【C语言入门】循环结构：for、while、do-while

第 1 章 循环结构的本质与作用

计算机程序的核心是 “处理数据”，而数据处理中最常见的需求是重复执行相同或类似的操作（例如计算 1 到 100 的和、遍历数组元素、读取文件每一行）。循环结构（Loop）是程序设计中实现 “重复执行” 的核心工具，它通过 “条件判断” 控制代码块的执行次数，避免了重复编写相同代码的冗余。

第 2 章 for循环：结构化的 “计数循环”

2.1 语法格式

for(初始化表达式; 条件表达式; 步长表达式){  
    循环体语句;  
}

• 初始化表达式：仅在循环开始前执行一次，用于设置循环的初始状态（如定义计数器int i=0）。
• 条件表达式：每次循环开始前判断，若为真（非 0）则执行循环体，否则退出循环。
• 步长表达式：每次循环体执行后执行，用于更新循环状态（如i++）。

2.2 执行流程

1. 执行初始化表达式（仅一次）。
2. 判断条件表达式：若为真→执行循环体→执行步长表达式→回到步骤 2；若为假→退出循环。

2.3 经典示例：计算 1 到 100 的和

#include <stdio.h>

int main() {
    int sum = 0;
    // 初始化i=1；条件i≤100；步长i++
    for(int i=1; i<=100; i++){  
        sum = sum + i;  // 循环体：累加i到sum
    }
    printf("1到100的和是：%d\n", sum);  // 输出5050
    return 0;
}

2.4 使用场景

• 循环次数明确的场景（如遍历数组、打印 n 行文本）。
• 多变量控制的循环（如同时操作两个计数器）：

  for(int i=0, j=10; i<j; i++, j--){  // 同时初始化i和j，同时更新
      printf("i=%d, j=%d\n", i, j);
  }
  

2.5 注意事项

• 初始化表达式可以省略，但需在循环前手动初始化变量（如int i=0; for(; i<10; i++){...}）。
• 条件表达式省略时，默认为 “永真”（for(;;){...}→死循环）。
• 步长表达式可以写复杂操作（如i+=2→每次步长 + 2）。

第 3 章 while循环：条件驱动的 “不确定循环”

3.1 语法格式

初始化表达式;  
while(条件表达式){  
    循环体语句;  
    步长表达式;  // 通常需要手动更新状态  
}

3.2 执行流程

1. 执行初始化表达式（在循环外）。
2. 判断条件表达式：若为真→执行循环体→回到步骤 2；若为假→退出循环。

3.3 经典示例：用户输入验证

#include <stdio.h>

int main() {
    int password;
    printf("请输入密码（1234）：");
    scanf("%d", &password);

    // 条件：密码不等于1234时循环
    while(password != 1234){  
        printf("密码错误！重新输入：");
        scanf("%d", &password);  // 循环体中更新password的值
    }
    printf("密码正确，登录成功！\n");
    return 0;
}

3.4 使用场景

• 循环次数不确定，但终止条件明确的场景（如读取用户输入直到正确、从文件读取数据直到末尾）。

3.5 注意事项

• 必须在循环体内更新条件相关的变量（如示例中的password），否则可能导致死循环。
• 与for循环可以相互转换（for更适合已知次数，while更适合条件驱动）。

第 4 章 do-while循环：强制优先执行的 “至少一次循环”

4.1 语法格式

初始化表达式;  
do{  
    循环体语句;  
    步长表达式;  // 通常需要手动更新状态  
}while(条件表达式);  // 注意分号结尾！

4.2 执行流程

1. 执行初始化表达式（在循环外）。
2. 执行循环体（至少一次）。
3. 判断条件表达式：若为真→回到步骤 2；若为假→退出循环。

4.3 经典示例：游戏试玩引导

#include <stdio.h>

int main() {
    char playAgain;
    do{
        printf("正在进行游戏试玩...\n");
        printf("是否继续玩？（输入y继续，其他退出）：");
        scanf(" %c", &playAgain);  // 注意空格跳过换行符
    }while(playAgain == 'y' || playAgain == 'Y');  // 玩完一次后判断是否继续
    printf("游戏结束！\n");
    return 0;
}

4.4 使用场景

• 需要至少执行一次循环体的场景（如用户引导、数据校验前的预操作）。

4.5 注意事项

• 循环结束的分号;不可省略（否则编译错误）。
• 条件判断在循环体之后，因此即使条件一开始不满足，循环体也会执行一次。

第 5 章 三种循环的对比与选择策略

第 6 章 循环的高级技巧与常见错误

6.1 嵌套循环：循环内的循环

用于处理二维结构（如矩阵、表格），例如打印乘法表：

#include <stdio.h>

int main() {
    for(int i=1; i<=9; i++){  // 外层循环：控制行
        for(int j=1; j<=i; j++){  // 内层循环：控制列
            printf("%d×%d=%-2d ", j, i, i*j);  // 左对齐，占2位
        }
        printf("\n");  // 每行结束换行
    }
    return 0;
}

6.2 循环中的break与continue

• break：直接终止整个循环，跳转到循环后的代码。
• continue：跳过当前循环体剩余代码，直接进入下一次循环。

6.3 常见错误

• 死循环：忘记更新循环变量（如while(i<10){...}但i始终不变）。
• 越界访问：循环条件错误导致数组索引超出范围（如for(int i=0; i<=10; i++)访问长度为 10 的数组）。
• do-while分号缺失：do{...}while(条件)后忘记加分号;，导致编译错误。

第 7 章 实际开发中的循环优化

• 减少循环内计算：将循环内不变的计算移到循环外（如for(int i=0; i<arr.length; i++)改为int len=arr.length; for(int i=0; i<len; i++)）。
• 避免深层嵌套：嵌套超过 3 层会显著降低代码可读性和性能。
• 优先使用for循环：在已知次数时，for的结构更紧凑，便于阅读和维护。

用生活化例子，秒懂三种循环结构

咱们先抛开代码，想象一个生活场景：你需要把 20 个苹果从箱子 A 搬到箱子 B。这个过程需要重复 “搬苹果” 的动作，直到搬完 —— 这就是循环的核心：重复执行相同操作，直到满足某个条件停止。

1. for循环：按计划搬苹果（最 “省心” 的循环）

场景：你提前数好了箱子 A 有 20 个苹果，计划 “每次搬 1 个，搬 20 次就停”。
对应代码逻辑：

// 初始化：知道要搬20次（i=0）；条件：没搬完（i<20）；步长：每次搬1个（i++）
for(int i=0; i<20; i++){ 
    搬1个苹果(); 
}

特点：

• 像 “按计划表做事”：提前定好 “开始（i=0）、结束（i<20）、每一步怎么做（i++）”，循环次数完全确定。
• 最常用在 “已知循环次数” 的场景（比如遍历数组、计算 1 到 100 的和）。

2. while循环：看条件搬苹果（最 “谨慎” 的循环）

场景：你不知道箱子 A 有多少苹果，但箱子 B 有个 “容量限制”—— 最多只能装 20 个。你每次搬 1 个，搬之前先看箱子 B 有没有装满：没装满就继续搬，装满就停。
对应代码逻辑：

int 已搬数量 = 0; 
while(已搬数量 < 20){  // 每次搬之前检查条件：没装满？
    搬1个苹果(); 
    已搬数量++; 
}

特点：

• 像 “先检查再行动”：每次循环开始前先判断条件，条件满足才执行循环体。
• 适合 “循环次数不确定，但终止条件明确” 的场景（比如用户输入密码，直到输入正确才停止）。

3. do-while循环：先搬再说（最 “头铁” 的循环）

场景：箱子 B 的容量限制还是 20 个，但你特别着急 —— 不管有没有装满，先搬 1 个再说！搬完后再检查：如果没装满，继续搬；如果装满了，就停。
对应代码逻辑：

int 已搬数量 = 0; 
do{ 
    搬1个苹果();  // 先执行一次操作！
    已搬数量++; 
}while(已搬数量 < 20);  // 搬完后检查条件

特点：

• 像 “先做再检查”：至少执行一次循环体（哪怕一开始条件就不满足）。
• 适合 “必须先执行一次操作，再判断是否继续” 的场景（比如游戏中 “先让玩家尝试一次操作，再判断是否继续游戏”）。

总结：三种循环的 “性格” 差异