C語 while 迴圈與條件式徹底解析｜從基礎到應用、常見錯誤完整指南

1. while語句的特點與使用時機

2. 基本語法與流程

while語句的基本語法

while (條件式) {
    // 迴圈內想要重複的處理
}

• while 後面的括號內（`()）寫入「條件式」。
• 條件式為「真（1）」時，波形大括號 {} 中的處理會重複執行。
• 條件式變為「偽（0）」時，會跳出迴圈並進入下一個處理。

while語句的處理流程

1. 首先，評估條件式。
2. 若條件式為真（1），則區塊內的處理會執行一次。
3. 處理結束後，會再次回到條件式的評估。
4. 當條件式變為偽（0）時，迴圈結束，並繼續執行 while 語句之後的處理。

執行範例：條件從一開始即為偽的情況

int n = 0;
while (n > 0) {
    printf("n是正數。n");
}

3. 透過範例程式了解運作

範例1：使用計數器的基本 while 迴圈

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 1;
    while (i <= 5) {
        printf("i的值是 %d 。n", i);
        i = i + 1; // i 每次增加 1
    }
    return 0;
}

i的值是 1。
i的值是 2。
i的值是 3。
i的值是 4。
i的值是 5。

範例2：多次輸出「你好」

#include <stdio.h>

int main() {
    int count = 0;
    while (count < 3) {
        printf("你好n");
        count++;
    }
    return 0;
}

你好
你好
你好

範例3：根據使用者輸入值執行重複處理

#include <stdio.h>

int main() {
    int num;
    printf("輸入 0 即結束。n");
    while (1) {
        printf("請輸入數字：");
        scanf("%d", &num);
        if (num == 0) {
            break; // 輸入 0 時結束迴圈
        }
        printf("輸入的值是 %d 。n", num);
    }
    printf("結束。n");
    return 0;
}

4. do-while 的差異

while 迴圈與 do-while 迴圈的語法差異

• while 迴圈

while (條件式) {
    // 想要重複的處理
}

- 首先判斷「條件式」，若為真（1）則執行區塊內的處理。
- 若條件式為偽（0），則一次也不執行，直接進入下一個處理。

• do-while 迴圈

do {
    // 想要重複的處理
} while (條件式);

- 首先執行區塊內的處理一次，之後判斷「條件式」。
- 若條件式為真（1），則再次執行處理區塊；若為偽（0），則結束迴圈。

執行順序的差異與特點

• while 迴圈是「前判定型」迴圈。因為先判斷條件式，某些情況下可能一次也不執行處理。
• do-while 迴圈是「後判定型」迴圈。其特點是一定會先執行一次處理區塊。

範例：do-while 迴圈的範本

#include <stdio.h>

int main() {
    int n = 0;
    do {
        printf("n 的值是 %d", n);
        n++;
    } while (n < 3);
    return 0;
}

n 的值是 0。
n 的值是 1。
n 的值是 2。

簡易比較表

使用分別的要點

• 在需要驗證輸入值、顯示選單等「至少要執行一次」的情況下，適合使用 do-while 迴圈。
• 若條件可能導致「一次也不執行」的情況，則使用 while 迴圈較安全。

5. 透過 break·continue 的控制

break 陳述式：立即結束迴圈

#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    while (1) {  // 無限迴圈
        printf("請輸入整數（0 結束）：");
        scanf("%d", &n);
        if (n == 0) {
            break;  // 0 被輸入時迴圈結束
        }
        printf("輸入的值是 %d。\n", n);
    }
    printf("程式結束。\n");
    return 0;
}

continue 陳述式：跳過一次處理

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 1;
    while (i <= 5) {
        if (i % 2 == 0) {
            i++;          // i 增加
            continue;     // 若為偶數則跳過以下
        }
        printf("奇數：%d\n", i);
        i++;
    }
    return 0;
}

奇數：1
奇數：3
奇數：5

總結

• break 用於想強制結束迴圈時
• continue 用於只想在特定條件下跳過該次處理時

6. 使用多條件加強條件式

邏輯運算子的基本

• &&（AND）：僅當兩個條件皆為真（true）時，整體才為真
• ||（OR）：只要其中一個條件為真，整體即為真
• !（NOT）：將條件的真假顛倒（真→偽、偽→真）

範例 1：使用 AND（&&）的多條件

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 1, b = 15;
    while (a < 5 && b > 10) {
        printf("a = %d, b = %dn", a, b);
        a++;
        b--;
    }
    return 0;
}

a = 1, b = 15
a = 2, b = 14
a = 3, b = 13
a = 4, b = 12

範例 2：使用 OR（||）的多條件

#include <stdio.h>

int main() {
    int x = 3, y = 25;
    while (x < 5 || y < 20) {
        printf("x = %d, y = %dn", x, y);
        x++;
        y--;
    }
    return 0;
}

x = 3, y = 25
x = 4, y = 24
x = 5, y = 23
x = 6, y = 22
x = 7, y = 21
x = 8, y = 20
x = 9, y = 19

範例 3：使用 NOT（!）的條件式

#include <stdio.h>

int main() {
    int flg = 0;
    while (!flg) {
        printf("因為 flg 為 0，正在迴圈中。n");
        flg = 1; // 將 flg 設為 1 以結束迴圈
    }
    return 0;
}

注意邏輯運算子的優先順序

7. 輸入等待與 sentinel 控制的實踐範例

什麼是 sentinel 控制？

範例1：使用者輸入值的迴圈控制

#include <stdio.h>

int main() {
    int value, sum = 0;
    printf("請輸入整數（0 結束）：n");
    while (1) {
        scanf("%d", &value);
        if (value == 0) {
            break; // sentinel 值 0 結束
        }
        sum += value;
    }
    printf("總合為 %d。n", sum);
    return 0;
}

範例2：文字輸入導致迴圈結束

#include <stdio.h>

int main() {
    char c;
    printf("請輸入文字（x 結束）：n");
    while (1) {
        scanf(" %c", &c); // 在前面加入空格以跳過空白字元
        if (c == 'x') {
            break;
        }
        printf("輸入的文字：%cn", c);
    }
    printf("結束。n");
    return 0;
}

實用範例：重複處理至檔案結尾

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("sample.txt", "r");
    char buf[100];
    if (fp == NULL) {
        printf("無法開啟檔案。n");
        return 1;
    }
    while (fgets(buf, sizeof(buf), fp) != NULL) {
        printf("%s", buf);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

8. 無限迴圈與結束控制

無限迴圈的寫法

while (1) {
    // 這裡的處理會無限重複
}

int flag = 0;
while (flag == 0) {
    // 只要 flag 保持為 0，就會無限執行
}

for 迴圈的無限迴圈

for (;;) {
    // 無限迴圈
}

無限迴圈的應用範例

• 持續等待使用者的輸入
• 在遊戲或嵌入式程式中持續監測感測器數值
• 伺服器等待外部連線

安全退出無限迴圈的方法

#include <stdio.h>

int main() {
    char c;
    while (1) {
        printf("如果想結束，請輸入 q：");
        scanf(" %c", &c);
        if (c == 'q') {
            break; // 輸入 q 時結束無限迴圈
        }
        printf("仍在迴圈中。n");
    }
    printf("已跳出迴圈。n");
    return 0;
}

注意事項

9. 條件式的陷阱與注意事項

1. 變數未更新導致的無限迴圈

int i = 0;
while (i < 5) {
    printf("i = %dn", i);
    // 由於缺少 i++ 的敘述，i 仍然是 0
}

2. 比較運算子的錯誤（= 與 == 的混淆）

int n = 3;
while (n = 0) { // 應該寫成 while (n == 0)
    printf("n為0。n");
}

3. 條件式的評估規則（0 為假，非 0 為真）

int flag = -1;
while (flag) {
    // 當 flag 不為 0 時，迴圈持續
    flag = 0;
}

4. 複雜的邏輯式中的優先順序錯誤

5. 輸入值或外部資料的驗證不足

總結

• 注意變數未更新、比較運算子的錯誤
• 了解 0 與非 0 的真假判定規則
• 邏輯運算子的優先順序與括號的使用也很重要
• 熟悉條件式的設計後，while 迴圈的錯誤會大幅減少

10. 常見問題（FAQ）

Q1. 如果 while 迴圈的條件式一開始就為假，迴圈內部會一次也不執行嗎？

Q2. do-while 迴圈與 while 迴圈的差異是什麼？

• while 迴圈是「前判定型」，若條件式為假，則一次也不會執行。
• do-while 迴圈是「後判定型」，不論條件式為何，都會至少執行一次。

Q3. 可以在 while 迴圈的條件式中結合多個條件嗎？

Q4. 避免無限迴圈的技巧是什麼？

Q5. 可以使用使用者輸入或外部資料來控制 while 迴圈嗎？

Q6. if 語句與 while 語句的條件式有什麼差異嗎？

• if 語句只會「判斷一次」條件並執行處理。
• while 迴圈則會「只要條件成立，就會重複」執行處理。

Q7. 在 while 迴圈中大量使用 break 或 continue 會不會有問題？

Q8. 在 while 迴圈外定義的變數在迴圈內也能使用嗎？

11. 總結與下一步

• 前判定型的迴圈，若條件一開始為假，則一次也不會執行。
• 了解 for 陳述式與 do-while 陳述式的差異，並在適當情境下加以區分使用是重要的。
• 利用 邏輯運算子與哨兵值，即可彈性實作實務上的輸入監控與複雜控制。
• 根據情況，可使用 無限迴圈與 break/continue 來退出或跳過。
• 要注意 變數更新遺漏或比較運算子錯誤 等，這些是初學者容易卡住的陷阱。

• 實作 for 陳述式、if 陳述式等其他控制結構的結合範例。
• 挑戰結合 while 陳述式的實務程式，例如陣列、檔案 I/O、函式等。
• 實作各種錯誤與例外處理，朝向更安全、穩固的程式碼邁進。