小朋友学C语言（5）：常量和变量，for循环

动手编写程序：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 1;
    printf("a = %d\n", a);
    a = 2;
    printf("a = %d\n", a);

    return 0;
}

运行结果：

a = 1
a = 2

程序分析：
int a = 1;
定义了一个整型变量a，把1赋值给a。注意，C语言中的等号表示赋值，作用是把一个常量赋值给一个变量，这样变量就获得了一个临时的固定值。
为什么说是临时的呢？因为在把另一个常量2赋值给a的时候，a的值就变为了2，不再1了。
注意a = 2不要误写为int a = 2。第一次定义一个变量时，要把变量类型（比如int型）写出来，下次再用到这个变量时，直接使用就行，不用再重新定义。加了类型就是重新定义，不加类型就是直接使用。

从程序的运行结果可以看出，a的第一次的值是1，第二次的值是2。可见a的值是可变的，所以称a为变量。而相应的，1、2、A、B都是固定的值，被称为常量。

编写程序：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = a + b;
    printf("sum is %d\n", c);

    return 0;
}

运行结果：

sum is 3

程序分析：
先定义一个整型变量a，把1赋值给a。
再定义一个整型变量b，把2赋值给b。
最后定义一个整型变量c，它的值不是靠赋值得到的，而是把a和b相加之后的值赋值给它，即c的值为3。

编写程序：

#include <stdio.h>

int add(int x, int y)
{
    int z = x + y;
    return z;
}

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = add(a, b);
    printf("c = %d\n", c);

    return 0;
}

运行结果：

c = 3

程序分析：
（1）
函数定义的形式为：
类型 函数名称（类型 形式参数，……）
{
函数体
}

（2）
对应于咱们的程序，定义了一个名为add的函数，add左边的int代表的函数的返回值的类型。对应于函数体中返回的z的类型。

（3）
x和y是形式参数，main()函数中的add(a,b)中a和b是实际参数。

（4）
main函数中的add(a,b)后面没跟大括号，说明是函数调用，不是函数定义。具体的add函数定义在main函数的上方。

（5）
调用add函数时，实际参数（实参）传递给形式参数（形参），这样x = a = 1, y = b = 2

（6）
z = x + y = 1 + 2 = 3

（7）
int c = add(a, b)说明要把add函数得到的值赋给c。即c = add(1, 2) = z = 3。最终c = 3

（一）if...else

先动手编写一个程序

#include <stdio.h>

int main()
{
    int x = -1;
    if(x > 0)
    {
        printf("x is a positive number!\n");
    }
    else
    {
        printf("x is not a positive number!\n");
    }

    return 0;
}

运行结果：

x is not a positive number!

程序分析：
定义一个整数x，并给他赋值。这个值要么大于0，要么不大于0（等于或小于0）。
若是大于0，则打印x is a positive number!
若不大于0，则打印x is not a positive number!

这里建议不要再使用在线编译器，而是使用本机编译器（苹果电脑推荐Xcode，PC推荐dev C++）。在本机编译器上设置断点逐步执行，会发现if中的printf语句和else中的printf语句只会执行一个。这是因为if和else是互斥的关系，不可能都执行。

（二）if...else if...else

稍微改动程序

#include <stdio.h>

int main()
{
    int x = 0;
    if(x > 0)
    {
        printf("x is a positive number!\n");
    }
    else if(x == 0)
    {
        printf("x is zero!\n");
    }
    else
    {
        printf("x is a negative number!\n");
    }              

    return 0;
}

运行结果：

x is zero!

程序分析：
假如条件不止两种情况，则可用if...else if...else...的句式。
这个程序里的条件分成三种: 大于0、等于0或小于0。
大于0则打印x is a positive number!
等于0则打印x is zero!
小于0则打印x is a negative number!

注意，x == 0，这里的等号是两个，而不是一个。
C语言中，一个等号表示赋值，比如b = 100；
两个等号表示判断等号的左右侧是否相等。

（三）多个else if的使用

#include <stdio.h>

int main()
{
    int x = 25;
    if(x < 0)
    {
        printf("x is less than 0\n");
    }
    if(x >= 0 && x <= 10)
    {
        printf("x belongs to 0~10\n");
    }
    else if(x >= 11 && x <= 20)
    {
        printf("x belongs to 11~20\n");
    }
    else if(x >= 21 && x <= 30)
    {
        printf("x belongs to 21~30\n");
    }
    else if(x >= 31 && x <= 40)
    {
        printf("x belongs to 31~40\n");
    }
    else
    {
        printf("x is greater than 40\n");
    }

    return 0;
}

运行结果：

x belongs to 21~30

程序分析：
（1）
这里把x的值分为好几个区间：（负无穷大, 0）, [0, 10], [11, 20], [21, 30], [31, 40], (40, 正无穷大)
（负无穷大, 0）用if来判断
[0, 10], [11, 20], [21, 30], [31, 40]用else if来判断
(40, 正无穷大)用else来判断

（2）
符号“&&”代表“并且”，表示“&&”左右两侧的条件都成立时，判断条件才成立。

（一）a++

在C语言或其它语言中，++符号表示“自加”，就是变量在原来的基础上加1。
例1：

a = 0;
a++;

则此时a的值为1。

同样的道理，--表示”自减”。
例2：

a = 100;
a--;

则此时a的值为99。

注意，程序语言里没有”自乘”和”自除”的概念。

验证程序：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 0;  // 给a赋值
    a++;
    printf("After ++, a = %d\n", a);

    a = 100;    // 重新给a赋值
    a--;
    printf("After --, a = %d\n", a);

    return 0;
}

运行结果：

After ++, a = 1
After --, a = 99

（二）++a

除了a++表示自加外，++a也表示自加。同理--a表示自减

验证程序：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 0;  // 给a赋值
    ++a;
    printf("After ++, a = %d\n", a);

    a = 100;    // 重新给a赋值
    --a;
    printf("After --, a = %d\n", a);

    return 0;
}

运行结果：

After ++, a = 1
After --, a = 99

（三）a++与++a的区别

既然a++与++a都是让a自加，那么二者是否完全一样呢？
先看一个程序：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 0;
    printf("a = %d\n", a++);
    printf("a = %d\n", a);
    printf("a = %d\n", ++a);
    printf("a = %d\n", a);

    return 0;
}

运行结果：

a = 0
a = 1
a = 2
a = 2

从运行结果可以看出，a++和++a是有区别的：
a++是先读取a的值，再让a的值增加1；
++a是先让a的值增加1，再读取a的值。

先看程序：

#include <stdio.h>

int main()
{
    for(int i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("i = %d\n", i);
    }

    printf("Loop ended!\n");

    return 0;
}

运行结果：

i = 0
i = 1
i = 2
i = 3
i = 4
Loop ended!

for循环的语句结构为：
for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
{
    语句;
}

其执行顺序为：
（1）执行表达式1
（2）执行表达式2。表达式2是一个判断语句；若为真，则执行{}中的语句。若为假，则结束for循环
（3）若表达2为真，执行表达式3
（4）执行表达式2
（5）不断重复步骤（3）和步骤（4），直到表达式2为假，结束循环。

流程图如下所示：

 

for.png

程序执行过程：
第一次，表达式1中i的值为0；表达式2中0<5是成立的，打印出i的值。
第二次，表达式3中i++后i变为1；表达式2中1<5是成立的，打印出i的值。
第三次，表达式3中i++后值变为2，表达式2中2<5是成立的，打印出i的值。
第四次，表达式3中i++后值变为3，表达式2中3<5是成立的，打印出i的值。
第五次，表达式3中i++后值变为4，表达式2中4<5是成立的，打印出i的值。
第六次，表达式3中i++后值变为5，表达式2中5<5是不成立的，不执行大括号中的打印语句。循环结束，跳出循环。程序继续往下执行。

作业：
（1）使用断点观察上面程序的每一步的执行过程
（2）根据上面的分析，思考下面的程序的运行结果并动手操作一遍

#include <stdio.h>

int main()
{
    for(int i = 0; i < 0; i++)
    {
        printf("i = %d\n", i);
    }

    printf("Loop ended!\n");

    return 0;
}

题目：求1+2+3+……+98+99+100
（1）用数学方法求解
（2）编写C语言程序求解

解：
（1）数学方法

S = 1+2+3+……+98+99+100
  = (1+100) + (2+99) + (3+98) + …… + (49+52) + (50+51)
  = 101 * 50
  = 5050

（2）C语言编程

#include <stdio.h>

int main()
{
    int sum = 0; // 赋初值
    for(int i = 1; i <= 100; i++)
    {
        sum = sum + i;
    }

    printf("total is %d\n", sum);
}

运行结果：

total is 5050

分析：
（1）第一次循环
i = 1, sum = sum + i = 0 + 1 = 1，这里右边的sum的值为初值0，将1赋给左边的sum后，sum的最新值变成了1
（2）第二次循环
i = 2, sum = sum + i = 1 + 2 = 3, 这里右边的sum的值已经通过上一步的计算变成了1。把3赋值给左边的sum后，sum的最新值就成了3
（3）第三次循环
i = 3, sum = sum + i = 3 + 3 = 6, 这里右边的sum的值已经通过上一步的计算变成了3。把计算结果6赋值给左边的sum后，sum的最新值就成了6
（4）第四次循环
i = 4, sum = sum + i = 6 + 4 = 10, 这里右边的sum的值已经通过上一步的计算变成了6。把计算结果10赋值给左边的sum后，sum的最新值就成了10
（5）……这样执行一百次后，得到的结果为5050

新知识点：
sum = sum + i可以写成sum += i，都是让sum和i相加后，把新的值赋给sum。
以后编程尽量使用+=这种方式。
理由：C语言要通过编译器编译，在编译器没开启优化的情况下，两种写法是完全等价的；编译器开启了优化后，+=的执行速度可能会快一点。（这个先有点印象即可，目前不用深入了解）

作业：
（1）调试上面的程序。每次运行到右大括号时，把鼠标悬在sum上面，观察sum的值。
上面的程序会循环100次，调试的时候，循环10次左右就可以step out了。

（2）
把sum = sum + i改成sum += i，运行结果

#include <stdio.h>

int main()
{
    int sum = 0; // 赋初值
    for(int i = 1; i <= 100; i++)
    {
        sum += i;
    }

    printf("total is %d\n", sum);
}

（3）在纸上默写这个程序。

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