循环结构程序设计实例

# 1. 简介 ## 1.1 什么是循环结构程序设计 循环结构程序设计是一种编程方法，用来重复执行某段代码，直到满足指定条件为止。它允许我们在程序中反复执行相同或类似的任务，节省时间和精力。 ## 1.2 循环结构的作用和优势 循环结构的主要作用是简化重复性的任务，并提高代码的效率和可读性。通过使用循环结构，我们可以轻松地处理大量的数据、执行递归操作、循环遍历列表或数组等。 循环结构的优势包括： - 可重复执行：通过循环结构，我们可以指定代码的执行次数，从而实现重复操作。 - 灵活性：循环结构允许根据需要自定义循环控制条件，灵活地控制循环的执行流程。 - 减少代码量：循环结构可以避免重复书写相同的代码段，减少代码量，使代码更加简洁。 ## 1.3 计算机科学中常用的循环结构 在计算机科学中，常用的循环结构包括： - for循环：适用于已知循环次数的情况，可以直接指定循环的次数。 - while循环：适用于未知循环次数的情况，通过判断条件来控制循环的执行。 - do-while循环：与while循环类似，但是它先执行一次循环体，再判断条件是否满足。 接下来的章节中，我们将逐一介绍这些循环结构的基本语法和实际应用案例。希望通过学习这些内容，您能更好地理解和运用循环结构来解决问题。 # 2. for循环实例 for循环是一种常见的循环结构，用于按指定次数重复执行一段代码。接下来，我们将介绍for循环的基本语法和用法，并通过两个实例演示如何使用for循环来计算1到100的和以及输出九九乘法表。 ### 2.1 for循环的基本语法和用法 ```python for 变量名 in range(起始值, 结束值, 步长): # 代码块 ``` - 起始值：循环开始的起始值 - 结束值：循环结束的结束值（不包含） - 步长：循环每次递增或递减的步长 ### 2.2 使用for循环计算1到100的和 ```python sum = 0 for i in range(1, 101): sum += i print("1到100的和为:", sum) ``` **代码说明：** - 使用for循环遍历1到100的每个数，并累加到sum变量中 - 最后输出sum的值，即1到100的和 **代码运行结果：** ``` 1到100的和为： 5050 ``` ### 2.3 使用for循环输出九九乘法表 ```python for i in range(1, 10): for j in range(1, i+1): print(f"{j} * {i} = {i*j}", end="\t") print() ``` **代码说明：** - 外层循环控制乘法表的行数，内层循环控制每一行的列数 - 注意内层循环的结束值是i+1，这样每一行就会输出正确的乘法表达式 **代码运行结果：** ``` 1 * 1 = 1 1 * 2 = 2 2 * 2 = 4 1 * 3 = 3 2 * 3 = 6 3 * 3 = 9 1 * 4 = 4 2 * 4 = 8 3 * 4 = 12 4 * 4 = 16 1 * 5 = 5 2 * 5 = 10 3 * 5 = 15 4 * 5 = 20 5 * 5 = 25 1 * 6 = 6 2 * 6 = 12 3 * 6 = 18 4 * 6 = 24 5 * 6 = 30 6 * 6 = 36 1 * 7 = 7 2 * 7 = 14 3 * 7 = 21 4 * 7 = 28 5 * 7 = 35 6 * 7 = 42 7 * 7 = 49 1 * 8 = 8 2 * 8 = 16 3 * 8 = 24 4 * 8 = 32 5 * 8 = 40 6 * 8 = 48 7 * 8 = 56 8 * 8 = 64 1 * 9 = 9 2 * 9 = 18 3 * 9 = 27 4 * 9 = 36 5 * 9 = 45 6 * 9 = 54 7 * 9 = 63 8 * 9 = 72 9 * 9 = 81 ``` # 3. while循环实例 ### 3.1 while循环的基本语法和用法 While循环是一种基本的循环结构，其语法如下： ``` while 条件: 循环体 ``` 在循环开始前，先对条件进行判断，如果条件为真，则执行循环体内的代码块，执行完毕后再次判断条件是否为真，如此循环，直到条件为假时停止循环。 ### 3.2 使用while循环计算斐波那契数列 斐波那契数列是指从0和1开始，之后的每一项都是前两项的和。以下是使用while循环计算斐波那契数列的示例代码（使用Python）： ```python # 计算斐波那契数列前20项 num1 = 0 num2 = 1 count = 0 while count < 20: print(num1) temp = num1 + num2 num1 = num2 num2 = temp count += 1 ``` 代码解析： - 首先定义三个变量`num1`、`num2`和`count`，`num1`和`num2`分别为斐波那契数列中的前两项，`count`用于计数，初始值为0。 - 使用while循环来控制迭代次数，当计数`count`小于20时，循环继续执行。 - 在循环体内，首先打印当前的`num1`，然后计算下一项的值，将其赋给`temp`，然后更新`num1`和`num2`的值，使其分别指向下一项和当前项，最后将计数`count`加1，进入下一轮循环。 - 当计数`count`达到20时，循环停止。 运行结果： ``` 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 89 144 233 377 610 987 1597 2584 4181 ``` ### 3.3 使用while循环实现猜数字游戏 猜数字游戏是一种经典的游戏，玩家需要根据提示逐步猜测目标数字，直到猜中为止。以下是使用while循环实现猜数字游戏的示例代码（使用Python）： ```python import random target = random.randint(1, 100) guess = 0 count = 0 print("欢迎参加猜数字游戏！") while guess != target: guess = int(input("请输入您猜测的数字：")) count += 1 if guess == target: print("恭喜您猜对了！") elif guess < target: print("您猜的数字太小了，请再试一次！") else: print("您猜的数字太大了，请再试一次！") print("您一共猜了{}次。".format(count)) ``` 代码解析： - 首先使用`import random`导入random模块，以便生成随机数。 - 使用`random.randint(1, 100)`生成1到100之间的随机数作为目标数字。 - 初始化变量`guess`和`count`，分别用于存储玩家的猜测和猜测次数，初始值均为0。 - 在循环开始前，输出游戏的欢迎信息。 - 使用while循环来进行猜测，当玩家的猜测与目标数字相等时，循环停止。 - 在循环体内，玩家输入猜测的数字，计数器`count`加1。 - 根据猜测结果给出相应的提示信息，如果猜对了，则输出恭喜信息；如果猜小了，则提示数字太小；如果猜大了，则提示数字太大。 - 当猜对数字时，循环停止。 - 最后输出玩家猜测的次数。 运行结果示例： ``` 欢迎参加猜数字游戏！ 请输入您猜测的数字：50 您猜的数字太小了，请再试一次！ 请输入您猜测的数字：75 ```