張國(guó)欽++宋偉++馬俊興

摘要：循環(huán)結(jié)構(gòu)是程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu)之一，在程序設(shè)計(jì)中具有重要地位。分析了C語(yǔ)言中的循環(huán)語(yǔ)句，指出了各自所屬的循環(huán)結(jié)構(gòu)，并對(duì)它們的區(qū)別和適用場(chǎng)合做了分析。

關(guān)鍵詞：循環(huán)結(jié)構(gòu)；while語(yǔ)句；do...while語(yǔ)句；for語(yǔ)句

中圖分類號(hào)：TP312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。循環(huán)結(jié)構(gòu)將一些指令組合起來(lái)構(gòu)成循環(huán)體，當(dāng)滿足某種條件時(shí)反復(fù)執(zhí)行。循環(huán)結(jié)構(gòu)包括當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)和直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)。C語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)語(yǔ)句包括if...goto語(yǔ)句、while語(yǔ)句、do...while語(yǔ)句和for語(yǔ)句。if...goto語(yǔ)句因?yàn)椴环辖Y(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的要求現(xiàn)在已經(jīng)很少有人使用，while語(yǔ)句和for語(yǔ)句很好理解，而do...while語(yǔ)句卻讓很多人疑惑，不知道它到底屬于當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)還是直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)上也經(jīng)常有人提出這樣的疑問(wèn)，而很多教材對(duì)此解釋得不甚清晰，更增加了C語(yǔ)言初學(xué)者的困惑。本文將試圖厘清這些循環(huán)語(yǔ)句及它們所屬的循環(huán)結(jié)構(gòu)，并對(duì)它們的區(qū)別和適用場(chǎng)合做一分析。

2 循環(huán)結(jié)構(gòu)的分類

2.1 當(dāng)型（while型）循環(huán)結(jié)構(gòu)

當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖1（a）所示。它的執(zhí)行過(guò)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(fù)執(zhí)行循環(huán)體A，直到某一次條件c1不成立為止，此時(shí)不執(zhí)行循環(huán)體A，而從b點(diǎn)離開(kāi)循環(huán)結(jié)構(gòu)。當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是當(dāng)循環(huán)條件成立時(shí)執(zhí)行循環(huán)體，當(dāng)循環(huán)條件不成立時(shí)離開(kāi)循環(huán)體。

2.2 直到型（until型）循環(huán)結(jié)構(gòu)

直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖1（b）所示。它的執(zhí)行過(guò)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(duì)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(fù)執(zhí)行A，直到給定的條件c2成立為止，此時(shí)不再執(zhí)行循環(huán)體A，從b點(diǎn)離開(kāi)循環(huán)結(jié)構(gòu)。直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是當(dāng)循環(huán)條件成立時(shí)離開(kāi)循環(huán)體，當(dāng)循環(huán)條件不成立時(shí)執(zhí)行循環(huán)體。

很容易看出，如果當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)和直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)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(guān)系：c2=，也就是說(shuō)c1和c2是互為相反的條件。

3 C語(yǔ)言中的循環(huán)語(yǔ)句

C語(yǔ)言中的循環(huán)語(yǔ)句包括if...goto語(yǔ)句、while語(yǔ)句、do...while語(yǔ)句和for語(yǔ)句。我們用這幾個(gè)語(yǔ)句分別來(lái)求解一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題（記為問(wèn)題a）：求n的階乘n！的值（假定n2）。從中來(lái)分析它們的區(qū)別。

3.1 if...goto語(yǔ)句

goto語(yǔ)句為無(wú)條件轉(zhuǎn)移語(yǔ)句，一般格式為goto 語(yǔ)句標(biāo)號(hào)；當(dāng)goto語(yǔ)句和if語(yǔ)句結(jié)合就可以實(shí)現(xiàn)有條件的轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)。用if...goto語(yǔ)句求問(wèn)題a的代碼為：

當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu) 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)

3.2 while語(yǔ)句

while語(yǔ)句的一般格式為：while（條件表達(dá)式）循環(huán)體；。while語(yǔ)句的特點(diǎn)是：

1）當(dāng)條件表達(dá)式為真時(shí)，執(zhí)行循環(huán)體；為假時(shí)，離開(kāi)循環(huán)體。因此，while語(yǔ)句屬于當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)。

2）先判斷條件表達(dá)式，后執(zhí)行循環(huán)體。

用while語(yǔ)句求解問(wèn)題a的代碼為：

do...while語(yǔ)句的特點(diǎn)是先執(zhí)行一次循環(huán)體，然后判斷條件表達(dá)式，如果為真，則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體；如果為假，則離開(kāi)循環(huán)體。因此，do...while語(yǔ)句屬于當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)，雖然它從形式上來(lái)說(shuō)很像直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)。do...while語(yǔ)句和pascal語(yǔ)言中的repeat...until語(yǔ)句很像，都是先執(zhí)行循環(huán)體，再做條件判斷，但repeat...until語(yǔ)句是條件為真時(shí)離開(kāi)循環(huán)體，屬于直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)。

用do...while語(yǔ)句求解問(wèn)題a的代碼為：

假如do...while語(yǔ)句是直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)，那么它的條件表達(dá)式和while語(yǔ)句的條件表達(dá)式一定是相反的，如果把do...while語(yǔ)句中的條件i<=n改成i>n，則得不到想要的結(jié)果。do...while語(yǔ)句和while語(yǔ)句的區(qū)別是當(dāng)循環(huán)條件一開(kāi)始就為假時(shí)，do...while語(yǔ)句執(zhí)行1次循環(huán)體，while語(yǔ)句執(zhí)行0次。

3.4 for語(yǔ)句

for語(yǔ)句的一般格式為：

for（表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3）循環(huán)體；

其中表達(dá)式1為初始化語(yǔ)句，一般情況下包含循環(huán)變量的初始化，僅在循環(huán)開(kāi)始時(shí)執(zhí)行一次。表達(dá)式2為循環(huán)條件表達(dá)式，用來(lái)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(dá)式，值為真時(shí)繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體，值為假時(shí)離開(kāi)循環(huán)體。因此for語(yǔ)句屬于當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)。表達(dá)式3作為循環(huán)的調(diào)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(dá)式的值為假，從而離開(kāi)循環(huán)體。

對(duì)for語(yǔ)句的說(shuō)明：

1）表達(dá)式1～3都可以省略。省略表達(dá)式1以后，表達(dá)式1要放到for語(yǔ)句之前以完成對(duì)循環(huán)變量的初始化；省略表達(dá)式2后，表示循環(huán)條件永遠(yuǎn)為真；省略表達(dá)式3后，表達(dá)式3要放到循環(huán)體內(nèi)。

2）for語(yǔ)句可以改寫為while語(yǔ)句的形式：

表達(dá)式1；

3.5 幾種循環(huán)語(yǔ)句的比較

1）while語(yǔ)句和do...while語(yǔ)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(yǔ)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(yǔ)句。因此for語(yǔ)句更為靈活，功能也更為強(qiáng)大。

3）if...goto語(yǔ)句既可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)，也可以實(shí)現(xiàn)直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)，不過(guò)現(xiàn)在已經(jīng)不常用。while語(yǔ)句、do...while語(yǔ)句和 for語(yǔ)句均屬于當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)。

4）這幾種語(yǔ)句可以用來(lái)處理同一問(wèn)題，可以相互替代，沒(méi)有實(shí)質(zhì)上的差別。

4 結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)結(jié)構(gòu)在程序設(shè)計(jì)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(yǔ)句的基本用法，才能寫出可讀性更強(qiáng)，執(zhí)行效率更高的程序。

參考文獻(xiàn)：

[1] 譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì)[M]. 4版.北京： 清華大學(xué)出版社， 2010： 26-27.

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