【C语言】分支与循环（循环篇）——结尾猜数字游戏实现

前言

C语言是一种结构化的计算机语言，这里指的通常是顺序结构、选择结构、循环结构，掌握这三种结构之后我们就可以解决大多数问题。

分支结构可以使用if、switch来实现，而循环可以使用for、while、do while来实现。

1. while循环

C语言中提供了三种循环语句，while就是其中一种。

1.1 while 与 if 的对比

while的语法：

while(表达式)语句;

具体我们可以通过与if语句对比一下来观察：

//代码1
int main()
{if(1)printf("hello\n");return 0;
}

int main()
{while(1)printf("hello\n");return 0;
}

通过运行我们可以发现，if语句只能执行一次后面的打印语句，而while循环可以一直打印。

1.2 while语句的执行流程

首先执行判断表达式，如果表达式值为0（为假），循环直接结束；表达式的值不为0（为真），则执行循环语句，语句执行后再继续进行判断。

1.3 while循环实践

比如：循环打印1~10的值

int main()
{int i = 1;while (i <= 10){printf("%d ", i);i++;}return 0;
}

2. for循环

通常for循环是循环中使用最多的，语法如下：

2.1 语法形式

for(表达式1; 表达式2; 表达式3)语句；

在这里表达式1用于初始化循环变量，表达式2用于循环结束条件的判断，表达式3用于循环变量的调整。

2.2 执行流程

进入循环首先执行表达式1初始化循环变量，然后执行表达式2进行判断，如果表达式2的结果为0，则 循环结束；表达式2不为0则执行循环语句，执行完成后，再执行表达式3调整循环变量，然后再进行表达式2判断。

整个循环中，表达式1的初始化部分只执行1次，接下来就是表达式2、循环语句、表达式3在循环。

2.3 for循环实践

还是以打印1~10的值为例：

int main()
{int i = 1;for (i = 1; i <= 10; i++){printf("%d ", i);}return 0;
}

3. do-while循环

3.1语法形式

一般do while循环使用的语句比较少，它的语法如下：

do语句；
while(表达式)；

while 循环for循环都是先判断再进入循环，而do while循环是先进入循环体执行循环语句，再执行while后的判断表达式，表达式为真就进行下一次循环，为假则跳出不再循环。

3.2 执行流程

3.3 do while 循环的实践

这里我们还是以打印1~10的值为例：

int main()
{int i = 1;do{printf("%d ", i);i++;} while (i <= 10);return 0;
}

4. break和continue语句

在执行循环的时候，我们经常会遇到某些情况需要提前终止循环，而在C语言中提供了break和continue两个关键字：

• break的作用是永久终止循环，只要break执行，那么就会直接跳出循环，执行当前循环外的语句。
• continue的作用是跳过本次循环continue后边的代码，进行下一轮循环。

4.1 while循环中的break和continue语句

4.1.1 break举例

int main()
{int i = 1;while (i <= 10){if (i == 8)break;printf("%d ", i);i++;}return 0;
}

这时我们再来看看结果：

这里我们可以看到，只打印到了7就停止了，这是因为i在等于8的时候就执行了break语句，直接跳出了整个循环，所以只打印到了7就停止。

4.1.2 continue举例

int main()
{int i = 1;while (i <= 10){if (i == 8)continue;printf("%d ", i);i++;}return 0;
}

在这段代码中的结果是会造成死循环，因为continue的特点是跳过当次循环后的代码，所以当 i 循环一直到值为 8 的时候，就会跳过后面的 printf 和 i++ 语句，导致 i 的值一直为 8 ，造成程序死循环，所以要避免将 continue 放在调整语句之前。

4.2 for循环中的break和continue

4.2.1 break举例

和 while 循环一样， for 循环中的 break 也是用于终止循环，只要执行到了break循环就彻底终止：

int main()
{int i = 0;for (int i = 1; i <= 10; i++){if (i == 8)break;printf("%d ", i);}return 0;
}

所以当 i 等于 8 的时候，break执行，跳出循环，结果打印1~7。

4.2.2 continue举例

如果把上面的代码中的break换成continue会什么结果：

int main()
{int i = 0;for (int i = 1; i <= 10; i++){if (i == 8)continue;printf("%d ", i);}return 0;
}

这里打印了1~10，但是没有打印8，这是因为当 i == 8 的时候， continue执行跳过了打印的语句，但是调整语句 i++ 在continue之前，所以 i 继续自增，变成 9， 不满足 if 语句，跳过continue，继续执行printf语句，所以结果没有打印 8。

4.3 do while循环中的break和continue语句

do while 语句中的break和continue作用与 while 循环中几乎一样，这里不再叙述。

5. goto语句

C语言中还提供了一种方法，就是goto语句和跳转标号，它可以实现在同一个函数内跳转到设置好的标号处。

比如：

int main()
{printf("hello\n");goto next;printf("world\n");next:printf("跳过了world的打印\n");return 0;
}

goto语句如果使用不好就会导致在函数内乱跳转；但也并非全是缺点，如果在多层循环代码中想要快速跳出，那么使用goto就会很方便：

for(...)
{for(...){for(...){if(表达式)goto next;}}
}
next:

如果我们使用break的话，一次只能跳出一层循环，想全部跳出需要3个break，但使用goto的话，满足条件直接跳出所有循环，就会更加快捷。

6. 猜数字游戏

当我们了解了分支与循环的结构之后，就可以尝试着写一个猜数字的小游戏，在控制台展示出来：

不过，在写之前我们还要先了解几个函数，因为在游戏里我们会用到它们：

6.1 rand、srand、time函数与随机数

6.1.1 rand函数

在写程序的时候，有很多时候需要用到随机数，于是我们就可以使用rand函数。如下所示：

int rand(void);

注：在使用rand函数时需要包含头文件

#include <stdlib.h>

但通过程序多试几次发现，rand函数实际上生成的是一个伪随机数，每次生成的数字都是一样的：
第一次：

第二次：

伪随机数并不是真的随机数，而rand函数生成的是基于一个叫种子的基准值进行运算从而生成的随机数。
之所以每次生成的随机数都是一样的，是因为种子的默认值为“1”。
如果想生成真正的随机数，那么就需要种子是一直变化的。

6.1.2 srand函数

C语言中又提供了一个函数叫srand，是用来初始化随机数生成器的。

void srand(unsigned int seed);

在调用rand函数前先调用srand函数，用过srand的参数设置rand函数的种子，这样每次生成的随机数就会变化。

6.1.3 time函数

而一般在写程序的时候，大多数时候都会使用时间做为种子，因为时间是一直在变化的。
在C语言中有一个函数叫time，可以返回当前的时间：

time_t time (time_t* timer);

使用time函数需要包含头文件：

#include <time.h>

如果只用time函数返回时间戳，那就可以写成：

time(NULL);

6.1.4 生成随机数

了解了这些这时就可以把代码改下：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>int main()
{srand((unsigned int)time(NULL));printf("%d\n", rand());printf("%d\n", rand());printf("%d\n", rand());printf("%d\n", rand());printf("%d\n", rand());return 0;
}

这时再看得到的结果：
第一次：

第二次：

这时得到的就是真正的随机数。

6.2 代码实现

游戏要求：

1. 自动生成1~100的随机数
2. 根据玩家猜的数字电脑给出大了或者小了的反馈，直到正确。

//打印开始界面
void menu()
{printf("************************\n");printf("*******猜数字游戏********\n");printf("*********1.开始*********\n");printf("*********0.退出*********\n");printf("************************\n");
}//游戏主体
void game()
{//生成随机数，设定范围1~100以内int r = rand() % 100 + 1;//玩家要猜的数字int num = 0;while (1){printf("请猜数字：");scanf("%d", &num);if (num > r){printf("猜大了\n");}else if (num < r){printf("猜小了\n");}else{printf("恭喜你，猜对了！\n");break;}}
}int main()
{//用于选择开始游戏、退出游戏int input = 0;//设置种子，为了后面调用rand函数srand((unsigned int)time(NULL));do{//打印界面（封装为menu函数）menu();printf("请选择：");scanf("%d", &input);//根据玩家的输入来选择分支switch(input){case 1://游戏主体（封装为game函数）game();break;case 0:printf("退出游戏\n");break;default://对于输入0和1之外的处理printf("选择错误，请重新选择\n");break;}} while (input);return 0;
}

6.3 逻辑分析

6.3.1 main()函数

1. 首先进入main函数，因为游戏一开始就要打印一个菜单，所以我们使用do while循环，do while的特点就是第一次直接进入循环语句。
2. 先打印菜单，然后使用scnaf让玩家输入，根据玩家输入的值选择switch的分支语句，如果输入 1 就进入case1语句，开始游戏；选择 0 那么就提醒玩家退出游戏，接着break跳出，如果输入非 0 和 1 的数字就走default语句提示重新选择。
3. 使用input做为循环条件是因为，如果玩家输入 1 进入游戏之后，无论输赢导致游戏结束，都会再让玩家选择一次，也就是再打印一次菜单，再scanf输入选择，避免了游戏结束直接退出程序。而玩家输入0的话，整个循环也就随着停止，及退出游戏，如果输入其他的，只要是大于0就会提示重新选择，然后再次循环。

6.3.2 game()函数

1. 如果玩家选择了1进入游戏主体，首先生成一个1~100的随机数并赋值给r
2. 创建一个num变量用于玩家输入，并且因为猜数字很难一次猜对，所以输入的动作我们也放在循环里。
3. while循环让他一直循环，内部就是一个比较的过程，根据玩家输入的数字走不通的分支并进行提示，直到猜对之后break跳出循环。

6.4 运行结果