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第一部分第七课：循环语句

上一课C语言探索之旅 | 第一部分第六课：条件表达式结束后，今天我们来学习《循环语句》。

下一课我们就来一起编写第一个C语言的小程序啦，激动不？那就快点把今天这课学完吧！

循环是什么呢？

简单地说：循环使你能够重复执行同样的指令

放轻松，这一课的内容比较简单，不像之前的【变量】和【条件表达式】那么难以消化，所以好好享受这一课，因为第二部分要开始难起来咯！

循环是什么

循环是一种结构，使指令可以被执行多次

与 条件语句/条件表达式 类似，循环语句也有几种形式。但是至终，目的仍然是一样的：多次执行同样的指令。

我们一起来看看C语言中常用的三种循环：

  • while循环

  • do...while循环

  • for循环

这三种循环的基本原理都是一样的，如下图所示：

上图中，依次进行的是：

  1. 电脑从上到下执行各条指令，像往常一样

  2. 执行完最后一条命令，重新回到第一条命令，从上往下开始执行

  3. 如此周而复始

上图中存在的问题是：如果我们不停止循环，那么电脑是有能力一直执行下去的（我一路向北 离开有你的季节 方向盘周围 回转着我的后悔...）。

是的，我们的电脑兄不像有些人，它是从来不抱怨的，叫它干什么就干什么，这也是我们喜欢它的原因。

永不停止的循环有一个术语叫“死循环”，陷入死循环的电脑很容易卡机，这也是程序员经常抱怨的问题之一。

怎么能够让循环停下来呢？

聪明的读者已经想到了：条件表达式

对了，上一课我们学了条件表达式，现在到它派用场的时候了。

事实上，我们创建循环语句的时候，总会给它一个条件，这个条件指明： 在条件为真时，才继续执行循环，否则停止。

下面我们就来看看第一种循环： while循环

while循环

while循环的结构是这样的：

while (/* 条件 */)
{
  // 重复执行的指令
}

不难理解吧，while在英语中是“当...时”，即是说：

当括号里的“条件”为真时，执行大括号里的指令，一旦条件变为假，不执行指令，while循环结束。

用一个小程序来看一下吧，这个程序中，我们要让用户输入数字27，只有当用户输入的是27时，程序才会停止，否则会一直让用户输入数字（我懂的，我懂的，我很任性）：

#include <stdio.h>

int main(int agrc, char *argv[]) {
  int number = 0;

  while (number != 27) {
    printf("请输入 27 ! ");
    scanf("%d", &number);
  }

  return 0;
}

运行程序，会如下显示：

请输入 27 ! 10
请输入 27 ! 17
请输入 27 ! 30
请输入 27 ! 27

接下来，我们用while循环来做一点更有意思的事情：让循环执行一定次数

int counter = 0;

while (counter< 10) {
  printf("你好 !\n");
  counter++;
}

它会显示10次“你好!”，如下：

你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!
你好!

逻辑到底是怎么样的呢？

  1. counter初始值为0

  2. 我们的while循环的循环条件是 counter < 10，也就是说，只有在counter变量的值小于10的时候，才会执行循环体（大括号里）的指令： 打印“你好!”

  3. 因为初始counter是0，循环条件为真，所以执行printf，显示“你好!”

  4. 在循环体中，我们将counter的值加1

  5. 第二次判断条件的时候，counter的值已经是1了，但还是满足counter < 10这个条件，因此再次显示“你好!”

  6. 如此这般，一直到counter的值变为10，不满足counter < 10这个条件了，while循环才结束，所以一共打印了十个“你好!”

为了加深理解，我们再来写一个小程序，这次我们让while循环每次输出变量的值：

int counter= 0;

while (counter< 10) {
  printf("变量的值是 %d\n", counter);
  counter++;
}

执行程序，显示如下：

变量的值是 0
变量的值是 1
变量的值是 2
变量的值是 3
变量的值是 4
变量的值是 5
变量的值是 6
变量的值是 7
变量的值是 8
变量的值是 9

这下是否理解得更透彻了？

do...while循环

这种类型和while循环非常类似，不过比较少用到。

与while循环唯一的不同点就是循环条件的位置，while循环中循环条件是在一开始，而do...while循环中是在最后：

int counter = 0;
do {
  printf("你好 !\n");
  counter++;
} while (counter < 10);

这样的不同改变了什么呢？

  • 很简单，while循环可能会一次也不执行循环体（大括号里）的指令，假如条件一开始就不满足。

  • 而do...while循环是先执行循环体的指令，再做条件判断，所以do...while的指令至少会被执行一次

如果我们将do...while循环中的变量counter初始化为40，那么do...while会显示一次“你好!”，对于while循环，如果counter初始为40，那么一次也不会显示“你好!”

for循环

理论上，for循环可以实现我们想要的任何类型循环。

之前已经说过，for循环就是另一种形式而已。

之前while循环的例子：

int counter = 0;
while (counter < 10) {
  printf("你好 !\n");
  counter++;
}

以上的代码，我们可以写一个for循环的版本，它们做的是同样的事情：

int counter;

for (counter = 0 ; counter < 10 ; counter++) {
  printf("你好 !\n");
}

这两个循环都会显示十次“你好!”

for循环和while循环有什么区别呢？

  • for循环的例子中，counter变量并没有在声明的时候初始化

  • 在for后面的括号中，有更多的东西（下面我们会详述）

  • 在循环体（大括号里的内容）中，没有counter++这个指令

我们最感兴趣的是for后面的括号中的内容，因为那也是for循环吸引人的地方

可以看到括号中有三条指令，用分号（；）分隔：

  • 第一条指令用于初始化：在我们的情况，我们将counter的值初始化为0

  • 第二条指令用于规定条件：和while循环一样，这个条件用于判断循环是否继续执行，当这个条件为真时，for循环才会继续

  • 第三条指令用于做自增：这条指令是在循环体中的指令执行完后才执行的，用于更新变量的值；大多数情况下我们是做自增，当然我们也可以做自减（counter--）或者减少任意值（counter-=2） (关于自增和自减，请回去看之前的运算符那一课)

因此，for循环的逻辑是这样的：

  1. 括号里的第一句指令用于初始化变量，只会执行一次，之后不再执行

  2. 对括号里的第二句指令做判断，如果条件为真，则执行循环体（大括号里）的指令，如果为假，则不执行循环体，for循环结束

  3. 执行完循环体里的指令，接着执行括号里的第三句指令，用于更新变量的值

  4. 再次对括号里的第二句指令做判断，如果条件为真，则执行循环体（大括号里）的指令，如果为假，则不执行循环体，for循环结束

  5. 如此周而复始，注意，括号里的第一句指令只会执行一次，之后就用不上了

简单说来，for循环浓缩了很多内容在for后面的括号里。

一定要熟练掌握for循环，因为会很常用

总结

  1. 循环能够使我们的程序重复执行一系列指令。

  2. 有好几种循环：while，do...while，for 。依场景不同，选择某个循环会更适合。

  3. for循环可能是使用最频繁的循环语句了，在里面我们经常会做变量的增减。

第一部分第八课预告

今天的课就到这里，一起加油咯。

下一次我们学习第八课，来编写我们的第一个C语言小游戏吧！