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让电脑重复做事情——循环结构

一、引言​

小故事：
小明要打印100遍“我爱编程”，如果一行一行写：

cout << "我爱编程" << endl;
cout << "我爱编程" << endl;
cout << "我爱编程" << endl;
// ... 要写100行！

问题： 这样写太麻烦了！有没有更好的办法？

答案： 有！我们可以用循环让电脑自动重复做事情！

循环就是让计算机帮我们自动重复执行某些代码！

二、认识循环结构​

循环就像生活中的重复​

想象一下：

  • 体育老师让你跑5圈操场
  • 妈妈说重复10遍："我要整理好自己的房间"
  • 背诵乘法表：1×1=1, 1×2=2, 1×3=3...

循环的三要素：​

  1. 循环起点：从什么时候开始
  2. 循环条件：到什么情况停止
  3. 循环体：重复做什么事情

三、for循环 - 计数循环​

1. for循环的基本结构​

for (起始条件; 循环条件; 更新条件) {
    // 重复执行的代码 - 循环体
}

2. 第一个for循环示例​

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    // 输出5次"你好，世界！"
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        cout << "第" << i << "次：你好，世界！" << endl;
    }
    return 0;
}

运行结果：

第1次：你好，世界！
第2次：你好，世界！
第3次：你好，世界！
第4次：你好，世界！
第5次：你好，世界！

3. 理解循环变量 i​

  • int i = 1：从1开始计数
  • i <= 5：只要i小于等于5就继续循环
  • i++：每次循环后i增加1

让我们跟踪一下循环过程：

循环次数i的值i < = 5执行情况
第1次1真执行
第2次2真执行
第3次3真执行
第4次4真执行
第5次5真执行
第6次6假停止

4. 更多for循环示例​

示例1：输出1-10的数字

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

示例2：计算1+2+3+...+100

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    int sum = 0;  // 用来存储总和
    
    for (int i = 1; i <= 100; i++) {
        sum = sum + i;  // 把每个数加到sum里
    }
    
    cout << "1+2+3+...+100 = " << sum << endl;
    return 0;
}

示例3：输出偶数

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    // 输出1-20之间的所有偶数
    for (int i = 2; i <= 20; i = i + 2) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

填空：倒计时火箭

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    // 请补全代码，实现10到1的倒计时
    for (int i = __1__; i >= __2__; i--) {
        cout << __3__ << endl;
    }
    cout << "发射！🚀" << endl;
    return 0;
}

四、while循环 - 条件循环​

1. while循环的基本结构​

while (循环条件) {
    // 重复执行的代码
}

2. while循环示例​

示例1：数数游戏

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    int count = 1;
    
    while (count <= 5) {
        cout << "现在数到：" << count << endl;
        count++;  // count = count + 1
    }
    
    cout << "数完了！" << endl;
    return 0;
}

示例2：密码验证

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    int password = 123456;  // 正确密码
    int input;
    
    cout << "请输入密码：";
    cin >> input;
    
    while (input != password) {
        cout << "密码错误，请重新输入：";
        cin >> input;
    }
    
    cout << "密码正确，欢迎使用！" << endl;
    return 0;
}

五、do-while循环 - 至少执行一次​

基本结构：​

do {
    // 循环体
} while (循环条件);

示例：菜单选择​

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    int choice;
    
    do {
        cout << "==== 游戏菜单 ====" << endl;
        cout << "1. 开始游戏" << endl;
        cout << "2. 查看帮助" << endl;
        cout << "3. 退出" << endl;
        cout << "请选择：";
        cin >> choice;
    } while (choice != 3);  // 只要不是3就继续显示菜单
    
    cout << "谢谢使用！" << endl;
    return 0;
}

六、循环控制语句​

1. break - 跳出循环​

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    // 找第一个能被7整除的数
    for (int i = 1; i <= 100; i++) {
        if (i % 7 == 0) {
            cout << "找到了！" << i << "能被7整除" << endl;
            break;  // 找到后就跳出循环
        }
    }
    return 0;
}

2. continue - 跳过本次循环​

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    // 输出1-10中不是3的倍数的数
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        if (i % 3 == 0) {
            continue;  // 跳过3的倍数
        }
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

七、趣味编程实践​

实践1：打印九九乘法表​

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    for (int i = 1; i <= 9; i++) {        // 控制行
        for (int j = 1; j <= i; j++) {    // 控制列
            cout << j << "×" << i << "=" << i*j << "\t";
        }
        cout << endl;
    }
    return 0;
}

实践2：猜数字游戏​

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    srand(time(0));  // 设置随机数种子
    int secret = rand() % 100 + 1;  // 1-100的随机数
    int guess;
    int attempts = 0;
    
    cout << "我想了一个1-100之间的数，猜猜是多少？" << endl;
    
    while (true) {
        cout << "你的猜测：";
        cin >> guess;
        attempts++;
        
        if (guess == secret) {
            cout << "恭喜！猜对了！用了" << attempts << "次" << endl;
            break;
        } else if (guess < secret) {
            cout << "太小了，再试试！" << endl;
        } else {
            cout << "太大了，再试试！" << endl;
        }
    }
    
    return 0;
}

实践3：统计成绩​

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    double score, sum = 0;
    
    cout << "要统计几个同学的成绩？";
    cin >> n;
    
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        cout << "请输入第" << i << "个同学的成绩：";
        cin >> score;
        sum += score;  // sum = sum + score
    }
    
    cout << "总分：" << sum << endl;
    cout << "平均分：" << sum / n << endl;
    
    return 0;
}

八、常见错误提醒​

错误1：死循环​

// 错误示例 - 永远停不下来！
while (true) {
    cout << "一直在循环..." << endl;
    // 缺少改变循环条件的语句
}

// 正确写法
int i = 0;
while (i < 5) {
    cout << "循环中..." << endl;
    i++;  // 一定要有让循环结束的条件
}

错误2：忘记花括号​

// 错误 - 只有第一行代码在循环中
for (int i = 0; i < 5; i++)
    cout << "第" << i << "次";
    cout << "循环结束";  // 这行不在循环内！

// 正确
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    cout << "第" << i << "次";
    cout << "循环结束";
}

错误3：分号位置错误​

// 错误 - 循环体是空语句
for (int i = 0; i < 5; i++); {
    cout << "hello";  // 这行只执行一次！
}

// 正确
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    cout << "hello";
}

九、总结与记忆口诀​

循环选择指南：​

  • 知道具体次数 → 用 for 循环
  • 不知道次数，但知道条件 → 用 while 循环
  • 至少执行一次 → 用 do-while 循环

十、课后练习​

挑战练习：​

  1. 找出100以内的所有质数
  2. 编写程序输出菱形图案
  3. 模拟ATM机，可以多次存款、取款、查询余额

作业：​

  1. 【深基4.例2】找最小值
  2. 【深基4.例3】分类平均
  3. 【深基4.例4】一尺之棰
  4. 【深基4.例6】数字直角三角形
  5. [NOIP 2013 普及组] 计数问题
  6. [NOIP 2002 普及组] 级数求和
  7. [NOIP 2015 普及组] 金币
  8. 【深基4.例11】数列求和
  9. 【深基4.例13】质数口袋
  10. [USACO1.5] 回文质数 Prime Palindromes

*学习笔记​

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