C 語言 while 循環練習：3學生成績統計的 while 實現與循環變體對比

問題描述

同前題，但要求使用 while 循環輸入 3 位學生 3 門課成績並計算總分平均分。核心考點：while 循環計數器模式、循環變體等價性、計數器初始化與更新位置。

原代碼：while 計數器模式

#include <stdio.h>

int main() {
    int n = 0;
    float n1, n2, n3, sum, avg;

    while (n++ < 3) {  // 後置++：先判斷再遞增
        printf("請輸入第 %d 個同學三門分數: ", n);
        scanf("%f %f %f", &n1, &n2, &n3);

        sum = n1 + n2 + n3;
        avg = sum / 3;
        printf("總分 %.2f, 平均分 %.2f\n", sum, avg);
    }
    return 0;
}

關鍵細節：n++ vs ++n 在 while 條件中

int n = 0;
// 版本 A: while (n++ < 3)  -- 原代碼
// 迭代 1: n=0 條件真(0<3) → n變1 → 體內 n=1
// 迭代 2: n=1 條件真(1<3) → n變2 → 體內 n=2
// 迭代 3: n=2 條件真(2<3) → n變3 → 體內 n=3
// 迭代 4: n=3 條件假(3<3) → 結束
// 體內 n 取值: 1, 2, 3  ✓ 正確

// 版本 B: while (++n < 3)
// 迭代 1: n=0 → 先增為1 → 條件真(1<3) → 體內 n=1
// 迭代 2: n=1 → 先增為2 → 條件真(2<3) → 體內 n=2
// 迭代 3: n=2 → 先增為3 → 條件假(3<3) → 結束
// 體內 n 取值: 1, 2  ✗ 少一次！

// 版本 C: while (n < 3) { n++; ... }  -- 最清晰推薦
// 迭代 1: n=0 條件真 → 體內先 n=1 → 用 n=1
// 迭代 2: n=1 條件真 → 體內先 n=2 → 用 n=2
// 迭代 3: n=2 條件真 → 體內先 n=3 → 用 n=3
// 體內 n 取值: 1, 2, 3  ✓ 正確且語義明確

三種循環結構對比表

do-while 版本實現

int n = 0;
do {
    n++;
    printf("學生 %d: ", n);
    scanf("%f %f %f", &n1, &n2, &n3);
    sum = n1 + n2 + n3;
    avg = sum / 3;
    printf("總分 %.2f 平均 %.2f\n", sum, avg);
} while (n < 3);

原代碼邏輯缺陷：無法保存歷史數據

原代碼每次循環覆蓋 n1,n2,n3,sum,avg，**無法事後統計全班總平均、最高分等**。改進：用數組保存。

float sums[3], avgs[3];
int n = 0;
while (n < 3) {
    printf("學生 %d: ", n+1);
    scanf("%f %f %f", &n1, &n2, &n3);
    sums[n] = n1 + n2 + n3;
    avgs[n] = sums[n] / 3;
    printf("總分 %.2f 平均 %.2f\n", sums[n], avgs[n]);
    n++;
}
// 循環後可進一步分析
float class_avg = (avgs[0] + avgs[1] + avgs[2]) / 3;
printf("全班平均: %.2f\n", class_avg);

總結

while 循環成績統計揭示了計數器更新位置語義差異與數據保存必要性。關鍵收穫：

• while(n++ 與 while(++n 體內計數器值不同，易出錯；
• 推薦模式：while (n < N) { n++; ... } 或 for 循環；
• do-while 保證至少一次執行，適合菜單/輸入驗證；
• 循環內計算結果**必須存入數組**，否則無法進行後續聚合分析；
• 三種循環結構**圖靈完備等價**，選擇以可讀性為準。