1. 前言

大家好，我是努力学习游泳的鱼。这篇文章将会讲解C语言里的重头戏：分支和循环语句。由于这部分内容细节较多，本文可能会比较长，希望大家耐心阅读。如果短时间内看不完，可以先点下收藏，防止迷路。如果你能够掌握本篇文章的内容，你对C语言的理解就更上一层楼啦！感谢大家的支持！

2. 预备知识

2.1 getchar函数

getchar用于从键盘中读取字符，并返回读取到的字符的ASCII码值。如果遇到读取错误或者文件结束，则返回EOF。
getchar不需要传参数，返回值类型是int，对应的头文件是stdio.h。

#include <stdio.h>int main()
{int ch = getchar(); // 用int类型变量来接收返回值printf("%c\n", ch);return 0;
}

读取失败会返回EOF，在windows操作系统中，只需要按Ctrl+Z并敲回车，即可让getchar返回EOF.

2.2 putchar函数

putchar用于打印一个字符到屏幕上，使用时只需要传你要打印的字符的ASCII值。可以配合getchar使用

#include <stdio.h>int main()
{int ch = getchar();putchar(ch);// 或者直接写(这么写有风险，因为有可能读取失败)putchar(getchar());return 0;
}

2.3 计算数组的元素个数

假设有一个数组int arr[] = {1,2,3,4,5};我们如何用代码计算该数组的元素个数呢？很简单，用整个数组的大小除以第一个元素的大小就行了。int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // sz为数组的元素个数整个数组的大小是5个int，即20个字节，第一个元素是int，即4个字节，20÷4=5就算出sz为5了。

2.4 清屏

system("cls");代码可以完成清屏，其中system函数的使用需要引用头文件stdlib.h。

2.5 程序的暂停

比如Sleep(1000);可以让程序暂停1000毫秒，其中Sleep函数的使用需要引用头文件Windows.h。

2.6 字符串的比较

不能使用==来比较字符串，而应使用strcmp函数，对应的头文件是string.h。

strcmp函数可以用来比较两个字符串，如果两个字符串相等就返回0。

3. 结构化

生活中有三种结构，分别是顺序结构，分支结构和循环结构。这三种结构C语言都能支持，所以说：

C语言是一门结构化的程序设计语言。

3.1 顺序结构

即一条路走到黑，具体体现是代码会一条一条依次执行。

3.2 分支结构

C语言里有if语句和switch语句。

3.3 循环结构

C语言里有三种循环，分别是while循环，for循环和do while循环。

4. 真假性

C语言里，0表示假，非0表示真。
-1是真还是假？答案：真。因为不是0。

5. 分支语句（选择结构）

5.1 if语句

5.1.1 语法形式

初学者建议按照以下语法形式来写，不建议省略大括号。

// 单分支无else
if (表达式)
{语句列表;
}// 单分支有else
if (表达式)
{语句列表1;
}
else
{语句列表2；
}// 多分支
if (表达式1)
{语句列表1;
}
else if (表达式2)
{语句列表2;
}
else
{语句列表3
}

语句列表可以是1条或多条语句。
当表达式为真时，执行if后面大括号内的语句列表，否则执行else后面大括号内的语句列表。
如果语句列表里只有1条语句，则大括号可以省略。
举例子：

#include <stdio.h>int main()
{int age = 0;scanf("%d", &age);// 单分支无elseif (age < 18){printf("未成年\n");printf("好好学习\n");}// 单分支有elseif (age >= 18){printf("成年\n");}else{printf("未成年\n");printf("好好学习\n");}// 多分支if (age < 18){printf("青少年\n");printf("好好学习\n");}else if (age >= 18 && age < 30){printf("青年\n");}else if (age >= 30 && age < 50){printf("中年\n");}else if (age >= 50 && age < 80){printf("中老年\n");}else if (age >= 80 && age < 100){printf("老年\n");}else{printf("老寿星\n");}// 省略大括号if (age < 18)printf("未成年\n");elseprintf("成年\n");return 0;
}

5.1.2 else和if的匹配

以下代码执行结果是什么？

#include <stdio.h>int main()
{int a = 0;int b = 2;if (a == 1)if (b == 2)printf("hehe\n");elseprintf("haha\n");return 0;
}

要回答这个问题，首先要知道，else和if是怎么匹配的？
else是和对齐的if匹配的吗？错！请牢牢记住：

就近原则：else是和最近的if匹配的。

所以，上面的代码中的else，看似和if(a==1)对齐，实则是和if(b==2)匹配的。也就是说，代码应该这样看：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 0;int b = 2;if (a == 1)if (b == 2)printf("hehe\n");elseprintf("haha\n");return 0;
}

如果还是不清楚，再把大括号加上：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 0;int b = 2;if (a == 1){if (b == 2){printf("hehe\n");}else{printf("haha\n");}}return 0;
}

明白了吧？由于a是0，if(a==1)压根就不会进去，所以下面的if和else都不会执行，最终结果什么都不会输出。
所以，代码风格很重要！对于初学者，建议没事不要乱省略括号！否则可能会写出一些奇奇怪怪的问题。
那么，关于if语句有哪些需要注意的代码风格呢？

5.1.3 代码风格

下面两种写法，意思是不是相同的呢？

// 写法1
int test(int flag)
{if (flag)return 1;return 0;
}// 写法2
int test(int flag)
{if (flag){return 1;}else{return 0;}
}

意思是完全相同的！在写法1中，如果flag为真，就返回1，没有机会返回0，如果flag为假，返回1不会执行，自然就返回0了。这和写法2效果完全相同，但是写法2明显可读性更强。
再比较下面一组代码：

int main()
{int a = 1;// 写法1if (a == 5){printf("true\n");}// 写法2if (5 == a){printf("true\n");}return 0;
}

仍然是意思相同的一组代码，但是写法2更好。为什么呢？理由如下：
如果不小心把==写成=了，第一种写法就变成了if(a=5)
这种写法是不会报错的，甚至还会输出true。因为a=5是一个赋值表达式，把5赋值给a，这个表达式的值就是a的值，即5。5为真，就会执行printf。此时程序出错了，但是仍然能够运行，我们还要去代码中找哪里写错了，这就得不偿失了。
如何避免这种情况呢？

建议判断变量和常量是否相等时，把常量写在左边。

当我们写成if(5==a)时，如果把==写成=，即if(5=a)编译器会直接报错，因为这种写法是把一个变量赋值给常量5，但常量是不能修改的！这在语法上就已经错的没边了。
把常量写在左边，哪怕漏掉了一个等号，也能根据错误信息很快发现错误的位置，而不是去代码中找bug找半天。

5.2 switch语句

5.2.1 语法形式

switch (整型表达式)
{语句项;
}

语句项又是什么呢？

// 是一些case语句
// 如下：
case 整型常量表达式:语句;

举个例子：实现这样一个功能：输入1，输出星期一，输入2，输出星期二，……，输入7，输出星期天。
错误示范：

#include <stdio.h>int main()
{int day = 0;scanf("%d", &day);switch (day){case 1:printf("星期一\n");case 2:printf("星期二\n");case 3:printf("星期三\n");case 4:printf("星期四\n");case 5:printf("星期五\n");case 6:printf("星期六\n");case 7:printf("星期天\n");}return 0;
}

这么写有什么问题呢？对于上面的程序，输入1，会输出星期一到星期天。这是因为，case只能决定switch语句从哪里进去，也就是说，当day是1时，就会从case 1进去，打印星期一。接下来，代码会继续往下执行，打印星期二，星期三，直到打印星期天后switch语句才结束。

case语句：决定switch语句的入口。

但我们只想输出星期一呀。这就要break语句出场了。

5.2.2 break语句

break语句：用于跳出switch语句，决定switch语句的出口。

正确的写法是

#include <stdio.h>int main()
{int day = 0;scanf("%d", &day);switch (day){case 1:printf("星期一\n");break;case 2:printf("星期二\n");break;case 3:printf("星期三\n");break;case 4:printf("星期四\n");break;case 5:printf("星期五\n");break;case 6:printf("星期六\n");break;case 7:printf("星期天\n");break;}return 0;
}

此时假设我们输入3，由于case决定入口，程序就会直接跳到case 3处，打印星期三，接下来遇到了break，break决定出口，程序就跳出switch语句了。
注意：

switch语句后面的括号里必须是整型表达式。

如上面代码中的day是int类型的。

case后面跟的必须是整型常量表达式。

如上面代码中的1 2 3等等。

牢牢记住，case决定入口，break决定出口。如果没有遇到出口，代码就会继续往下执行，直到遇到break或者switch语句结束。

练习：输入1~5时输出工作日，输入6和7时输出休息日。

#include <stdio.h>int main()
{int day = 0;scanf("%d", &day);switch (day){case 1:case 2:case 3:case 4:case 5:printf("工作日\n");break;case 6:case 7:printf("休息日\n");break;}return 0;
}

建议在最后一个case语句后加上break，虽然哪怕不加switch语句也结束了。

对于上面这段代码，如果不在case 7后面加break，以后在case 7后面写case 8,case 9等等，会导致case语句中功能的重叠。

5.2.3 default语句

还是上面的代码，如果输入8，程序不会有任何输出，因为没有一个case语句能够匹配。
如果我们的需求是，没有case能够匹配的情况下，输出输入错误，又应该怎么写呢？
这就需要default语句出场了。

当没有任何case语句能够匹配时，会执行default标签下的语句。
在满足要求的情况下，default语句的位置是任意的。但是建议放在switch语句的最后，处理完正常情况再处理异常情况。

#include <stdio.h>int main()
{int day = 0;scanf("%d", &day);switch (day){case 1:case 2:case 3:case 4:case 5:printf("工作日\n");break;case 6:case 7:printf("休息日\n");break;default:printf("输入错误\n");break;}return 0;
}

建议在switch语句的最后都加上default，并且在default后面加上break，哪怕不做任何处理，否则可能会被误认为没有处理异常情况。

6. 循环语句

6.1 while循环

6.1.1 语法形式

对于所有循环的语法形式，有一条建议：

任何情况下都请不要省略大括号，哪怕你已经熟练了，否则可读性会非常差。

我见过一些同学写循环代码经常省略大括号，看的是真的难受。写代码不要只想着炫技，你的代码最终是写给人看的。
明白了这一点，来看看while循环的语法形式：

while (表达式)
{语句列表;
}

语句列表可以是1条或多条语句。当只有1条语句时，大括号可以省略，但是不建议省略！
如果表达式为真，则进入循环，否则不进入。
进入循环后，会执行语句列表，如果没有遇到转向语句（如break或continue等等，后面会讲），就一直执行完大括号内的语句，接着再次判断表达式的真假，如果为真就再次执行语句列表，为假就跳出循环，以此类推。
比如：打印1~10

#include <stdio.h>int main()
{int i = 1;while (i <= 10){printf("%d ", i);i++;}return 0;
}

代码是怎么执行的呢？先创建i并初始化为1，判断i是否<=10，由于1<=10，会进入循环，接着打印i（即1），i自增变成2。再次判断i是否<=10，由于2<=10，继续打印i（即2），i自增变成3，……，直到i变成10，判断i是否<=10，由于10<=10，继续打印i（即10），i自增变成11，再次判断i是否<=10，由于11<=10为假，跳出循环。屏幕上就打印出了1~10。

6.1.2 break语句

break语句用于永久的终止循环。当while循环体内遇到break语句，会直接跳出循环。

下面代码的执行结果是什么？

#include <stdio.h>int main()
{int i = 1;while (i <= 10){	if (5 == i)break;printf("%d ", i);i++;}return 0;
}

答案：``i为1，2，3，4时进入循环，由于5==i均为假，不会执行break，屏幕上打印1 2 3 4，接着i为5时进入循环，5==i为真，执行break，直接跳出循环。

6.1.3 continue语句

continue用于终止本次循环。当while循环体内遇到continue语句，会跳过本次循环后面的代码，直接进行下一次循环的入口判断。

#include <stdio.h>int main()
{int i = 1;while (i <= 10){	if (5 == i)continue;printf("%d ", i);i++;}return 0;
}

对于这段代码，i为1 2 3 4时正常打印，i为5时，5==i为真，执行continue，就跳过了本次循环后面的打印和自增，再次来到判断i<=10，由于i仍然是5，i<=10为真，再次进入循环体，判断5==i仍然为真，continue后，仍然跳过了本次循环后面的打印和自增，来到循环的判断，此时i还是5。由于每次都会跳过i的自增，i永远没有机会变成6，也就造成了死循环。

6.1.4 代码举例

下面代码是什么意思呢？

#include <stdio.h>int main()
{int ch = 0;while ((ch = getchar()) != EOF){putchar(ch);}return 0;
}

循环每次会从键盘读取一个字符放到ch中去，如果读取成功（即getchar返回的不是EOF），就把这个字符打印出来。如果读取失败（getchar返回EOF），就跳出循环。
假设有一个场景，输入密码，然后输入Y确认。下面这段代码有没有什么问题呢？

#include <stdio.h>int main()
{char passwd[20] = {0};printf("请输入密码:>");scanf("%s", passwd);printf("请确认密码(Y/N)\n");int ch = getchar();if ('Y' == ch)printf("确认成功\n");elseprintf("确认失败\n");return 0;
}

如果运行这段代码，输入123456并敲回车，效果是这样的：

并没有等你输入Y或N，就直接显示确认失败。这是为什么呢？
因为：scanf和getchar读取数据时，不是从键盘中直接读取的，而是从缓冲区中读取的。当我们输入123456并敲回车时，缓冲区中就有了123456\n其中\n是由于你敲了个回车，而这个回车会触发scanf读取数据，scanf会把缓冲区中前面的123456拿走，放到数组passwd里，此时缓冲区里还剩一个\n没有处理。接着getchar读取数据时，发现缓冲区里还有一个\n，就二话不说把\n拿走了，放到了ch里。接着if语句判断，ch是\n呀，与Y不相同，于是就走了else，打印出确认失败。这就是为什么你还没有输入Y或N，就直接打印确认失败了。
如何解决这个问题呢？这就需要在输入Y或N前清理缓冲区。前面的写法中，由于处理不掉123456\n中的最后一个\n而出问题，那只需要加一个getchar处理掉最后这个\n不就行了吗。

#include <stdio.h>int main()
{char passwd[20] = {0};printf("请输入密码:>");scanf("%s", passwd);// 处理掉\ngetchar();printf("请确认密码(Y/N)\n");int ch = getchar();if ('Y' == ch)printf("确认成功\n");elseprintf("确认失败\n");return 0;
}

这样看似没问题了，实际上还存在问题。
如果我们输入123456，按空格，再输入abcdef，接着敲回车，仍然会出现还没输入Y或N就确认失败的情况。

这又是为什么呢？其实，这是由于清理缓冲区的力度不够。
在我们输入后，缓冲区里就有了123456 abcdef，scanf配合%s读取字符串时，会拿走空格之前的123456，也就是说，此时缓冲区中仍然有很多字符，用一个getchar来处理是不够的，应该用多个getchar，这就需要循环出场啦。
最合理的写法是：

#include <stdio.h>int main()
{char passwd[20] = {0};printf("请输入密码:>");scanf("%s", passwd);// 清理缓冲区int tmp = 0;while ((tmp = getchar()) != '\n'){;}printf("请确认密码(Y/N)\n");int ch = getchar();if ('Y' == ch)printf("确认成功\n");elseprintf("确认失败\n");return 0;
}

由于第一次输入时，缓冲区的最后一定是个\n，只需要一直用getchar读取字符，直到读取到\n才停止。这样就完美解决了前面的问题。

6.2 for循环

6.2.1 语法形式

for (初始化语句; 判断表达式; 调整语句)
{语句列表;
}

语句列表可以是一条或多条语句，如果是一条语句可以省略大括号，但是不建议省略大括号。
初始化语句负责初始化循环变量。
判断表达式负责判断是否进行下一轮循环。
调整语句负责在一次循环结束后调整循环变量。
实际执行时，会先执行初始化语句，接着看判断表达式的真假，如果为假，就不进入循环，如果为真，就进入循环。若进入循环，执行完语句列表后，会接着执行调整语句，然后看判断表达式的真假，如果为假，就跳出循环，如果为真，则继续下一轮循环，执行循环体内的语句列表，以此类推。
比如，我们要在屏幕上打印1~10。

#include <stdio.h>int main()
{int i = 0;for (i=1; i<=10; i++){printf("%d ", i);}return 0;
}

这段代码会先创建i并初始化为0，接着执行for循环，先把i赋值为1，判断i<=10为真，进入循环，打印i，接着来到i++，i变成2，判断i<=10为真，进入循环，打印i，接着来到i++，i变成3，判断i<=10为真，进入循环，打印i，……，i变成10，判断i<=10为真，进入循环，打印i，接着来到i++，i变成11，判断i<=10为假，跳出循环。请好好体会一下这一个过程。

6.2.2 break语句

break用于永久终止循环。当for循环体内遇到break，会直接跳出循环。

#include <stdio.h>int main()
{int i = 0;for (i=1; i<=10; i++){if (5 == i)break;printf("%d ", i);}return 0;
}

上面的代码当i变成5时，判断5==i为真，执行break，会直接跳出循环。输出结果是，屏幕上打印1 2 3 4

6.2.3 continue语句

continue语句用于终止本次循环。当for循环体内遇到continue语句，会直接跳过本次循环后面的代码，来到循环的调整部分。

#include <stdio.h>int main()
{int i = 0;for (i=1; i<=10; i++){if (5 == i)continue;printf("%d ", i);}return 0;
}

上面的代码中，当i变成5时，5==i为真，执行continue，会直接跳到i++，i变成6，接着打印6 7 8 9 10。输出结果是：1 2 3 4 6 7 8 9 10

6.2.4 for循环控制循环变量

建议：

1.不可在for循环体内修改循环变量，防止for循环失去控制。
2.建议for循环控制变量的取值采用“前闭后开”的写法。

采取前闭后开的写法时，可读性更强。如：

// 前闭后开的写法 [0, 10)
for (i=0; i<10; i++)
{}// 两边都是闭区间 [0, 9]
for (i=0; i<=9; i++)
{}

上面的写法能够一眼看出会循环10次。
一个经典的例子是打印数组：

#include <stdio.h>int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++) // 这里采取前闭后开的写法{printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

6.2.5 for循环的变种

for循环的初始化，判断，调整部分都是可以省略的，但是不建议初学者省略。如果省略判断部分，则判断部分恒为真。

for (;;)
{}

下面的代码执行结果是多少？

#include <stdio.h>int main()
{int count = 0;int i = 0;int j = 0;for (i = 0; i < 10; i++){for (j = 0; j < 10; j++){++count;}}printf("count = %d\n", count);return 0;
}

很简单，外层循环10次，内层循环10次，最后count=100。
那如果省略掉初始化呢？

#include <stdio.h>int main()
{int count = 0;int i = 0;int j = 0;for (; i < 10; i++){for (; j < 10; j++){++count;}}printf("count = %d\n", count);return 0;
}

当i为1时，i<10成立，j从0变到9都满足j<10，会使count自增，j变成10后不满足j<10，跳出内层循环，i变成2后，i<10成立，此时j还是10！不满足j<10，不会进入内层循环，接着i变成3 4 5 6 7 8 9，j都是10，都不会进入内层循环，所以最后count=10。
我们还可以使用多个变量控制循环，如

int x = 0;
int y = 0;
for (x=0, y=0; x<2 && y>5; ++x, y++)
{}

6.3 do while循环

6.3.1 语法形式

do
{语句列表;
} while (判断表达式);

语句列表是一条或多条语句。如果只有一条语句，则大括号可以省略（但不建议省略）。
do while循环中，会不管三七二十一先执行大括号里的语句列表，接着根据判断表达式的真假性，决定是否再次执行语句列表。
由于do while无论如何都会执行一次语句列表，一般很少使用。就使用频率来说，for循环最多，其次是while循环，do while循环最少。
举个例子：打印1~10。

#include <stdio.h>int main()
{int i = 1;do{printf("%d ", i);++i;} while (i <= 10);return 0;
}

循环会不管三七二十一先打印i，接着i自增变成2，然后判断i<=10为真，继续打印，自增变成3，再判断i<=10仍然为真，打印，自增变成4，……自增变成10，判断i<=10为真，打印，自增变成11，i<=10为假，跳出循环。屏幕上就打印了1~10。

6.3.2 break语句

理解了while循环和for循环的break和continue后，do while循环的break和continue就很简单了，基本大同小异。

break用于永久的终止循环。当do while循环体内遇到break语句，会直接跳出循环。

#include <stdio.h>int main()
{int i = 1;do{if (5 == i)break;printf("%d ", i);++i;} while (i <= 10);return 0;
}

上面这段代码，当i为5时遇到break，没来得及打印，直接跳出循环，此时屏幕上打印了1~4。

6.3.3 continue语句

continue用于终止本次循环。当do while循环体内遇到continue，会跳过本次循环后面的代码，直接来到循环的判断部分。

#include <stdio.h>int main()
{int i = 1;do{if (5 == i)continue;printf("%d ", i);++i;} while (i <= 10);return 0;
}

先打印1~4，当i为5时，遇到continue，直接跳到判断i<=10，为真，继续执行循环体，又遇到continue，跳到判断，仍为真，因为每次都跳过了i的自增，所以i永远是5，就死循环了。

7. goto语句

C语言中提供了可以随意滥用的goto语句和标记跳转的标号。
从理论上goto语句是没有必要的，实践中没有goto语句也可以很容易的写出代码。

7.1 语法形式

goto flag; // flag名字可以任意// 执行完goto就会直接跳到这里，
flag: // 有可能在goto的前面也有可能在后面，但是不能跨函数！

某些场合下goto语句还是用得着的，最常见的用法就是终止程序在某些深度嵌套的结构的处理过程。

如：一次跳出两层或多层循环。
多层循环这种情况使用break是达不到目的的。它只能从最内层循环退出到上一层循环。
goto语句真正适用的场景如下：

for (...)
{for (...){for (...){if (disaster)goto error;}}
}
...
error:
if (disaster)
{// 处理错误情况
}

7.2 代码举例

下面我们写一个关机程序。
只要程序运行起来，电脑就在1分钟内关机，如果输入：我是猪，就取消关机。
首先我们要知道如何关机或者取消关机。
设置1分钟后关机的代码：system("shutdown -s -t 60");
取消关机任务的代码：system(shutdown -a);
需要注意，system是一个库函数，是用来执行系统命令的。对应的头文件是stdlib.h。
还需要注意，字符串是不能用==来比较是否相等的，需要用的strcmp函数。
完整实现的代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{char input[20] = { 0 };system("shutdown -s -t 60");
again:printf("请注意，你的电脑在1分钟内关机，如果输入：我是猪，就取消关机\n");scanf("%s", input);if (strcmp(input, "我是猪") == 0){system("shutdown -a");}else{goto again;}return 0;
}

但是，我们可以很简单地用循环实现同样的功能。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{char input[20] = { 0 };system("shutdown -s -t 60");while (1){printf("请注意，你的电脑在1分钟内关机，如果输入：我是猪，就取消关机\n");scanf("%s", input);if (strcmp(input, "我是猪") == 0){system("shutdown -a");break;}}return 0;
}

你可以把这个代码编译生成的可执行程序发给你的好朋友玩玩。需要注意的是，编译前记得把模式从debug改成release，否则你好朋友的电脑的环境可能运行不了。

8. 综合练习

8.1 打印1~100之间的奇数

我们如何判断一个数是不是奇数呢？奇数÷2后会余1，即如果n是奇数，则n%2==1

#include <stdio.h>int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);// 判断n是不是奇数if (n%2 == 1){printf("%d是奇数\n", n);}return 0;
}

解题思路：产生1~100之间的数，如果是奇数就打印。

#include <stdio.h>int main()
{int i = 0;// 产生1~100之间的数for (i=1; i<=100; i++){// 判断i是不是奇数，是奇数就打印if (i%2 == 1){printf("%d ", i);}}return 0;
}

就这题而言，有个更简单的解法。1~100之间的奇数不就是1 3 5 7 9...这是个等差数列，公差为2，循环调整部分每次加2不就行了。

#include <stdio.h>int main()
{int i = 0;for (i=1; i<=100; i+=2){printf("%d ", i);}return 0;
}

所以说，掌握了核心技术，写起代码就是爽！

8.2 求n的阶乘

解题思路：产生1~n的数，再乘起来即可。

#include <stdio.h>int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);int i = 0;int ret = 1;for (i = 1; i <= n; i++){ret *= i;}printf("%d\n", ret);return 0;
}

衍生问题：求1!+2!+3!+...+10!。
解题思路：用n产生1~10，每次求n的阶乘并加起来。

#include <stdio.h>int main()
{int n = 0;int sum = 0;for (n = 1; n <= 10; n++){int i = 0;int ret = 1; // 这里ret必须创建在外层循环里面！for (i = 1; i <= n; i++){ret *= i;}sum += ret;}printf("sun = %d\n", sum);return 0;
}

n为1时，内层循环求1的阶乘，加到sum上，n为2时，内层循环求2的阶乘，加到sum上，n为3时，内层循环求3的阶乘，加到sum上。由于n会从1变到10，就求出了1~10的阶乘的和。
这种写法有一个错误的版本，如果把ret放在外层循环的外面，求出的结果就是错的，你知道为什么吗？

#include <stdio.h>int main()
{int n = 0;int sum = 0;int ret = 1; // 创建在外层循环外面for (n = 1; n <= 10; n++){int i = 0;for (i = 1; i <= n; i++){ret *= i;}sum += ret;}printf("sun = %d\n", sum);return 0;
}

这是因为，每次ret并不会重置为1，这就导致，每次求n的阶乘时，不是从1开始乘到n，而是从n-1的阶乘开始，乘上1到n。举个例子就明白了。当n为2时，内层循环会算出2的阶乘，保存到ret上，接着n变成3，仔细看代码，接下来做的事情是，产生1到3并乘到ret上去，但是ret是定义在外层循环外面的，一次外层循环后，ret并没有重新创建，此时ret仍然还是前面求出来的2的阶乘，所以实际上做的事情是在2的阶乘上乘上1到3，这就不是3的阶乘了，正确的算法应该是在1上乘上1到3，仔细体会这两者的区别。
那为什么前面那种写法就是对的呢？因为ret是创建在外层循环里面的。一次外层循环结束后，ret会被重新创建并初始化为1，就不会保留上一次循环留下来的值了。当然，如果想把ret创建在外层循环外面也是可以的，但要在循环里面对其进行初始化。

#include <stdio.h>int main()
{int n = 0;int sum = 0;int ret = 1;for (n = 1; n <= 10; n++){ret = 1; // 要把ret重置为1int i = 0;for (i = 1; i <= n; i++){ret *= i;}sum += ret;}printf("sun = %d\n", sum);return 0;
}

不过，把ret创建在外头也是有好处的。每次保留下来上一次循环求出来的阶乘，也就是说，保留的是n-1的阶乘，我们算n的阶乘，直接在n-1的阶乘上乘以n不就行了吗。
改进后的代码如下：

#include <stdio.h>int main()
{int n = 0;int sum = 0;int ret = 1;for (n = 1; n <= 10; n++){ret *= n;sum += ret;}printf("sun = %d\n", sum);return 0;
}

这么写是不是简单多了？原来是两层循环，这样写只有一层循环，代码的效率就提升了不少。学习了时间复杂度，你就会明白，后一种写法把时间复杂度从O(N²)优化到了O(N)。

8.3 二分查找（折半查找）

问题：如何在一个有序数组中查找具体的某个数字？
你可能会想：遍历一下不就行了嘛。

#include <stdio.h>int main()
{int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int k = 7;// 查找kint i = 0;for (i=0; i<sz; i++){if (arr[i] == k){printf("找到了，下标是%d\n", i);break;}}if (i == sz){printf("找不到了\n");}return 0;
}

但是这种写法，就完全忽略了“有序”两个字，因为无序数组也能够这么查找。
这里介绍一个非常厉害的算法：二分查找（也叫折半查找）。

二分查找（折半查找）：我们在一个有序数组里查找一个确定的数，每次可以先找到中间那个数，如果要查找的数比中间的数大，那么就去右边找，反之去左边找，直到找到为止。

比如，一个数组存储的数据是[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10]，假设要查找7。数组的左下标是0，右下标是9，计算(0+9)/2得4，以4为下标的数是5，由于要查找的7比5大，说明要在5的右边找，要查找的下标的范围就从[0,9]缩小为[5,9]，其中5=4+1。接着计算[5,9]的中间下标(5+9)/2=7，以7为下标的数是8，由于要查找的7比8小，说明要在8的左边找，要查找的下标的范围就从[5,9]缩小为[5,6]，其中6=7-1。接着计算[5,6]的中间下标(5+6)/2=5，以5为下标的数是6，由于要查找的7比6大，说明要在6的右边找，要查找的下标的范围就从[5,6]缩小为[6,6]，其中6=5+1。接着计算[6,6]的中间下标(6+6)/2=6，以6为下标的数是7，和要查找的7相等，就找到啦。由于[6,6]范围内只有一个数据，如果这一个数据都和要查找的数据不相等，那就找不到了。
明白了二分查找的思路，我们还要把它转换成代码。由于逻辑较为复杂，我会一段一段写并加以分析。
首先创建数组：int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
定义要查找的元素（假设是7）：int k = 7;
由于我们每次要用中间元素的下标跟k比较，我们需要左下标和右下标才能计算中间元素的下标，其中一开始左下标是数组的左下标，即0，右下标是数组的元素个数（假设是sz）减1。

int left = 0;
int right = sz - 1;

但我们不知道数组的元素个数呀，所以需要计算。int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
接着我们需要进行二分查找。二分查找可能需要进行多次，这就有了循环的可能。不过目前我们先写一次查找。
计算中间元素的下标，即左下标和右下标的平均值。
int mid = (left+right) / 2;这么计算有一个问题，如果left和right比较大，加起来后有可能导致越界，那怎么办呢？有朋友可能说了，运用结合律，这么写：int mid = left/2 + right/2;但是这么写的话，如果left是3，right是5，3和5的平均值应该是4，但是3/2+5/2=1+2=3，那就出问题了。所以最好的写法是：int mid = left + (right-left) / 2;
这种写法是如何想出来的呢？请你闭上眼睛，想象一下，有两条绳子，一长一短，我们如何能让两条绳子一样长呢？只需要比一比，长的那条绳子比短的那条绳子多出来多少，把多的那部分平分为两半，在补给短的绳子就行了，这就是上面这行代码的由来。
有了中间元素的下标，我们还需要和要查找的k比较，才知道是去左边找还是去右边找。

if (arr[mid] < k)
{}
else if (arr[mid] > k)
{}
else
{}

这分别代表哪三种情况呢？如果中间的元素比k要小，说明k在右边，那要查找的范围就变成了原来范围的右半边。原来的范围是[left,right]那现在的范围是什么呢？有朋友会说，是[mid,right]，但是事实上，是[mid+1,right]，因为arr[mid]已经比k要小了，自然就不用查找了。也就是说，原来范围的right不变，left要变成mid+1。同理，如果中间的元素比k要大，说明k在左边，原来的left不变，right要变成mid-1。大于小于都讨论了，剩下的就是等于了，那就找到了，由于此时arr[mid]==k，也就是说找到的下标就是mid。

if (arr[mid] < k)
{left = mid + 1;
}
else if (arr[mid] > k)
{right = mid - 1;
}
else
{printf("找到了，下标是：%d", mid);
}

但是不一定找一次就能找到呀，可能会找很多次，这就需要一个循环。这里用while循环会比较合适。循环的条件是什么呢？二分查找的过程中，每次都会砍掉一半，体现在代码上，left和right会逐渐逼近，但是left会始终在right的左边，也就是left<right，而当left==right时，区间还有一个元素可以查找，如果这一个元素都不是我们能要找的元素，那就找不到了。所以循环的条件是：left<=right。还有一点要注意，要在循环里面计算mid，因为每次都需要一个新的mid。当我们找到了，就没必要继续找了，直接break出去。

while (left <= right)
{int mid = left + (right - left) / 2;if (arr[mid] < k){left = mid + 1;}else if (arr[mid] > k){right = mid - 1;}else{printf("找到了，下标是：%d\n", mid);break;}
}

当循环结束，有两种可能，第一种是找到之后break出去，此时一定有left<=right，另一种是找呀找呀，发现找不到，此时已经不满足left<=right了（即满足left>right），才跳出循环。所以循环结束后，还要加一个是否找到的判断。

if (left > right)
{printf("找不到了\n");
}

完整的代码如下：

#include <stdio.h>int main()
{int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int k = 7;// 查找kint sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int left = 0;int right = sz - 1;while (left <= right){int mid = left + (right - left) / 2;if (arr[mid] < k){left = mid + 1;}else if (arr[mid] > k){right = mid - 1;}else{printf("找到了，下标是：%d\n", mid);break;}}if (left > right){printf("找不到了\n");}return 0;
}

8.4 字符串从两端向中间打印

假设有一个字符串：Hello, World!!!!!
我们想一开始在屏幕打印一串#，再逐渐从两端向中间展示这个字符串。
思路：可以定义两个数组，一个数组存储Hello,World!!!!!，另一个数组存储一串#，每次把前者两端的字符拿到后者中去并打印后者。每次拿完后暂停1秒，再清屏。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <Windows.h>
#include <stdlib.h>int main()
{char arr1[] = "Hello, World!!!!!";char arr2[] = "#################";int left = 0;int right = strlen(arr1) - 1;while (left <= right){arr2[left] = arr1[left];arr2[right] = arr1[right];printf("%s\n", arr2);Sleep(1000);system("cls");++left;--right;}printf("%s\n", arr2);return 0;
}

8.5 模拟登陆情景

输入密码，假设密码是123456若输入错误3次，则退出程序。
注意判断密码是否正确的代码应使用strcmp函数，不能直接使用==比较字符串。

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{char passwd[20] = { 0 };int i = 0;for (i = 0; i < 3; i++){printf("请输入密码:>");scanf("%s", passwd);if (strcmp(passwd, "123456") == 0){printf("密码正确\n");break;}else{printf("密码错误，重新输入\n");}}if (3 == i){printf("三次密码均输入错误，退出程序\n");}return 0;
}

8.6 猜数字游戏

首先我们需要学会如何使用C语言生成一个随机数。

使用rand函数生成一个0~32767的随机数。使用rand函数不需要传参数。rand函数会直接返回生成的随机数。rand函数对应的头文件是stdlib.h。
调用rand函数之前需要调用srand函数来设置随机数生成器的起点，srand函数只能调用一次。srand函数需要传一个unsigned int类型的参数，该参数是一个随机数，一般建议传时间戳。srand函数对应的头文件也是stdlib.h。
使用time函数生成一个时间戳。如果你不想保存这个时间戳，只需要给time函数传一个空指针NULL即可。time函数会返回对应的时间戳，类型是time_t。
如果要把time函数返回的时间戳传给srand，需要强制类型转换成unsigned int。

写一个演示代码来生成随机数。

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

回归正题。猜数字游戏的要求是：

1. 电脑随机生成一个数字（1~100）。
2. 玩家猜数字。玩家猜小了，就告知猜小了。玩家猜大了，就告知猜大了。直到猜对为止。
3. 游戏可以一直玩。

对于第一点，我们可以写int ret = rand() % 100 + 1;因为%100之后得到0~99，再+1即可得到1~100。
对于第二点，只需要一个while循环配合if语句。
对于第三点，可以使用do while循环。因为这个游戏至少要进去一次，使用do while循环最合适。
参考代码如下：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>void menu()
{printf("************************\n");printf("***** 1. play      *****\n");printf("***** 0. exit      *****\n");printf("************************\n");
}void game()
{int ret = rand() % 100 + 1;int guess = 0;while (1){printf("猜数字:>");scanf("%d", &guess);if (guess > ret){printf("猜大了\n");}else if (guess < ret){printf("猜小了\n");}else{printf("恭喜你，猜对了\n");break;}}
}int main()
{int input = 0;srand((unsigned int)time(NULL));do{menu();printf("请选择:>");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:game();break;case 0:printf("退出游戏\n");break;default:printf("选择错误，重新选择！\n");break;}} while (input);return 0;
}

注意：

1. srand函数在一个程序中只能被调用一次。就上面的代码而言，srand函数是写在main函数里的，所以只会被调用一次。
2. int ret = rand() % 100 + 1;必须放在while循环外面，否则每次循环都会生成一个新的随机数。
3. 猜大了和猜小了的提示不要搞反了！

8.7 把三个整数从大到小输出

假设我有三个数，如何从大到小输出呢？
解题思路：假设三个数是a,b,c，我输出总得有一个顺序吧，比如先打印a，接着打印b，再打印c。那是不是就是要把最大的放a里，中间的数放b里，最小的放c里？
我们可以先比较a和b，如果a比b大，那就是我们想要的，如果a比b小，那就交换a和b，这样就把a和b中较大的数放在了a里了。同理再把a和c中较大的放在a里，但个数中最大的就放在a里了。然后比较b和c，把大的放b里，小的放c里就行了。
那如何交换两个变量呢？假设交换a和b，只需要创建一个临时变量，把a放临时变量里，再把b放在a里，最后把临时变量中原来a的值放在b里就行了。

int tmp = a;
a = b;
b = tmp;

完整的代码如下：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 0;int b = 0;int c = 0;scanf("%d %d %d", &a, &b, &c);if (a < b){int tmp = a;a = b;b = tmp;}if (a < c){int tmp = a;a = c;c = tmp;}if (b < c){int tmp = b;b = c;c = tmp;}printf("%d %d %d\n", a, b, c);return 0;
}

8.8 求最大公约数

如何求两个数的最大公约数呢？
比如，24和18的最大公约数怎么求呢？
可以先找到小的那个数，即18，最大公约数不可能比18大，所以我们就挨个挨个地试，18是不是最大公约数？17是不是？16呢？15呢？直到试出来为止。

#include <stdio.h>int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);// 找出较小值int m = a < b ? a : b;while (1){if (a % m == 0 && b % m == 0)break;--m;}printf("%d\n", m);return 0;
}

不过这种方法效率太低了。有一种厉害的算法：辗转相除法，可以更高效地解决这个问题。
简单来说，辗转相除法就是反复地取模（操作符是%）。求a和b的最大公约数，只需要先a模b得到c，如果c不是0，就再b模c得到d，如果d不是0，就d模e得到f……假设后面一直取模，当x模y刚好得到0，那么y就是最大公约数。
这种解法不需要先比较大小。如果a比b大，自然可以一直取模。如果a比b小，假设a是18，b是24，那么a模b得到c（即18），再b模c时（此时就是24模18），这和一开始就是24和18的效果是一样的。
如何实现辗转相除法呢？可以使用while循环，每次计算a模b的值，如果是0，那么b就是最大公约数。如果不是0呢？就需要把模出来的值记录下来（记为m），然后把b的值给a，把m的值给b，此时再算a模b，就是在算b模m了，这样就能一直循环下去了。当a模b得到0时，跳出循环，此时b就是最大公约数。

#include <stdio.h>int main()
{int a = 0;int b = 0;int m = 0;scanf("%d %d", &a, &b);while (m = a % b){a = b;b = m;}printf("%d\n", b);return 0;
}

当然，我们可以用函数来实现。

#include <stdio.h>int get_greatest_common_divisor(int x, int y)
{int m = 0;while (m = x % y){x = y;y = m;}return y;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);int ret = get_greatest_common_divisor(a, b);printf("ret = %d\n", ret);return 0;
}

8.9 求最小公倍数

和最大公约数大同小异。
解题思路：假设求18和24的最小公倍数。较大的数是24，最小公倍数不可能比24小，所以就一个一个试。24是不是最小公倍数？25是不是？26呢？直到试对为止。

#include <stdio.h>int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);// 求较大值int m = a > b ? a : b;while (1){if (m % a == 0 && m % b == 0)break;++m;}printf("%d\n", m);return 0;
}

当然，一个一个去试也太慢了。最小公倍数一定是其中一个数的整数倍。比如a和b的最小公倍数一定是a的整数倍，那就只需要试a，2×a，3×a，……就行了。

#include <stdio.h>int main()
{int a = 0;int b = 0;int m = 0;scanf("%d %d", &a, &b);for (m = a; m % b != 0; m += a){;}printf("%d\n", m);return 0;
}

除此之外，我们还可以这么做：
假设求a和b的最小公倍数，只需要算a×b÷(a和b的最大公约数)。这就可以复用上面写的函数了。

#include <stdio.h>// 最大公约数
int get_greatest_common_divisor(int x, int y)
{int m = 0;while (m = x % y){x = y;y = m;}return y;
}// 最小公倍数
int get_least_common_multiple(int x, int y)
{int m = get_greatest_common_divisor(x, y);return x * y / m;
}int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);int ret = get_least_common_multiple(a, b);printf("%d\n", ret);return 0;
}

8.10 打印闰年

题目：打印1000~2000之间的闰年。
解题思路：只需要用for循环产生1000到2000，是闰年就打印。
如何判断是不是闰年呢？

1. 能被4整除，并且不能被100整除是闰年。
2. 能被400整除是闰年。

纯用if else来写是这样的：

#include <stdio.h>int main()
{int y = 0;for (y = 1000; y <= 2000; y++){if (y % 4 == 0){if (y % 100 != 0){printf("%d ", y);}}if (y % 400 == 0){printf("%d ", y);}}return 0;
}

如果你会用逻辑操作符，可以这样写：

#include <stdio.h>int main()
{int y = 0;for (y = 1000; y <= 2000; y++){if (((y % 4 == 0) && (y % 100 != 0)) || (y % 400 == 0)){printf("%d ", y);}}return 0;
}

8.11 打印素数

题目：打印100~200之间的素数。
解题思路：产生100~200之间的数，是素数就打印。
什么是素数？素数就是质数，只能被1和它本身整除的数字。
如何判断一个数字i是不是素数？
很简单，拿2到（i-1）的数字去试除i，

1. 如果i被整除，就说明i不是素数
2. 如果2到（i-1）的数字都不能整除i，说明i是素数。

这就需要一个循环产生2到（i-1）的数字，当该循环结束后，就全都试除完了，此时如何判断是否有整除现象呢？我们可以定义一个flag并初始化为1，一旦整除就置成0。如果循环结束后flag仍为1，就说明没有一个数能够整除，就说明i是素数。

int main()
{int i = 0;for (i = 100; i <= 200; ++i){int flag = 1; // 假设i是素数int j = 0;for (j = 2; j < i; j++){if (i % j == 0){// i不是素数flag = 0;break;}}if (1 == flag){// i是素数printf("%d ", i);}}return 0;
}

这是最容易想到的写法，还可以做一些优化。
如果一个数i=a×b，那么a个b中至少有一个数小于或等于i的算术平方根。
比如16=2×8=4×4，16的算术平方根是4，这两种写法中都至少有一个数小于或等于4。
所以试除的时候就不需要从2一直试到（i-1），只需要试到i的算术平方根就行了。

C语言提供了sqrt函数用于开平方，使用时需要引用头文件math.h。

还有一个小点可以优化：偶数一定不是素数，所以只需要判断所有的奇数就行了。

#include <stdio.h>
#include <math.h>int main()
{int i = 0;for (i = 101; i < 200; i += 2){int flag = 1; // 假设i是素数int j = 0;for (j = 2; j <= sqrt(i); j++){if (i % j == 0){// i不是素数flag = 0;break;}}if (1 == flag){// i是素数printf("%d ", i);}}return 0;
}

8.12 统计9的个数

题目：统计1~100中9的个数。
解题思路：要么个位是9，要么十位是9。若i个位是9，则i%10==9。若i十位是9，则i/10==9。只需要产生1~100的数，再根据上面的两种情况分类讨论就行了。

#include <stdio.h>int main()
{int i = 0;int count = 0;for (i = 1; i <= 100; i++){if (i % 10 == 9)++count;if (i / 10 == 9)++count;}printf("count = %d\n", count);return 0;
}

8.13 分数求和

题目：计算1/1-1/2+1/3-1/4+...+1/99-1/100。
思路：产生1~100的数作为分母，再用一个flag变量产生正负交替的效果。
注意：对于/操作符，如果两个操作数都是整数，最终的结果也是整数，只有一端是小数，算出来的结果才是小数。

#include <stdio.h>int main()
{int i = 0;double sum = 0;int flag = 1;for (i = 1; i <= 100; i++){sum = sum + (1.0 / i) * flag;flag = -flag;}printf("sum = %lf\n", sum);return 0;
}

8.14 求10个整数的最大值

思路：可以先假设第一个数是最大值，接着拿后面9个数和这个数比，如果有比假设的最大值大的数，就更新最大值。

#include <stdio.h>int main()
{int arr[10] = { 0 };int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){scanf("%d", &arr[i]);}int max = arr[0];for (i = 1; i < 10; i++){if (arr[i] > max){max = arr[i];}}printf("max = %d\n", max);return 0;
}

8.15 打印乘法口诀表

解题思路：用变量i产生行数，用变量j产生列数。
如果想要打印时能够尽可能对齐，可以使用%-2d的格式来打印乘积。其中负号表示左对齐，2表示至少打印两位，不够就用空格补齐。

#include <stdio.h>int main()
{int i = 0;for (i = 1; i <= 9; i++){int j = 0;for (j = 1; j <= i; j++){printf("%d*%d=%-2d ", i, j, i * j);}printf("\n");}return 0;
}