☀️光天化日学C语言☀️（30）- for 语句 | 子子孙孙无穷尽也

Posted 2021-08-31 英雄哪里出来

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了☀️光天化日学C语言☀️（30）- for 语句 | 子子孙孙无穷尽也相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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一、前言

本文作者是从 2007 年开始学 C语言 的，不久又接触了C++，基本就是 C/C++ 技术栈写了 14 年的样子，不算精通，但也算差强人意。著有《夜深人静写算法》系列，且承诺会持续更新，直到所有算法都学完。主要专攻高中 OI 、大学 ACM、职场 LeetCode 的全领域算法。由于文章中采用 C/C++ 的语法，于是就有不少读者朋友反馈语言层面就被劝退了，更何况是算法。
于是，2021 年 06 月 12 日，《光天化日学C语言》 应运而生。这个系列文章主要服务于高中生、大学生以及职场上想入坑C语言的志同道合之人，希望能给祖国引入更多编程方面的人才，并且让自己的青春不留遗憾！
这一章的主要内容是一种循环结构，for 循环语句。

二、人物简介

第一位登场的就是今后会一直教我们C语言的老师 —— 光天。
第二位登场的则是今后会和大家一起学习C语言的没什么资质的小白程序猿 —— 化日。

三、for 语句简介

对于循环结构，除了 while 语句以外，还有 for 语句。

1、语法规则

for 语句的一般形式为：

for(循环初始化表达式; 循环条件表达式; 循环执行表达式){
    循环体
}

它的运行过程为：
1）首先，执行 循环初始化表达式；
2）然后，执行 循环条件表达式，如果它的值为真，则执行循环体，否则结束循环；
3）接着，执行完循环体后再执行 循环执行表达式；
4）重复执行步骤 2）和 3），直到 循环条件表达式 的值为假，则结束循环。

上面的步骤中，2）和 3）是一次循环，会重复执行，for 语句的主要作用就是不断执行步骤 2）和 3）。执行过程如下图所示：
细心的读者可能会发现，循环体 和 循环执行表达式 其实是可以合并的，是的，的确是这样。在下面的例子中我会讲到。

2、简单应用

接下来，我们就来实现一个最简单的循环语句，求 $1 + 2 + 3 + . . . + n$ 的值。

#include <stdio.h>

int main() {
    int n, i;
    int sum;
    while(scanf("%d", &n) != EOF) { // (1)
        sum = 0;                    // (2)
        for(i = 1; i <= n; ++i) {   // (3)
            sum += i;               // (4)
        }
        printf("%d\\n", sum);        // (5)
    }
    return 0;
}

$(1)$ 通过输入函数，输入一个数 $n$ ，代表求和的上限；
$(2)$ 初始化求和的值为 0；
$(3)$ for 语句三部分：循环初始化表达式：i = 1；循环条件表达式：i <= n；循环执行表达式：++i；
$(4)$ 循环体：sum += i;，表示将 1、2、3、4、… 累加到 sum上；
$(5)$ 输出求和sum的值；
以上这段代码，实现了一个数学上的等差数列求和。也可以用公式来表示，如下：
$\\frac {(1 + n)n} {2}$
而利用 for 循环，让我们抛开了数学思维，用程序的角度来实现数学问题。

【例题1】给定一个整数 $\\le n \\le 12)$ ，输出 $\\times 2 \\times 3 \\times 4 \\times ... \\times n$ 的值。

四、for 语句中的表达式

for 循环中的那个表达式都可以省略，但它们之间的分号必须保留。

1、初始化表达式

1）初始化表达式外置

我们可以把 初始化表达式 提到 for 循环外面，如下：

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

其中注释中的编号对应上文代码中的编号。

2）初始化表达式内置

我们也可以把需要的初始化信息，都在 初始化表达式 内进行赋值，并且用逗号进行分隔，如下：

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

具体选择哪种方式，是 代码规范 的问题，不在本文进行讨论，都是可以的。

2、条件表达式

如果省略 条件表达式，那就代表这个循环是一个 死循环，如下：

    int i, sum = 0;           // (2)
    for(i = 1;; ++i) {        // (3)
        sum += i;             // (4)
    }

这段代码表示这个循环没有 结束条件，那自然就不会结束了，编码过程中应该尽量避免（当然，某些情况下还是需要的，例如游戏开发中的主循环），或者，函数内部有能够跳出函数的方法，比如 break 关键字。

3、执行表达式

执行表达式 的作用是让循环条件逐渐不成立，从而跳出循环。
当然，它也是可以省略的，因为 循环体 本身也是一个语句块，也可以达到类似功能，如下代码所示：

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

这段代码同样达到了求和的功能，因为 执行表达式 被放入了 循环体，这也正是上文所说的 循环体 和 循环执行表达式 合并的问题。

五、for 语句类比 while 语句

最后，我们将 for 循环和 while 循环进行一个类比。
还是以求和为例，如下代码所示：

#include <stdio.h>

int main() {
    int n, i;
    int sum;
    while(scanf("%d", &n) != EOF) {
        sum = 0;                 
        for(i = 1 /*(1)*/; i <= n/*(2)*/; ++i /*(3)*/) {
            sum += i;               // (4)
        }
        printf("%d\\n", sum);
    }
    return 0;
}

我们把它用 while 语句来实现，如下：

#include <stdio.h>
int main(){
    int n, i, sum;
    while(scanf("%d", &n) != EOF) {
        sum = 0;
        i = 1;       /*(1)*/ 
        while(i <= n /*(2)*/ ) {
            sum += i;/*(4)*/
            i ++;    /*(3)*/
        }
        printf("%d\\n",sum);        
    }
    return 0;
}

$(1)$ 循环初始化；
$(2)$ 循环条件；
$(3)$ 循环执行；
$(4)$ 循环体；
写成 while 语句以后，更加确定了一件事情，就是 $(3)$ 和 $(4)$ 其实是一回事。

通过这一章，我们学会了：
for 语句的用法；

希望对你有帮助哦 ~ 祝大家早日成为 C 语言大神！

课后习题

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