}

6.1.0 while无限循环

惯用写法

while (1) {
    语句...
}

(程序) 平方表

square.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int i, n;

    printf("This program prints a table of squares.\n");
    printf("Enter number of entries in table: ");
    scanf("%d", &n);

    i = 1;

    while (i < n) {
        printf("%10d%10d\n", i, i * i);
        i++;
    }

    return 0;
}

(程序) 数列求和

sum.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int n, sum = 0;

    printf("This program sums a series of integers.\n");
    printf("Enter integers (0 to terminate): ");

    scanf("%d", &n);
    while (n != 0) {
        sum += n;
        scanf("%d", &n);
    }
    printf("\nThe sum is: %d\n", sum);

    return 0;
}

输出

This program sums a series of integers.
Enter integers (0 to terminate): 8 23 71 5 0

The sum is: 107

6.2 do语句

使用场景:

至少需要执行一次的情况
用户输入

do {
    语句...
} while (条件表达式); // 注意结尾带有分号

(程序) 计算整数的位数

numdigit.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int digits = 0, n;

    printf("Enter a nonnegative integer: ");
    scanf("%d", &n);

    do {
        n /= 10;
        digits++;
    } while (n > 0);

    printf("The number has %d digit(s).\n", digits);

    return 0;
}

输出

Enter a nonnegative integer: 0
The number has 1 digit(s).

6.3 for语句

6.3.0 简介

for执行流程:

初始化: 执行表达式1
检查: 执行表达式2, 非零为真
若为真: 执行循环体
循环体完成: 执行表达式3
检查: 表达式2
若为真: 循环体
...

for (初始化表达式1; 表达式2; 表达式3) 单语句

for (表达式1; 表达式2; 表达式3) { // 复合语句语句 }

6.3.1 for语句的惯用法

// 0~(n - 1)
for (i = 0; i < n; i++)
// 1~n
for (i = 1; i <= n; i++)
// (n - 1)~0
for (i = n - 1; i >= 0; i--)
// n~1
for (i = n; i > 0; i--)

6.3.2 for省略表达式

int i = 0;
// 省略表达式1
for (; i > 0; i--)
    printf("hello");

// 省略表达式3
for (i = 10; i > 0; )
    i--;

6.3.3 C99中的for语句 (覆盖特性)

C99允许在其他为值声明变量
覆盖特性: 如果在for中声明同名变量, for作用域中将覆盖外部i

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int i = 5;

    for (int i = 0; i < 10; i++) { // 覆盖原本的i
        printf("%d ", i); // for作用域中的i
    }

    printf("\n\n%d\n", i); // main作用域中的i

    return 0;
}

6.3.4 逗号运算符

使用场景:

for循环
宏定义

具体过程:

计算表达式1, 并丢弃表达式值
计算表达式2, 作为整个表达式的值

表达式1, 表达式2

(程序) 平方表

square2.c

#include <stdio.h>

int mian(void) {
    int i, n;

    printf("This program prints a table of squares.\n");
    printf("Enter number of entries in table: ");
    scanf("%d", &n);

    for (i = 1; i <= n; i++) {
        printf("%10d%10d\n", i, i * i);
    }

    return 0;
}

6.4 退出循环

6.4.1 break语句

特性:

break只能跳出单层嵌套

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int d;
    int n = 7;

    for (d = 2; d < n; d++)
        if (n % d == 0)
            break;

    if (d < n)
        printf("%d is divisible by %d\n", n, d);
    else
        printf("%d is prime\n", n);

    return 0;
}```

## 6.4.2 continue语句

continue仅跳过单轮的循环, 不会跳出循环

```c
n = 0; 
sum = 0; 
while (n < 10) { 
    scanf("%d", &i); 
    if (i == 0) 
        continue; 
    sum += i; 
    n++; /* continue jumps to here */ 
}

6.4.3 goto语句

使用场景:

多层嵌套跳出break无法实现, 可以使用goto实现.

break和continue是受限跳转, goto则不受限制 (C99限制: goto语句不可绕过边长数组)

// [标号语句]
标识符 : 语句

// [跳转语句]
goto 标识符

实例

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int d;
    int n = 7;

    for (d = 2; d < n; d++) {
        if (n % d == 0)
            goto done;
    }
    done:
    if (d < n)
        printf("%d is divisible by %d\n", n, d);
    else
        printf("%d is prime\n", n);

    return 0;
}

(程序) 账簿结算

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int cmd;
    float balance = 0.0f, credit, debit;

    printf("*** ACME checkbook-balancing program ***\n");
    printf("Commands: 0=clear, 1=credit, 2=debit, ");
    printf("3=balance, 4=exit\n\n");

    for (;;) {
        printf("Enter command: ");
        scanf("%d", &cmd);

        switch (cmd) {
            case 0:
                balance = 0.0f;
                break;
            case 1:
                printf("Enter amount of credit: ");
                scanf("%f", &credit);
                balance += credit;
                break;
            case 2:
                printf("Enter amount of debit: ");
                scanf("%f", &debit);
                balance -= debit;
                break;
            case 3: 
                printf("Current balance: $%.2f\n", balance);
                break;
            case 4:
                return 0;
            default: 
                printf("Commands: 0=clear, 1=credit, 2=debit, ");
                printf("3=balance, 4=exit\n\n");
                break;
        }
    }

    return 0;
}

6.5 空语句

空语句: 除了分号什么都没有

使用场景:

编写空循环体的循环 (优点: 简洁, 某些情况下更加高效)

i = 0; ; j = 1; // 第二条语句就是空语句

for (int i = 0; i < 10; i++) ;// 后续的分号就是空语句

练习题

答案链接:

http://knking.com/books/c2/answers/c6.html
https://github.com/williamgherman/c-solutions/tree/master/06

记号说明:

加粗(错误): 表示错误的答案或者遗漏的知识点
在代码块中(错误): 表示错误的答案

Practice1

下列程序片段的输出是什么？

i = 1; 
while (i <= 128) { 
    printf("%d ", i); 
    i *= 2;
}

回答:

1 2 4 8 16 32 64 128

Practice2

下列程序片段的输出是什么？

i = 9384;
do {
    printf("%d ", i);
    i /= 10;
} while (i > 0);

回答:

9384 938 93 9

Practice3 *

下面这条for 语句的输出是什么？

for (i = 5, j = i - 1; i > 0, j > 0; --i , j = i - 1)
    printf("%d ", i);

回答:

5 4 3 2

Practice4

下列哪条语句和其他两条语句不等价（假设循环体都是一样的）？

for (i = 0; i < 10; i++)...
for (i = 0; i < 10; ++i)...
for (i = 0; i++ < 10; )...

回答: 3, for循环的控制表达式只执行一次

Practice5

下列哪条语句和其他两条语句不等价（假设循环体都是一样的）？

while (i < 10) {...}
for (; i < 10;) {...}
do {...} while (i < 10);

回答: 3, do-while至少执行一次, 1和2是否执行取决于i的初值

Practice6

把练习题1中的程序片段改写为一条for语句。

回答:

// 源
i = 1; 
while (i <= 128) { 
    printf("%d ", i); 
    i *= 2;
}

// for语句
for (i = 1; i <= 128; i *= 2)
    printf("%d ", i);

Practice7

把练习题2中的程序片段改写为一条for语句。

回答:

// 源
i = 9384;
do {
    printf("%d ", i);
    i /= 10;
} while (i > 0);

// for语句
for (i = 9384; i > 0; i /= 10)
    printf("%d ", i);

Practice8

下面这条for语句的输出是什么？

for (i = 10; i >= 1; i /= 2)
    printf("%d ", i++);

回答:

10 5 3 2 1 1 1 ...

Practice9

把练习题8中的for语句改写为一条等价的while语句。除了while循环本身之外，还需要一条语句

回答:

i = 10
while (i >= 1) {
    printf("%d ", i++);
    i /= 2;
}

Practice10

说明如何用等价的goto语句替换continue语句。

回答: continue的功能是跳过当前轮次, goto到循环体结尾前即可

Practice11

下列程序片段的输出是什么？

sum = 0;
for (i = 0; i < 10; i++) {
    if (i % 2)
        continue;
    sum += i;
}
printf("%d\n", sum);

回答:

2 + 4 + 6 + 8 = 20

Practice12

下面的"素数判定"循环作为示例出现在6.4节中：

这个循环不是很高效。没有必要用n除以2～n-1的所有数来判断它是否为素数。事实上，只需要检查不大于n的平方根的除数。利用这一点来修改循环。提示：不要试图计算出n的平方根，用d*d和n进行比较。

for (d = 2; d < n; d++)
    if (n % d == 0)
        break;

回答:

for (d = 2; d * d <= n; d++)
    if (n % d == 0)
        break;

Practice13

重写下面的循环，使其循环体为空。

for (n = 0; m > 0; n++)
    m /= 2;

回答:

for (n = 0; m > 0; m /= 2, n++) ;

Practice14

找出下面程序片段中的错误并修正。

if (n % 2 ==0);
    printf("n is even\n");

回答: 多出了一个分号

if (n % 2 == 0)
    printf("n is even\n");

代码题

code1-max

编写程序，找出用户输入的一串数中的最大数。程序需要提示用户一个一个地输入数。当用户输入0或负数时，程序必须显示出已输入的最大非负数：

Enter a number: 60

Enter a number: 38.3

Enter a number: 4.89

Enter a number: 100.62

Enter a number: 75.2295

Enter a number: 0


The largest number entered was 100.62

代码如下

#include <stdio.h>
#include <float.h>

int main(void) {
    float num, max = FLT_MIN;

    do {
        printf("\nEnter a number: ");
        scanf("%f", &num);

        if (num <= 0)
            break;

        if (num > max) 
            max = num;
    } while (1);

    printf("\nThe largest number entered was %.2f\n", max);

    return 0;
}

编译并运行

Enter a number: 60

Enter a number: 38.3

Enter a number: 4.89

Enter a number: 100.62

Enter a number: 75.2295

Enter a number: 0

The largest number entered was 100.62

code2-GCD

编写程序，要求用户输入两个整数，然后计算并显示这两个整数的最大公约数（GCD）：

提示: 求最大公约数的经典算法是Euclid算法，方法如下：分别让变量m和n存储两个数的值。如果n为0，那么停止操作，m中的值是GCD；否则计算m除以n的余数，把n保存到m中，并把余数保存到n中。然后重复上述过程，每次都先判定n是否为0。

Enter two integers: 12 28

Greatest common divisor: 4

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int m, n, gcd;

    printf("Enter two integers: ");
    scanf("%d%d", &m, &n);

    if (n != 0) {
        while (n) {
            int tmp = m % n;
            m = n;
            n = tmp;
        }
    }
    gcd = m;

    printf("\nGreatest common divisor: %d\n", m);

    return 0;
}

编译并运行

Enter two integers: 12 28             

Greatest common divisor: 4

code3-exp

编写程序，要求用户输入一个分数，然后将其约分为最简分式：

提示：为了把分数约分为最简分式，首先计算分子和分母的最大公约数，然后分子和分母都除以最大公约数。

Enter a fraction: 6/12

In lowest terms: 1/2

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int m, n, gcd;
    int ms, ns;

    printf("Enter a fraction: ");
    scanf("%d/%d", &m, &n);

    if (n == 0) {
        printf("\nError.\n");
        return 0;
    } else {
        ms = m;
        ns = n;
        while (ns) {
            int tmp = ms % ns;
            ms = ns;
            ns = tmp;
        }

        gcd = ms;
    }

    m /= gcd;
    n /= gcd;

    printf("\nIn lowest terms: %d/%d\n", m, n);

    return 0;
}

编译并运行

Enter a fraction: 6/12

In lowest terms: 1/2

code4-broker2

在5.2节的broker.c程序中添加循环，以便用户可以输入多笔交易并且程序可以计算每次的佣金。程序在输入的交易额为0时终止。

Enter value of trade: 30000

Commission: $166.00

Enter value of trade: 20000


Commission: $144.00

Enter value of trade: 0

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    float commission, value;

    printf("Enter value of trade: ");
    scanf("%f", &value);

    while (value != 0) {
        if (value < 2500.00f)
            commission = 30.00f + 0.017f * value;
        else if (value < 6250.00f)
            commission = 56.00f + .0066f * value;
        else if (value < 20000.00f)
            commission = 76.00f + .0034f * value;
        else if (value < 50000.00f)
            commission = 100.00f + .0022f * value;
        else if (value < 500000.00f)
            commission = 155.00f + 0.0011f * value;
        else   
            commission = 255.00f + .0009f * value;
        
        if (commission < 39.00f)
            commission = 39.00f;
        
        printf("\nCommission: $%.2f\n", commission);

        printf("\nEnter value of trade: ");
        scanf("%f", &value);
    }

    return 0;
}

编译并运行

Enter value of trade: 30000

Commission: $166.00

Enter value of trade: 20000

Commission: $144.00

Enter value of trade: 0

code5-reverse

第4章的编程题1要求编写程序显示出两位数的逆序。设计一个更具一般性的程序，可以处理一位、两位、三位或者更多位的数。提示：使用do循环将输入的数重复除以10，直到值达到0为止。

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int num;

    printf("Enter a number: ");
    scanf("%d", &num);

    printf("\n");
    while (num) {
        printf("%d", num % 10);
        num /= 10;
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

编译并运行

Enter a number: 1234567

7654321

code6-square

编写程序，提示用户输入一个数n，然后显示出1～n的所有偶数平方值。例如，如果用户输入100，那么程序应该显示出下列内容：

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int n;
    
    printf("Enter a number: ");
    scanf("%d", &n);

    printf("\n");
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        if (i % 2 == 0)
            printf("%d\n", i * i);

    return 0;
}

编译并运行

Enter a number: 10

4
16
36
64
100

优化:

    for (int i = 2; i <= n; i += 2)
        printf("%d\n", i * i);

code7-square4

重新安排程序square3.c，在for循环中对变量i进行初始化、判定以及自增操作。不需要重写程序，特别是不要使用任何乘法。

代码如下

编译并运行

code8-calendar

编写程序显示单月的日历。用户指定这个月的天数和该月起始日是星期几：

此程序不像看上去那么难。最重要的部分是一个使用变量i从1计数到n的for语句（这里n是此月的天数），for语句中需要显示i的每个值。在循环中，用if语句判定i是否是一个星期的最后一天，如果是，就显示一个换行符。

Enter number of days in month: 31

Enter starting day of the week (1=Sun, 7=Sat): 3


       1  2  3  4  5
 6  7  8  9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int days, start;
    int count = 1;

    printf("Enter number of days in month: ");
    scanf("%d", &days);
    printf("\nEnter starting day of the week (1=Sum, 7=Sat): ");
    scanf("%d", &start);

    for (int i = 0 ; i < start - 1; i++) {
        printf("   ");
    }

    for (int  i = 0; i < (days + (start - 1) + 6) / 7; i++) { // 向上取整算法
        for (int j = 0; j < ((i == 0) ? 7 - (start - 1) : 7); j++) {
            if (count > days)
                break;
            printf("%2d ", count++);
        }
        printf("\n");
    }

    return 0;
}

编译并运行

Enter number of days in month: 31

Enter starting day of the week (1=Sum, 7=Sat): 3
       1  2  3  4  5 
 6  7  8  9 10 11 12 
13 14 15 16 17 18 19 
20 21 22 23 24 25 26 
27 28 29 30 31

上面的代码复杂且不直观

订正:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int days, start;
    int count = 1;

    printf("Enter number of days in month: ");
    scanf("%d", &days);
    printf("\nEnter starting day of the week (1=Sum, 7=Sat): ");
    scanf("%d", &start);

    for (int i = 1; i < start; i++)
        printf("   ");

    for (int i = 1; i <= days; i++) {
        printf("%d ", i);

        if ((i + start - 1) % 7 == 0)
            printf("\n");
    }
    
    return 0;
}

code9-interest

第2章的编程题8要求编程计算第一、第二、第三个月还贷后剩余的贷款金额。修改该程序，要求用户输入还贷的次数并显示每次还贷后剩余的贷款金额。

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    float amount, rate, payment; 
    int times;

    printf("Enter amount of loan: ");
    scanf("%f", &amount);
    printf("\nEnter interest rate: ");
    scanf("%f", &rate);
    printf("\nEnter monthly payment: ");
    scanf("%f", &payment);
    printf("\nEnter times: ");
    scanf("%d", &times);
    printf("\n\n\n");

    rate = rate / 100 / 12;

    for (int i = 0; i < times; i++) {
        amount = (amount * (1 + rate)) - payment;
        printf("Balance remaining after first payment: $%.2f\n", amount);
    }

    return 0;
}

编译并运行

Enter amount of loan: 30000

Enter interest rate: 5

Enter monthly payment: 300

Enter times: 8



Balance remaining after first payment: $29825.00
Balance remaining after first payment: $29649.28
Balance remaining after first payment: $29472.82
Balance remaining after first payment: $29295.62
Balance remaining after first payment: $29117.69
Balance remaining after first payment: $28939.01
Balance remaining after first payment: $28759.59
Balance remaining after first payment: $28579.43

code10-date

第5章的编程题9要求编写程序判断哪个日期更早。泛化该程序，使用户可以输入任意个日期。用0/0/0指示输入结束，不再输入日期。

Enter a date (mm/dd/yy): 3/6/08


Enter a date (mm/dd/yy): 5/17/07


Enter a date (mm/dd/yy): 6/3/07


Enter a date (mm/dd/yy): 0/0/0


5/17/07 is the earliest date

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int ed = 0, em = 0, ey = 0;
    int d, m, y;

    printf("Enter a date (mm/dd/yy): ");
    scanf("%d/%d/%d", &m, &d, &y);
    ed = d; em = m; ey = y;

    while (d || m || y) {
        if (y < ey) {
            ed = d; em = m; ey = y;
        } else if (y == ey) {
            if (m < em) {
                ed = d; em = m; ey = y;
            } else if (m == em) {
                if (d < ed) {
                    ed = d; em = m; ey = y;
                }
            }
        }

        printf("Enter a date (mm/dd/yy): ");
        scanf("%d/%d/%d", &m, &d, &y);
    }

    printf("\n%d/%d/%.2d is the earliest date.\n", em, ed, ey);

    return 0;
}

编译并运行

Enter a date (mm/dd/yy): 3/6/08
Enter a date (mm/dd/yy): 5/17/07
Enter a date (mm/dd/yy): 6/3/07
Enter a date (mm/dd/yy): 0/0/0

5/17/07 is the earliest date.

code11-e

数学常量 $e$ 的值可以用一个无穷级数表示：

$$ e = 1 + \frac{1}{1!} + \frac{1}{2!} + \frac{1}{3!} + ... $$

编写程序, 利用下面的公式得到e的近似值

$$ e = 1 + \frac{1}{1!} + \frac{1}{2!} + \frac{1}{3!} + ... + \frac{1}{n!} $$

n为用户输入的整数

代码如下

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int n;
    float e = 1;

    printf("Enter n: ");
    scanf("%d", &n);

    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        int tmp = 1;

        for (int j = 1; j <= i; j++)
            tmp *= j; // 计算阶乘
        
        e += 1.0f / (float)tmp;
    }

    printf("e = %f\n", e);

    return 0;
}

编译并运行

Enter n: 10
e = 2.718282

LameCrow

(C语言程序设计-现代方法) Chapter6-循环

6.0 前言

6.1 while语句

6.1.0 while无限循环

(程序) 平方表

(程序) 数列求和

6.2 do语句

(程序) 计算整数的位数

6.3 for语句

6.3.0 简介

6.3.1 for语句的惯用法

6.3.2 for省略表达式

6.3.3 C99中的for语句 (覆盖特性)

6.3.4 逗号运算符

(程序) 平方表

6.4 退出循环

6.4.1 break语句

6.4.3 goto语句

(程序) 账簿结算

6.5 空语句

练习题

Practice1

Practice2

Practice3 *

Practice4

Practice5

Practice6

Practice7

Practice8

Practice9

Practice10

Practice11

Practice12

Practice13

Practice14

代码题

code1-max

code2-GCD

code3-exp

code4-broker2

code5-reverse

code6-square

code7-square4

code8-calendar

code9-interest

code10-date

code11-e