第2章 C++基础（3）

2.4 循环结构

在程序设计中，可能需要多次重复执行同一代码块。
循环：为了解决某一问题或计算某一结果，在满足特定条件下，重复执行同一组操作。

• 循环类型（语句）

while语句:当给定条件为真时，重复执行语句块。在执行循环体之前判断条件。
do...while语句：在循环体结尾时判断条件，和while语句类似。
for语句：多次执行一个语句序列，简化管理循环变量的代码。
嵌套循环：在循环体内使用一个或多个循环。

（1）while语句

适合条件驱动场景：不知道什么时候结束，但是知道什么时候开始。

//基本语法
while(条件表达式){
//循环体/代码块（条件表达式为真时执行）
}

特点：
先判断条件表达式的真假，再执行循环体；
循环变量需要在while外部定义和初始化；
循环体内部通常需要更新循环变量，否则会变成无限循环。

• 示例代码：输出1-5

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    //while语句基本使用-输出1-5
    //cout<<"1"<<"2"<<"3"<<"4"<<"5"<<"6"<<endl;
    int i=1;//循环变量
    while (i<=100)
    {
        cout<<i<<endl;
        i++;//i=i+1
    }

    return 0;
}

• 示例代码：计算一个数的位数

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
   //while语句基本使用-计算一个数的位数
    int num=0,count=0;
    cout<<"请输入一个整数："<<endl;
    cin>>num;
    while (num>0)
    {
        num/=10;//num=num/10
        //每次/10去掉最后一位数
        count++;//计数器
    }
    cout<<"这是一个"<<count<<"位数！"<<endl;
    
    return 0;
}

（2）do...while语句

do...while和while很像，但是有一个关键区别：do...while是先执行，后判断。

//基本语法
do{
//循环体/语句块；
}while(条件表达式);

注意：
do...while()后面一定要加上分号；
至少执行一次循环体，哪怕条件一开始就为假；
执行完一次之后，再判断条件表达式是否为真，决定是否继续；
适合需要先输入再判断的场景。

• 示例代码：输出1-5

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
    //do...while
    int i=1;
    do
    {
        cout<<i<<endl;
        i++;    
    } while (i<=5);
    
    return 0;
}

• 示例代码：猜数字

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
    //do...while
    //1-10
    int target=8;
    int guess;
    //int i=1;
    do
    {
        cout<<"请输入1-10中的一个整数："<<endl;
        cin>>guess;
        if (guess>target)
        {
            cout<<"大了！"<<endl;
        }else if (guess<target)
        {
            cout<<"小了！"<<endl;
        }else{
            cout<<"恭喜你，猜对了！"<<endl;
        }  
        //i++;
    } while (guess!=target);
    
    return 0;
}

(3)for语句

适合已知循环次数的场景。
//基本语法
for(表达式1；表达式2；表达式3){
循环体；
}
表达式1：初始化（循环变量）
表达式2：条件（判断条件表达式是否为真）
表达式3：更新（改变循环变量的值）

注意：
三个表达式用分号；隔开，两个分号缺一不可（表达式可以空着）。
执行流程
a.初始化：只执行1次；
b.条件判断：如果为真，进入循环体；如果为假，直接退出循环；
c.更新循环变量的值；
d.回到步骤2，再次判断。
初始化（1次）-->判断-->循环体-->更新-->判断-->循环体-->更新......
-示例代码：输出1-10

#include<iostream>
using namespace std;

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

    return 0;
}

• 示例代码：1-100求和

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
    //for
    
    int sum=0;//注意：定义变量同时进行初始化
    for (int i = 1; i <= 100 ; i++)
    {
        sum+=i;//sum=sum+i;
    }
    cout<<"1-100求和的结果为："<<sum<<endl;
    
    return 0;
}

(4)嵌套循环

一个循环体内再嵌套一个循环结构，常用作矩阵等。外层循环控制行，内层循环控制列。
-示例代码：嵌套循环输出

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
    //嵌套循环
   for (int i = 1; i <= 3; i++)
   {//外层循环  控制行
        for (int j = 1; j <= 4; j++)
        {//内层循环   控制列
            cout<<"第"<<i<<"行"<<"第"<<j<<"列"<<"  ";
        }
        cout<<endl;
   }
   
    return 0;
}

-示例代码：输出九九乘法表

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
    //嵌套循环
   for (int i = 1; i < 10; i++)
   {//外层循环  行  
        for (int j = 1; j <= i; j++)
        {//内层循环  列 
            cout<<j<<"*"<<i<<"="<<i*j<<"  ";
        }
        cout<<endl;
   }
   
    return 0;
}

• 示例代码：输出等腰三角形

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
    //嵌套循环
    int n=8;//输出多少行
   for (int i = 1; i <= n; i++)
   {//外层循环  行  
        for (int j = 1; j <= n-i; j++)
        {//内层循环  空格 
            cout<<" ";
        }
        for (int k = 1; k <= 2*i-1; k++)
        {//*
            cout<<"*";
        }
        //输出换行
        cout<<endl;
   }
    return 0;
}

循环跳转控制

有时候想要提前结束循环的运行，或者跳过某些情况，需要用到两个关键字break、continue.

• break

作用：立刻终止当前循环，直接跳出循环体，执行循环后面的代码。

• 示例代码

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
   //从1-1000中找出第一个能同时被7和9整除的数
   for (int i = 1; i <= 1000 ; i++)
   {
        if (i % 7 == 0 && i % 9 ==0)
        {
            cout<<"找到第一个能同时被7和9整除的数，是："<<i<<endl;
            break;
        }
   }
    return 0;
}

• continue

作用：跳过本次循环剩余代码，直接进入下一轮条件判断，不终止循环。

• 示例代码

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
   //从1-100输出所有的奇数
   for (int i = 1; i <= 100 ; i++)
   {
        if (i % 2 == 0)
        {
           continue; 
        }
        cout<<i<<endl;
   }
    return 0;
}

• 循环选择

已知循环次数，选for;
条件驱动，可能一次都不执行，选while；
至少需要执行一次，选do-while;
遍历数组、字符串，选for;
不断读取输入直到满足条件为止，选while或do-while。

常见错误

• 死循环

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
   //忘记改变循环变量的值
   int i=10;
   while (i>0)
   {
        cout<<i<<endl;
        i--;
        //i++;
   }
    return 0;
}

• 循环执行时差一次

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
   
   int i=1;
   while (i<5)
   {//【注意：】i<5和i<=5的区别
        cout<<i<<endl;
        i++;
   }
   
    return 0;
}

do-while末尾漏写分号；编译报错；
continue放在自增/自减语句前导致死循环；
break仅跳出一层循环，无法一次性跳出多层。

练习

找出所有3位数中的水仙花数
水仙花数（阿姆斯特朗数）：一个3位数，每一位上数字的立方和等于该数本身。
例:153=1^3 + 5 ^3 + 3^3

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
   //找出所有3位数中的水仙花数
   for (int i = 100; i <= 999; i++)
   {
          int bai=i/100;
          int shi=i/10%10;
          int ge=i%10;
          //【注意】在C++中  ^ 不表示指数运算 是按位异或
          if (bai*bai*bai+shi*shi*shi+ge*ge*ge==i)
          {
               cout<<"是水仙花数："<<i<<endl;
          }
   }
    return 0;
}