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

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

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

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）：

# 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）：

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