# 第 9 课：循环结构

> **本课学习目标**：
> 1. 彻底读懂 `for` 循环、`while` 循环和 `do-while` 循环的执行过程。
> 2. 掌握循环三要素：**初始化、条件、更新**，学会避免死循环。
> 3. 熟练掌握循环中**累加**（`sum += i`）与**计数**（湿 `cnt++`）的标准模型。
> 4. 深刻理解并区分 **`break`**（直接结束整个循环）与 **`continue`**（跳过当前这一轮，进入下一轮）。
> 5. 掌握用 `while` 循环处理**数位拆分**（取个位、去个位）的经典套路。

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## 一、 为什么要用循环结构？

如果我们要输出 1 到 5，手写 5 行 `cout` 还能应付：
```cpp
cout << 1 << " ";
cout << 2 << " ";
cout << 3 << " ";
cout << 4 << " ";
cout << 5 << " ";
```
如果要输出 1 到 100 呢？手写 100 行显然不现实。**循环结构**就是用来让计算机帮我们“重复执行某段代码”的利器。

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## 二、 最常见的 `for` 循环

`for` 循环是一级考试中最常出现的循环结构。

### 1. 基本语法结构
```cpp
for (初始化; 条件; 更新) {
    // 循环体（重复执行的代码）
}
```

### 2. 执行步骤拆解（以输出 1 到 5 为例）
```cpp
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    cout << i << " ";
}
```
* **第 1 步（初始化）**：执行 `int i = 1;`（整个循环只在最开始跑这一次）。
* **第 2 步（条件判断）**：检查 `i <= 5` 是否成立。如果**成立**，进入第 3 步；如果不成立，**循环直接结束**。
* **第 3 步（执行循环体）**：打印当前的 `i`。
* **第 4 步（更新）**：执行 `i++;`（此时 `i` 变成 2）。
* **第 5 步**：回到第 2 步继续循环，直到条件不成立退出。

> 📌 **循环次数怎么算？**
> * `for(int i = 1; i <= 10; i++)` ➡️ `i` 取值 `1, 2, 3, ..., 10`，共执行 **10 次**。
> * `for(int i = 0; i < 10; i++)` ➡️ `i` 取值 `0, 1, 2, ..., 9`，共执行 **10 次**。

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## 三、 `while` 循环与数位处理

`while` 循环通常适用于**循环次数不确定、只知道结束条件**的场景。

### 1. 基本语法结构
```cpp
int i = 1;      // 1. 初始化
while (i <= 5) { // 2. 条件判断
    cout << i;
    i++;        // 3. 更新（千万别漏，否则死循环！）
}
```

### 2. 🌟 必考杀手锏：`while` 处理整数数位（黄金模板）
在一级考试中，经常要求“输入一个整数，求它的数位和 / 反转数字 / 统计奇数位”。这依赖 `while` 的经典数位拆分法：
```cpp
int n;
cin >> n;
while (n != 0) {
    int d = n % 10; // 步骤1：用 % 10 取出当前个位数
    // 这里可以对 d 进行处理（如累加、判断奇偶）
    n /= 10;        // 步骤2：用 / 10 悄悄去掉个位数，向右进位
}
```
* **例如输入 `123`**：
  * 第 1 轮：`n = 123`，个位 `d = 3`，之后 `n` 变成 `12`。
  * 第 2 轮：`n = 12`，个位 `d = 2`，之后 `n` 变成 `1`。
  * 第 3 轮：`n = 1`，个位 `d = 1`，之后 `n` 变成 `0`。
  * `n == 0` 循环结束。完美把每一位剥离出来！

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## 四、 累加与计数模型（考试核心考点）

* **累加模型**（求总和）：
  ```cpp
  int sum = 0; // ⚠️ 注意：累加器必须初始化为 0！
  for (int i = 1; i <= 5; i++) {
      sum += i; // 等价于 sum = sum + i;
  }
  ```
* **计数模型**（数个数）：
  ```cpp
  int cnt = 0; // ⚠️ 计数器也必须初始化为 0！
  for (int i = 1; i <= 10; i++) {
      if (i % 2 == 0) {
          cnt++; // 满足条件时，个数加 1
      }
  }
  ```

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## 五、 `break` 与 `continue` 的本质区别

这是程序阅读题和判断题的常客：

### 🔍 代码直观对比：
```cpp
// 1. 使用 break
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    if (i == 3) break;
    cout << i << " ";
}
// 输出结果：1 2  （当 i=3 时直接整个循环罢工了）

// 2. 使用 continue
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    if (i == 3) continue;
    cout << i << " ";
}
// 输出结果：1 2 4 5 （当 i=3 时只跳过了当轮的cout，接着去执行 i=4 去了）
```

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## 六、 GESP 一级真题与例题精讲

### 练一练 1：for 循环与累加
**【题目】**
下面程序输出是（ ）。
```cpp
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 5; i++)
    sum += i;
cout << sum;
```
A. `5`  
B. `10`  
C. `15`  
D. `20`

> **正确答案**：**C**
> **名师解析**：
> 循环变量 `i` 依次取 `1, 2, 3, 4, 5`。`sum` 依次加上这些数：`0 + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15`。最终输出 `15`。

---

### 练一练 2：break 提前终止循环
**【题目】**
下面程序输出是（ ）。
```cpp
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    if (i == 3)
        break;
    cout << i;
}
```
A. `12`  
B. `123`  
C. `1245`  
D. `12345`

> **正确答案**：**A**
> **名师解析**：
> 当 `i = 1, 2` 时正常输出；当 `i = 3` 时触发 `if (i == 3)`，执行 `break`，循环**立即彻底终止**，`3` 及其后面的 `4, 5` 均不输出。所以屏幕上打印出 `12`。

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### 练一练 3：while 数位求和
**【题目】**
输入 `123` 后，下面程序的输出是（ ）。
```cpp
int n;
cin >> n;
int sum = 0;
while (n != 0) {
    sum += n % 10;
    n /= 10;
}
cout << sum;
```
A. `123`  
B. `6`  
C. `3`  
D. `1`

> **正确答案**：**B**
> **名师解析**：
> 标准的数位求和模板：
> * 第 1 轮：取个位 `3` 加到 `sum`（sum=3），`n` 变成 `12`；
> * 第 2 轮：取个位 `2` 加到 `sum`（sum=5），`n` 变成 `1`；
> * 第 3 轮：取个位 `1` 加到 `sum`（sum=6），`n` 变成 `0`；
> * 循环结束，输出 `sum` 的值为 **`6`**（即 $1+2+3=6$）。

第 9 课：循环结构

本课学习目标： 1. 彻底读懂 for 循环、while 循环和 do-while 循环的执行过程。 2. 掌握循环三要素：初始化、条件、更新，学会避免死循环。 3. 熟练掌握循环中累加（sum += i）与计数（湿 cnt++）的标准模型。 4. 深刻理解并区分 break（直接结束整个循环）与 continue（跳过当前这一轮，进入下一轮）。 5. 掌握用 while 循环处理数位拆分（取个位、去个位）的经典套路。

一、为什么要用循环结构？

如果我们要输出 1 到 5，手写 5 行 cout 还能应付：

cout << 1 << " ";
cout << 2 << " ";
cout << 3 << " ";
cout << 4 << " ";
cout << 5 << " ";

如果要输出 1 到 100 呢？手写 100 行显然不现实。循环结构就是用来让计算机帮我们“重复执行某段代码”的利器。

二、最常见的 `for` 循环

for 循环是一级考试中最常出现的循环结构。

1. 基本语法结构

for (初始化; 条件; 更新) {
    // 循环体（重复执行的代码）
}

2. 执行步骤拆解（以输出 1 到 5 为例）

for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    cout << i << " ";
}

第 1 步（初始化）：执行 int i = 1;（整个循环只在最开始跑这一次）。
第 2 步（条件判断）：检查 i <= 5 是否成立。如果成立，进入第 3 步；如果不成立，循环直接结束。
第 3 步（执行循环体）：打印当前的 i。
第 4 步（更新）：执行 i++;（此时 i 变成 2）。
第 5 步：回到第 2 步继续循环，直到条件不成立退出。

📌 循环次数怎么算？ * for(int i = 1; i <= 10; i++) ➡️ i 取值 1, 2, 3, ..., 10，共执行 10 次。 * for(int i = 0; i < 10; i++) ➡️ i 取值 0, 1, 2, ..., 9，共执行 10 次。

三、 `while` 循环与数位处理

while 循环通常适用于循环次数不确定、只知道结束条件的场景。

1. 基本语法结构

int i = 1;      // 1. 初始化
while (i <= 5) { // 2. 条件判断
    cout << i;
    i++;        // 3. 更新（千万别漏，否则死循环！）
}

2. 🌟 必考杀手锏：`while` 处理整数数位（黄金模板）

在一级考试中，经常要求“输入一个整数，求它的数位和 / 反转数字 / 统计奇数位”。这依赖 while 的经典数位拆分法：

int n;
cin >> n;
while (n != 0) {
    int d = n % 10; // 步骤1：用 % 10 取出当前个位数
    // 这里可以对 d 进行处理（如累加、判断奇偶）
    n /= 10;        // 步骤2：用 / 10 悄悄去掉个位数，向右进位
}

例如输入 123：
第 1 轮：n = 123，个位 d = 3，之后 n 变成 12。
第 2 轮：n = 12，个位 d = 2，之后 n 变成 1。
第 3 轮：n = 1，个位 d = 1，之后 n 变成 0。
n == 0 循环结束。完美把每一位剥离出来！

四、累加与计数模型（考试核心考点）

累加模型（求总和）： cpp int sum = 0; // ⚠️ 注意：累加器必须初始化为 0！ for (int i = 1; i <= 5; i++) { sum += i; // 等价于 sum = sum + i; }
计数模型（数个数）： cpp int cnt = 0; // ⚠️ 计数器也必须初始化为 0！ for (int i = 1; i <= 10; i++) { if (i % 2 == 0) { cnt++; // 满足条件时，个数加 1 } }

五、 `break` 与 `continue` 的本质区别

这是程序阅读题和判断题的常客：

关键字	英文直译	核心作用	代码表现
`break`	中断 / 逃跑	直接彻底结束整个循环，后面的轮次全都不过了。	见下方对比代码 1
`continue`	继续 / 跳过	跳过当前这一轮循环剩下的代码，直接强行进入下一轮。	见下方对比代码 2

🔍 代码直观对比：

// 1. 使用 break
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    if (i == 3) break;
    cout << i << " ";
}
// 输出结果：1 2  （当 i=3 时直接整个循环罢工了）

// 2. 使用 continue
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    if (i == 3) continue;
    cout << i << " ";
}
// 输出结果：1 2 4 5 （当 i=3 时只跳过了当轮的cout，接着去执行 i=4 去了）

六、 GESP 一级真题与例题精讲

练一练 1：for 循环与累加

【题目】 下面程序输出是（）。

int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 5; i++)
    sum += i;
cout << sum;

A. 5
B. 10
C. 15
D. 20

正确答案：C 名师解析：循环变量 i 依次取 1, 2, 3, 4, 5。sum 依次加上这些数：0 + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15。最终输出 15。

练一练 2：break 提前终止循环

【题目】 下面程序输出是（）。

for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    if (i == 3)
        break;
    cout << i;
}

A. 12
B. 123
C. 1245
D. 12345

正确答案：A 名师解析：当 i = 1, 2 时正常输出；当 i = 3 时触发 if (i == 3)，执行 break，循环立即彻底终止，3 及其后面的 4, 5 均不输出。所以屏幕上打印出 12。

练一练 3：while 数位求和

【题目】 输入 123 后，下面程序的输出是（）。

int n;
cin >> n;
int sum = 0;
while (n != 0) {
    sum += n % 10;
    n /= 10;
}
cout << sum;

A. 123
B. 6
C. 3
D. 1

正确答案：B 名师解析：标准的数位求和模板： * 第 1 轮：取个位 3 加到 sum（sum=3），n 变成 12； * 第 2 轮：取个位 2 加到 sum（sum=5），n 变成 1； * 第 3 轮：取个位 1 加到 sum（sum=6），n 变成 0； * 循环结束，输出 sum 的值为 6（即 $1+2+3=6$）。

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