C語言中循環(huán)語句的分析

張國欽++宋偉++馬俊興

摘要：循環(huán)結構是程序設計的三種基本結構之一，在程序設計中具有重要地位。分析了C語言中的循環(huán)語句，指出了各自所屬的循環(huán)結構，并對它們的區(qū)別和適用場合做了分析。

關鍵詞：循環(huán)結構；while語句；do...while語句；for語句

中圖分類號：TP312 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）04-0063-02

Analysis of Loop Statements in C Language

ZHANG Guo-qin， SONG Wei， MA Jun-xing

（The Center of the Modern Educational Technology， Henan Finance and Banking College， Zhengzhou 450046， China）

Abstract： Loop structure is one of the three basic structures of program design， which has an important position in programming. This paper analyzes the loop statements in C language， and points out their respective loop structures， and analyzes their differences and application occasions.

Key words： loop structure； while statement； do...while statement； for statement

1 背景

1966年，Bohra和Jacopini提出了程序設計的三種基本結構：順序結構、選擇結構和循環(huán)結構。循環(huán)結構將一些指令組合起來構成循環(huán)體，當滿足某種條件時反復執(zhí)行。循環(huán)結構包括當型循環(huán)結構和直到型循環(huán)結構。C語言中實現(xiàn)循環(huán)結構的循環(huán)語句包括if...goto語句、while語句、do...while語句和for語句。if...goto語句因為不符合結構化程序設計的要求現(xiàn)在已經(jīng)很少有人使用，while語句和for語句很好理解，而do...while語句卻讓很多人疑惑，不知道它到底屬于當型循環(huán)結構還是直到型循環(huán)結構。網(wǎng)上也經(jīng)常有人提出這樣的疑問，而很多教材對此解釋得不甚清晰，更增加了C語言初學者的困惑。本文將試圖厘清這些循環(huán)語句及它們所屬的循環(huán)結構，并對它們的區(qū)別和適用場合做一分析。

2 循環(huán)結構的分類

2.1 當型（while型）循環(huán)結構

當型循環(huán)結構如圖1（a）所示。它的執(zhí)行過程為：先判斷條件c1，如果c1成立，則執(zhí)行循環(huán)體A，執(zhí)行完A后，再判斷條件c1，如果c1成立，再執(zhí)行循環(huán)體A，如此反復執(zhí)行循環(huán)體A，直到某一次條件c1不成立為止，此時不執(zhí)行循環(huán)體A，而從b點離開循環(huán)結構。當型循環(huán)結構的主要特點是當循環(huán)條件成立時執(zhí)行循環(huán)體，當循環(huán)條件不成立時離開循環(huán)體。

2.2 直到型（until型）循環(huán)結構

直到型循環(huán)結構如圖1（b）所示。它的執(zhí)行過程為：先執(zhí)行循環(huán)體A，然后判斷條件c2是否成立，如果c2不成立，則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體A，然后再對條件c2作判斷，如果條件c2仍然不成立，則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體A，如此反復執(zhí)行A，直到給定的條件c2成立為止，此時不再執(zhí)行循環(huán)體A，從b點離開循環(huán)結構。直到型循環(huán)結構的主要特點是當循環(huán)條件成立時離開循環(huán)體，當循環(huán)條件不成立時執(zhí)行循環(huán)體。

很容易看出，如果當型循環(huán)結構和直到型循環(huán)結構執(zhí)行相同的功能，那么循環(huán)條件c1和c2之間必然存在關系：c2=，也就是說c1和c2是互為相反的條件。

3 C語言中的循環(huán)語句

C語言中的循環(huán)語句包括if...goto語句、while語句、do...while語句和for語句。我們用這幾個語句分別來求解一個簡單的問題（記為問題a）：求n的階乘n！的值（假定n2）。從中來分析它們的區(qū)別。

3.1 if...goto語句

goto語句為無條件轉移語句，一般格式為goto 語句標號；當goto語句和if語句結合就可以實現(xiàn)有條件的轉移，從而實現(xiàn)循環(huán)結構。用if...goto語句求問題a的代碼為：

當型循環(huán)結構 直到型循環(huán)結構

3.2 while語句

while語句的一般格式為：while（條件表達式）循環(huán)體；。while語句的特點是：

1）當條件表達式為真時，執(zhí)行循環(huán)體；為假時，離開循環(huán)體。因此，while語句屬于當型循環(huán)結構。

2）先判斷條件表達式，后執(zhí)行循環(huán)體。

用while語句求解問題a的代碼為：

do...while語句的特點是先執(zhí)行一次循環(huán)體，然后判斷條件表達式，如果為真，則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體；如果為假，則離開循環(huán)體。因此，do...while語句屬于當型循環(huán)結構，雖然它從形式上來說很像直到型循環(huán)結構。do...while語句和pascal語言中的repeat...until語句很像，都是先執(zhí)行循環(huán)體，再做條件判斷，但repeat...until語句是條件為真時離開循環(huán)體，屬于直到型循環(huán)結構。

用do...while語句求解問題a的代碼為：

假如do...while語句是直到型循環(huán)結構，那么它的條件表達式和while語句的條件表達式一定是相反的，如果把do...while語句中的條件i<=n改成i>n，則得不到想要的結果。do...while語句和while語句的區(qū)別是當循環(huán)條件一開始就為假時，do...while語句執(zhí)行1次循環(huán)體，while語句執(zhí)行0次。

3.4 for語句

for語句的一般格式為：

for（表達式1；表達式2；表達式3）循環(huán)體；

其中表達式1為初始化語句，一般情況下包含循環(huán)變量的初始化，僅在循環(huán)開始時執(zhí)行一次。表達式2為循環(huán)條件表達式，用來判定是否繼續(xù)循環(huán)。在每次執(zhí)行循環(huán)體前先執(zhí)行此表達式，值為真時繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體，值為假時離開循環(huán)體。因此for語句屬于當型循環(huán)結構。表達式3作為循環(huán)的調整，一般情況下是改變循環(huán)變量的值，使循環(huán)體執(zhí)行若干次之后循環(huán)條件表達式的值為假，從而離開循環(huán)體。

對for語句的說明：

1）表達式1～3都可以省略。省略表達式1以后，表達式1要放到for語句之前以完成對循環(huán)變量的初始化；省略表達式2后，表示循環(huán)條件永遠為真；省略表達式3后，表達式3要放到循環(huán)體內。

2）for語句可以改寫為while語句的形式：

表達式1；

3.5 幾種循環(huán)語句的比較

1）while語句和do...while語句一般用于處理循環(huán)條件已知，循環(huán)次數(shù)不確定的情況。

2）for語句一般用于處理循環(huán)次數(shù)確定的情況，也可以用于循環(huán)次數(shù)不確定而只給出循環(huán)條件的情況，它完全可以代替while語句。因此for語句更為靈活，功能也更為強大。

3）if...goto語句既可以實現(xiàn)當型循環(huán)結構，也可以實現(xiàn)直到型循環(huán)結構，不過現(xiàn)在已經(jīng)不常用。while語句、do...while語句和 for語句均屬于當型循環(huán)結構。

4）這幾種語句可以用來處理同一問題，可以相互替代，沒有實質上的差別。

4 結束語

循環(huán)結構在程序設計中占有重要地位，只有弄清楚基本概念，熟練掌握各種循環(huán)語句的基本用法，才能寫出可讀性更強，執(zhí)行效率更高的程序。

參考文獻：

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[2] 李瑞華.C語言循環(huán)語句淺析[J]. 電腦知識與技術， 2011， 7（26）： 6423-6424.