C++大白话系列-入门基础篇-10-循环结构详解

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循环结构详解：让代码重复执行

三大结构的最后一块拼图

数学不好，能学编程吗？

许多人的担心

常见问题：

“我数学不好，能学编程吗？”
“编程是不是要很强的数学基础？”
“数学差的人适合当程序员吗？”

今天的答案： 编程只是一个工具！

编程是工具

砍树的例子

场景1：徒手砍树

没有工具
 ↓
费时费力
 ↓
效率低下

场景2：有斧头

有斧头
 ↓
轻松许多
 ↓
效率提升

场景3：有斧头+物理知识

有斧头 + 知道45度角最省力
 ↓
效率再次提升
 ↓
事半功倍

编程也一样

会用编程工具
 ↓
机智人

会用编程 + 有数学知识
 ↓
更厉害的人

但是！ 不懂高等数学，一样能用编程解决问题！

为什么需要循环？

问题：求和

任务： 计算 233 到 788 之间所有整数之和

方法1： 手算

233 + 234 + 235 + ... + 788 = ?

累死了！

方法2： 用编程（循环）

// 几行代码搞定！

轻松！

for 循环

语法结构

for (语句1; 语句2; 语句3) {
 // 循环体
}

三个语句：

位置	名称	作用
语句1	初始化	只执行一次，一般声明循环变量
语句2	条件判断	每次判断是否继续循环
语句3	更新	每次循环后执行

执行流程

第一步：执行语句1（初始化）
 ↓
第二步：执行语句2（判断）
 ↓
 结果为0？
 ↙ ↘
是 否
↓ ↓
结束 执行循环体
 ↓
 执行语句3
 ↓
 回到语句2

完整示例

#include <stdio.h>

int main() {
int i;
for (i = 1; i <= 5; i++) {
printf("第 %d 次循环
", i);
 }
printf("循环结束
");
return 0;
}

输出：

第 1 次循环
第 2 次循环
第 3 次循环
第 4 次循环
第 5 次循环
循环结束

详细执行过程

分解步骤：

i = 1（初始化，只执行一次）
i <= 5 → 真 → 执行循环体 → 输出”第 1 次循环”
i++ → i 变成 2
i <= 5 → 真 → 执行循环体 → 输出”第 2 次循环”
i++ → i 变成 3
i <= 5 → 真 → 执行循环体 → 输出”第 3 次循环”
i++ → i 变成 4
i <= 5 → 真 → 执行循环体 → 输出”第 4 次循环”
i++ → i 变成 5
i <= 5 → 真 → 执行循环体 → 输出”第 5 次循环”
i++ → i 变成 6
i <= 5 → 假 → 结束循环

实战：求和程序

1到100求和

#include <stdio.h>

int main() {
long long total = 0; // 存储累加结果
int i;
for (i = 1; i <= 100; i++) {
total = total + i; // 或写成：total += i;
 }
printf("1到100之和：%lld
", total);
return 0;
}

输出：

1到100之和：5050

执行过程

初始：total = 0

循环1：total = 0 + 1 = 1
循环2：total = 1 + 2 = 3
循环3：total = 3 + 3 = 6
循环4：total = 6 + 4 = 10
...
循环100：total = 4950 + 100 = 5050

任意范围求和

#include <stdio.h>

int main() {
long long start, end;
long long total = 0;
long long i;
printf("请输入起始数：
");
scanf("%lld", &start);
printf("请输入结束数：
");
scanf("%lld", &end);
for (i = start; i <= end; i++) {
total += i;
 }
printf("%lld 到 %lld 之和：%lld
", start, end, total);
return 0;
}

运行示例：

请输入起始数：
233
请输入结束数：
788
233 到 788 之和：284046

数学不够，编程来凑

暴力求解

问题： 1到30亿求和

暴力方法：

long long total = 0;
long long i;

for (i = 1; i <= 3000000000; i++) {
total += i;
}

耗时： 约2秒 ⏱️

数学优化

等差数列求和公式：

总和 = (首项 + 末项) × 项数 / 2

优化代码：

long long start = 1;
long long end = 3000000000;
long long total = (start + end) * (end - start + 1) / 2;

printf("结果：%lld
", total);

耗时： 瞬间完成 ⚡

结论

编程 = 斧头（工具）
数学 = 物理知识（优化）

有工具 → 能干活 ✅
工具 + 知识 → 干得更快

数学不好的同学，反而可以借助编程解决数学问题！

嵌套循环

循环套循环

语法：

for (外层循环) {
for (内层循环) {
 // 执行代码
 }
}

九九乘法表

#include <stdio.h>

int main() {
int i, j;
for (i = 1; i <= 9; i++) {
for (j = 1; j <= i; j++) {
printf("%d×%d=%d	", j, i, i * j);
 }
printf("
");
 }
return 0;
}

输出：

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
...

执行过程

i = 1:
 j = 1: 打印 1×1=1
i = 2:
 j = 1: 打印 1×2=2
 j = 2: 打印 2×2=4
i = 3:
 j = 1: 打印 1×3=3
 j = 2: 打印 2×3=6
 j = 3: 打印 3×3=9

实战：求质数

问题

任务： 找出1000以内的所有质数

质数定义： 只能被1和自己整除的数（大于1）

完整代码

#include <stdio.h>

int main() {
int i, j;
int isPrime; // 1表明是质数，0表明不是
printf("1000以内的质数：
");
 // 2是最小的质数
printf("2 ");
 // 从3开始，只判断奇数
for (i = 3; i <= 1000; i += 2) {
isPrime = 1; // 假设是质数
 // 判断i是否能被2到i-1之间的数整除
for (j = 2; j < i; j++) {
if (i % j == 0) {
 // 能整除，不是质数
isPrime = 0;
break; // 跳出内层循环
 }
 }
if (isPrime == 1) {
printf("%d ", i);
 }
 }
printf("
");
return 0;
}

算法解析

双层循环：

外层循环（i）：遍历 3 到 1000 的奇数
内层循环（j）：检查 i 能否被 2 到 i-1 整除
判断：

如果 i % j == 0，说明能整除，不是质数
用 break 跳出内层循环
如果 j 循环到 i，说明都不能整除，是质数

优化版本

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main() {
int i, j;
int isPrime;
printf("1000以内的质数：
");
printf("2 ");
for (i = 3; i <= 1000; i += 2) {
isPrime = 1;
 // 只需要判断到 sqrt(i)
for (j = 2; j <= sqrt(i); j++) {
if (i % j == 0) {
isPrime = 0;
break;
 }
 }
if (isPrime == 1) {
printf("%d ", i);
 }
 }
printf("
");
return 0;
}

优化原理： 如果 i 不是质数，必然有一个因子 ≤ √i

break 语句

作用

break = 跳出最近的一个循环

示例

#include <stdio.h>

int main() {
int i;
for (i = 1; i <= 10; i++) {
if (i == 5) {
break; // 遇到5就跳出循环
 }
printf("%d ", i);
 }
printf("
循环结束
");
return 0;
}

输出：

1 2 3 4
循环结束

break 在嵌套循环中

for (i = 1; i <= 3; i++) {
for (j = 1; j <= 3; j++) {
if (j == 2) {
break; // 只跳出内层循环
 }
printf("(%d, %d) ", i, j);
 }
printf("
");
}

输出：

(1, 1)
(2, 1)
(3, 1)

记住： break 只跳出最近的一个循环

while 循环

语法结构

while (条件) {
 // 循环体
}

执行流程：

判断条件
 ↓
 为真？
 ↙ ↘
是 否
↓ ↓
执行 结束
循环体
↓
回到判断

基本示例

#include <stdio.h>

int main() {
int i = 1;
while (i <= 5) {
printf("第 %d 次循环
", i);
i++;
 }
printf("循环结束
");
return 0;
}

输出：

第 1 次循环
第 2 次循环
第 3 次循环
第 4 次循环
第 5 次循环
循环结束

for vs while

一样功能的两种写法：

for 循环：

int i;
for (i = 1; i <= 100; i++) {
printf("%d ", i);
}

while 循环：

int i = 1;
while (i <= 100) {
printf("%d ", i);
i++;
}

如何选择？

场景	推荐
知道循环次数	for
不知道循环次数	while
遍历固定范围	for
条件复杂	while

编程只需初中数学

真相

统计数据：

95% 以上的程序员岗位
只需要初中数学
就能完全应付

常用数学：

✅ 加减乘除
✅ 大小比较
✅ 简单逻辑
❌ 不需要微积分
❌ 不需要高等数学

编程重大的是

逻辑思维
多练习
会用工具

数学好 = 锦上添花

数学一般 = 完全够用

本文要点回顾

✨ 编程是工具：数学不好也能学
✨ for循环：for(初始化; 条件; 更新) { 循环体 }
✨ 执行流程：初始化 → 判断 → 循环体 → 更新 → 判断
✨ 嵌套循环：循环里面套循环
✨ break：跳出最近的循环
✨ while循环：while(条件) { 循环体 }
✨ 数学要求：初中数学足够95%岗位

记忆口诀

for循环三部曲，初始判断加更新。

while循环更简洁，条件为真就执行。

break跳出最近层，嵌套循环要分清。

实战练习

练习1：求偶数和

任务： 求1到100之间所有偶数的和

点击查看答案

cpp #include <stdio.h> int main() { long long total = 0; int i; for (i = 2; i <= 100; i += 2) { total += i; } printf(“1到100偶数之和：%lld
“, total); return 0; }

或者：
cpp #include <stdio.h> int main() { long long total = 0; int i; for (i = 1; i <= 100; i++) { if (i % 2 == 0) { total += i; } } printf(“1到100偶数之和：%lld
“, total); return 0; }

练习2：阶乘计算

任务： 计算 n! (n的阶乘)

示例： 5! = 5 × 4 × 3 × 2 × 1 = 120

点击查看答案

cpp #include <stdio.h> int main() { int n; long long result = 1; int i; printf(“请输入n：
“); scanf(“%d”, &n); for (i = 1; i <= n; i++) { result *= i; } printf(“%d! = %lld
“, n, result); return 0; }

练习3：猜数字游戏

任务： 程序随机生成1-100的数，用户猜，提示大了还是小了

点击查看答案

cpp #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> int main() { int target, guess; srand(time(NULL)); target = rand() % 100 + 1; printf(“我想了一个1-100的数字，你来猜！
“); while (1) { printf(“请输入你的猜测：”); scanf(“%d”, &guess); if (guess == target) { printf(“祝贺你猜对了！
“); break; } else if (guess > target) { printf(“太大了！
“); } else { printf(“太小了！
“); } } return 0; }

练习4：用while实现求和

任务： 用while循环实现1到100求和

点击查看答案

cpp #include <stdio.h> int main() { long long total = 0; int i = 1; while (i <= 100) { total += i; i++; } printf(“1到100之和：%lld
“, total); return 0; }

练习5：用while实现质数

任务： 用while循环找出100以内的质数

点击查看答案

cpp #include <stdio.h> int main() { int i = 3; int j; int isPrime; printf(“100以内的质数：
“); printf(“2 “); while (i <= 100) { isPrime = 1; j = 2; while (j < i) { if (i % j == 0) { isPrime = 0; break; } j++; } if (isPrime == 1) { printf(“%d “, i); } i += 2; } printf(”
“); return 0; }