[C] 반복 제어문

JOOYEUN SEO·2023년 8월 11일

C 언어

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반복 제어문을 사용하여 지정된 명령어들을 조건이 만족될 때까지 반복 수행할 수 있다.

1. while문

주어진 조건이 참인 동안에만 while문 내부를 반복 수행하고, 조건이 거짓이 되는 순간 루프를 빠져나와 반복문 다음에 나오는 명령문을 수행한다.

⌨️ 예제 1

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 1;				// i 값은 1부터 시작
     
    while(i <= 5) {		 	// i 값이 5일 때까지만 반복
        printf("%d\n", i);	// 반복 실행 문장(i 값 출력)
        i++;				// i 값에 1을 더함
    }
}

🖥️ 실행 결과

⌨️ 예제 2

// 예제 1을 while문 대신 goto문을 사용해서 구현 가능
#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 1;

    repeat :
    printf("%d\n", i);
    if(i < 5) {
        i++;
        goto repeat;
    }
}

🖥️ 실행 결과

goto문은 안 쓰는 것이 좋기 때문에 참고만 하고 넘어가면 된다.

🔍 while문의 무한 루프

조건문에 항상 참이 되는 값이 올 경우, 무한히 반복되는 루프가 만들어진다.

⌨️ 예제 3

// 실행하면 1씩 증가하는 숫자를 무한히 출력하게 되는 무한 루프
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

int main() {
    int i = 1;

    while(true) {     // '참'을 의미하는 true를 조건문에 넣기
        printf("%d ", i);
        i++;
    }
}

🖥️ 실행 결과

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ...

끝없이 실행되는 코드는 ctrl + c 로 강제 정지시킬 수 있다.

⌨️ 예제 4

// 숫자 0을 입력할 때까지 무한히 반복 요청하는 프로그램
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;

    while(1) {      	// 무한 while 루프
        printf("숫자 0을 입력해 주세요.\n");
        scanf("%d", &n);
        if(n == 0)		// n의 값이 0이면 while 루프 종료
            break;		// 루프 밖으로 빠져나가기
    }
    printf("숫자 0을 입력하셨습니다.\n");
}

🖥️ 실행 결과

숫자 0을 입력해 주세요.
2  [Enter↵]
숫자 0을 입력해 주세요.
67  [Enter↵]
숫자 0을 입력해 주세요.
0  [Enter↵]
숫자 0을 입력하셨습니다.

무한 루프를 필요에 따라 break문과 함께 사용할 수도 있다.

2. do~while문

do~while문은 while문과 달리 조건이 아예 만족되지 않더라도 최소한 처음 한 번은 반드시 실행하게 된다는 차이점이 있다. while(조건식)문의 뒤에 세미콜론(;)을 반드시 넣어야 한다. ❗️세미콜론 빠트리면 에러 발생

⌨️ 예제 5

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 10;				// 조건을 만족하지 않는 값
     
    do {                    // i 값과 상관없이 무조건 do 안의 내용을 한 번 실행
        printf("%d\n", i);  // 반복 실행할 문장들
        i++;
    } while(i <= 5);		// 맨 처음 do 안의 내용 실행 후, 조건 확인
}

🖥️ 실행 결과

while문이었다면 아예 루프 자체가 실행되지 않아 아무것도 출력되지 않았겠지만, do~while문에서는 반복문이 한 번 실행됐다.

3. for문

while문 대신 for문을 사용하면 좀 더 편하고 짧게 반복문을 작성할 수 있는 특수한 경우들이 있다.

일정하게 증가 또는 감소되는 변수가 필요할 때
특정 횟수만큼 작업을 반복하고자 할 때
배열의 모든 원소에 순차적으로 접근하고자 할 때
(배열과 for문은 거의 함께 붙음)

for문의 괄호 안은 (초기식; 조건식; 증감식)으로 구성되어 있으며, 초기식은 처음 한 번만 수행된다.
❗️초기식과 조건식 뒤 세미콜론(;) 잊지 말기

⌨️ 예제 6

/* 예제 1을 while문 대신 for문으로 완벽하게 대체 가능
<for문 동작 순서>
1. i 값을 1로 초기화
2. 반복 조건 검사(참이면 3번으로, 거짓이면 루프 종료)
3. 반복 문장 실행 후 i에 증감값 계산(+1)
4. 다시 2번으로 돌아가서 실행 */
#include <stdio.h>

int main() {
    int i;						// 변수 i 선언

    for (i = 1; i <= 5; i++) {	// for문 동작 순서 참고
        printf("%d\n", i);		// 반복 실행 문장
    }
}

🖥️ 실행 결과

⌨️ 예제 7

// n보다 같거나 작으면서 2의 거듭제곱인 숫자들만 출력하는 프로그램
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);
    
    for(int i = 1; i <= n; i *= 2) {
        printf("%d\n", i);
    }
}

🖥️ 실행 결과

15  [Enter↵]
1
2
4
8

이 예제에서는 변수 i의 선언과 초깃값 대입을 for문 안에서 했다.
변수를 for문의 바깥과 안에서 선언하는 것의 차이점은 다음과 같다.

for문 바깥에서 선언 : 해당 for문 뿐 아니라 다른 곳에서도 사용 가능
for문 안에서 선언 : 해당 for문 안에서만 사용 가능한 변수가 됨
(for문이나 for문 안에 for문이 중첩된 구조를 많이 사용하는 프로그램의 경우, 특정 변수가 어느 for문에 사용되는지 명확히 하기 위해 해당 for문 안쪽에서 선언하는 것이 더 권장된다.)

(1) for문에서 괄호 안의 식을 다양하게 사용하기

괄호 안의 초기식, 조건식, 증감식을 복수로 넣거나 일부를 생략할 수도 있다. 다만 생략을 하더라도 초기식과 조건식 뒤의 세미콜론(;)은 꼭 써 줘야 한다.

1) 초기식 생략

루프의 변수를 for문 앞에서 초기화했다면, 괄호 안에서 생략 가능하다.

int i = 1;
for( ; i <= 5; i++) {
…

2) 조건식 생략

괄호 안에서 조건식을 생략하고, 반복문 안에서 if문을 사용하는 것으로 대신할 수 있다. 만약 if문 없이 그냥 조건식을 생략한다면, 조건을 무조건 참이라고 간주하여 무한 루프 구조가 된다.

for(int i = 1; ; i++) {
	if(i <= 5)
    	실행할 문장;
    else
    	break;
…

3) 증감식 생략

반복문 안에서 증감식을 수행하는 것이 더 유용할 때가 있다(예를 들어 for문 안의 특정 if문의 조건을 만족했을 때만 증감값을 계산하고 싶을 경우 등).

for(int i = 1; i <= 5; ) {
	i = i + 1;
…

4) 여러 개의 초기식이나 증감식

괄호 안에 초기식과 증감식을 여러 개 넣는 것도 가능하다.

⌨️ 예제 8

// 1부터 n까지 모든 숫자의 합을 출력하는 프로그램
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);

    int sum = 0;
    for(int i = 1; i <= n; i++) {
        sum += i;
    }
    printf("%d\n", sum);
}

🖥️ 실행 결과

100  [Enter↵]
5050

⌨️ 예제 9

// 예제 8에선 변수 i만 괄호 안에 정의됐지만, 예제 9에서는 i와 sum 둘 다 초기식으로 넣었다. 
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);

    int i, sum;
    for(i = 1, sum = 0; i <= n; sum += i, i++); // 중괄호 안에 아무것도 없어서 세미콜론으로 마무리
    printf("%d\n", sum);
}

🖥️ 실행 결과

5  [Enter↵]
15

예제 8에서는 "sum += i;"이 중괄호 안에 있었지만, 예제 9에서는 변수 sum을 초기식으로 설정하면서 "sum += i;"도 증감식으로 함께 괄호 안에 들어왔다. 이 때 두 증감식의 순서를 유의해서 사용해야 한다(sum에 i 값을 더해준 후, i에 1을 더해야 함).

⌨️ 예제 10

// n개만큼 별을 출력하는 프로그램
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);
    
    for(int i = 1; i <= n; i++) {
        printf("*");
    }
    printf("\n");
}

🖥️ 실행 결과

8  [Enter↵]
********

⌨️ 예제 11

// 입력한 자연수의 약수를 모두 출력하는 프로그램
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);

    for(int i = 1; i <= (n / 2); i++) {   // 마지막 숫자 전까지만 쉼표로 나열하기 위해 n ÷ 2
    if(n % i == 0)				// i가 n의 약수이면, n은 i의 배수
            printf("%d, ", i);
    }
    printf("%d\n", n);        // 마지막은 무조건 입력한 수 자기자신이므로 반복문 종료 후 실행
}

🖥️ 실행 결과

12  [Enter↵]
1, 2, 3, 4, 6, 12

⌨️ 예제 12

// 일의자리수가 3, 6, 9인 경우 * 출력하는 369게임
#include <stdio.h>

int main() {
    int num;
    scanf("%d", &num);

    for(int i = 1; i <= num; i++) {
        int k = i % 10;     // i의 일의 자리수를 변수 k에 저장
        if(k == 3 || k == 6 || k == 9) 
            printf("* ");
        else
            printf("%d ", i);
    }
    printf("\n");
}

🖥️ 실행 결과

20  [Enter↵]
1 2 * 4 5 * 7 8 * 10 11 12 * 14 15 * 17 18 * 20

(2) break문, continue문 활용

1) break문

자신이 포함된 반복문 한 개를 강제로 빠져나오는데 사용된다.

⌨️ 예제 13

// 숫자 0을 입력하기 전까지 무한 반복하는 프로그램
#include <stdio.h>

int main() {
    for(int i = 1; ; i++) {
        int n;
        scanf("%d", &n);

        if(n == 0)      // 0을 입력하는 순간 반복 종료
            break;

        printf("%d번째 입력 : %d\n", i, n);
    }
    printf("입력을 종료합니다.\n");
}

🖥️ 실행 결과

6  [Enter↵]
1번째 입력 : 6
33  [Enter↵]
2번째 입력 : 33
0  [Enter↵]
입력을 종료합니다.

2) continue문

루프 실행 도중 해당 루프를 다시 실행해야할 때 사용된다. break문은 루프를 빠져나오지만 continue문은 루프의 남은 부분을 건너뛴 후, 맨 처음으로 실행 순서를 옮겨서 계속 진행한다.

⌨️ 예제 14

// 1부터 n까지 3의 배수를 제외한 숫자들의 합을 구하는 프로그램
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);

    int sum = 0;
    for(int i = 1; i <= n; i++) {
        if(i % 3 != 0) {	// continue문을 사용하지 않을 때 코드	
            sum += i;		// "i ÷ 3"의 나머지가 0이 아닐때만 실행
        }
    }
    printf("%d\n", sum);
}

🖥️ 실행 결과

8  [Enter↵]
27

⌨️ 예제 15

// 예제 14를 continue문을 사용하여 변경
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);

    int sum = 0;
    for(int i = 1; i <= n; i++) {
        if(i % 3 == 0) {    // continue문을 사용할 때 코드
            continue;       // "i ÷ 3"의 나머지가 0일 때만 루프의 선두로 복귀
        }
        sum += i;           // "i ÷ 3"의 나머지가 0이면 건너뛰어져서 실행 안됨
    }
    printf("%d\n", sum);
}

🖥️ 실행 결과

4  [Enter↵]
7

(3) 다중 for문 ⭐️

for문 안에 for문이 중첩된 구조는 실제로 많이 사용되는 구조다.

⌨️ 예제 16

// 기호 *를 가로 n개 x 세로 n개의 형태로 출력하는 프로그램
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);

    for(int i = 1; i <= n; i++) {
        for(int j = 1; j <= n; j++) {
            printf("*");
        }
        printf("\n");   // 다음 행으로 넘어가기 위해 줄바꿈
    }
}

🖥️ 실행 결과

4  [Enter↵]
****
****
****
****

중첩된 for문을 사용할 때는 바깥쪽 for문과 안쪽 for문의 변수명을 다르게 하는 것이 좋다(변수명이 같아도 문법적으로 오류는 없지만 헷갈리기 때문).

⌨️ 예제 17

// 예제 16의 변형. 기호 *를 1개부터 n개까지 n줄에 걸쳐 출력하는 프로그램
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);

    for(int i = 1; i <= n; i++) {
        for(int j = 1; j <= i; j++) {   // "j <= i;"로 변경
            printf("*");
        }
        printf("\n");
    }
}

🖥️ 실행 결과

4  [Enter↵]
*
**
***
****

바깥쪽 for문에 연결된 변수 i와 안쪽 for문에 선언된 변수 j는 서로 영향을 주고받을 수 있다.

⌨️ 예제 18

// n개의 *로 이루어진 대각선을 출력하는 프로그램
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);
    // 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 내려가는 대각선
    for(int i = 0; i < n; i++) {
        for(int j = 0; j < n; j++) {
            if(i == j)
                printf("*");
            else
                printf(" ");
        }
        printf("\n");
    }
    // 오른쪽 위에서 왼쪽 아래로 내려가는 대각선
    for(int i = 0; i < n; i++) {
        for(int j = n-1; j > -1; j--) {
            if(i == j)
                printf("*");
            else
                printf(" ");
        }
        printf("\n");
    }
}

🖥️ 실행 결과

4  [Enter↵]
*   
 *  
  * 
   *
   *
  * 
 *  
*

⌨️ 예제 19

 /* 입력한 수 n개만큼 행을 출력,
각 행에는 1부터 시작하는 정수 중 홀수만 작은 순서대로 입력
1번째 행에는 1개, 2번째 행에는 2개를 입력하는 방식 */
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);

    for(int i = 1; i <= n; i++) {       // 행 개수를 결정
        for(int j = 1; j <= i; j++) {   // 열 개수를 결정(1부터 i개 까지)
            printf("%d ", 2 * j - 1);
        }
        printf("\n");
    }
}

 // 위의 예제 다른 버전
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);

    for(int i = 1; i <= n; i++) {
        for(int j = 1; j <= (2 * i - 1); j += 2) {   // j는 (2 * i - 1)까지, 2씩 증가
            printf("%d ", j);
        }
        printf("\n");
    }
}

🖥️ 실행 결과

5  [Enter↵]
1 
1 3 
1 3 5 
1 3 5 7 
1 3 5 7 9

⌨️ 예제 20

/* 입력한 수 n개만큼 행을 출력
1번째 행에는 숫자 1을, 2번째 행에는 숫자 1 2 3을,
3번째 행에는 숫자 1 2 3 4 5를 입력하기 */
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);

    for(int i = 1; i <= n; i++) {
        for(int j = 1; j <= (2 * i - 1); j++) { // i번째 줄에서 출력되는 숫자 개수 조정
            printf("%d ", j);
        }
        printf("\n");
    }
}

// 위의 예제 다른 버전
#include <stdio.h>

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);

    for(int i = 1; i <= (2 * n - 1); i += 2) { // 한 줄당 출력되는 숫자 개수를 변수 i에서 조정
        for(int j = 1; j <= i; j++) {
            printf("%d ", j);
        }
        printf("\n");
    }
}

🖥️ 실행 결과

5  [Enter↵]
1 
1 2 3 
1 2 3 4 5 
1 2 3 4 5 6 7 
1 2 3 4 5 6 7 8 9

▷ 김형근·곽덕훈·정재화, 『C프로그래밍』, 한국방송통신대학교출판문화원, 2020
▷ 서현우, 『뇌를 자극하는 C 프로그래밍』, 한빛미디어, 2005
▷ 두들낙서, “두들낙서의 C/C++ 강좌”, https://youtube.com/playlist?list=PLlJhQXcLQBJqywc5dweQ75GBRubzPxhAk&si=s8RNpRcpJTi_Lz8M

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(1) for문에서 괄호 안의 식을 다양하게 사용하기

1) 초기식 생략

2) 조건식 생략

3) 증감식 생략

4) 여러 개의 초기식이나 증감식

(2) break문, continue문 활용

1) break문

2) continue문

(3) 다중 for문 ⭐️

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