【新书推荐】7.4 多重循环-编程知识

本节必须掌握的知识点：

for循环嵌套语句

示例二十五

代码分析

汇编解析

7.4.1 for循环嵌套语句

在我们总结中，语句块这个解释不知道读者是否感到不解，既然语句块里可以做任何事情，那么它的里面就可以再写一个循环语句，我们称为循环嵌套语句。顾名思义，循环语句中再嵌套一个或多个循环语句。

那么我们看下它的语法形式。

■for循环嵌套语句

为了使读者更容易理解，我们把嵌套在里面的for循环条件改成，for（表达式4;表达式5;表达式6;语句块2;其中语句块1替换成了for循环语句。

for(表达式1;表达式2;表达式3)

{

//语句块1;

for(表达式4;表达式5;表达式6)

{

语句块2;

}

●语法解析：

第一步：执行表达式1，表达式1表示初始化外循环变量；

第二步：执行表达式2，表达式2：终止条件，如果条件表达式为真，则执行循环体内的语句块，否则退出for语句；

第三步：执行循环体内的语句1，语句块1替换成内层for循环语句，执行表达式4，表达式4表示初始化内循环变量；

第四步执行表达式5，表达式5：终止条件，如果条件表达式为真，则执行循环体内的语句块，否则退出内层嵌套for语句；

第五步：执行代码块2；

第六步：执行表达式6后置表达式；

第七步：继续执行下一轮循环，直到表达式5的条件为假，跳出内层for循环语句。

第八步：执行表达式3；

第九步：执行表达式2，如果条件表达式2为真，则执行循环体内的语句块1，否则退出for语句；

……

第N步：继续执行下一轮循环，直到表达式2的条件为假，跳出for循环语句。

执行顺序：表达式1->表达式2->语句块1（表达式4->表达式5->语句块2->表达式6->表达式5->语句块2->表达式6->表达式5->……直到不满足条件跳出内层循环）->表达式3->表达式2->语句块1……一直循环下去，直到到表达式2为假时，停止循环。我们看示例代码二十五来理解循环嵌套for语句的执行流程。

示例代码二十五

7.4.2 示例二十五

●第一步：分析需求，设计程序结构框架。

分析需求：构建一个双重for循环嵌套语句，当i< 3时，重复执行内层for循环语句，当j <= 3时，重复执行内循环的重复语句块。

设计程序结构框架：双循环结构for语句。

●第二步：数据定义，定义恰当的数据结构；

int i;//定义一个int类型的整型局部变量i，并将其初始化为0，作为外循环变量。

int j;//定义一个int类型的整型局部变量j，并将其初始化为0，作为内循环变量。

●第三步：分析算法。

当i< 3时，重复执行内层for循环语句，当j <= 3时，重复执行内循环的重复语句块。

●第四步：编写伪代码，即用我们自己的语言来编写程序。

int main(void) {

定义一个int类型整型循环变量i和j;

外循环：

表达式1：将循环变量i初始化为0；

表达式2：当i < 3时执行大括号内的内循环for语句块

表达式3：执行完printf语句后，循环变量i加1

for (i = 0; i < 3; i++){

调用printf函数打印信息："\ni = %d\n"

内循环：

表达式1：将循环变量j初始化为0；

表达式2：当j <= 3时执行大括号内的内循环for语句块

表达式3：执行完printf语句后，循环变量j加1

for (i = 0; j < 3; j++){

调用printf函数打印信息："j = %d\t"

}

调用printf函数打印信息："\n"

system("pause");

return 0;

}

●第五步：画流程图，使用Visio、Excel或者其他绘图工具绘制算法流程和逻辑关系图；如图7-4所示。

图7-4 示例二十五for循环嵌套语句

●第六步：编写源程序，其实就是将我们的伪代码翻译成计算机语言；

for语句的嵌套

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(void) {

int i, j;

for (i = 0; i < 3; i++)

{

printf("\ni = %d\n", i);

for (j = 0; j <= 3; j++)

{

printf("j = %d\t", j);

}

printf("\n");

system("pause");

return 0;

}

●输出结果：

i = 0

j = 0 j = 1 j = 2 j = 3

i = 1

j = 0 j = 1 j = 2 j = 3

i = 2

j = 0 j = 1 j = 2 j = 3

7.4.3 代码分析

分析执行流程：

第一次执行外层循环：

第一步：执行 int i = 0;

第二步：执行 i<3;0<3条件为真，继续往下执行 ;

第三步：执行printf(“\ni=%d\n”,i);输出 i = 0;

第一次执行内层循环：

第四步：执行内层for循环，j=0;

第五步：执行j<=3,0<3，条件为真，继续往下执行;

第六步：执行printf(“j=%d\t”,j);输出 j = 0;

第七步：执行j++,此时j=0+1,j=1;

第八步：执行j<=3,1<3，条件为真，继续往下执行;

第九步：执行printf(“j=%d\t”,j);输出 j = 1;

第十一步：执行j<=3,2<3，条件为真，继续往下执行;

第十二步：执行printf(“j=%d\t”,j);输出 j =2;

第十三步：执行j++,此时j=2+1,j=3;

第十四步：执行j<=3,3=3，条件为真，继续往下执行;

第十五步：执行printf(“j=%d\t”,j);输出 j =3;

第十六步：执行j++,此时j=3+1,j=4;

第十七步：执行j<=3,4>3，条件为假，跳出内层循环。

第二次执行外层循环：

第十八步：执行i++,i=0+1，i=1;

第二十步：执行i<3;1<3条件为真，继续往下执行，

第二十一步：执行printf(“\ni=%d\n”,i);输出 i =1;

第二次执行内循环：（重复第一次执行内循环做的事情）

第二十二步：执行内层for循环，j=0;

第二十三步：执行j<=3,0<3，条件为真，继续往下执行;

第二十四步：执行printf(“j=%d\t”,j);输出 j = 0;

第二十五步：执行j++,此时j=0+1,j=1;

第二十六步：执行j<=3,1<3，条件为真，继续往下执行;

第二十七步：执行printf(“j=%d\t”,j);输出 j = 1;

第二十八步：执行j++,此时j=1+1,j=2;

第二十九步：执行j<=3,2<3，条件为真，继续往下执行;

第三十步：执行printf(“j=%d\t”,j);输出 j =2;

第三十一步：执行j++,此时j=2+1,j=3;

第三十二步：执行j<=3,3=3，条件为真，继续往下执行;

第三十三步：执行printf(“j=%d\t”,j);输出 j =3;

第三十四步：执行j++,此时j=3+1,j=4;

第三十五步：执行j<=3,4>3，条件为假，跳出内层循环。

第三次执行外层循环：

第三十六步：执行i++,i=1+1，i=2;

第三十七步：执行i<3;2<3条件为真，继续往下执行，

第三十八步：执行printf(“\ni=%d\n”,i);输出 i =2;

第三次执行内循环：（重复第一次执行内循环做的事情）

第三十九步：执行内层for循环，j=0;

第四十步：执行j<=3,0<3，条件为真，继续往下执行;

第四十一步：执行printf(“j=%d\t”,j);输出 j = 0;

第四十二步：执行j++,此时j=0+1,j=1;

第四十三步：执行j<=3,1<3，条件为真，继续往下执行;

第四十四步：执行printf(“j=%d\t”,j);输出 j = 1;

第四十五步：执行j++,此时j=1+1,j=2;

第四十六步：执行j<=3,2<3，条件为真，继续往下执行;

第四十七步：执行printf(“j=%d\t”,j);输出 j =2;

第四十八步：执行j++,此时j=2+1,j=3;

第四十九步：执行j<=3,3=3，条件为真，继续往下执行;

第五十步：执行printf(“j=%d\t”,j);输出 j =3;

第五十一步：执行j++,此时j=3+1,j=4;

第五十二步：执行j<=3,4>3，条件为假，跳出内层循环。

第四次执行外层循环：

第五十三步：执行i++,i=2+1，i=3;

第五十四步：执行i<3;3=3条件为假，跳出外层循环，当然结束外层循环那么内层循环将不会执行。

7.4.4 汇编解析

■汇编代码

;C标准库头文件和导入库

include vcIO.inc

.data

i sdword ?

j sdword ?

.const

szMsg1 db 0dh,0ah,"i = %d",0dh,0ah,0

szMsg2 db "j = %d",09h,0

szMsg3 db 0dh,0ah,0

.code

start:

mov i,0

NEXT1:

.while i < 3

invoke printf,offset szMsg1,i

mov j,0

NEXT2:

.while j <= 3

invoke printf,offset szMsg2,j

inc sdword ptr j;

jmp NEXT2

.endw

inc sdword ptr i;

jmp NEXT1

.endw

;

invoke printf,offset szMsg3

;

invoke _getch

ret

end start

●输出结果：

i = 0

j = 0 j = 1 j = 2 j = 3

i = 1

j = 0 j = 1 j = 2 j = 3

i = 2

j = 0 j = 1 j = 2 j = 3

上述汇编代码中，使用高级汇编伪指令.while替换C语言中的for语句实现双重循环。NEXT1地址标号作为外循环起始地址，NEXT2地址标号作为内循环起始地址。

【注意】内循环开始前，需要将内循环变量j重新初始化为0。

■反汇编代码

int i, j;

for (i = 0; i < 3; i++);外循环

00E01838 mov dword ptr [i],0 ;表达式1

int i, j;

for (i = 0; i < 3; i++)

00E0183F jmp main+3Ah (0E0184Ah)

00E01841 mov eax,dword ptr [i]

00E01844 add eax,1 ;表达式3

00E01847 mov dword ptr [i],eax

00E0184A cmp dword ptr [i],3 ;表达式2

00E0184E jge main+7Eh (0E0188Eh) ;i>=3时，退出外循环

{

printf("\ni = %d\n", i);循环语句块2

00E01850 mov eax,dword ptr [i]

00E01853 push eax

00E01854 push offset string "\ni = %d\n" (0E07B30h)

00E01859 call _printf (0E0104Bh)

00E0185E add esp,8

for (j = 0; j <= 3; j++);内循环

00E01861 mov dword ptr [j],0 ;表达式4

00E01868 jmp main+63h (0E01873h)

00E0186A mov eax,dword ptr [j]

00E0186D add eax,1 ;表达式6

00E01870 mov dword ptr [j],eax

00E01873 cmp dword ptr [j],3 ;表达式5

00E01877 jg main+7Ch (0E0188Ch) ;j>3时，退出内循环

{

printf("j = %d\t", j);循环语句块2

00E01879 mov eax,dword ptr [j]

00E0187C push eax

00E0187D push offset string "j = %d\t" (0E07B3Ch)

00E01882 call _printf (0E0104Bh)

00E01887 add esp,8

}

00E0188A jmp main+5Ah (0E0186Ah) ;内循环，跳转到表达式6

}

00E0188C jmp main+31h (0E01841h) ;外循环，跳转到表达式3

printf("\n");

00E0188E push offset string "\n" (0E07B44h)

00E01893 call _printf (0E0104Bh)

00E01898 add esp,4

system("pause");

00E0189B mov esi,esp

system("pause");

00E0189D push offset string "pause" (0E07B48h)

00E018A2 call dword ptr [__imp__system (0E0B168h)]

00E018A8 add esp,4

上述反汇编代码验证了for循环嵌套语句的执行流程。请读者参考注释阅读代码，此处不再赘述。

实验五十三： 打印九九乘法表

在VS中新建项目7-4-2.c：

for语句双重循环：打印九九乘法表

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(void) {

int i, j;

j = 0;

for (i = 1; i <= 9; i++)

{

for (j = 1; j <= 9; j++)

{

printf("%3d ", i * j);

}

printf("\n");

}

system("pause");

return 0;

}

●输出结果：

1 2 3 4 5 6 7 8 9

2 4 6 8 10 12 14 16 18

3 6 9 12 15 18 21 24 27

4 8 12 16 20 24 28 32 36

5 10 15 20 25 30 35 40 45

6 12 18 24 30 36 42 48 54

7 14 21 28 35 42 49 56 63

8 16 24 32 40 48 56 64 72

9 18 27 36 45 54 63 72 81

请按任意键继续. . .

上述代码9行*9列的方式在控制台窗口输出九九乘法表。程序使用for语句的双循环结构，循环变量i表示行，循环变量j表示列。循环变量的取值范围为1~9。

实验五十四： 打印直角三角形

在VS中新建项目7-4-3.c：

for语句双重循环：打印直角三角形

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(void) {

int i, j, n;

int len;

printf("生成直角在左下方的等腰直角三角形。\n");

printf("短边：");

scanf_s("%d", &len);

for (i = 1; i <= len; i++)//输出行

{

for (n = 1; n <= len - i; n++)//输出列' '

{

putchar(' ');

}

for (j = 1; j <= i; j++)//输出列'*'

{

putchar('*');

}

printf("\n");//换行

}

system("pause");

return 0;

}

●输出结果：

生成直角在左下方的等腰直角三角形。

短边：8

***

****

*****

******

*******

********

上述代码实现其实非常简单，我们可以把直角三角形看成是一个由空格和*号组成的长方形，只需要建立for语句双循环结构分别循环打印行和列就可以实现了。需要注意的是，在输出列时分别输出len-i个空格和i个*号。

提示

通常在项目中，我们仅需要双循环结构就可以了。很少需要用到三重及以上的循环结构。即使确有多重循环的需要，也可以将其封装为函数调用的形式实现。我们将在第九章详细介绍函数的知识。

练习

画一个长方形：

高：3，宽：7

*******

2、生成直角在左下方的等腰直角三角形。

短边：5

***

****

*****

3、编写一段程序，像右面这样显示所输入整数为边长的正方形。

生成一个正方形

正方形有几层：3

***

4、显示出一个横向较长的长方形。

读取两个边的边长，以较小的数作为行数，以较大的数作为列数。

一边：7

另一边：3

*******

5、编写一段程序，输入一个整数，像右面这样显示出输入整数层的金字塔形状。

提示;第i行显示（i-1）*2+1个星

金字塔有几层：3

***

*****

6、编写一段程序，像右面这样显示出输入整数层的向下的金字塔形状。第i行显示i%10的结果。

金字塔有几层：3

11111

222

7、使用for语句，输出于下面的图所示的样式。

2（1）

2（2）

2（3）

编写一段程序，输出九九乘法表。

本文摘自编程达人系列教材《汇编的角度——C语言》。