Linux和C语言（Day05）

一、学习内容

循环结构
1. 四种循环

重复结构，反复的执行某一部分代码。 C语言中提供了四种循环方式——非标准的goto循环，标准的while循环、do-while循环、for循环。其中goto循环会改变程序流程走向，是有害的，不建议使用，但是高级语言又应该保留goto语句。四种循环语句是可以相互转换的，但是自身又是有区别的，具体的区别看下面。

goto循环
1. Loop: if(){ 执行语句; goto Loop; }
2. 执行逻辑：遇见goto，回到goto执行的地方。
while循环
1. while(表达式){ 循环体; }
2. 执行逻辑：先判断while()表达式为真，执行循环体；为假，不执行。
do-while循环
1. do{ 循环体; }while(表达式);
2. 执行逻辑：先执行循环体，再判断while()表达式，表达式为真，继续执行循环体；为假，不执行。
for循环
1. for(表达式1; 表达式2; 表达式3){ 循环体; }
2. 表达式1：初始值/起始值 i=1 i=0 i=20 表达式2：循环控制条件 i<=10 i<100 i<10 表达式3：增量变化 i++ i+=2 i++
3. 执行逻辑：表达式1 --> 表达式2 --为真--> 循环体 --> 表达式3 --> 表达式2 --为真--> 循环体 --为假--> 结束 --为假--> 结束
1、循环有两种控制方式：计数控制和条件控制 eg: 三次密码验证 VS 输入密码直到正确登录为止买5个苹果【计数】买10斤苹果【条件】

2、循环有两种实现方式：当型循环和直到型循环当型循环：先判断再执行 while for 直到型循环：先执行再判断 do-while

3、循环语句可以相互转换、相互嵌套

4、while和do-while的区别？ ①语法不一样 ②while先判断再执行，最少执行0次；do-while先执行再判断，最少执行1次

5、for循环的注意事项 for(表达式1; 表达式2; 表达式3)，表达式1 2 3都可以省略，两个分号不可以省略 for(;;) 死循环 for(;1;) 死循环 for(;0;) 不执行

6、如何选用循环计数控制循环优先选用 for 结构最简单条件控制循环可以选用 while 询问是否继续输入选用 do-while 不建议使用goto实现循环

7、goto和while、for循环的区别

goto不是一个循环，跳转，会影响代码的可读性

while适用于已知条件的循环

for适用于已知次数的循环
1. 控制语句
  1. break语句
    1. break 终止中断
    2. 作用：①跳出switch语句 ②跳出while do-while for循环语句，结束靠近它的的那一层循环
    3. 注意：不能单独加在if语句中
  2. continue语句
    1. continue 继续
    2. 作用：用于while do-while for循环，表示跳过本次循环，继续下一次循环
  3. return语句
    1. return 返回
    2. 作用：结束函数
2. 循环嵌套
  1. 在一个循环中还嵌套另外一个循环。
  2. 嵌套格式：
    for+for for+while for+dowhile
    while+for while+while while+dowhile
    dowhile+for dowhile+while dowhile+dowhile

3.脑图：

二、作业

考虑到多重循环对程序效率的影响，以下哪种实现效率较高？为什么？(泰华智慧)

(a)循环次数大的放在外层，循环次数小的放在内层;

(b)循环次数小的放在外层，循环次数大的放在内层;

解析：

时间复杂度：假设有两个嵌套的循环，外层循环迭代 m 次，内层循环迭代 n 次。整个程序的运行时间复杂度为 O(m * n)。如果 m 比 n 小，那么内层循环的开销会被重复 m 次，而外层循环只执行 n 次。因此，将较小的循环放在外层，可以减少总体的计算量。

解答：

（b）

2.请简述以下两个 for 循环的优缺点。(山大华天，登虹科技)

(1)、
for(i=0; i<N; i++)
{
    if(condition)
        DoSomething();
    else
        DoOtherthing();
}
(2)、
if(condition)
{
    for(i=0; i<N; i++)
        DoSomething();
}
else
{
    for(i=0; i<N; i++)
        DoOtherthing();
}

解析：

这两个 `for` 循环结构在性能和逻辑上的优缺点可以从以下几个方面来分析：

1. 结构 (1) 的优缺点

优点：

-简单直观：这个结构更简单明了，无需额外的条件判断来控制不同的循环行为。

-条件变化处理：每次迭代中都会检查 `condition`，这样可以处理动态变化的条件情况（假如 `condition` 在循环内可能会改变）。

缺点：

- 条件检查开销：每次迭代中都要进行条件检查，这可能会增加不必要的开销，尤其是 `N` 很大的时候。

- 性能不稳定：如果 `DoSomething()` 和 `DoOtherthing()` 的执行时间相差很大，这种结构可能会导致性能不稳定，特别是在 `condition` 经常切换的情况下。

2. 结构 (2) 的优缺点

优点：

减少条件检查开销：只需要在循环开始之前进行一次条件检查，这样每次迭代中不再需要重复条件判断，从而减少了开销。

-性能优化：如果 `DoSomething()` 和 `DoOtherthing()` 执行时间相差较大，这种结构可以将条件检查与循环分离，从而优化性能。

缺点：

-不适合动态条件：如果 `condition` 在循环过程中可能会发生变化，这种结构将无法适应动态变化的条件，因为循环体始终是固定的。

- 复杂度增加：对于复杂的条件和循环，可能需要额外的代码来处理不同的情况，使得代码的逻辑更加复杂。

总结

- 选择 (1)当你需要每次迭代中都对 `condition` 进行检查时，特别是在 `condition` 可能会动态变化的情况下。

- 选择 (2) 当 `condition` 在循环开始时是静态的，并且你希望通过减少条件检查的开销来优化性能时。
do-while语句的循环体( ) (鲁科安全)

A. 可能一次都不执行 B. 至少执行一次

C. 由循环条件决定次数 D. BC均正确

解析：

do-while 语句的特点是循环体 至少执行一次。这是因为 do-while 循环在每次循环迭代之前都会检查循环条件，而循环体在条件检查之前已经执行了一次。

解答：

5.求1~100的和，写作for(int s=0,i=1;;++i) ；(富士安全)

解析：

int i = 1：初始化循环变量 i 为 1。i <= 100：循环条件，当 i 小于或等于 100 时继续执行循环。++i：在每次循环结束时，将 i 增加 1。sum += i：将 i 的值累加到 sum 中。

解答：

i<=100
s+=i

6.程序如下，运行结果为：(中科四平)

#include <stdio.h>
#define N 4
void main()
{
    int i;
    int x1=1,x2=2;
    printf("\n");
    for(i=1;i<=N;i++)
    {
        printf("%4d%4d",x1,x2);
        if(i%2==0)
        printf("\n");
        x1=x1+x2; //3 8 21
        x2=x2+x1; //5 13 34
    }
}

解析：

int x1 = 1, x2 = 2;：初始化两个变量 x1 和 x2，分别为 1 和 2。printf("\n");：输出一个换行符，以确保输出的开始位置在新的一行。for(i = 1; i <= N; i++)：循环 N 次（这里 N 的值是 4）。在每次循环中，程序执行以下操作：printf("%4d%4d", x1, x2);：以宽度为 4 的字段宽度打印 x1 和 x2 的值。if(i % 2 == 0) printf("\n");：每当 i 为偶数时（即每两次循环），打印一个换行符。x1 = x1 + x2;：更新 x1 的值为 x1 + x2。x2 = x2 + x1;：更新 x2 的值为 x2 + x1。

解答：

最终输出： 1 2 3 5
8 13 21 34

改进版输出斐波那契

7.有以下程序段，int k=0; while(k=1) k++;则while循环执行的次数是( ) (杭州快越科技，山东大齐通讯，山东信通电子)

A. 一次也不执行 B. 执行1次
B. 有语法错，不能执行 D. 无限次

解析：

While语句，最开始i=0;i<10为true，进入循环体，进入判断语句if（i<1）判断为真，所以执行continue

Continue语句被执行，这会跳过剩下的循环体部分（包括 i++）并回到循环开始的位置。所以i一直为0，程序进入死循环

解答：

8.语句while(!E)中表达式!E等价于( ) (杭州快越科技)

A.E == 1 B. E != 0 C. E != 1 D. E==0

解析：

在 `while(!E)` 语句中，`!E` 是 `E` 的逻辑非运算符。它的作用是将 `E` 的布尔值取反，即如果 `E` 为 `true`（非零），`!E` 为 `false`（0）；如果 `E` 为 `false`（0），`!E` 为 `true`（非零）。

等价关系分析

`!E` 为 `true` 当 `E` 为 0。

`!E` 为 `false` 当 `E` 为非零值。

所以，`while(!E)` 语句中的 `!E` 其实是判断 `E` 是否为 0。也就是说：

当 `E` 为 0 时，`!E` 为 `true`，`while(!E)` 条件满足，循环继续。

当 `E` 不为 0 时，`!E` 为 `false`，`while(!E)` 条件不满足，循环终止。

因此，`!E` 等价于 `E == 0`。

解答：

9.goto语句有什么作用？(深圳元征信息科技)

解析：

无条件跳转：goto 语句通过跳转到程序中的标签位置，可以使控制流直接跳到标记的代码行。

跳过代码：它可以跳过不需要执行的代码，特别是在复杂的条件分支和循环中。错

误处理：在一些情况下，goto 可以用来实现错误处理和清理代码。例如，在函数中进行资源释放操作时，使用 goto 可以避免重复的代码。

10.语句for( ；1 ；) 有问题吗？它是什么作用？(深圳元征信息科技)

解析：

没问题，for(;1;)相当于while（1）{} 是一种创建无限循环的简洁方式也就是死循环

11.下面代码是否有错，如果有，错在哪里？(深圳元征信息科技)

int main()
{
   float a=3;
    switch(a)
    {
      case 3:
         printf("a");
    }
    return 0;
}

解析：

有错，错在对a的定义上，因为swith和case标签后面跟的都是整型表达式或，而float定义的浮点型
1. 12.break 语句的正确的用法是 ( ) (福建新大陆)

A.无论在任何情况下，都中断程序的执行，退出到系统下一层

B. 在多重循环中，只能退出最靠近的那一层循环语句

C. 跳出多重循环

D. 只能修改控制变量

解析：

这是错误的。break 语句只退出其所在的循环或 switch 语句，而不是整个程序或系统。

这是正确的。break 语句只能退出它所在的那一层循环或 switch 语句。如果有嵌套的循环结构，break 只影响最内层的循环或 switch 语句。

这是不准确的。break 语句不能直接跳出多重循环结构中的所有层次。如果需要退出多层循环，可以使用标志变量或 goto 语句（尽管 goto 一般不推荐使用）。

这是错误的。break 语句不涉及修改控制变量，它的作用是终止循环或 switch 语句的执行。

解答：

13.若输入 B，则以下程序运行后的输出结果是 ( ) (智洋创新)

int main(void)
{
    char grade;
    scanf("%c", &grade);
    switch (grade)
    {
        case 'A':
                            printf(">=85");
        case 'B':
        case 'C':
                            printf(">=60") :
                   case 'D':
            printf("<60");
        default:
            printf("error.");
    }
}
A. error. B. >=60   C. >=85   D. >=60<60error.

解析：

Case击穿，因为输入的B所以进入case’B’,然后进入case’C’由于没有break；跳出循环，所以一直向下执行程序，从而一步一步打印’>=60<60error.’

解答：
D

14.下列各个错误中，哪一个不属于编译错误 ( ) (苏州特点电子科技)

A. 改变x 原值 3 为 5 ，写作“ x==5 ;”
B. 花括号不配对
C. 复合语句中的最后一条语句后未加分号
D. 变量有引用、无定义

解析：

A.

这是一个逻辑错误而非编译错误。x == 5; 是一个比较操作，判断 x 是否等于 5，但没有执行任何操作。编译器不会报错，但代码不会按照预期执行。因此，这不是编译错误。

B.

这会导致编译错误。编译器会因为括号不匹配而报错。

C.

如果复合语句中的最后一条语句没有分号，那么编译器会报错。因此，这也是一个编译错误。

D.

这是典型的编译错误。如果变量在引用时没有定义，编译器会报出未定义的标识符错误。

解答：

15.下面代码的功能是输出以下形式的金字塔图案是：(华三外协，紫光云数，新华三)

*

***

*****

*******

int i, j;

for(i = 1; i<= 4; i++)

{

        for(j = 1; j<= 4 - i; j++)

        {

            printf(“ “);

        }

        for(j = 1; j <= _______; j++)

        {

            printf(“*”);

        }

        printf(“\n”);

}

在下划线处应填入的是：( )

A. i           B. 2 * i - 1                  C. 2 * i + 1                 D. i + 2

解析：

A.

如果填入 i，那么每行的星号数量将是 1, 2, 3, 4，这不符合题目要求的金字塔形状。

B.

填入 2 * i - 1，将得到 1, 3, 5, 7，这正好符合题目要求的金字塔形状。

C.

填入 2 * i + 1，将得到 3, 5, 7, 9，比要求的星号数量多出两个，不符合要求。

D.

填入 i + 2，将得到 3, 4, 5, 6，这也不符合题目要求。

解答：

16.请实现如下功能：(威海精讯畅通)

输入一排n个数，第一个数为后面所有的数的个数。统计这后面所有数中，正数、零和负数的个数。

输入：

XXX

输出：

正数个数：XXX

零个数：XXX

负数个数：XXX

示例：

输入 7 -2 0 6 5 -3.2 0 2.5

程序输出正数个数：3

零个数：2

负数个数：2

解答：


#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{

    int n, i;
    int positiveCount = 0, zeroCount = 0, negativeCount = 0;
    float num;

    // 读取第一个数，即后面要处理的数的个数
    scanf("%d", &n);

    // 读取后面的 n 个数并统计正数、零和负数的个数
    for (i = 0; i < n; i++) {
        scanf("%f", &num);
        if (num > 0) {
            positiveCount++;
        } else if (num == 0) {
            zeroCount++;
        } else {
            negativeCount++;
        }
    }

    // 输出结果
    printf("正数个数：%d\n", positiveCount);
    printf("零个数：%d\n", zeroCount);
    printf("负数个数：%d\n", negativeCount);

	return 0;
}

17.请实现一下功能：(威海精讯畅通)

输入任意两个数，输出两数之间（包括这两个数）偶数之和。

输入：

XXX XXX

输出：

XXX 到XXX偶数之和为：XXX

示例：

输入 1 10

程序输出 1到10偶数之和为：30

解答：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
	int a,b;
	scanf("%d %d",&a ,&b);
	int i=a;
	int sum=0;
	for(i=a;i<=b;i++){
		if(i%2 == 0){
			sum +=i;
		}
	}
	printf("%d到%d之间偶数之和为：%d\n",a ,b ,sum);
	return 0;
}

18.编程求 2000 以内的所有“完数”。所“完”是指一个数恰好等于它的因子值之和，例如:6是完数，因为 6=1+2+3。 (戈尔特西斯)

解答：

#include <stdio.h>

int main() {
    int perfectNumbers[10];  // 假设2000以内最多有10个完数
    int count = 0;  // 用于记录完数的个数

    // 遍历1到2000的所有数字
    for(int num = 1; num <= 2000; num++) {
        int sum = 0;

        // 找出num的所有因子
        for(int i = 1; i <= num / 2; i++) {
            if(num % i == 0) {
                sum += i;  // 将因子加到sum中
            }
        }

        // 如果因子之和等于num，则num是完数
        if(sum == num) {
            perfectNumbers[count] = num;
            count++;
        }
    }

    // 输出所有找到的完数
    printf("2000以内的完数有：\n");
    for(int i = 0; i < count; i++) {
        printf("%d\n", perfectNumbers[i]);
    }

    return 0;
}

19.完成一个 32 位整数型数按 10 进制倒置的程序；当越界后返回值为 0。 (北京君正集成电路)

例如：输入 1234；输出为 4321

输入-1234；输出为-4321

输入为 1023456789，输出为 0

解答：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
	int a=0;
	printf("请输入一个数字\n");
	scanf("%d",&a);
	if(a > INT_MAX/10 || a < INT_MIN){
		printf("输入错误\n");
		return 0;
	}
	int sum=0;
	while(a != 0){
		int ys=a%10;
		a = a/10;
		sum =sum*10+ys;
	}
	printf("%d \n",sum);
	return 0;
}

三、总结

注意事项：

循环条件：确保循环条件会在某个时刻变为假，避免死循环。

代码可读性：避免在for循环中使用复杂表达式，保持代码简洁明了。

资源管理：在循环中注意资源释放与管理，避免占用过多系统资源。

运用方法总结：

for循环：用于需要明确控制循环次数的场景，如遍历数据集。

while循环：用于条件控制场景，如用户输入验证。

do-while循环：用于需要至少执行一次的场景，如菜单操作提示。

goto循环：除非特殊需要，通常使用其他循环结构替代。

循环的控制方式

计数控制：用于已知循环次数的场景，优先选用for循环。

条件控制：用于循环次数未知，需根据条件判断的场景，常用while或do-while循环。

当型循环与直到型循环

当型循环：先判断条件再执行循环体，常用于while和for循环。

直到型循环：先执行循环体再判断条件，常用于do-while循环。