前言
循環結構是C語言三大基本結構之一，是結構化程序設計中最重要的結構。循環結構程序主要使用循環語句實現（循環語句是專門用於循環程序執行流程的語句）。在C語言中，主要有for循環語句，while語句，do-while語句，和goto語句（由於過多的goto語句會破壞程序完整的邏輯性，這里我們不做重點介紹）。
循環結構即在給定條件成立的條件下，反復執行某語句段，直到條件不成立為止，我們將給定的條件成為循環條件，反復執行的語句稱為循環體。
根據循環條件和循環體執行次序，可以分為當型循環、直到型循環。在WHILE（當型）語句中，是當條件滿足時執行循環體；而在UNTIL（直到型）語句中，是當條件不滿足時執行循環體。
- 當型循環
當計算機遇到WHILE語句時，先判斷條件的真假，如果條件符合，就執行WHILE與WEND之間的循環體；然后再檢查上述條件，如果條件仍符合，再次執行循環體，這個過程反復進行，直到某一次條件不符合為止。
這時，計算機將不執行循環體，直接跳到WEND語句后，接着執行WEND之后的語句。因此，當型循環有時也稱為“前測試型”循環。
- 直到型循環
直到型循環又稱為“后測試型”循環，從UNTIL型循環結構分析，計算機執行該語句時，先執行一次循環體，然后進行條件的判斷，如果條件不滿足，繼續返回執行循環體，然后再進行條件的判斷。
這個過程反復進行，直到某一次條件滿足時，不再執行循環體，跳到LOOP UNTIL語句后執行其他語句，是先執行循環體后進行條件判斷的循環語句。
For循環語句
for語句屬於直到型循環，使用非常廣泛。
For語句定義
for語句由初始表達式，循環控制表達式，循環置位表達式和循環體構成。其一般形式為：
for(表達式1；表達式2；表達式3)
{
語句段
}
//注釋
表達式1稱為初始表達式，作為for語句初始條件，常常用來給循環變量賦初值，一般為賦值表達式
表達式2稱為循環控制表達式，通常作為循環條件，一般為邏輯表達式
表達式3稱為循環置位表達式，即迭代表達式，用來修改循環變量的值
上述表達式既可以是單個語句，也可以是由多個表達式構成的逗號表達式
為了更好地理解定義，我們給出一個具有趣味性的例子：
for(time=now;time<=forever;time++)
{
love++;
happiness++;
}
//注釋
結合程序猿的三行情詩，我們可以更好地理解for語句。
time=now即為表達式1，為初始表達式，意思是從現在開始
time<=forever即為表達式2，為循環控制表達式，意思是直到永遠
time++即為表達式3，為循環置位表達式，意思是隨着時間流逝
love++;happiness++;為語句段，意思是每天多愛你一點點，每天幸福一點點
所有結合起來的意思，不用我多說了吧。
需要注意的有，三個表達式僅僅作為執行某項功能存在，如果存在其他語句代替某一個表達式的功能，則在括號中該語句可以省略。（也就意味着不是每一個循環語句都具有完整的三個表達式），但分號不能省略。
關鍵字for與括號之間沒有空格，也可以加上一個空格來使代碼美觀整齊。
for語句的執行過程
for語句按照從左到右，從上到下，自兩邊到中間的執行順序執行，具體執行步驟為：
-
先執行“表達式1”。
-
再執行“表達式2”，如果它的值為真（非0），則執行循環體，否則結束循環。
-
執行完循環體后再執行“表達式3”。
-
重復執行步驟 2) 和 3)，直到“表達式2”的值為假，就結束循環。
上面的步驟中，2) 和 3) 是一次循環，會重復執行，for 語句的主要作用就是不斷執行步驟 2) 和 3)。
在整個for循環執行過程中，表達式2是for循環的控制表達式，對循環語句執行起主要的控制作用。
畫出執行流程圖，如下所示：
在源代碼中執行順序為：
for語句應用實例
//從1一直加到100
#include <stdio.h>
int main(){
int i, sum=0;
for(i=1; i<=100; i++){
sum+=i;
}
printf("%d\n",sum);
return 0;
}
運行結果：
5050
執行流程為：
-
執行到 for 語句時，先給 i 賦初值1，判斷 i<=100 是否成立；因為此時 i=1，i<=100 成立，所以執行循環體。循環體執行結束后（sum的值為1），再計算 i++。
-
第二次循環時，i 的值為2，i<=100 成立，繼續執行循環體。循環體執行結束后（sum的值為3），再計算 i++。
-
重復執行步驟 2)，直到第101次循環，此時 i 的值為101，i<=100 不成立，所以結束循環。
for語句的三個表達式具體分析
for循環中的“表達式1（初始化條件）”、“表達式2(循環條件)”和“表達式3（自增或自減）”都是可選項，都可以省略（但分號;必須保留)
我們以上面的程序為例，進行分析：
- 省略表達式1(初始化條件)
int i = 1;
for( ; i<=100; i++)
{
sum+=i;
}
- 省略表達式2（循環控制表達式）
for(i=1; ; i++)
sum=sum+i;
如果不做其它處理就會成為死循環(循環條件永遠成立，循環會一直進行下去，永不結束)
- 省略表達式3(循環置位表達式)
for( i=1; i<=100; )
{
sum=sum+i;
i++;
}
省略了“表達式3(自增或自減)”，就不會修改“表達式2(循環條件)”中的變量，這時可在循環體中加入修改變量的語句
- 補充兩個經常使用的特殊for語句
無限循環語句
for( ; ; )
{
語句段;
}
重復讀取語句
for( ; (c=getchar())!='\n' ; )
printf("%c",c);
for語句的嵌套使用
嵌套規則很簡單，我們給出一般形式，然后用實例進行學習
- for語句嵌套定義
一般形式為：
for(表達式01；表達式02；表達式03)
for(表達式11,；表達式12,；表達式13)
…………
for(表達式n1；表達式n2；表達式n3)
{
語句段；
}
//一般情況下n<=3；
- 實例分析：打印九九乘法表
這里我們需要用雙重循環完成打印九九乘法表的任務，這里我們給出代碼和分析：
#include<stdio.h>
int main()
{
int i=0,j=0;
int mult=0;
for(i=1;i<=9;i++)//打印控制行
{
for(j=1;j<=i;j++)
{
printf("%d*%d=%-3d",j,i,i*j);
}
printf("\n");
}
return 0;
}
執行結果：
1*1=1
1*2=2 2*2=4
1*3=3 2*3=6 3*3=9
1*4=4 2*4=8 3*4=12 4*4=16
1*5=5 2*5=10 3*5=15 4*5=20 5*5=25
1*6=6 2*6=12 3*6=18 4*6=24 5*6=30 6*6=36
1*7=7 2*7=14 3*7=21 4*7=28 5*7=35 6*7=42 7*7=49
1*8=8 2*8=16 3*8=24 4*8=32 5*8=40 6*8=48 7*8=56 8*8=64
1*9=9 2*9=18 3*9=27 4*9=36 5*9=45 6*9=54 7*9=63 8*9=72 9*9=81
分析：
程序將i作為內層循環的控制變量，控制列輸出總是小於等於行輸出數，程序輸出結果為i*j=k格式的等式，實現了九九乘法表的效果，使用%3d格式輸出乘積，實現對齊效果。
While語句與do-while語句
while語句和for語句一樣屬於直到型語句，do-while語句屬於當型語句。
while語句定義及應用
while循環的一般形式為：
while(表達式){
語句塊
}
即先計算“表達式”的值，當值為真（非0）時， 執行“語句塊”；執行完“語句塊”，再次計算表達式的值，如果為真，繼續執行“語句塊”……這個過程會一直重復，直到表達式的值為假（0），就退出循環，執行 while 后面的代碼。
通常將“表達式”稱為循環條件，把“語句塊”稱為循環體，整個循環的過程就是不停判斷循環條件、並執行循環體代碼的過程。
實例：
//計算1加到100的值
#include <stdio.h>
int main(){
int i=1, sum=0;
while(i<=100)
{
sum+=i;
i++;
}
printf("%d\n",sum);
return 0;
}
運行結果：
5050
執行過程：
-
程序運行到 while 時，因為 i=1，i<=100 成立，所以會執行循環體；執行結束后 i 的值變為 2，sum 的值變為 1。
-
接下來會繼續判斷 i<=100是否成立，因為此時 i=2，i<=100 成立，所以繼續執行循環體；執行結束后 i 的值變為 3，sum 的值變為3。
-
重復執行步驟 2)。
-
當循環進行到第100次，i 的值變為 101，sum 的值變為5050；因為此時 i<=100 不再成立，所以就退出循環，不再執行循環體，轉而執行while循環后面的代碼。
由此，我們可以得到while 循環的思路：
- 設置一個帶有變量的循環條件，也即一個帶有變量的表達式；
- 在循環體中額外添加一條語句，讓它能夠改變循環條件中變量的值。
- 隨着循環的不斷執行，循環條件中變量的值也會不斷變化，當循環條件不再成立，循環結束
當循環條件中沒有變量時，可以分為兩種情況：
- while(1)
#include <stdio.h>
int main()
{
while(1)
{
printf("666");
}
return 0;
}
運行結果:
66666666…………
while 循環會一直執行下去，永不結束，成為“死循環”
- while(0)
#include <stdio.h>
int main()
{
while(0)
{
printf("6");
}
return 0;
}
運行結果：
運行結果為空，神木都不輸出.
while語句嵌套使用
- 嵌套規則如下：
while(表達式1)
while(表達式2)
while(表達式3)
…………
while(表達式n)
{
語句段;
}
- 實例：打印五行數字1-5
#include<stdio.h>
int main()
{
int i=1,j=1;
while(i<=5)
{
while(j<=5)
{
printf("%d ",j);
j++;
}
printf("\n");
i++;
}
return 0;
}
執行結果：
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
do-while語句的定義及應用
do-while語句和while語句執行規則相同，但do-while語句會首先執行循環體一次，然后判斷表達式，這也是和直到型語句的差別。
do-while循環的一般形式為：
do{
語句塊
}while(表達式);
//補充
do-while循環與while循環的不同在於：它會先執行“語句塊”，然后再判斷表達式是否為真，
如果為真則繼續循環；如果為假，則終止循環。因此，do-while 循環至少要執行一次“語句塊”。
執行規則：
do-while語句首先執行循環體，然后判斷表達式是否為真（非0），若表達式為真，則繼續返回執行循環體，否則退出循環。
尤其需要注意的是：while(表達式);最后的分號;不能省略。
實例：
#include <stdio.h>
int main()
{
int i=1, sum=0;
do
{
sum+=i;
i++;
}while(i<=100);
printf("%d\n", sum);
return 0;
}
執行結果：
5050
和while語句類似的，我們對do-while中while中的表達式進行限制，分為兩種情況：
- do-while(1)
#include <stdio.h>
int main()
{
do
{
printf("6");
}while(1);
return 0;
}
運行結果:
66666666…………
do-while 循環會一直執行下去，永不結束，成為“死循環”
- do-while(0)
#include <stdio.h>
int main()
{
do
{
printf("6");
}while(0);
return 0;
}
運行結果：
6
從這里我們可以更明顯的感受到while語句，與do-while語句存在的差異。
do-while循環嵌套：
- 一般格式為：
do
{
do
{
do
{
循環體3;
…………
}while(表達式3)
循環體2；
} while (表達式2);
循環體1；
} while (表達式1);
- 實例：打印數字三角形
#include <stdio.h>
int main()
{
int i=1,j;
do
{
j=1;
do
{
printf("%d ",j);
j++;
}while( j<=i );
printf("\n");
i++;
}while( i<=5 );
return 0;
}
執行結果：
1
1 2
1 2 3
1 2 3 4
1 2 3 4 5
for語句與while語句的相互轉化
一般情況下，我們看到while與for具有類似的性質，都可以實現相同的循環功能，那while與for是不是可以相互轉化呢？答案是顯然的。
轉換規則如下：
初始化
while(條件表達式)
{
循環體
標志變量修改
}
-------等價轉換線---------
for(初始化;條件;標志變量修改)
{
循環體
}
我們舉一個栗子就可以理解這個轉換過程，我們不做過多解釋。
實現1-100的加法
- while型
#include <stdio.h>
int main()
{
int i, sum=0;
i = 1; //語句①
while(i<=100 /*語句②*/ )
{
sum+=i;
i++; //語句③
}
printf("%d\n",sum);
return 0;
}
語句①②③被放到了不同的地方，代碼結構較為松散,轉換為for后：
- for型
#include <stdio.h>
int main()
{
int i, sum=0;
for(i=1/*語句①*/; i<=100/*語句②*/; i++/*語句③*/)
{
sum+=i;
}
printf("%d\n",sum);
return 0;
}
for 循環中，語句①②③被集中到了一起，代碼結構更加清晰；
幾種循環的比較：
- for和while以及do while這3種循環都可以用來處理同一問題，一般情況下它們可以互相代替。
- while和do-while循環，是在while后面指定循環條件的，在循環體中應包含使循環趨於結束的語句(如i++，或i=i+1等)。
for循環可以在表達式3中包含使循環趨於結束的操作，甚至可以將循環體中的操作全部放到表達式3中。因此for語句的功能更強，凡用while循環能完成的，用for循環都能實現。
- 用while和do-while循環時，循環變量初始化的操作應在while和do-while語句之前完成。而for語句可以在表達式1中實現循環變量的初始化。
循環控制語句:break,continue
使用方法：
break;
continue;
后面沒有任何參數，且都有分號，不可省略.
break 語句，它不僅可以跳出“循環體”，還可以跳出 switch，break 也只能用於這兩種情況。
需要注意的有：
break 語句不能用於循環語句和 switch 語句之外的任何其他語句中。
循環的三種形式都可以用 break 跳出來，但 break 只能跳出一層循環。
當有多層循環嵌套的時候，break只能跳出“包裹”它的最里面的那一層循環，無法一次跳出所有循環。
在多層 switch 嵌套的程序中，break 也只能跳出其所在的距離它最近的 switch。但多層 switch 嵌套實在是少見。
而continue 的用法十分簡單，其作用為結束本次循環，即跳過循環體中下面尚未執行的語句，然后進行下一次是否執行循環的判定。
區別
continue 語句和 break 語句的區別為：
- continue 語句只結束本次循環，而不是終止整個循環。
- break 語句則是結束整個循環過程，不再判斷執行循環的條件是否成立。
此外，continue 只能在循環語句中使用，即只能在 for、while 和 do…while 中使用，除此之外 continue 不能在任何語句中使用。
所以，continue 不能在 switch 中使用，除非 switch 在循環體中。
此時 continue 表示的也是結束循環體的本次循環，跟 switch 也沒有關系。
參考文獻：
①《C語言從入門到精通》
②for,while,do-while循環流程圖的的畫法總結