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c語言編程常用10個知識點
c語言編程常用10個知識點
更新时间:2025-04-03 18:23:14

上一節介紹了 C 語言的 “遞歸函數”,給出了求 n! 的程序并分析了它的執行流程。其實,每次遞歸調用都是在重複做同樣一件事,都是計算 n x (n-1)!。當然了,雖說是“同樣一件事”,還是略有不同的(n的值每次都不通),稱呼其為“叠代”更恰當一點。

c語言編程常用10個知識點(c語言入門10這件事)1

計算機特别擅長處理重複叠代的工作,這也是我們人類使用計算機的原因之一,因為人類最不擅長,也不喜歡重複叠代的工作。有了計算機,程序員通過編程告訴計算機怎樣做就可以了。

C 語言中的 while 循環語句

雖然叠代用遞歸可以解決,但是 C 語言提供的循環語句更符合我們人類的使用習慣,用起來更習慣,我們先來看看 C 語言中的 while 語句。它的語法為:

while(條件表達式){ 語句; }

c語言編程常用10個知識點(c語言入門10這件事)2

到達 while 語句時,程序會判斷“條件表達式”的真假,若假則跳過 while 語句塊。若真,則執行 while 語句塊裡的内容,到達語句塊末尾時,程序會回到“條件表達式”處,再次判斷真假。好了,現在知道了 while 循環語句的用法,我們來用它計算 n 的階乘,代碼可以如下寫:

int factorial(int n) { int result = 1; while (n > 0) { result = result * n; n = n - 1; } return result; }

同樣的,我們以 factorial(3) 為例,說說它的執行流程。程序第一次到達 while 處,n=3,顯然大于 0,于是 result=1 x 3,接着 n=2;回到 while 處,n 依然大于 0,于是 result = 1 x 3 x 2;接着 n=1,回到 while 處,n 依然大于 0,于是 result = 1 x 3 x 2 x 1,接着 n = 0;回到 while 處,0 不大于 0,于是跳過 while 語句,factorial 函數返回 result = 6。

很多程序員習慣稱呼 n 為循環變量,因為它控制着循環體是循環還是結束。

c語言編程常用10個知識點(c語言入門10這件事)3

C 語言的循環和遞歸

上一節,我們提到“遞歸和循環是等價的”,這裡就是一個例子。但是遞歸和循環解決問題的思路不一樣,用遞歸解決這個問題靠的是遞推關系n!=n·(n-1)!,用循環解決這個問題則更像是把這個公式展開了:n!=n·(n-1)·(n-2)·…·3·2·1。把公式展開了理解會更直觀一些,所以有些時候循環程序比遞歸程序更容易理解。

在整個遞歸調用過程中,雖然分配和釋放了很多變量,但是所有的變量都隻在初始化時賦值,沒有任何變量的值發生過改變,而上面的循環程序則是通過對n和result這兩個變量多次賦值來達到同樣目的的。

使用 while 的注意事項

既然“遞歸和循環是等價的”,而遞歸函數如果寫的不恰當就會造成無限遞歸,導緻程序最後崩潰,那對應的,while 循環語句如果寫的不恰當,也會造成無限循環,程序員們常常稱其為“死循環”。造成 while 語句死循環的原因很簡單,就是 while 的條件表達式不可能為假,程序跳不出 while 循環了。

c語言編程常用10個知識點(c語言入門10這件事)4

上面的例子中,正整數 n 不斷減 1,最後 n 必定會等于 0 的,n>0 必定有為假的時刻,所以不會導緻死循環。如果不小心把 n = n-1 這條語句漏掉了,那程序永遠都不會跳出 while 循環體了。不過與無限遞歸不同,程序一般不會因為死循環崩潰。所以,在使用 while 循環語句之前,要确保 while 的條件表達式有機會為假,除非,你故意希望有一個死循環。

不過,有時候死循環并不是那麼一目了然的,例如下面這個著名的 3x 1 問題:

while (n != 1) { if (n % 2 == 0) { n = n / 2; } else { n = n * 3 1; } }

循環體所做的事情是:如果n是偶數,就把n除以2,如果n是奇數,就把n乘3加1。一般的循環變量要麼遞增要麼遞減,可是這個例子中的n一會兒變大一會兒變小,最終會不會變成1呢?可以找個數試試,例如一開始n等于7,每次循環後n的值依次是:7、22、11、34、17、52、26、13、40、20、10、5、16、8、4、2、1。最後n确實等于1了。讀者可以再試幾個數都是如此,但無論試多少個數也不能代替證明,目前世界上還無人能證明。

c語言編程常用10個知識點(c語言入門10這件事)5

許多世界難題都是這樣的:描述無比簡單,連小學生都能看懂,但證明卻無比困難。

歡迎在評論區一起讨論,質疑。文章都是手打原創,每天最淺顯的介紹C語言,喜歡我的文章就關注一波吧,可以看到最新更新和之前的文章哦。

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