C语言程序设计学习笔记：P4-循环
本系列博客用于記錄學習浙江大學翁愷老師的C語言程序設計，系列筆記鏈接如下：
C語言程序設計學習筆記：P1-程序設計與C語言
C語言程序設計學習筆記：P2-計算
C語言程序設計學習筆記：P3-判斷
C語言程序設計學習筆記：P4-循環
C語言程序設計學習筆記：P5-循環控制
C語言程序設計學習筆記：P6-數據類型
C語言程序設計學習筆記：P7-函數
C語言程序設計學習筆記：P8-數組
C語言程序設計學習筆記：P9-指針
C語言程序設計學習筆記：P10-字符串
C語言程序設計學習筆記：P11-結構類型
C語言程序設計學習筆記：P12-程序結構
C語言程序設計學習筆記：P13-文件
C語言程序設計學習筆記：P14-鏈表
文章目錄
- 一、循環
- 1.1 循環
- 1.2 while循環
- 1.3 do-while 循環
- 小測驗
- 二、循環應用
- 2.1 循環計算
- 2.2 猜數游戲
- 2.3 算平均數
- 2.4 整數求逆
- 小測驗
一、循環
1.1 循環
問題引出
現在我有一個題目：程序讀入一個4位以下(含4位)的正整數，然后輸出這個整數的位數。如輸入352，輸出3。
人的方式：眼睛一看就知道了，我們一眼就可以看出352是三位數。
計算機的方式：計算機最不擅長的就是一眼看出來結果，因此一個合適的方法便是判斷數的范圍來決定它的位數。由于352∈[100,999]，因此352是三位數。因此，我們寫出代碼如下。通過級聯的if來依次判斷輸入的數字是否大于最大的三位數、最大的兩位數、最大的一位數，從而得到數字的位數。
代碼實現
#include <stdio.h> int main() {int x;int n=1;scanf("%d", &x);if (x > 999){n=4;}else if (x > 99){n = 3;}else if (x > 9){n = 2;}else{n = 1;}printf("%d\n", n);return 0; }我們進行測試，可以看出結果正確。
代碼的局限性
如果輸入任意范圍的正整數怎么辦？如果是5位數、6位數、7位數…，那我們得一直增加if的個數，這如何才是個頭？我們知道，如果讓你看到352這個數，可以一眼就知道是三位數。但是如果人看到123812843267518273618273612675317這個數，能一眼看出是多少位嗎？答案是明顯不能的，那我們就會去數數，一路數過來。
關于數數，人是怎么做的：
人數數的過程是這樣的：從左往右數，一次劃掉一個數字，并將位數加1。舉個例子，輸入352，那么我們首先劃去第一位的3，保留后面的52并將位數加1。
計算機怎么做：
計算機該怎樣實現這個功能呢？要完成上面操作我們可以讓352%100=52，此時成功劃去3并保留52，接著重復上面操作。那么，對于剛才那個非常大的數，要劃去第一個數，需要123812843267518273618273612675317%100000000000000000000000000000000=23812843267518273618273612675317
問題便是怎么得到那個100000000000000000000000000000000？
思路：
可以看出從左往右劃不現實，無法得知應該去模哪一個數。如果換一下，從右邊開始劃，直到沒數可以劃，同時在這個過程中計數，這樣就能夠得到正確的結果。
123812843267518273618273612675317 / 10 =12381284326751827361827361267531
12381284326751827361827361267531 / 10 = 1238128432675182736182736126753
1238128432675182736182736126753 / 10 = 123812843267518273618273612675
…
代碼實現
int x; int n = 0;scanf("%d", &x);n++; x /= 10; if < x>0) {n++;x/=10;if (x > 0){n++;x/=10;if ...} }printf("%d\n", n);解決方案
我們寫出代碼，可以看出需要一直判斷劃完后的數是否為0，如果不為0就需要繼續。可以看出這事還是沒完沒了。那么我們也許需要這個東西：while。當x大于0時，我們需要一直去做這個事。
代碼實現
#include <stdio.h> int main() {int x;int n=0;scanf("%d", &x);n++;x /= 10;while (x > 0){n++;x /= 10;}printf("%d\n", n);return 0; }我們進行測試，可以看出結果正確。
1.2 while循環
單看語法的話，while和if非常相似，只用把判斷條件前面的if改為while即可。不同的是，括號里面的操作if只執行1次，而while要重復地執行。
//if: if (x > 0) {x /= 10;n++; }//while while (x > 0) {x /= 10;n++; }while的流程圖可以如下圖所示：
括號里面反復執行的叫做循環體。循環體內一定要有改變條件的機會，不然會一直在循環里面出不來。如下面這個例子，由于x大于0且x的值不會改變，因此n會一直加下去。
在上面一節我們寫過一段判斷整數位數的代碼。while前面的兩行代碼與循環體內的代碼一樣，那我們能夠把外面的代碼放進來嗎？
n++; x /= 10; while (x > 0) {n++;x /= 10; }我們來試一試。
#include <stdio.h> int main() {int x;int n=0;scanf("%d", &x);while (x > 0){n++;x /= 10;}printf("%d\n", n);return 0; }當我們輸入0時，結果為0，明顯錯誤。因為這個程序需要一些特殊的代碼來判斷輸入為0時的情況，即必須先執行一次循環體內的操作。
1.3 do-while 循環
問題引出
上面判斷整數位數的代碼(包括輸入為0)的算法流程應該是怎么樣的：
①用戶輸入x；
②初始化n為0；
③x = x / 10，去掉個位；
④n ++；
⑤如果x>0，回到3；
⑥否則n就是結果。
我們有沒有更好的結構使得先將事情做一輪然后再去判斷呢？這就是我們的do-while循環。在進入循環的時候不做檢查，而是在執行完一輪循環體的代碼之后，再來檢查循環的條件是否滿足。如果滿足則繼續下一輪循環，不滿足則結束循環。do-while的語法如下，注意不要忘了while后面的那個分號。
do
{
<循環體語句>
} while ( <循環條件> );
其流程圖如下圖所示：
do-while循環和while循環很像，區別是do-while在循環體執行結束的時候才來判斷條件。也就是說，無論如何循環都會執行至少一遍，然后再來判斷條件。與while循環相同的是，條件滿足時執行循環，條件不滿足時結束循環。因此，判斷整數位數的代碼可以寫成下面這樣。
do-while實現判斷整數位數代碼
#include <stdio.h> int main() {int x;int n=0;scanf("%d", &x);do{n++;x /= 10;}while (x > 0);printf("%d\n", n);return 0; }小測驗
1、while循環的條件滿足的時候循環繼續，而do-while的條件滿足的時候循環就結束了。
答案：錯誤
2、以下代碼片段執行結束后，變量i的值是多少？
答案：0
3、以下代碼片段執行結束后，變量i的值是多少？
答案：21
二、循環應用
2.1 循環計算
題目1：求一個數是2的多少次冪。(設置輸入的這個數是2的整數次冪)
#include <stdio.h> int main() {int x=64;int ret = 0;int t = x; //使用一個變量保存x，因為后面需要打印原始的x，后面x的值會改變while (x > 1){ret++;x /= 2;}printf("log2 of %d is %d\n", t, ret);return 0; }題目2：我們再看個例子，下面我有一段代碼。
#include <stdio.h>int main() {int count = 100;while ( count>= 0 ) {count--;printf("%d ", count);}printf("發射\n");return 0; }看著這段代碼，我們有以下幾個小問題：
①這個循環需要執行多少次？
②循環停下來的時候，有沒有輸出最后的0？
③循環結束后，count的值是多少？
小套路： 如果要模擬運行一個很大次數的循環，可以模擬較少的循環次數，然后作出推斷。我們先將count設置為3來看看。可以看出循環執行了4次，輸出了最后的0，循環結束后count的值為-1。
2.2 猜數游戲
題目
現在我們想做一個猜數游戲。讓計算機來想一個數，然后讓用戶來猜，用戶每輸入一個數，就告訴它是大了還是小了，直到用戶猜中為止，最后還要告訴用戶它猜了多少次。
思路
看到這個問題我們可以知道因為需要不斷重復讓用戶猜，所以需要用到循環，核心重點是循環的條件，尤其是循環終止的條件。我們用文字描述出我們設計代碼的思路：
1、計算機隨機想一個數，記在變量number里；
2、一個負責計次數的變量count初始化為0；
3、讓用戶輸入一個數字a；
4、count遞增（加一）；
5、判斷a和number的大小關系，如果a大，就輸出“大”；如果a小就輸出“小”；
6、如果a和number是不相等的（無論大還是小），程序轉回到第3步；
7、否則，程序輸出“猜中”和次數，然后結束。
代碼實現
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h>int main() { /* 需要使用stdlib.h和time.h兩個庫。 每次召喚rand()就得到一個隨機的整數。 加上srand(time(0))是為了讓得到的隨機整數更加真實。 將 隨機數%n 會得到一個∈[0, n-1]的整數。根據這個來產生1-100之間的數。 */srand(time(0));int number = rand()%100+1;int count = 0;int a = 0;printf("我已經想好了一個1到100之間的數。");//用do-while比較好，因此一定會執行一次do {printf("請猜這個1到100之間數：");scanf("%d", &a);if ( a > number ) {printf("你猜的數大了。");} else if ( a < number ) {printf("你猜的數小了。");}count ++;} while (a != number);printf("太好了，你用了%d次就猜到了答案。\n", count);return 0; }運行結果
我們來測試一下，可以看出結果正確。實際上，猜100內的整數最多用7次，具體原因我們后面分析。
2.3 算平均數
題目
讓用戶輸入一系列的正整數，最后輸入-1表示輸入結束，然后程序計算出這些數字的平均數，輸出輸入的數字的個數和平均數。
思路
①需要一個記錄讀到的整數的變量
②平均數要怎么算？只需要每讀到一個數，就把它加到一個累加的變量里，到全部數據讀完，再拿它去除讀到的數的個數就可以了。
③需要一個變量記錄累加的結果
④需要一個變量記錄讀到的數的個數
程序的算法流程如下圖所示：
代碼實現
#include <stdio.h>int main() {int sum = 0;int count = 0;int number;scanf("%d", &number);while ( number != -1 ) {sum += number;count ++;scanf("%d", &number);}printf("The average is %f.\n", 1.0 * sum / count);return 0; }運行結果
我們進行測試，可以看出結果正確。
2.4 整數求逆
題目
輸入一個正整數，輸出逆序的數。如輸入48102，輸出20184。這個問題會存在兩種情況。①對于一些以0結束的正整數，如700，輸出7。②對于一些以0結束的正整數，如700，輸出007
第一種情況代碼實現
#include <stdio.h>int main() {int x;scanf("%d", &x);int digit;int ret = 0;while ( x> 0 ) {digit = x%10;ret = ret*10 + digit;printf("x=%d,digit=%d,ret=%d\n", x, digit, ret);x /= 10;}printf("%d", ret);return 0; }進行測試，可以看出結果正確。
第二種情況代碼實現
#include <stdio.h>int main() {int x;scanf("%d", &x);int digit;int ret = 0;while ( x> 0 ) {digit = x%10;printf("%d", digit);ret = ret*10 + digit;x /= 10;}return 0; }進行測試，可以看出結果正確。
小測驗
1、以下哪種運算能從變量x中取得十進制最低位的數字
A. x / 10
B. x % 10
C. x * 10
D. 10 / x
答案：B
2、當需要累加一些值的時候，用來記錄累加結果的變量應該被初始為：
答案：0
總結
以上是生活随笔為你收集整理的C语言程序设计学习笔记：P4-循环的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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