根据提供的文件信息，本文将详细解析C语言中的三种循环控制结构——for循环、while循环以及do-while循环，并通过具体示例深入理解这些循环结构的应用场景及编程实践。
### 一、for循环控制结构
#### 特点
- **初始化表达式**：仅在循环开始前执行一次。
- **循环体执行次数**：至少为0次，即可能完全不执行循环体。
- **适用场景**：特别适用于循环次数已知的情况，如数组遍历、精确迭代算法等。
#### 语法
```c
for (初始化表达式; 终限条件表达式; 步长表达式) {
// 循环体
}
```
- **初始化表达式**：通常用于初始化循环变量。
- **终限条件表达式**：每次循环之前都会检查此条件，如果为真，则继续执行循环体。
- **步长表达式**：每次循环结束后执行，用于更新循环变量。
#### 示例
```c
int sn = 0, i = 1;
for (i = 0; i <= n; i++) {
sn += i;
}
```
此示例展示了如何使用for循环计算从0到n的所有整数之和。
### 二、while循环控制结构
#### 特点
- **条件表达式**：每次循环前都会被重新评估。
- **循环体执行次数**：至少为0次。
- **适用场景**：适用于事先不知道循环次数的情况，如查找某个元素的索引、读取文件等。
#### 语法
```c
while (条件表达式) {
// 循环体
}
```
#### 示例
```c
int sn = 0, i = 1;
while (i <= n) {
sn += i;
i++;
}
```
此示例同样计算从0到n的所有整数之和，但使用了while循环结构。
### 三、do-while循环控制结构
#### 特点
- **条件表达式**：在每次循环之后评估。
- **循环体执行次数**：至少执行1次。
- **适用场景**：与while循环类似，也适用于事先不确定循环次数的情况。但保证至少执行一次循环体。
#### 语法
```c
do {
// 循环体
} while (条件表达式);
```
#### 示例
```c
int sn = 0, i = 1;
do {
sn += i;
i++;
} while (i <= n);
```
此示例同样计算从0到n的所有整数之和，但使用了do-while循环结构。
### 四、循环结构的实际应用
#### 例1：求1!+2!+3!+…+n!
本例通过两种不同的方案实现累加阶乘的求和功能。
**方案一**：所有逻辑在一个main函数中实现。
```c
#include <iostream.h>
void main(void) {
long sum = 0, fn = 1;
int n, item;
std::cin >> n;
for (item = 1; item <= n; item++) {
fn *= item;
sum += fn;
}
std::cout << "sum=" << sum << std::endl;
}
```
**方案二**：将部分逻辑抽象为独立函数。
```c
#include <iostream.h>
void main(void) {
long sum = 0;
int n, item;
std::cin >> n;
for (item = 1; item <= n; item++) {
sum += fact(item);
}
std::cout << "sum=" << sum << std::endl;
}
long fact(int n) {
long fn = 1;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
fn *= i;
}
return fn;
}
```
#### 例2：牛顿迭代法求方程f(x)=0在x0附近的解
该例利用牛顿迭代法求解特定方程的近似解。
**算法设计**
假设x0是解x*附近的一个近似值，则可以通过以下公式逐步逼近解：
```c
x1 = x0 - f(x0) / f'(x0)
```
其中f'表示f的导数。只要| x0 - x1 | 大于预先设定的误差界限ɛ，就重复此过程，直至满足精度要求。
**程序编码**
```c
#include <iostream.h>
void main(void) {
double x0 = 1.5, x1 = 0;
while (fabs(x0 - x1) > 0.001) {
x0 = x1;
x1 = x0 - (2 * x0 * x0 * x0 - 4 * x0 * x0 + 3 * x0 - 6) / (6 * x0 * x0 - 8 * x0 + 3);
}
std::cout << "x=" << x1 << std::endl;
}
```
此示例求解方程2x³ - 4x² + 3x - 6 = 0 在1.5附近的根。
for循环、while循环以及do-while循环各有特点和适用场景。在实际开发过程中，应根据具体需求选择合适的循环结构，以达到高效、简洁的代码效果。
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