C语言详解之分支与循环

• 1.前言
• 2.分支语句
• 3.循环语句
• 4.练习题
• 5.goto语句

本文将详细介绍C语言中控制语句，控制语句用于控制程序的执行流程，以实现程序的各种结构方式（C语言支持三种结构：顺序结构、选择结构、循环结构），它们由特定的语句定义符组成，C语言有九种控制语句，如下。

1. 条件判断语句：if 语句、switch 语句；
2. 循环执行语句：do while 语句、while 语句、for 语句；
3. 转向语句：break 语句、goto 语句、continue 语句、return 语句。

分支语句又称条件判断语句，通俗来讲，就是选择，如果要写一段程序，判断一个人的年龄，如果年龄大于等于18岁，则在控制台中打印"成年"，那么我们只需要使用if语句即可完成这个程序，请看代码，这就是单分支语句。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include

int main() {
	
	int age = 0;
	scanf("%d", &age);
	//单分支
	if (age >= 18)
		printf("成年n");
		
	return 0;
}

那如果加一个需求，假设年轻不到18岁，打印"未成年"，这时候就要用到 else 关键字了，与 if 配对，即如果 if 括号中的条件不满足，那么程序则会走 else 后面的语句，请看代码。这就是多分支语句。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include

int main() {

	int age = 0;
	scanf("%d", &age);
	//多分支
	if (age >= 18)
		printf("成年n");
	else
		printf("未成年n");

	return 0;
}

如果再加些需求呢？假设年龄小于18，打印少年，年龄在大于等于18且小于30打印青年，年龄大于等于30且小于50打印中年，年龄大于等于50打印老年，那么这就用到另一种多分支了，请看下面这种多分支，即程序由上到下进行判断，满足哪个表达式，就执行对应后面的代码，如果都不满足，则执行else。

if(表达式1)
    语句1;
else if(表达式2)
    语句2;
else
    语句3;

有了这种多分支，上面的需求就很好写了，请看如下代码。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include

int main() {

	int age = 0;
	scanf("%d", &age);
	//多分支
	if (age < 18)
		printf("少年n");
	else if (age < 30)
		printf("青年n");
	else if (age < 50)
		printf("中年n");
	else
		printf("老年n");

	return 0;
}

补充1：例如判断年龄大于等于18且小于30那个表达式，为什么表达式中写的是age < 30，而不是age >= 18 && age < 30呢，原因是程序如果执行到这里，那么前面age < 18是一定不满足的，所以可以这样简写。
补充2：if、else、else if后面理论上是跟{ }的，这样写逻辑表述的更清晰，但程序中，如果在这些分支中只执行一个"逻辑"，那么就可以不用跟大括号，也就是说，如果不写大括号，这些分支只控制一个逻辑，也就是广义上的"一条语句"。

下面介绍悬挂else，首先请看以下代码。

#include 
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 2;
	if (a == 1)
		if (b == 2)
			printf("hehen");
	else
		printf("hahan");
	return 0;
}

这个代码会执行什么呢？可能会有初学者朋友会进行这样的分析：a == 0，所以不走第一个 if 语句，那么就走下面的 else 语句，所以输出的结果是"haha"，但我们实际运行一下，发现程序什么都不输出，原因是这个 else 并没有与if (a == 1) 配对，没有大括号的控制，实际上是与离它最近的 if 进行配对，所以程序根本不会进最外面的 if 语句中，故不会输出。所以合理的使用大括号，能够使得我们的代码逻辑更加清晰，请看修改后的代码，有了大括号的控制后，再也不会产生这种歧义了。

#include 
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 2;
	if (a == 1){
		if (b == 2){
			printf("hehen");
		}
	}else{
		printf("hahan");
	}
	return 0;
}

这里还要说一下，关于判断语句中的代码风格问题，请看下面的代码，代码的本意是当 num 的值等于5的时候，则在屏幕上打印"haha"，所以这段代码我不希望它进行打印，但是如果在判断语句中，把 == 不小心写成 = ，整个代码逻辑就会有问题，num 的值会发生改变（被赋值），而C语言中，只要是非0的数，都为真，所以程序会进行打印。

#include
int main() {
	
	int num = 1;
	if (num = 5) {
		printf("hahan");
	}

	return 0;
}

那怎么解决这种问题呢？我们只需要有一个良好的代码风格，请看下面代码，只需要在判断中写成 5 == num 这种风格，那么问题就得到解决了，如果不小心少写一个 = ，编译器会报错，而不会出现程序逻辑上的错误。

#include
int main() {

	int num = 1;
	if (5 == num) {
		printf("hahan"); //haha
	}

	return 0;
}

下面请看两道简单的练习题。
练习1：判断一个整数是否为奇数。
这道题只需要对数字 n 进行取余判断，如果 n % 2 == 1，那一定就是奇数了，请看代码。

#include
int main() {
	int n = 17;
	
	if (n % 2 == 1) {
		printf("奇数n");
	}
	else {
		printf("偶数n");
	}

	return 0;
}

练习2：输出1 - 100之间的奇数。
这题只需要对1~100之间的整数进行遍历（用之前介绍的 while 循环），判断每一个数是不是奇数，是的话就打印出来，不是的话就跳过。请看下面代码。

#include
int main() {
	int i = 1;
	while (i <= 100) {
		if (i % 2 == 1) {
			printf("%d ",i);
		}
		i++;
	}
	return 0;
}

当然这题有一个取巧的办法，我们都知道奇数是什么，直接打印出来就行了。请看代码。

#include
int main() {
	int i = 1;	
	while (i <= 100) {
		printf("%d ",i);
		i = i + 2;
	}

	return 0;
}

下面介绍 switch 语句，它也是一种分支语句，常常用于多分支的情况，用于解决某些问题中使用 if else 比较复杂的情况，switch 括号中只能使用整型表达式，代码块内部还有 case break default 关键字，请看下面代码，case 决定入口，break 决定出口。这段代码是根据输入的 day 的整型值，来对照 case 后面的整型值来选择入口，程序从入口中一直执行，直到遇到 break 关键字终止整个 switch 语句。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
int main() {

	int day = 0;
	scanf("%d",&day);
	switch (day) {
	case 1:
		printf("星期一n");
		break;
	case 2:
		printf("星期二n");
		break;
	case 3:
		printf("星期三n");
		break;
	case 4:
		printf("星期四n");
		break;
	case 5:
		printf("星期五n");
		break;
	case 6:
		printf("星期六n");
		break;
	case 7:
		printf("星期日n");
		break;
	}
	return 0;
}

如果需求发生改变，输入1、2、3、4、5就会打印工作日，输入6、7会打印休息日，那这个代码要怎么改呢？当然，第一个方法就是把所有输出的文字改一下，但这样会显得代码十分冗余，我们可以利用break这个终止的特性，来设计代码，请看如下代码。如果输入的数字是1~5之间，程序会找到 case 对应的入口，一直走下去，直到遇到break，这种现象，有些人称为"case穿透"，注意，最后一个 case 中最好加上 break 关键字，原因是如果某一时刻需要继续往下写 case，如果不加 break 可能会有一些程序逻辑上的错误。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
int main() {

	int day = 0;
	scanf("%d", &day);
	switch (day) {
	case 1:
	case 2:
	case 3:
	case 4:
	case 5:
		printf("工作日n");
		break;
	case 6:
	case 7:
		printf("休息日n");
		break;
	}

	//最后一个break最好不要省略

	return 0;
}

下面介绍一下 default 关键字，如果输入的值在 case 后面都没有，那么就会走 default 语句，请看代码。当然，default 可以放在任意位置，一般默认在最后一个位置。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
int main() {

	int day = 0;
	scanf("%d", &day);
	switch (day) {
	case 1:
	case 2:
	case 3:
	case 4:
	case 5:
		printf("工作日n");
		break;
	case 6:
	case 7:
		printf("休息日n");
		break;
	default:
		printf("搞错了n");
		break; //也加break
	}
	
	return 0;
}

下面请看一道练习题，这段代码输出什么呢？

#include 
int main()
{
	int n = 1;
	int m = 2;
	switch (n){
	case 1:
		m++;
	case 2:
		n++;
	case 3:
		switch (n){
		//switch允许嵌套使用
		case 1:
			n++;
		case 2:
			m++;
			n++;
			break;
		}
	case 4:
		m++;
		break;
	default:
		break;
	}
	printf("m = %d, n = %dn", m, n);
	return 0;
}

解释： 首先n的值为1，进入 case 1 ，进行穿透，到 case 3 之前n的值为2，m的值为3，然后进入 case 3 选择里面的 case 2，此时n的值为3，m的值为4，紧接着走 case 4（注意case 2中的break仅作用于case 2），最后n的值为3，m的值为5。

生活中有时候需要同一件事做好多次，那么在C语言中，就可以使用循环来做这些事。
关于while循环，前面已经有所介绍，请直接看下面的代码。while循环首先检查判断语句是否为真，如果为真，则执行循环体内容，然后再一次检查是否为真，为真则执行循环体内容，知道判断语句为假为止，那么while循环结束。

#include
//打印1-10
int main() {
	int i = 1;
	while (i <= 10) {
		printf("%d ",i);
		++i;	
	}
	return 0;
}

下面介绍break关键字，break作用是跳出循环，即结束循环，请看下面代码，代码依次打印1，2，3，4，到 i 的值为5的时候，终止循环，此时还没来得及打印，故程序输出结果为1 2 3 4。

#include
//break终止整个循环
int main() {
	int i = 1;
	while (i <= 10) {
		if (i == 5) break;
		printf("%d ",i);
		++i;
	}
	return 0;
}

下面介绍continue关键字，continue作用是跳过本次循环，继续执行下一次循环/循环条件判断，请看下面代码。这段代码依次打印1，2，3，4，此时 i 的值为5，进入分支语句，遇到continue，跳过此次循环继续执行下一次循环，但此时 i 的值一直没变（还是5），所以还是会跳过此次循环，一直死循环执行下去。所以代码最后执行结果是1，2，3，4…

#include
//continue 跳过本次循环 执行下一次循环
int main() {
	int i = 1;
	while (i <= 10) {
		if (i == 5) continue;
		printf("%d ", i); //1 2 3 4 死循环
		++i;
	}
	return 0;
}

下面介绍C语言中 getchar() 函数，它是用来读取一个字符，返回值是读到的这个字符，遇到错误返回EOF（scanf 返回值是成功读到的个数，错误的时候也返回EOF），EOF本质上是-1，所以我们用 int 类型变量来接收 getchar() 函数更加适配。请看下面代码，其中 putchar() 是在控制台打印一个字符，那么此代码的意思是循环接收输入的字符，输入什么，输出什么，直到遇到EOF，而在控制台上使用 Ctrl + Z 就可以表示EOF了。

#include
int main() {
	int ch = 0;
	while ((ch = getchar()) != EOF) {
		putchar(ch);
	}
}

程序运行如下。

下面看一段模拟用户输入密码的程序，请看代码，本意是想输入密码后，用户输入Y/N来确认密码，但实际上这个代码是有问题的。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
int main() {
	char password[20] = { 0 };
	printf("请输入密码：");
	scanf("%s", password);
	printf("请确认密码(Y/N)：");
	int ch = getchar();
	if (ch == 'Y') {
		printf("确认成功n");
	}
	else {
		printf("确认失败n");
	}
	return 0;
}

请看运行结果，我们在输入完密码后，控制台直接显示"确认失败"了，其本质的原因是因为scanf与getchar函数会在标准输入缓冲区中读取数据，我们输入的其实是 123456n ，这些字符进入缓冲区，scanf读取123456，最后getchar直接读取缓冲区里的n，所以会直接显示"确认失败"。

现在我们想到一个解决办法了，就是在使用getchar之前，把缓冲区的数据清除即可，我们可以使用getchar函数不断的读取缓冲区中的数据，直到遇到n。请看下面代码，循环结束后，n 也被读走了。这里循环读取数据（而不是使用一次getchar）的原因是因为防止第一次输入时有别的数据，例如用户输入"123456 123"，scanf只会读到"123456"（只有 %c 占位符能读取到空格字符），缓冲区会有" 123n"数据。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
int main() {
	char password[20] = { 0 };
	printf("请输入密码：");
	scanf("%s", password);

	int temp = 0;
	while ((temp = getchar()) != 'n') {
		
	}
	
	printf("请确认密码(Y/N)：");
	int ch = getchar();
	if (ch == 'Y') {
		printf("确认成功n");
	}
	else {
		printf("确认失败n");
	}
	return 0;
}

下面介绍 for 循环，我认为 for 循环是C语言中最重要的循环，也是用的最多的循环，请看语法。

for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
       循环语句;

表达式1为初始化部分，用于初始化循环变量的。
表达式2为条件判断部分，用于判断循环时候终止。
表达式3为调整部分，用于循环条件的调整。

首先循环进行变量的初始化，然后进行条件判断，如果为真则进入循环体，一次循环结束后如果变量的调整部分，随后再执行条件判断部分…
通俗来讲，如果用数字4来表示执行循环体内容，那么for循环是这样执行的1243243243…2432。

请看下面的代码，打印1~10的数字，用下面的代码再来理解一下 for 循环。

#include
int main() {
	int i = 0;
	for (i = 1; i <= 10; i++) {
		printf("%d ",i);
	}
	return 0;
}

下面我们研究一下break和continue关键字在 for 循环中的使用。
请看第一段代码，这段代码很明显输出1 2 3 4，与while循环类似。

#include
int main() {
	int i = 0;
	for (i = 1; i <= 10; i++) {
		if (5 == i) break;
		printf("%d ", i);
	}
	return 0;
}

请看第二段代码，这段代码就与while不太一样了，continue跳出本次循环，但循环条件变量的值下一次会发生变化，所以输出为1 2 3 4 6 7 8 9 10。注意，最好不要在循环内部改变循环条件。

#include
int main() {
	int i = 0;
	for (i = 1; i <= 10; i++) {
		if (5 == i) continue;
		printf("%d ", i);
	}
	return 0;
}

下面介绍几个 for 循环例子。
1.死循环，for 循环中的初始化部分，判断部分，调整部分是可以省略的。

#include 
int main()
{
	for (;;){
		printf("hehen");
	}
}

2.不在 for 循环内部进行初始化，这段代码打印 0 1 2 3 4，原因是第二次外层循环的时候，内层循环的 j 没有初始化，故不再执行。所以一般不建议省略 for 循环的初始化。

#include
int main() {
	int i = 0;
	int j = 0;

	for (; i < 5; i++) {
		for (; j < 5; j++) {
			printf("%dn",j);
		}
	}
	return 0;
}

3.使用多于一个循环变量控制也是可以的，请看代码。

#include
int main() {
	int x, y;
	for (x = 0, y = 0; x < 2 && y < 5; ++x, y++) {
		printf("hehen");
	}
	return 0;
}

下面请看一道题，求程序循环多少次？答案是 0 次，因为在判断语句中为 k = 0，进行赋值了，在C语言中 0 为假，所以程序不执行。

#include 
int main()
{
	int i = 0;
	int k = 0;
	for (i = 0, k = 0; k = 0; i++, k++)
		k++;
	return 0;
}

下面介绍 do while 循环，do while 与 while 相似，不同的是 do while 循环至少执行一次，使用的场景有限，所以不是经常使用。
请看使用 do while 循环打印1~10的数字。程序不管判断语句，直接先执行一次，至于其他的方面，与 while 循环非常相似。

#include
int main() {
	int i = 1;
	do {
		printf("%d ",i);
		i++;
	} while (i <= 10);
	return 0;
}

1.计算n的阶乘

解释： 使用循环依次从n乘到1。

#include
int main() {	
	int n = 6;//数字
	int res = 1;
	while (n >= 1) {
		res = res * n;
		n--;
	}
	printf("%dn",res);
	return 0;
}

2.计算 1!+2!+3!+……+10!

解释： 第一种方法是传统遍历每一个数字，然后对每一个数字求阶乘，最后加到 sum 上。

#include
int main() {
	int sum = 0;
	for (int i = 1; i <= 10; i++) {
		int res = 1;
		for (int j = 1; j <= i; j++) {
			res *= j;
		}
		sum = sum + res;
	}	
	printf("%dn",sum);
	return 0;
}

解释： 第二种方法利用阶乘的特性，比如5！= 5 * 4！，那么我们只需要把上一个数的阶乘的值保存下来，用当前的数字乘上一个数的阶乘值，即是当前数字的阶乘值，最后用 sum 保存下来。

#include
int main() {
	int sum = 0;
	int res = 1;
	for (int i = 1; i <= 10; i++) {
		res = res * i;
		sum = sum + res;
	}
	printf("%dn",sum);
	return 0;
}

3.求两个整数最大公约数

解释： 使用数学中的辗转相除法。以除数和余数反复做除法运算，当余数为 0 时，取当前算式除数为最大公约数。

#include
int main() {
	int a = 35;
	int b = 28;
	int tmp = 0;
	while (a % b != 0) {
		tmp = a % b;
		a = b;
		b = tmp;
	}
	printf("%dn", b);//7
	return 0;
}

4.打印100-200之间的素数

解释： 遍历100~200所有的数字，调用函数判断是否为素数，如果是，则打印出来。对于判断这个数是否为素数的方法，如果这个数能够被 [2, sqrt(i)] 之间的任意数整除，则这个数不是素数，原因是如果 m 能被 2 ~ m-1 之间任一整数整除，其二个因子必定有一个小于或等于sqrt(m)，另一个大于或等于 sqrt(m)。

#include
#include
int isShuShu(int num) {
	for (int i = 2; i <= sqrt(num); i++) {
		if (num % i == 0) {
			return 0;
		}
	}
		return 1;
}
int main() {
	for (int i = 100; i <= 200; i++) {
		if (isShuShu(i)) {
			printf("%d ",i);
		}
	}
	return 0;
}

5.编写代码，演示多个字符从两端移动，向中间汇聚

具体效果如下
H############!
He##########!!
Hel########!!!
Hell######!!!
Hello####d!!!
HelloW##ld!!!
HelloWorld!!!

解释： 本质定义两个字符转，使用循环改变字符串2中的字符，其中 Sleep(1000) 是将执行挂起一秒钟，system(“cls”) 是清空屏幕上所有内容。

#include
#include
#include
#include
int main() {

	char arr1[] = "HelloWorld!!!!";
	char arr2[] = "##############";

	int left = 0;
	int right = strlen(arr1) - 1;
	
	while (left <= right) {
		arr2[left] = arr1[left];
		arr2[right] = arr1[right];
		printf("%sn", arr2);
		Sleep(1000);//毫秒 #include
		system("cls"); //#include
		left++;
		right--;
		
	}
	printf("%sn", arr2);
	return 0;
}

6.编写代码实现，模拟用户登录情景，并且只能输入三次密码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
int main() {
	char psw[20] = { 0 };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++) {
		printf("请输入密码:>");
		scanf("%s",psw);		
		if (strcmp(psw, "123456") == 0) {
			printf("登录成功n");
			break;
		}
		else if(i < 2) {
			printf("密码错误，请重新输入n");
		}
	}
	if (i == 3) {
		printf("密码三次错误，退出程序n");
	}	
	return 0;
}

7.在一个有序数组中查找具体的某个数字n

解释： 使用二分查找，具体找的方式：找到数组的中间位置，检测中间位置的数据是否与要查找的数据 key 相等，如果相等，找到，打印下标，跳出循环，如果 key < arr[mid]，则key可能在 arr[mid] 的左半侧，继续到左半侧进行二分查找，如果 key > arr[mid]，则 key 可能在 arr[mid] 的右半侧，继续到右半侧进行二分查找，如果找到则返回下标，否则一直继续，直到区间中没有元素时，说明 key 不在集合中，打印"找不到"。

#include
int main() {
	//在一个有序数组中查找具体的某个数字n
	int arr[] = { 1,2,4,5,6,8,9,10,12,13 };
 
	int k = 12; //需要寻找的元素

	int left = 0;
	int right = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) - 1; //数组个数

	while (left <= right) {
		int mid = (left + right) / 2;
		if (arr[mid] == k) {
			printf("找到了,下标为%dn",mid);
			break;
		}
		if (arr[mid] < k) {
			left = mid + 1;
		}
		else {
			right = mid - 1;
		}
	}
	if (left > right) {
		printf("找不到n");
	}
	return 0;
}

8.猜数字游戏

解释： 我们需要电脑生成一个随机数，所以使用 rand() 函数，其返回的数为 0 - 32767 之间的一个数字，所以我们对其 % 100 + 1，就可以得到1 - 100之间的数字了。但 rand() 每次生成的随机序列是一样的，需要在使用 rand() 之前调用 srand(传递一直在变化的值)，对随机序列进行初始化，所以我们就将目前的时间戳传入到 srand() 里面，当然，srand() 不需要频繁调用，所以放在 main 函数即可。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
#include

void game() {
	int num = rand() % 100 + 1; //生成随机数	
	int res = 0;
	while (1) {
		printf("请猜一个数字->");
		scanf("%d",&res);

		if (res == num) {
			printf("恭喜您 猜对了！！n");
			break;
		}
		else if (res > num) {
			printf("猜大了n");
		}
		else {
			printf("猜小了n");
		}
	}
}

//菜单
void menu() {
	printf("***************n");
	printf("***猜数字游戏***n");
	printf("****1.paly*****n");
	printf("****0.exit*****n");
	printf("***************n");
}

int main() {
	srand((unsigned int)time(NULL));//设定时间戳
	int input = 0;
	do {
		menu();
		printf("请选择->");
		scanf("%d", &input);
		
		switch (input) {
		case 1:
			game();
			break;
		case 0:
			printf("程序退出n");
			break;
		default:
			printf("没有此选项 请重新输入n");
			break;
		}
	} while (input);
	
	return 0;
}

C语言中提供了可以随意滥用的 goto语句和标记跳转的标号。从理论上 goto语句是没有必要的，实践中没有goto语句也可以很容易的写出代码。但是某些场合下goto语句还是可以用的，例如一次跳出两层或多层循环。
下面代码是goto语句的一个简单介绍。again是自定义的一个标签，当代码由上至下执行到goto语句时，会跳转到again标签的位置，再次由上至下执行。

#include
int main() {
again:
	printf("gon");
	goto again;  //跳到标签 不可以跨函数跳
}

下面写一个关机程序，如果用户输入"我是猪"则取消关机，请看代码。此程序执行后，电脑在120秒后就会关机，如果用户输入的字符串为"我是猪"，那么电脑则取消关机，如果输入的不是"我是猪"，那么程序执行goto语句，会再次让用户进行输入。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include
#include
int main() {
	char ch[20] = {0};
	go:
	system("shutdown -s -t 120");
	printf("你的电脑即将关机，请输入 我是猪 取消关机n");
	printf("请输入：");
	scanf("%s",ch);
	if (strcmp(ch, "我是猪") == 0) {
		system("shutdown -a");
	}
	else {
		goto go;
	}
	return;
}

补充： C语言system() 函数是发出一个DOS命令，所谓DOS命令，就是电脑上按住 win + R，输入cmd 弹出来的黑色框框，可以在其中输入DOS命令行进行操作，例如输入命令 cd 文件名 即可转到此磁盘下对应文件名的文件夹，输入 dir 即可展示所有的目录。

在cmd窗口内输入 shutdown -s -t 120 则是表示电脑在120秒后关机命令，shutdown -a 表示电脑取消关机命令。

到这里本章分支与循环详解的内容全部结束了，下一篇文章将对函数进行详解，请朋友们多多点赞！~