循环结构

有时，我们需要做一件事很多遍，为了不写过多重复的代码，我们需要循环。

有时，循环的次数不是一个常量，那么我们无法将代码重复多遍，必须使用循环。

for 语句

以下是 for 语句的结构：

for (初始化; 判断条件; 更新) {
  循环体;
}

执行顺序：

初始化表达式在循环开始前执行一次，用于初始化循环变量；条件表达式在每次循环开始前进行判断，如果为真，则执行循环体；迭代表达式在每次循环体执行完毕后执行，用于更新循环变量。

适用场景

当你明确知道循环需要执行的次数时，使用 for 语句非常合适。例如，遍历数组、输出一定范围内的数字等。

for循环执行流程

• 执行初始化表达式，初始化循环变量。
• 检查条件表达式的值，如果为真，则执行循环体；如果为假，则跳出循环。
• 执行完循环体后，执行迭代表达式，更新循环变量。
• 重复步骤 2 和 3，直到条件表达式的值为假。

经典例题及代码实现

题面：输出从 1 到 10 的所有整数。 输入样例：无 输出样例：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main() {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

总结

for 语句是一种非常方便的循环结构，适合处理已知循环次数的情况。它的优点是代码简洁，结构清晰，便于阅读和维护。但如果循环次数不确定，使用 for 语句可能会比较麻烦。

while 语句

以下是 while 语句的结构：

while (判断条件) {
  循环体;
}

执行顺序：

条件表达式在每次循环开始前进行判断，如果为真，则执行循环体；如果为假，则跳出循环。

适用场景

当你不知道循环需要执行的具体次数，只知道循环的终止条件时，使用 while 语句比较合适。例如，读取用户输入直到满足某个条件为止。

算法原理详解

• 检查条件表达式的值，如果为真，则执行循环体；如果为假，则跳出循环。
• 执行完循环体后，再次检查条件表达式的值，重复步骤 1，直到条件表达式的值为假。

经典例题及代码实现

题面：计算用户输入的整数的和，直到用户输入 0 为止。 输入样例：

1 2 3 0

输出样例：

6

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main() {
    int num, sum = 0;
    cin >> num;
    while (num != 0) {
        sum += num;
        cin >> num;
    }
    cout << sum << endl;
    return 0;
}

总结

while 语句适用于循环次数不确定的情况。它的优点是灵活性高，可以根据不同的条件动态控制循环的执行。但需要注意的是，如果条件表达式一直为真，会导致无限循环，因此要确保在适当的时候使条件表达式为假。

do...while 语句

以下是 do...while 语句的结构：

do {
  循环体;
} while (判断条件);

执行顺序：

与 while 语句的区别在于，do...while 语句是先执行循环体再进行判断的。

循环体至少会执行一次，然后再检查条件表达式的值。如果为真，则继续执行循环体；如果为假，则跳出循环。

适用场景

当你希望循环体至少执行一次，并且根据执行后的结果来决定是否继续循环时，使用 do while 语句比较合适。例如，菜单系统，用户至少会看到一次菜单选项。

dowhile执行流程

• 执行循环体。
• 检查条件表达式的值，如果为真，则继续执行循环体；如果为假，则跳出循环。
• 重复步骤 1 和 2，直到条件表达式的值为假。

经典例题及代码实现

题面：让用户输入一个大于 10 的整数，如果输入的数不大于 10，则提示用户重新输入，直到输入一个大于 10 的整数为止。 输入样例：

5
8
12

输出样例：

你输入的大于 10 的整数是: 12

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main() {
    int num;
    do {
        cin >> num;
        if (num <= 10) {
            cout << "输入的数不大于 10，请重新输入。" << endl;
        }
    } while (num <= 10);
    cout << "你输入的大于 10 的整数是: " << num << endl;
    return 0;
}

总结

do while 语句的特点是循环体至少会执行一次。它在需要确保循环体至少执行一次的场景中非常有用。但同样要注意避免无限循环的问题，确保条件表达式最终能变为假。

for、while 和 do-while 的区别

1. 语法结构与执行顺序

2. 循环条件的位置

• for 和 while 的条件判断在循环体执行前，若初始条件不满足，则循环体不执行。
• do-while 的条件判断在循环体执行后，无论条件是否满足，循环体至少执行一次。

示例：计算 1+2+...+10（初始值 sum=0, i=11）

// for 循环：条件不满足，循环体不执行
for (int sum = 0, i = 11; i <= 10; i++) { sum += i; }  // sum 仍为 0
 
// while 循环：条件不满足，循环体不执行
int sum = 0, i = 11;
while (i <= 10) { sum += i; i++; }  // sum 仍为 0
 
// do-while 循环：先执行一次循环体，再判断条件
int sum = 0, i = 11;
do { sum += i; i++; } while (i <= 10);  // 执行一次，sum=11，i=12，条件不满足，结束

break 语句

功能介绍

在 C++ 中，break 语句主要用于终止当前所在的循环结构（for、while、do-while）或者 switch 语句。当程序执行到 break 语句时，会立即跳出当前的循环体或者 switch 块，继续执行循环或者 switch 之后的代码。

适用场景

• 提前结束循环：当在循环过程中满足某个特定条件，且后续的循环操作不需要再执行时，可以使用 break 语句提前结束循环。
• 跳出嵌套循环的某一层：在嵌套循环中，可以使用 break 语句跳出当前所在的内层循环。

具体执行方式

当程序执行到 break 语句时，会直接跳过当前循环体中剩余的代码，将控制流转移到循环结束后的下一条语句。如果是嵌套循环，break 语句只会跳出当前所在的那一层循环。

经典例题及代码实现

题面：在一个包含 10 个整数的数组中，查找第一个大于 10 的数，并输出该数的位置。如果没有找到，则输出 -1。 输入样例：

2 4 6 8 12 14 16 18 20 22

输出样例：

4

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main() {
    int arr[10];
    // 读入数组元素
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        cin >> arr[i];
    }
    int pos = -1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        if (arr[i] > 10) {
            pos = i;
            // 找到第一个大于 10 的数后，使用 break 语句提前结束循环
            break;
        }
    }
    cout << pos << endl;
    return 0;
}

总结

break 语句可以帮助我们在满足特定条件时提前结束循环，避免不必要的计算，提高程序的效率。但在使用时需要注意，break 语句只会跳出当前所在的那一层循环，如果需要跳出多层循环，可能需要使用其他技巧，如使用标志变量等。

continue 语句

功能介绍

continue 语句也是用于控制循环结构的执行流程。当程序执行到 continue 语句时，会跳过当前循环体中剩余的代码，直接进入下一次循环的条件判断。也就是说，continue 语句会提前结束当前这一次的循环，开始下一次循环。

适用场景

• 跳过某些不必要的循环操作：当在循环过程中遇到某些特定条件，不需要执行本次循环的剩余操作时，可以使用 continue 语句跳过这些操作，直接进入下一次循环。
• 过滤不符合条件的元素：在遍历数组或者集合时，可以使用 continue 语句过滤掉不符合条件的元素，只对符合条件的元素进行处理。

具体执行方式

当程序执行到 continue 语句时，会忽略当前循环体中 continue 语句之后的所有代码，直接跳转到循环的条件判断部分。如果条件仍然满足，则开始下一次循环；如果条件不满足，则结束循环。

经典例题及代码实现

题面：输出 1 到 10 之间所有的奇数。 输入样例：无 输出样例：

1 3 5 7 9

#include <iostream>
using namespace std;
 
int main() {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        if (i % 2 == 0) {
            // 如果是偶数，使用 continue 语句跳过本次循环的剩余操作，直接进入下一次循环
            continue;
        }
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

总结

continue 语句可以帮助我们在循环中灵活地控制程序的执行流程，跳过不必要的操作，提高程序的效率。但在使用时需要注意，continue 语句只会影响当前所在的那一层循环，不会跳出循环。如果需要跳出循环，应该使用 break 语句。

例题