for 语句

for循环

• for 循环语法：

for (循环变量赋初始值；循环条件；更新循环变量) {
    循环体
}

语法解析

• 循环变量：用于控制循环的变量，一般在循环条件中使用
  • 比如：循环变量可以是在存钱100天这个例子中的天数
• for循环的执行逻辑：
  • 首先会给循环变量赋一个初始值
  • 然后判断是否满足循环条件
    • 如果不满足，直接跳出循环；
    • 如果满足，执行循环体，更新循环变量，再跳回去重新判断是否满足循环条件。
      • 比如：输出存款总数，天数加1，再跳回去看看现在是不是依然满足循环条件
• 使用for循环时，【循环变量赋初始值】，【循环条件】，【更新循环变量】这三个表达式都可以省略，变为for ( ; ; ) ，这表示不用给循环变量赋初始值，也不用在每次执行后更新循环变量，同时循环的条件始终为真，也就是说每次都会选择进入循环体。
• 如果循环体只有一句话，可以不用大括号括起来
• 举例

存钱100天的程序段：

// 输入一个整型变量表示存款总数量
int savings = 0;

// 用循环变量 i 表示现在的天数
// 最开始为1
// 每次循环后都加1天
// 不满足小于等于100天时就跳出循环
for (int i=1; i<=100; i++) {
    // 更新存款总数
    savings = savings + i;
    // 输出存款总数
    cout << i << ":总数" << savings << endl;
}

循环控制语句 break

• 除了正常的循环之外，循环控制语句可以更改程序执行的正常序列。循环控制语句常用的是 break 和 continue。
• break 用法
  • 在switch语句中也有用到过，用于停止执行模块内后面的程序语句
  • 通常放在循环体中，当执行到这句语句时，跳出整个循环，也就是说整个循环立即终止
• 举例：

存钱100天的例子，假设迷你键希望当存款总数到1000元时，就不存了，那他可以用break来终止循环

int savings = 0;

for (int i=1; i<=100; i++) {
    savings = savings + i;
    cout << i << ":总数" << savings << endl;
    
    // 当存到1000元时，跳出循环
    if (savings >= 1000)
        break;
}

循环控制语句 continue

• 另一个常用的循环控制语句是 continue。
• continue 用法
  • 通常也是放在循环体中，当执行到这句语句时，跳过当前循环体，强迫进入下一次循环
• 举例：

存钱100天的例子，假设如果天数是10的倍数（第10、20、30、…天），那么那天可以不存钱，也不输出存款总量。他可以用continue来跳过这几次循环

int savings = 0;

for (int i=1; i<=100; i++) {
    // 如果天数是10的倍数，直接进入下一天
    if (i % 10 == 0)
        continue;

    savings = savings + i;
    cout << i << ":总数" << savings << endl;
}

练习

1. 输出21世纪（2001年1月1日至2100年12月31日的这一段期间称为21世纪）中截止某个年份以来的所有闰年年份。

   注意：闰年的判别条件是该年年份能被4整除但不能被100整除，或者能被400整除。

   输入描述：

   输入在一行中给出21世纪的某个截止年份。

   输出描述：

   逐行输出满足条件的所有闰年年份，即每个年份占一行。输入若非21世纪的年份则输出"Invalid year!"。若不存在任何闰年，则输出“None”。

   #include <bits/stdc++.h>
   using namespace std; 
   
   int main() {
       // 请补全代码，实现题目功能
       int year, outYear;
       bool mark = false;
       cin >> year;
       if ((year < 2001)||(year > 2100)){
           cout << "Invalid year!" << endl;
       }
       else {
           for (outYear = 2001; outYear <= year;   outYear++) {
               if (!(outYear % 400) || (!(outYear %    4) && (outYear % 100))) {
                   cout << outYear << endl;
                   mark = true;
               }
           }
       if (!mark) {
           cout << "None" << endl;
       }
   
       }
       return 0;
   }
   

2. 给定大于1的整数n，求[1,n]区间上的数字之和。

   输入描述：

   一行，一个整数n

   输出描述：

   一行，数字之和

   #include <bits/stdc++.h>
   using namespace std; 
   
   int main() {
       // 请补全代码，实现题目功能
       int i, n, sum;
       cin >> n;
       sum = 0;
       for (i = 1; i <= n; i++) {
           sum += i;
   
       }
       cout << sum << endl;
       return 0;
   }
   

while 语句

while 循环

• while循环只关注循环终止的条件和循环体的内容本身。
• while 语法：

while (循环成立条件) {
    循环体
}

• while 循环执行逻辑：
  • 只要循环成立条件为真，就进入循环体
  • 重复这个步骤，直到循环成立条件为假
• 举例(猜数字)

// 声明生成的随机数字和猜的数字这两个变量
int num, guess;

// 提供随机种子
srand((unsigned)time(NULL));
// 随机生成一个1-100的数字
num = rand() % 100 + 1;

// 输入猜测的数字
cin >> guess;

// 如果猜的数字和生成的数字不相同就进入循环
while (guess != num) {
    // 输出猜大了还是猜小了
    if (guess > num)
        cout << "猜大了" << endl;
    else if (guess < num)
        cout << "猜小了" << endl;
    
    // 重新输入猜测的数字
    cin >> guess;
}

// 当猜的数字和生成的数字相同时，跳出循环后，输出“猜对了”
cout << "猜对了" << endl;

do while 循环

• 无论如何，至少要执行一次猜数字的操作，可以用 do while 的写法

Tips：在刚刚的代码中，可以发现在循环体里有猜数字（cin >> guess）的操作，在循环开始前也有猜数字的操作。这就适合用 do while。

• do while 语法

do {
    循环体
} while (循环成立条件);

• do while 执行逻辑
  • 和while类似
  • 唯一的区别在于：因为条件表达式出现在循环的尾部，所以至少会执行一次循环体，执行完成后，再判断是否进入下一次循环。

举例

用do while来写猜数字游戏的程序段：

// 声明生成的随机数字和猜的数字这两个变量
int num, guess;

// 提供随机种子
srand((unsigned)time(NULL));
// 随机生成一个1-100的数字
num = rand() % 100 + 1;

do {
    // 输入猜测的数字
    cin >> guess;
    
    // 输出猜大了还是猜小了
    if (guess > num)
        cout << "猜大了" << endl;
    else if (guess < num)
        cout << "猜小了" << endl;
} while (guess != num);

// 当猜的数字和生成的数字相同时，跳出循环后，输出“猜对了”
cout << "猜对了" << endl;

练习

1. 输入一个小于10000的整数，判断其是否为质数，若是则输出yes，否则输出no（请用while语法实现）

   输入描述：

   一行，一个正整数

   输出描述：

   一个字符串，yes或no

   #include <bits/stdc++.h>
   using namespace std; 
   
   int main() {
       // 请补全代码，实现题目功能
       int num, i = 2;
       bool mark = false;
       cin >> num;
       if (num == 2) {
           cout << "yes" << endl;
       }
       else {
           while (i < num) {
               if (num % i) {
                   i++;
                   mark = true;
               }
               else {
                   mark = false;
                   break;
               }
           }
           if (mark) 
               cout << "yes" << endl;
           else 
               cout << "no" << endl;
       }
   
       return 0;
   }
   

多重循环

正如if语句可以通过嵌套，实现分支内部的新分支，循环也是可以嵌套的。

• 循环嵌套适用于循环的大操作里有重复的小操作的情景。
• 举例:打印一个九九乘法表：

循环的大操作：对于1-9，每个数字都打印一行  大操作中重复的小操作：在第i行里，对于每个小于等于i的数字j，都打印出i和j组成的乘法公式。

如果我们用for循环内部嵌套for循环的方式来写，代码是这样实现的：

// 1-9，每个数字打印一行
for (int i = 1; i <= 9; i++) {
    // 在第i行中，对于每个小于i的数字，都打印一个等式和tab分隔
    for (int j = 1; j <= i ; j++) {
        cout << j << "*" << i << "=" << j*i << "\t";
    }
    // 第i行最后打印换行符
    cout << endl;
}

如果我们用for循环内部嵌套while循环的方式来写，代码就是这样的：

// 1-9，每个数字打印一行
for (int i = 1; i <= 9; i++) {
    // 在第i行中，对于每个小于i的数字，都打印一个等式和tab分隔
    int j = 1;
    while (j <= i) {
        cout << j << "*" << i << "=" << j*i << "\t";
        j++;
    }
    // 第i行最后打印换行符
    cout << endl;
}

通过这个例子，我们一起来看看循环嵌套的注意事项：

• 可以任意嵌套，比如for嵌for，for嵌while，while嵌for，while嵌while都可以
• 如果是for嵌for，内外层的循环变量（比如上述代码的i和j）需要用不一样的变量，否则容易产生混乱
• 在嵌套操作中都需要使用缩进，以增强代码可读性
• 可以多层嵌套，但是有时候太多层嵌套容易超时，需要引起注意

练习

1. 打印出n层高的*三角形

   输入描述：

   一行，一个整数n

   输出描述：

   从上向下数，第i层有i个星号，左对齐

   #include <bits/stdc++.h>
   using namespace std; 
   
   int main() {
       // 请补全代码，实现题目功能
       int i, j, n;
       cin >> n;
       for (i = 1; i <= n; i++) {
           for (j = 1; j <= i; j++) {
               cout << '*';
           }
           cout << endl;
       }
       return 0;
   }
   

2. 小明钱包里装着各种纸币。纸币有4种（纸币的类型有1元、3元、5元和10元），每一种分别有a、b、c、d张。现在小明要出门买东西，他需要支付N元，在不找零的情况下，请问能支付成功吗？如果能成功支付，那么请计算出有多少种支付方式；如果不能成功支付，就输出no。

   输入描述：

   输入共 1 行，包含 5个整数 a、b、c、d、n，之间用一个空格隔开。abcd小于11

   输出描述：

   如果不能成功支付，则输出：no

   如果可以成功支付，则输出：一个整数，表示支付方式的总数

   #include <iostream>
   using namespace std;
   
   int main() {
       // 1,3,5,10的张数，以及总价，枚举时的支付价，支付   方式数量
       int a, b, c, d, n, sum, num=0;
       cin >> a >> b >> c >> d >> n;
   
       for (int i=0; i<=d; i++) {
           if (i*10 > n)
               break;
           for (int j=0; j<=c; j++) {
               if ((i*10 + j*5) > n)
                   break;
               for (int k=0; k<=b; k++) {
                   if ((i*10 + j*5 + k*3) > n)
                       break;
                   for (int p=0; p<=a; p++) {
                       sum = i*10 + j*5 + k*3 + p;
                       if (sum == n)
                           num += 1;
                       else if (sum > n)
                           break;
                   }
               }
           }
       }
   
       if (num)
           cout << num << endl;
       else
           cout << "no" << endl;
   
       return 0;
   }
   

3. • A重数的循环
     当一个n位数k的每一位都是同样的数字a时，我们把k称作a的n重数，例如666被称为6的三重数。

   现在给定t（1≤ t ≤ 20）对a和n，求a的n重数k。

   对于100%的数据满足1 ≤ k ≤ 10^11。

   输入描述：

   第一行一个整数t，

   接下来t行，每行两个整数 a，n，中间1个空格间隔

   输出描述：

   输出共t行，每行一个整数 k

   示例 1：

   输入：
   2
   1 2
   6 3
   输出：
   11
   666
   

   代码：

   #include <iostream>
   using namespace std;
   
   int main() {
       int t, a, n;
     	long long num;
       cin >> t;
       for (int i = 0; i < t; i++) {
           cin >> a >> n;
           num = a;
           for (int j=2; j<=n; j++)
               num = num * 10 + a;
           cout << num << endl;
       }
       
       return 0;
   }