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循环结构中，程序会重复地执行同一段代码，直到条件不再满足，或者遇到强行跳出语句。循环结构主要包括while循环、do…while循环和for循环，这3种循环语句可以相互转换。所谓循环控制，就是通过循环控制变量和条件表达式，以及break语句、continue语句和goto语句，控制程序的重复执行过程，当不符合循环条件时停止循环。循环结构可以使程序代码更加简洁，减少冗余，是程序设计人员必须掌握的。
本章知识架构及重难点如下：
while循环语句的一般形式如下：
while(表达式) 语句块;
其中，“表达式”一般是关系表达式或逻辑表达式，表示循环条件，值是一个逻辑真值或假值。
while循环的执行过程为：先计算“表达式”的值，当值为真（非0）时，执行“语句块”；执行完“语句块”，再次计算“表达式”的值，如果为真，继续执行“语句块”……这个过程会一直重复，直到“表达式”的值为假（0），就退出循环，执行while循环后面的代码。流程图如图5.1所示。
循环语句块通常是用大括号括起来的多条简单语句，又称为循环体。循环语句反复执行的就是循环体中的内容。
【实例5.1】 计算1～10的累加和（while版）。 （实例位置：资源包\TM\sl\5\1）
图5.1 while循环流程图
计算1～10的累加和就是计算1+2+…+10。使用while循环求解时，需要有一个变量从1变化到10，将该变量命名为i。i既作为整个循环的控制变量（循环条件为i<=10），又作为依次累加的数。还需要一个变量sum，不断和i进行加法运算，并记录运算结果。变量i每增加1时，就和变量sum进行一次加法运算，因此变量sum记录的就是累加和。本例程序的流程图如图5.2所示。
具体代码如下：
程序先对变量sum和i进行初始化，然后执行while循环。循环条件是i<=10，要执行的循环体是一个复合语句，语句“sum=sum+i;”完成累加功能，语句“i++;”完成由1到10的递增变化。当i<=10时，反复执行循环体，一共要执行10次。程序运行结果如图5.3所示。
图5.2 实例5.1流程图
图5.3 while版计算1～10累加和
初学循环语句时，读者经常会因为错写条件表达式，使循环多执行一次或少执行一次，这类错误称为“差一错误”。例如，把number <= 20写作number < 20，就会少执行一次循环。
使用while循环的注意事项如下：
（1）“表达式”不能为空，如果为空则不合法。
（2）“表达式”中，可以用非0代表逻辑真值（true），用0代表逻辑假值（false）。
例如，下述语句是一个无限循环语句。此时循环体中必须有结束循环的条件，否则系统将陷入死循环。
while(1)
{ ... }
下述语句是一个不会进行循环的语句。
while(0)
{ ... }
（3）循环体中必须有改变“表达式”值的语句，否则将成为死循环。
（4）“while(条件表达式)”后面不能添加英文分号（;）。
编程训练（答案位置：资源包\TM\sl\5\编程训练\）
【训练1】打印100次名字 利用while循环，输出100个自己的名字。
【训练2】单细胞细菌繁殖实验 生物实验室做单细胞细菌繁殖实验，每一代细菌数量都会成倍数增长。一代菌落中只有1个细菌，二代菌落中分裂成2个细菌，三代菌落中分裂成4个细菌，以此类推，请问第十二代菌落中的细菌数量。
do...while循环语句的一般形式如下：
do
语句块
while(表达式);
其中，do为关键字，必须与while配对使用；do与while之间的语句为循环体，同样用大括号括起来；“表达式”同样是关系表达式或逻辑表达式，表示循环条件，值是一个逻辑真值或假值。
do…while循环与while循环的不同之处在于：它会先执行语句块，再判断表达式是否为真。如果为真，则继续循环；如果为假，则终止循环。因此，do…while循环至少要执行一次语句块。
do...while循环语句的流程图如图5.4所示。值得注意的是，do...while循环后要有分号“;”。
【实例5.2】 计算1～10的累加和（do…while版）。 （实例位置：资源包\TM\sl\5\2）
图5.4 do...while循环流程图
图5.5 实例5.2流程图
本实例中，将使用do…while循环语句求解1～10的累加和。do...while循环和while循环实现累加的循环体语句相同，只是执行循环体的先后顺序不同。本例程序的流程图如图5.5所示，具体代码如下：
程序运行结果如图5.6所示。
图5.6 do...while版计算1～10累加和
程序中先将变量sum和i初始化，然后执行循环体，进行累加赋值运算和变量i自增运算，接着判断循环条件，看变量i的值是否已经大于10，如果大于则跳出循环，否则就继续执行循环体。
使用do…while循环的注意事项如下。
（1）即使循环条件不成立，循环体也会执行一次。使用时要注意各变量的变化。
（2）表达式不能为空，如果为空则不合法。
（3）表达式可以用非0代表逻辑真值（true），用0代表逻辑假值（false）。
（4）循环体中必须有改变条件表达式值的语句，否则将成为死循环。
（5）“while(条件表达式)”后面要添加英文分号“;”。
while循环是“先判断，后执行”，do…while循环是“先执行，后判断”。也就是说，当初始条件不成立时，while循环一次也不会执行，而do…while循环会执行一次。
编程训练（答案位置：资源包\TM\sl\5\编程训练\）
【训练3】模拟用户登录 模拟用户登录，如果用户输入密码错误，要求用户再次输入，直到输入正确密码。
【训练4】猴子摘桃 猴子第一天摘下若干个桃子，当即吃了一半，还不过瘾，又多吃了一个。第二天早上又将第一天剩下的桃子吃掉一半，又多吃了一个。以后每天早上都吃前一天剩下的一半零一个。到第10天早上想再吃时，发现只剩下一个桃子了。编写程序，求猴子第一天共摘了多少个桃子，利用do…while循环计算。
for循环语句的一般格式如下：
for(表达式1;表达式2;表达式3) 语句块
其中，“表达式1”仅在第一次循环时执行，通常是一个赋值表达式，用来对循环变量进行初始化赋值；“表达式2”是一个关系表达式，又称为循环条件，决定了是否还要继续下次循环；“表达式3”通常是一个带有自增或自减操作的表达式，用于使循环条件逐渐变得“不成立”。
for循环的执行过程如下，其流程图如图5.7所示。
（1）先执行“表达式1”。
（2）再执行“表达式2”，如果其值为真（非0），则执行循环体，否则结束循环。
（3）执行完循环体后，再执行“表达式3”。
（4）重复执行步骤（2）和（3），直到“表达式2”的值为假，就结束循环。
【实例5.3】 计算1～10的累加和（for版）。 （实例位置：资源包\TM\sl\5\3）
计算1～10累加和需要有一个循环控制变量i和一个记录累加和的变量sum。for循环的3个表达式中，“表达式1”对循环控制变量i赋初值，“表达式2”给出循环条件i<=10，“表达式3”实现循环控制变量i由1到10的递增变化。具体代码如下：
实例5.3的流程图如图5.8所示，程序运行结果如图5.9所示。
图5.7 for循环执行过程
图5.8 for循环计算1～10的累加和
图5.9 程序运行结果
对比实例5.1和实例5.3，可以清晰地发现，for循环之所以有3个表达式，其实就是将while或do…while循环中有关循环控制变量赋初值（i=1;）、循环控制变量自增变化（i++;）的两处代码也都合并到了for后的括号中。因此，整体代码看起来更加紧凑、灵活。
初学for语句时，读者很容易误用逗号去分隔3个表达式。例如：
for(i=1,i<100,i++)
注意，这里代表的是3个语句，因此要用分号进行分隔。
使用for循环的注意事项如下。
（1）变量一般声明在for循环语句外，也可以直接在表达式1中声明变量。例如：
（2）for循环中的表达式1、表达式2、表达式3都可以省略，但分号必须保留。
省略表达式1时，需要在for循环外声明循环控制变量i并赋初值。例如：
如果在循环外声明了变量i却忘记赋初值，程序能通过编译，但运行结果通常是错误的。因为编译器会为变量赋一个默认初值（一般为一个比较大的负数），从而导致程序运行结果不正确。
省略表达式2，也就是省略了循环终止条件，如果不做其他处理，程序将陷入死循环。死循环对程序的危害很大，一定要避免。
省略表达式3时，需要在for循环体中加入修改变量的语句。
省略表达式1和表达式3后，就和while循环一样了。例如：
编程训练（答案位置：资源包\TM\sl\5\编程训练\）
【训练5】判断是否为素数 使用for循环，判数某个输入的数是否是素数（即质数）。
【训练6】计算小球第6次反弹的高度 一个球从80m高度自由落下，每次落地后反弹的高度为原高度的一半，第6次落地时共经过多少米？第6次反弹多高？
循环控制包含两方面的内容，一是循环控制变量的变化方式，二是循环控制的跳转。循环控制的跳转需要用到break和continue关键字，这两条跳转语句的跳转效果不同，break是中断整个循环体，continue是跳出该循环体的本次执行。除此以外，goto语句也可以用来跳出循环。
无论是for循环，还是while、do...while循环，都需要有一个循环控制变量。
循环控制变量，就是循环过程中用来控制循环次数和循环条件的变量。它通常作为循环的计数器，用于追踪循环的进度和控制循环的终止条件。在for循环中，循环控制变量在循环的起始时进行初始化，并在每次循环迭代中更新其值。
循环控制变量的变化方式有两种：一是递增，二是递减。使用递增方式还是递减方式，与循环条件以及变量的初值和限定范围值有关。如果初始值大于限定范围值，使用递减方式；如果初值小于限定范围值，使用递增方式。
【实例5.4】 计算1～10的累加和（递减版）。 （实例位置：资源包\TM\sl\5\4）
使用循环变量的递减方式计算1～10累加和。程序代码如下：
程序中，在for循环的“表达式1”中声明变量i并赋初值10；“表达式2”中限定循环控制变量i是否大于等于1，如果小于1，就停止循环；“表达式3”使循环控制变量由10～1递减变化，程序输出结果仍是“the result :55”。
4.5节中介绍了break语句可以跳出switch结构。在循环结构中，同样可用break语句跳出当前循环体，从而中断当前循环。
在3种循环语句中使用break语句的形式如图5.10所示。
【实例5.5】 遇到负数就退出。 （实例位置：资源包\TM\sl\5\5）
本实例中，使用for循环输入10个数，将这10个数进行累加，但是当输入负数时，立即停止累加，直接输出之前数据的累加结果。具体代码如下：
程序中需要用户输入10个数，然后计算10个数的和，但当输入的数为负数时，就退出整个for循环，停止累加，并输出前面累加的结果。例如，依次输入4个正数，当第5个输入数为-1时，退出循环，输出前4个正数的累加结果。程序运行效果如图5.11所示。
图5.10 break语句的使用形式
图5.11 程序运行结果
当存在多层循环嵌套时，break语句只会使程序流程跳出包含它的内层循环结构，即只能跳出一层循环。
continue语句是对break语句的补充。continue不是立即跳出循环体，而是跳过本次循环结束前的语句，回到循环的条件测试部分，重新开始执行循环。在for循环语句中遇到continue后，首先执行循环的增量部分，然后进行条件测试。在while和do…while循环中，continue语句使控制直接回到条件测试部分。
在3种循环语句中使用continue语句的形式如图5.12所示。
图5.12 continue语句的使用形式
【实例5.6】 跳过负数继续累加。 （实例位置：资源包\TM\sl\5\6）
本实例要求，遇到负数就跳过，继续累加下面的数据，最后输出累加结果。具体代码如下：
程序中需要用户输入10个数，然后计算10个数的和。当输入的数为负数时，退出本轮循环（即本轮不再执行“sum+=n;”语句，也就是不对负数进行累加），直接进行下一轮循环。例如，输入9个数全为1，还有一个数为-1，最终输出结果为9。
goto语句又称为无条件跳转语句，用于改变语句的执行顺序。goto语句的一般格式如下：
goto 标签;
其中，标签是用户自定义的一个标识符。goto语句可将程序跳转到由“label:”代码定义的标签处继续执行。
【实例5.7】 计算1～10的累加和（goto版）。 （实例位置：资源包\TM\sl\5\7）
本实例中，使用if语句判断变量是否小于10，如果小于就用goto语句跳转到标签label处，使变量进行累加并自增。具体代码如下：
本例程序中，通过goto语句和标签实现了一定的循环功能。当语句执行到“if (i<10)”时，如果条件成立，就跳转到标签“label:”处，再一次执行循环变量i的自增运算和累加求和运算。当i自增至10时，计算完累加和，发现“if (i<10)”条件不满足，不再跳转，而是输出累加和计算结果。
使用goto语句时的注意事项如下。
（1）定义标签时，其后不能紧跟“}”。例如，下面的程序代码是非法的。
上述代码中，标签后没有执行代码，因此会出现编译错误。解放方法为：补充对应的执行代码。
（2）goto语句不能跳过除复合语句外的其他变量定义语句。例如，下面代码中goto语句试图跳过变量i的定义语句，导致编译错误。
解决方法为：将变量定义放在复合语句中。
goto语句是一种古老的跳转语句，会使程序的执行顺序变得混乱，CPU执行效率也较低。因此，实际开发中要慎用goto语句。
编程训练（答案位置：资源包\TM\sl\5\编程训练\）
【训练7】蜗牛多久能爬到井口 有一口井深10m，一只蜗牛从井底向井口爬，白天向上爬2 m，晚上向下滑1 m，问多少天可以爬到井口。
【训练8】输出可以使用的座位号 某剧院发售演出门票，演播厅观众席有4排，每排有10个座位。为了不影响观众视角，在发售门票时，屏蔽掉最左一列和最右一列的座位。编写程序，输出可以使用的座位号。
循环有for、while、do...while 3种方式，这3种方式可以相互嵌套。例如，在for循环中嵌套for循环：
在while循环中嵌套for循环：
【实例5.8】 打印金字塔形状。 （实例位置：资源包\TM\sl\5\8）
使用嵌套的for循环输出由字符“*”组成的5层金字塔形状。第1层有一个“*”，第2层有两个“*”……第5层有5个“*”。具体代码如下：
程序中，最外层的for循环控制输出的行数，内层的第一个for循环控制字符“*”前的空格数，第二个for循环控制输出字符“*”的个数。内层第一个循环中，随着行数的增加，字符“*”前的空格数越来越少。内层第二个for循环中，输出和行号有关的奇数个字符“*”。程序运行结果如图5.13所示。
图5.13 打印金字塔形状
【实例5.9】 输出乘法口诀表。 （实例位置：资源包\TM\sl\5\9）
使用嵌套的for循环输出乘法口诀表。具体代码如下：
程序使用了两层for循环，外层for循环控制行数，使其由1到9变化，内层for循环控制列数，保证随着行数的增加，列数也在增加，最后形成的第9行有9列。同时，i和j还要作为乘法口诀表中的被乘数和乘数。程序运行结果如图5.14所示。
图5.14 输出乘法口诀表
随着学习的深入，读者应逐渐意识到“编程思维”在实际开发中的重要性。
编程思维的核心，不是选择哪种开发语言，也不是具体的语法规范，甚至不是算法或数据结构本身，而是如何分解问题，从中发现规律，建立解决问题的模型，并映射到合适的数据结构和算法上，然后才能根据算法编写程序进行实现。
编程思维反映出两种核心能力，一是算法设计能力，二是代码实现能力。要想形成自己的编程思维，就需要多思考，多琢磨，多读优秀的源代码，同时进行大量的练习，使自己逐渐能站在计算机的角度去思考问题。
编程训练（答案位置：资源包\TM\sl\5\编程训练\）
【训练9】打印菱形 用嵌套for循环语句编写程序，打印如下所示的菱形。
* *** ***** ******* ***** *** *
【训练10】打印杨辉三角 用嵌套for循环语句编写程序，打印如下所示的杨辉三角（输出前5行）。
1 1 1 1 2 1 1 3 3 1 1 4 6 4 1
答案位置：（资源包\TM\sl\5\实践与练习\）
综合练习1：分期付款 用户输入想买的手机价格，减掉首付300元，剩下的钱分6个月分期付款。已知每个月的利息是0.6%，使用for循环计算每个月需要还多少钱。运行结果如下：
请输入想买的手机价格：2699 手机的总价格是：2699.0元 首付300元后还剩2399.0元 将所剩2399.0元分6期付款： 从买手机开始，接下来的6个月每月需要还414.4元
综合练习2：农夫卖瓜 农夫有1020个西瓜，第一天卖掉一半多2个，第二天卖掉剩下的一半多2个，如此循环下去，需要卖几天才能卖完。使用while循环进行结算，运行结果如下：
这些西瓜，一共卖8天
综合练习3：模拟自动售货机 某自动售货机有3种饮料，价格分别为3元、5元、7元。假设该售货机仅支持1元硬币支付，编写程序，使用do…while循环和else if语句模拟其收费系统。运行结果如下：
请设入1元硬币: 1 请设入1元硬币: 1 请设入1元硬币: 1 可买3元饮料 请设入1元硬币: 5 您投入的不是1元硬币，不符合要求!
综合练习4：猜数字游戏 编写一个猜数字的小游戏，随机生成一个1～10（包括1和10）的数字作为基准数，玩家每次通过键盘输入一个数字，如果输入的数字和基准数相同，则成功过关，否则重新输入。运行结果如下：
请输入一个数字: 200 你猜大了,请重新输入： 150 你猜大了,请重新输入： 140 你猜小了,请重新输入： 145 你猜小了,请重新输入： 147 恭喜你,猜对了！！
综合练习5：百钱买百鸡 5文钱可以买一只公鸡，3文钱可以买一只母鸡，1文钱可以买3只雏鸡。现在用100文钱恰好可买100只鸡，问公鸡、母鸡和雏鸡各有多少只。使用嵌套循环进行计算，运行结果如下：
公鸡0,母鸡25,雏鸡75 公鸡4,母鸡18,雏鸡78 公鸡8,母鸡11,雏鸡81 公鸡12,母鸡4,雏鸡84
综合练习6：倒序输出九九乘法表 请用程序输出倒序的乘法口诀表。使用嵌套循环进行输出，运行结果如下：
9* 9 = 81 9* 8 = 72 9* 7 = 63 9* 6 = 54 9* 5 = 45 9* 4 = 36 9* 3 = 27 9* 2 = 18 9* 1 = 9 8* 8 = 64 8* 7 = 56 8* 6 = 48 8* 5 = 40 8* 4 = 32 8* 3 = 24 8* 2 = 16 8* 1 = 8 7* 7 = 49 7* 6 = 42 7* 5 = 35 7* 4 = 28 7* 3 = 21 7* 2 = 14 7* 1 = 7 6* 6 = 36 6* 5 = 30 6* 4 = 24 6* 3 = 18 6* 2 = 12 6* 1 = 6 5* 5 = 25 5* 4 = 20 5* 3 = 15 5* 2 = 10 5* 1 = 5 4* 4 = 16 4* 3 = 12 4* 2 = 8 4* 1 = 4 3* 3 = 9 3* 2 = 6 3* 1 = 3 2* 2 = 4 2* 1 = 2 1* 1 = 1