第 4 章循环结构程序设计

对应教材目录

4.1 while 语句
4.2 do-while 语句
4.3 for 语句
4.4 goto 语句
4.5 循环嵌套
4.6 break 语句
4.7 continue 语句
4.8 编程实战

本章目标

学完这一章，你应该能做到：

理解循环的本质是“重复执行”。
会写 while、do-while、for。
会分析循环变量的变化过程。
知道 goto 的基本写法和使用场景。
会写简单的循环嵌套。
会使用 break 和 continue。
能独立解决求和、阶乘、素数、图形输出等题目。

1. 什么是循环

循环就是让一段代码重复执行多次。

循环最重要的是三件事：

初值
条件
变化

如果这三件事没有想清楚，循环题一般都会出错。

2. while 语句

先判断条件，再决定执不执行。

1
while (条件)
2
{
3
    语句;
4
}

示例：输出 1 到 5。

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int i = 1;
6
    while (i <= 5)
7
    {
8
        printf("%d ", i);
9
        i++;
10
    }
11
    return 0;
12
}

3. do-while 语句

先执行一次，再判断条件。

1
do
2
{
3
    语句;
4
} while (条件);

它的特点是至少执行一次。

4. for 语句

当循环次数比较明确时，for 最好用。

1
for (初值; 条件; 变化)
2
{
3
    语句;
4
}

示例：求 1 到 100 的和。

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int i, sum = 0;
6
    for (i = 1; i <= 100; i++)
7
    {
8
        sum += i;
9
    }
10
    printf("%d\n", sum);
11
    return 0;
12
}

5. goto 语句

goto 的作用是让程序直接跳转到某个指定位置继续执行。

基本写法：

1
goto 标签名;
2

3
标签名:
4
    语句;

先看一个最简单的例子：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int i = 1;
6

7
start:
8
    if (i > 5) {
9
        goto end;
10
    }
11

12
    printf("%d ", i);
13
    i++;
14
    goto start;
15

16
end:
17
    return 0;
18
}

这个程序也能输出 1 2 3 4 5，但它其实是在“手动跳来跳去”模拟循环。

所以要记住：

goto 能用，但一般不推荐乱用。
如果能用 while、for、break、continue 解决，就优先不用 goto。
goto 用多了，程序流程会很乱，不容易看懂，也不容易排错。

在循环里，goto 偶尔会用于“直接跳出多层循环”。

例如：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int i, j;
6

7
    for (i = 1; i <= 3; i++)
8
    {
9
        for (j = 1; j <= 3; j++)
10
        {
11
            if (i == 2 && j == 2) {
12
                goto finish;
13
            }
14
            printf("(%d, %d)\n", i, j);
15
        }
16
    }
17

18
finish:
19
    printf("循环结束\n");
20
    return 0;
21
}

当 i == 2 && j == 2 时，程序会直接跳到 finish:，外层和内层循环都会一起结束。

6. break 和 continue

break

立即结束整个循环。

continue

跳过本次循环后面的语句，直接进入下一轮。

示例：

1
for (i = 1; i <= 5; i++)
2
{
3
    if (i == 3) {
4
        continue;
5
    }
6
    printf("%d ", i);
7
}

输出为：

1
1 2 4 5

7. 循环嵌套

循环里再套循环，常用于：

九九乘法表
图形输出
二维数组遍历

示例：输出一个 3 行 4 列的星号矩形。

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int i, j;
6
    for (i = 1; i <= 3; i++)
7
    {
8
        for (j = 1; j <= 4; j++)
9
        {
10
            printf("*");
11
        }
12
        printf("\n");
13
    }
14
    return 0;
15
}

8. 本章常见模板

7.1 累加模板

1
sum = 0;
2
for (i = 1; i <= n; i++)
3
{
4
    sum += i;
5
}

7.2 连乘模板

1
fact = 1;
2
for (i = 1; i <= n; i++)
3
{
4
    fact *= i;
5
}

7.3 统计模板

1
count = 0;
2
for (i = 1; i <= n; i++)
3
{
4
    if (条件成立) {
5
        count++;
6
    }
7
}

7.4 找最大值模板

1
max = 第一个值;
2
for (后续每个值)
3
{
4
    if (当前值 > max) {
5
        max = 当前值;
6
    }
7
}

9. 本章最容易错的点

少循环一次或多循环一次。
忘记更新循环变量，导致死循环。
把 goto 当成普通循环工具，结果流程越来越乱。
把 break 和 continue 用反。
循环嵌套时弄混内层和外层变量。
在处理数字拆位时，没有注意循环什么时候结束。

10. 手写题

写结果题

写出下面程序的输出结果。

1
#include <stdio.h>
2
int main(void)
3
{
4
    int i;
5
    for (i = 1; i <= 5; i++)
6
    {
7
        if (i == 3) {
8
            continue;
9
        }
10
        printf("%d ", i);
11
    }
12
    return 0;
13
}

答案：

1
1 2 4 5

解析：

循环中当 i == 3 时执行 continue，会跳过本次循环后面的 printf，直接进入下一轮循环。所以 3 不会输出。

易错点：

continue 是跳过本轮循环剩下的语句，不是结束整个循环。

写出下面程序的输出结果。

1
#include <stdio.h>
2
int main(void)
3
{
4
    int i;
5
    for (i = 1; i <= 5; i++)
6
    {
7
        if (i == 3) {
8
            break;
9
        }
10
        printf("%d ", i);
11
    }
12
    return 0;
13
}

答案：

1
1 2

解析：

循环中当 i == 3 时执行 break，整个循环直接结束，所以只输出 1 2。

易错点：

break 是结束整个循环。
continue 是跳过本轮，继续下一轮。

手写程序题

用 while 求 1 + 2 + ... + 100。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int i = 1;
6
    int sum = 0;
7

8
    while (i <= 100)
9
    {
10
        sum += i;
11
        i++;
12
    }
13

14
    printf("%d\n", sum);
15
    return 0;
16
}

易错点：

sum 初值要是 0。
循环里要写 i++，否则会死循环。

用 for 输出 1 到 100 中所有奇数。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int i;
6

7
    for (i = 1; i <= 100; i++) {
8
        if (i % 2 != 0) {
9
            printf("%d ", i);
10
        }
11
    }
12

13
    return 0;
14
}

易错点：

奇数判断：i % 2 != 0。

输入一个正整数 n，求 n!。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int n, i;
6
    long long fact = 1;
7

8
    scanf("%d", &n);
9

10
    for (i = 1; i <= n; i++) {
11
        fact *= i;
12
    }
13

14
    printf("%lld\n", fact);
15
    return 0;
16
}

易错点：

阶乘是乘法累积，所以初值要写 1，不能写 0。
阶乘增长很快，普通 int 容易溢出。

输入一个正整数，求它有几位数。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int n;
6
    int count = 0;
7

8
    scanf("%d", &n);
9

10
    if (n == 0) {
11
        count = 1;
12
    }
13
    else
14
    {
15
        while (n != 0)
16
        {
17
            count++;
18
            n /= 10;
19
        }
20
    }
21

22
    printf("%d\n", count);
23
    return 0;
24
}

易错点：

每执行一次 n /= 10，就去掉一位。
如果允许输入 0，要单独处理，因为 0 是 1 位数。

输入一个整数，逆序输出它的每一位。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int n;
6

7
    scanf("%d", &n);
8

9
    if (n == 0) {
10
        printf("0");
11
    }
12

13
    while (n != 0)
14
    {
15
        printf("%d", n % 10);
16
        n /= 10;
17
    }
18

19
    printf("\n");
20
    return 0;
21
}

易错点：

取个位用 n % 10。
去掉个位用 n / 10。

判断一个正整数是否为素数。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int n, i;
6
    int is_prime = 1;
7

8
    scanf("%d", &n);
9

10
    if (n <= 1) {
11
        is_prime = 0;
12
    }
13
    else
14
    {
15
        for (i = 2; i < n; i++) {
16
            if (n % i == 0) {
17
                is_prime = 0;
18
            }
19
        }
20
    }
21

22
    if (is_prime) {
23
        printf("prime\n");
24
    }
25
    else {
26
        printf("not prime\n");
27
    }
28

29
    return 0;
30
}

易错点：

1 不是素数。
判断素数从 2 开始试除，不要从 1 开始。

输出 100 到 999 之间所有水仙花数。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int n, a, b, c;
6

7
    for (n = 100; n <= 999; n++)
8
    {
9
        a = n / 100;
10
        b = n / 10 % 10;
11
        c = n % 10;
12

13
        if (a * a * a + b * b * b + c * c * c == n) {
14
            printf("%d ", n);
15
        }
16
    }
17

18
    return 0;
19
}

易错点：

三位水仙花数：每一位数字的立方和等于原数。

输出九九乘法表。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int i, j;
6

7
    for (i = 1; i <= 9; i++)
8
    {
9
        for (j = 1; j <= i; j++) {
10
            printf("%d*%d=%d\t", j, i, i * j);
11
        }
12
        printf("\n");
13
    }
14

15
    return 0;
16
}

易错点：

外层控制行，内层控制列。
每一行结束后要输出换行。

输出下列图形：

1
*
2
**
3
***
4
****
5
*****

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int i, j;
6

7
    for (i = 1; i <= 5; i++)
8
    {
9
        for (j = 1; j <= i; j++) {
10
            printf("*");
11
        }
12
        printf("\n");
13
    }
14

15
    return 0;
16
}

易错点：

第 i 行输出 i 个星号。
内层循环结束后再换行。

输入 n，求 1 + 1/2 + 1/3 + ... + 1/n。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int n, i;
6
    double sum = 0;
7

8
    scanf("%d", &n);
9

10
    for (i = 1; i <= n; i++) {
11
        sum += 1.0 / i;
12
    }
13

14
    printf("%f\n", sum);
15
    return 0;
16
}

易错点：

要写 1.0 / i，不要写 1 / i。1 / i 是整数除法，很多项会变成 0。

求两个整数的最大公约数。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int a, b, t;
6

7
    scanf("%d%d", &a, &b);
8

9
    while (b != 0)
10
    {
11
        t = a % b;
12
        a = b;
13
        b = t;
14
    }
15

16
    printf("%d\n", a);
17
    return 0;
18
}

易错点：

这是辗转相除法。
循环条件是 b != 0，最后 a 是最大公约数。

输入若干个成绩，直到输入负数为止，统计及格人数。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int score;
6
    int count = 0;
7

8
    scanf("%d", &score);
9
    while (score >= 0)
10
    {
11
        if (score >= 60) {
12
            count++;
13
        }
14

15
        scanf("%d", &score);
16
    }
17

18
    printf("%d\n", count);
19
    return 0;
20
}

易错点：

负数只是结束标志，不应该被统计。
循环里最后要再次输入，否则会死循环。

输出 1 到 100 中所有能被 3 整除但不能被 5 整除的数。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int i;
6

7
    for (i = 1; i <= 100; i++) {
8
        if (i % 3 == 0 && i % 5 != 0) {
9
            printf("%d ", i);
10
        }
11
    }
12

13
    return 0;
14
}

易错点：

“能被 3 整除”是 i % 3 == 0。
“不能被 5 整除”是 i % 5 != 0。
两个条件同时满足，用 &&。

提升题

输出一个等腰三角形。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int n, i, j;
6

7
    scanf("%d", &n);
8

9
    for (i = 1; i <= n; i++)
10
    {
11
        for (j = 1; j <= n - i; j++) {
12
            printf(" ");
13
        }
14

15
        for (j = 1; j <= 2 * i - 1; j++) {
16
            printf("*");
17
        }
18

19
        printf("\n");
20
    }
21

22
    return 0;
23
}

易错点：

第 i 行前面有 n - i 个空格。
第 i 行有 2 * i - 1 个星号。

求斐波那契数列前 n 项。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int n, i;
6
    long long a = 1, b = 1, c;
7

8
    scanf("%d", &n);
9

10
    for (i = 1; i <= n; i++)
11
    {
12
        if (i == 1 || i == 2) {
13
            printf("1 ");
14
        }
15
        else
16
        {
17
            c = a + b;
18
            printf("%lld ", c);
19
            a = b;
20
            b = c;
21
        }
22
    }
23

24
    return 0;
25
}

易错点：

前两项通常是 1, 1。
每轮算出新项后，要更新前两项。

统计一个整数中数字 0 出现的次数。

答案：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main(void)
4
{
5
    int n;
6
    int count = 0;
7

8
    scanf("%d", &n);
9

10
    if (n == 0) {
11
        count = 1;
12
    }
13
    else
14
    {
15
        if (n < 0) {
16
            n = -n;
17
        }
18

19
        while (n != 0)
20
        {
21
            if (n % 10 == 0) {
22
                count++;
23
            }
24
            n /= 10;
25
        }
26
    }
27

28
    printf("%d\n", count);
29
    return 0;
30
}

易错点：

输入 0 时，数字 0 出现 1 次。
如果允许负数，可以先把它转成正数处理。

11. 自测清单

我能说清楚 while、do-while、for 的区别。
我会写求和、求阶乘、统计个数这几类基础循环题。
我能独立分析循环变量如何变化。
我知道 goto 能跳转到标签，但平时不会乱用。
我会使用 break 和 continue。
我能写简单的循环嵌套程序。

12. 学习建议

循环题不要急着写代码，先把“从哪开始，到哪结束，每次怎么变”写在纸上。
如果输出不对，就把每次循环里变量的值都列出来。
第 4 章是后面数组、函数、指针的基础，一定要练熟。

学完这一章后，你就能解决大量“重复处理”的问题了。

第 4 章 循环结构程序设计

对应教材目录

本章目标

1. 什么是循环

2. while 语句

3. do-while 语句

4. for 语句

5. goto 语句

6. break 和 continue

break

continue

7. 循环嵌套

8. 本章常见模板

7.1 累加模板

7.2 连乘模板

7.3 统计模板

7.4 找最大值模板

9. 本章最容易错的点

10. 手写题

写结果题

手写程序题

提升题

11. 自测清单

12. 学习建议

第 4 章循环结构程序设计