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接下来我们研究循环结构

我们首先看while循环

while循环的基本格式

就是while后面括号里面跟着一个表达式

后面跟着循环体

它的执行流程就是从一个单入口进来

做条件表达式

看条件表达式值为真或者假

如果是真 就去做循环体

做完这个循环体以后

接着去判断条件表达式

如果为假 就退出

如果为真的话 继续循环

所以对于while来讲

条件表达式首先是需要去做的

当条件为假的时候

循环体有可能一次都不做

这是非常重要的特征

我们看这样一个例子

写一个程序

然后接受用户输入的多个整数来求和

输入0的时候 整个程序就结束

看我们的程序代码

前面输出程序的功能信息

然后让用户输入一个整数

得到这个整数

判定这个整数是不是0

如果是0 我们就结束

如果非0 我们就累加

然后得下一个整数

然后再累加 然后判断

这是一个非常常见的程序结构

我们要将第一个整数先抽取出来

放到循环体的前边

对于while循环

如果它的循环体里边

没有改变循环条件的指令或者代码

那么循环条件不就永远没有办法变吗

就用刚才那个例子 while ( n != 0 )

如果你拿到的数据永远不为零

那这个while循环不就永远地不停做下去吗

如果循环体内部

没有改变循环变量的语句

或者即使改变了这个循环变量的值

也不能够否定这个循环条件

同时循环体内还没有强制终止

这个循环执行的代码或者指令

那么这样的一个循环就会陷入无限循环

没完没了的

这就是无限循环的后果

整个程序永远不会结束

(无限循环)大部分时候是有害的

但是偶尔也需要用它去做一些特别的处理

那么我们怎么样充分利用无限循环

来做程序编码呢

有些程序 除非用户产生了一个

特别的明确的要求 我要结束

否则的话循环就应该不断地做下去

那么这种循环架构

其实使用无限循环更合适

而当用户给出这个结束条件的时候

再退出

这种东西我们称为哨兵

我们可以设计一个无限循环

在循环体内部放一个哨兵

判断用户是不是要求退出

如果是 那么就退出无限循环

否则这个循环就永远地做下去

如果我们使用无限循环这个架构

那么就可以把前面的代码

做一些简单的修改

你比如讲在这里

cout 输出整个程序的功能信息

之后 while循环

里边的条件表达式永远为真

然后我们要求用户输入一个整数

得到这个整数n

然后判断 if ( n == 0 )

我们使用前面讲过的那个break关键字

放一个break语句在这里 终止循环

break 放在这里

它的目的就是停止这个循环的执行

n == 0 这个就叫哨兵

n值为0了 我们就结束

如果n不为0 我们就sum += n 累加

然后继续while循环 拿到下一个数

你注意看现在的实现

和刚才的实现有什么差别

刚才那个例子

我是把第一个数的读取操作

放到while循环体前面的

循环体内部是先累加

读取下一个

然后循环体执行下一次迭代

而现在使用了哨兵

那就不需要把数据的读取操作放在前边

第二种循环结构就是for循环

从某种程度上来讲

for循环结构的头部

实际上比while循环的头部要复杂

但是使用的时候

其实是比while循环更方便

为什么呢 因为把复杂的

控制循环逻辑的语句全放在头部了

在这里我们需要使用到的

非常重要的表达式

我们称它为递增递减表达式

这个表达式记号就是“++”或者“--”

它重要到什么程度呢

重要到C语言的后继者

就直接命名成了C++

为什么叫C++

就是因为“++”操作符在C编程里边

非常非常常见

几乎每个程序都要用到它

因为它是如此得常见

又是如此得方便

所以新的面向对象语言

干脆就叫C++算了

也不叫D语言了

“++”操作符和“--”操作符

都是一元操作符

可以放在变量的前边

也可以放在变量的后边

两者的语义是不一样的

放在前边就叫前缀递增递减

放在后边就叫后缀递增递减

你得记住计算要诀

前缀递增递减那就是先递增递减

后参与运算

比如讲如果a一开始为1 我++a

它本身等价于把a赋值为a+1

a就变成2了 这个没问题

但是你要注意到

它和其他表达式合在一起运算的时候

a为1

b = ++a * 3

那么这个前缀递增表达式

它先递增递减后参与运算

a开始为1

所以++a之后 a就会变成2

然后2乘3

结果6赋值给b

所以这就是结果

它等价于a = a + 1

然后b = a * 3

后来的a是使用递增以后的a

去参与运算的

这是前缀递增的逻辑

这个也一样 b = --a * 3

a要先递减然后才能参与运算

相反地

如果你把“++”、“--”放在后边

它就是后缀递增递减

后缀的话就是先参与运算

然后再递增递减

递增递减操作符放在前边就先算

放在后边就后算

a++它的本意仍然是a = a + 1

但是b = a++ * 3

在这种情况下

它就会把1 * 3得的结果为3

然后把3给b

然后a才能递增变成2

跟刚才不一样了吧

刚才a是递增成2以后再乘3给b的

b的结果是6 现在b的结果是3

这个就是后递增递减的意义

它和前缀递增递减肯定是不一样的嘛

“++”操作符和“--”操作符

不管是前缀还是后缀

本身的优先级都是非常高的

但是当它和其他表达式

合在一起用的时候

同学们就要特别注意

它参与运算的结果

我们特别强调

不要在复杂的表达式里边

使用递增递减操作符

因为它有可能给我们带来错误的结果

基本的架构就是for小括号对

里边由分号分割开的三个表达式

俩分号 三个表达式

第一个初始化表达式

第二个条件表达式

第三个步进表达式

这就是for循环的头部

紧跟在后边的就是它的循环体

我们这个程序怎么做呢

它就从一个单入口进来

然后去做它的初始化表达式

做完这个初始化表达式以后

它就做条件表达式

看这个条件表达式是真还是假

如果是假 那就从单出口退出了

如果是真 我们就做循环体

做完这个循环体

就去做步进表达式

做完步进表达式

继续做条件表达式

如果为假 仍然是退出

如果是为真 那我们就还继续做循环体

然后做步进表达式、条件表达式、

循环体、步进表达式

按照这个方式去循环

初始化表达式只做一次

其他是要循环的

和while循环一样

它的循环体有可能一次都不做

只要条件表达式上来就是假

就是for循环的基本架构

我们可以看这样一个例子

同学们写一个程序

接受用户输入一个整数

求1到N之间的平方和

我们写这个程序

前面的代码都跟刚才一样

输出程序的功能 得到这个数

然后写一个for循环

sum是我们得到的最后的和

n是用户输入的那个整数

i就充当循环变量

for循环初始化的时候

i应该初始化为1

从1开始平方累加

循环条件i应该小于等于n

到n就停了

n的平方本身要加进去 所以i <= n

然后我累加 i从1变成2

然后变成3 一直到n

就按照这个方式变

你看这三个表达式——

初始化表达式、条件表达式、步进表达式

很清晰地写在for循环的头部

那么循环体做什么呢

那就把i的的平方累加到sum上

因为要累加到sum上

在for循环之前sum要赋值为0

for循环和while循环本身其实是等价的

两个循环完全可以互换

这个没有问题

while循环主要用于很少需要初始化的场合

for循环的整个循环架构

非常规整

整个控制结构

全部都写在for循环的头部了

循环结构本身是很清晰的

特别说明

我们可以通过省略这个循环头部中的

一个或者多个表达式

可以把for循环搞得非常复杂

这个是可以的 你可以省略

初始化表达式可以省略 没问题

这样的话 就意味着

如果for循环真地需要初始化表达式

那么这个初始化表达式

一定要写在这个for循环的前边

步进表达式可以不要

不写就意味着如果真地需要步进

那么你必须在循环体的最后

要添上步进表达式

它在循环体之后做嘛

在条件表达式之前做嘛

条件表达式也可以不写

如果不写条件表达式

它就相当于一个无限循环

那么你的循环体内部

一定要有一个哨兵能够退出

写一个程序代码

来输出9×9的乘法表

我们打印上三角就OK

下三角不用管

上三角复杂一点 下三角更简单

我们就要想 这道题怎么做

9×9的乘法表

打印的时候就要找它的重复的模式

一个重复模式对应一个循环

我们要怎么去实现它

一行要打印9栏（除了首列的标题信息）

从1打到9

这显然是一个重复模式

打第一行、第二行、第三行、……、第九行

它也是一个重复模式

实现代码的时候

我们要做的事情第一个

我们要打印表头

“Nine by Nine Multipilication Table”

然后打印表格线

打印前边的首列 空白的地方

然后是打印它的标题行

横排的1到9的标志

用for循环

还是从1开始 i小于等于9

++i

设定它的宽度是4

我们打印它

打印完我们就换行

重新再打印一行标题线

这就完成了整个表头

再然后呢

我们就要打印表格内部

我们要一行一行地打印

打印9行

i就是行号

i从1开始i<=9；++i

对于每一行呢

要打印标题列（对应的行号）

cout << setw(2) << i

把行号打出来

接下来我写一个for循环

打印i行和对应的j列的乘积

打印在对应的j列下

我用一个for循环

打印九列

j就为列号

我们只打印它的上三角

怎么决定上三角呢

i < j 上三角

i == j 对角线

j < i 下三角区域

所以我们打印的时候

if(j < i)

我们打印四个空格

把它的空间跳过去

如果不是

我们就从对角线开始

打印上三角区

把i和j的乘积

打印到对应的位置就OK了

打印完了这一行

我要换行

这个for循环这次迭代就做完了

for循环就会去启动下一次迭代

去执行它的下一行打印

你可以看到一层for循环

里边套着一层for循环

第一层for循环打印的是每行

一行一行地去循环

第二层for循环打印的是每列

一列一列地去循环

这就是一个典型的两重循环

完成我们的9×9的乘法表的打印

为什么

你注意观察我们的数据就知道

它是一个二维表格

所以往往需要使用二维的

两重循环来处理它

简单的数据处理要两重循环

一重循环很难完全处理它

不是不可以 但会比较难

有的时候因为需要反复比较数据

或者移动或者修改数据

二维表格的数据

甚至有可能需要用三重循环去处理

所以你看到这个数据心里就会有谱

给我一个一维的数据

那么往往处理这个数据的

那个循环架构是一重循环或两重循环

如果给我一个二维的数据表（平面数据）

那么处理它的循环

往往是二重循环或者三重循环

如果是一个立体表

往往需要三重循环或者四重循环

也就是循环要么是跟维度是相等的

要么比这个维度 多一个

这是最常见的一种情况

其他的情况也有

但不太常见