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C语言循环与分支语句实例分析

发布时间：2022-04-13 10:40:48 作者：iii
来源：亿速云 阅读：126

C语言循环与分支语句实例分析

引言

C语言作为一种广泛使用的编程语言，其核心控制结构包括循环和分支语句。这些结构不仅构成了程序的基本逻辑框架，还直接影响程序的执行效率和可读性。本文将深入探讨C语言中的循环和分支语句，通过实例分析帮助读者更好地理解和应用这些控制结构。

1. 循环语句

循环语句是C语言中用于重复执行某段代码的结构。常见的循环语句包括for、while和do-while。

1.1 for循环

for循环是一种常用的循环结构，适用于已知循环次数的情况。其基本语法如下：

for (初始化表达式; 条件表达式; 更新表达式) {
    // 循环体
}

实例分析：

#include <stdio.h>

int main() {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("i = %d\n", i);
    }
    return 0;
}

输出：

i = 0
i = 1
i = 2
i = 3
i = 4

分析：

1.2 while循环

while循环适用于循环次数未知，但循环条件明确的情况。其基本语法如下：

while (条件表达式) {
    // 循环体
}

实例分析：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 0;
    while (i < 5) {
        printf("i = %d\n", i);
        i++;
    }
    return 0;
}

输出：

i = 0
i = 1
i = 2
i = 3
i = 4

分析：

1.3 do-while循环

do-while循环与while循环类似，但do-while循环至少执行一次循环体。其基本语法如下：

do {
    // 循环体
} while (条件表达式);

实例分析：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 0;
    do {
        printf("i = %d\n", i);
        i++;
    } while (i < 5);
    return 0;
}

输出：

i = 0
i = 1
i = 2
i = 3
i = 4

分析：

2. 分支语句

分支语句用于根据条件选择执行不同的代码块。常见的分支语句包括if、if-else、switch。

2.1 if语句

if语句用于在满足条件时执行某段代码。其基本语法如下：

if (条件表达式) {
    // 代码块
}

实例分析：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    if (a > 5) {
        printf("a is greater than 5\n");
    }
    return 0;
}

输出：

a is greater than 5

分析：

2.2 if-else语句

if-else语句用于在满足条件时执行某段代码，否则执行另一段代码。其基本语法如下：

if (条件表达式) {
    // 代码块1
} else {
    // 代码块2
}

实例分析：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 3;
    if (a > 5) {
        printf("a is greater than 5\n");
    } else {
        printf("a is less than or equal to 5\n");
    }
    return 0;
}

输出：

a is less than or equal to 5

分析：

2.3 switch语句

switch语句用于根据变量的值选择执行不同的代码块。其基本语法如下：

switch (表达式) {
    case 常量1:
        // 代码块1
        break;
    case 常量2:
        // 代码块2
        break;
    ...
    default:
        // 默认代码块
}

实例分析：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 2;
    switch (a) {
        case 1:
            printf("a is 1\n");
            break;
        case 2:
            printf("a is 2\n");
            break;
        case 3:
            printf("a is 3\n");
            break;
        default:
            printf("a is not 1, 2, or 3\n");
    }
    return 0;
}

输出：

a is 2

分析：

3. 综合实例分析

为了更好地理解循环和分支语句的应用，下面通过一个综合实例进行分析。

实例：

编写一个程序，要求用户输入一个整数，判断该整数是否为素数（质数），并输出结果。

代码实现：

#include <stdio.h>

int main() {
    int num, i, flag = 0;

    printf("Enter a positive integer: ");
    scanf("%d", &num);

    if (num <= 1) {
        printf("%d is not a prime number.\n", num);
        return 0;
    }

    for (i = 2; i <= num / 2; i++) {
        if (num % i == 0) {
            flag = 1;
            break;
        }
    }

    if (flag == 0) {
        printf("%d is a prime number.\n", num);
    } else {
        printf("%d is not a prime number.\n", num);
    }

    return 0;
}

分析：

  1. 输入处理：

    • printf("Enter a positive integer: ");：提示用户输入一个正整数。
    • scanf("%d", &num);：读取用户输入的整数并存储在变量num中。

  2. 边界条件处理：

    • if (num <= 1)：如果num小于等于1，直接输出num不是素数，并结束程序。

  3. 素数判断：

    • for (i = 2; i <= num / 2; i++)：从2开始遍历到num的一半，检查num是否能被i整除。
    • if (num % i == 0)：如果num能被i整除，设置flag为1，并跳出循环。

  4. 结果输出：

    • if (flag == 0)：如果flag为0，说明num是素数，输出相应信息。
    • else：否则，输出num不是素数的信息。

示例运行：

Enter a positive integer: 29
29 is a prime number.

Enter a positive integer: 15
15 is not a prime number.

4. 循环与分支语句的嵌套

在实际编程中，循环和分支语句经常需要嵌套使用，以实现更复杂的逻辑。

实例：

编写一个程序，输出1到100之间的所有素数。

代码实现：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i, j, flag;

    for (i = 2; i <= 100; i++) {
        flag = 0;
        for (j = 2; j <= i / 2; j++) {
            if (i % j == 0) {
                flag = 1;
                break;
            }
        }
        if (flag == 0) {
            printf("%d ", i);
        }
    }

    return 0;
}

分析：

  1. 外层循环：

    • for (i = 2; i <= 100; i++)：遍历2到100之间的所有整数。

  2. 内层循环：

    • for (j = 2; j <= i / 2; j++)：检查当前整数i是否为素数。
    • if (i % j == 0)：如果i能被j整除，设置flag为1，并跳出内层循环。

  3. 结果输出：

    • if (flag == 0)：如果flag为0，说明i是素数，输出i。

示例运行：

2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83 89 97

5. 循环控制语句

在循环中，有时需要提前结束循环或跳过某次循环。C语言提供了break和continue语句来实现这些功能。

5.1 break语句

break语句用于立即终止当前循环，跳出循环体。

实例分析：

#include <stdio.h>

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

输出：

i = 0
i = 1
i = 2
i = 3
i = 4

分析：

5.2 continue语句

continue语句用于跳过当前循环的剩余部分，直接进入下一次循环。

实例分析：

#include <stdio.h>

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

输出：

i = 0
i = 1
i = 2
i = 3
i = 4
i = 6
i = 7
i = 8
i = 9

分析：

6. 循环与分支语句的优化

在实际编程中，合理使用循环和分支语句可以提高程序的执行效率和可读性。以下是一些优化建议：

  1. 减少循环次数：

    • 在循环中尽量减少不必要的计算和操作，避免重复计算。

  2. 提前终止循环：

    • 使用break语句提前终止循环，避免不必要的迭代。

  3. 避免嵌套过深：

    • 尽量减少循环和分支语句的嵌套层数，提高代码的可读性。

  4. 使用switch语句代替多重if-else：

    • 当条件较多时，使用switch语句可以提高代码的可读性和执行效率。

7. 总结

C语言中的循环和分支语句是构建程序逻辑的基础。通过本文的实例分析，读者可以更好地理解和应用这些控制结构。在实际编程中，合理使用循环和分支语句，可以提高程序的执行效率和可读性。希望本文的内容能够帮助读者在C语言编程中更加得心应手。

参考文献

  1. Kernighan, B. W., & Ritchie, D. M. (1988). The C Programming Language. Prentice Hall.
  2. Prata, S. (2013). C Primer Plus. Addison-Wesley.
  3. King, K. N. (2008). C Programming: A Modern Approach. W. W. Norton & Company.

注： 本文中的代码实例均在GCC编译器下测试通过，读者在实际编程中可根据需要进行调整和优化。

推荐阅读：
  1. Python分支语句与循环语句应用实例分析
  2. Python中分支语句与循环语句实例详解

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