11.循环结构 (while)

约 1726 字大约 6 分钟

2025-02-05

一、开场：探索未知次数的循环奥秘

标题：揭开 while 循环的神秘面纱 - 掌控不确定循环

副标题：用 while 循环，为程序赋予灵活的重复能力

引入方式：展示一段人们在玩抽奖游戏的视频，参与者不断抽奖，直到中奖为止，每次抽奖的次数不确定。提问学生如何用编程实现这种重复操作，从而引出 while 循环，它适用于在条件满足时重复执行代码，而执行次数事先不确定。

配图：选择一张人们玩抽奖游戏的图片，或者用流程图表示不确定次数循环的图片，让学生对不确定次数的循环有直观认识。

二、while 循环初相识

while 循环的概念

讲解 while 循环是一种循环控制结构，只要给定的条件为真，就会重复执行循环体中的代码。与 for 循环不同，它不依赖于预先设定的循环次数，而是根据条件判断是否继续循环。

举例说明，比如在猜数字游戏中，玩家不断猜测数字，直到猜对为止，这里使用 while 循环就能很好地控制猜测过程，因为事先不知道玩家需要猜多少次才能猜对。

while 循环的语法

while (条件表达式) {
    // 循环体，重复执行的代码块
}

解释：“条件表达式” 是一个布尔表达式，当它的值为真（非零值）时，执行循环体中的代码；当条件表达式的值为假（零值）时，结束循环，程序继续执行 while 循环之后的代码。

代码示例 1：简单的计数循环

#include <iostream>

int main() {
    int count = 1;
    while (count <= 5) {
        std::cout << "当前计数: " << count << std::endl;
        count++;
    }
    return 0;
}

逐行分析代码：

首先定义一个整型变量count并初始化为 1。

while (count <= 5)是条件判断，只要count小于等于 5，就会执行循环体。

循环体中std::cout << "当前计数: " << count << std::endl;输出当前的计数值，count++;则使count自增 1。

强调 while 循环的执行流程：先判断条件表达式，若为真则执行循环体，执行完循环体后再次判断条件表达式，如此反复，直到条件表达式为假。

三、while 循环的实际应用

处理用户输入直到满足特定条件

讲解在实际编程中，经常需要读取用户输入，直到用户输入符合特定条件为止。例如，读取用户输入的整数，直到输入 0 时停止。

代码示例：

#include <iostream>

int main() {
    int num;
    std::cout << "请输入整数（输入0结束）: ";
    while (true) {
        std::cin >> num;
        if (num == 0) {
            break;
        }
        std::cout << "你输入的是: " << num << std::endl;
        std::cout << "请继续输入整数（输入0结束）: ";
    }
    return 0;
}

分析代码：这里使用了一个无限循环while (true)，在循环体中读取用户输入的整数。如果输入的是 0，通过break语句跳出循环；否则，输出用户输入的数字并提示继续输入。

实现简单的猜数字游戏

以猜数字游戏为例，进一步展示 while 循环在处理不确定次数循环时的应用。计算机随机生成一个 1 到 100 之间的数字，玩家不断猜测，直到猜对为止。

代码示例：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>

int main() {
    srand(static_cast<unsigned int>(time(nullptr)));
    int secretNumber = rand() % 100 + 1;
    int guess;

    std::cout << "欢迎来到猜数字游戏！请猜一个1到100之间的整数。" << std::endl;
    while (true) {
        std::cin >> guess;
        if (guess > secretNumber) {
            std::cout << "大了，请再猜。" << std::endl;
        } else if (guess < secretNumber) {
            std::cout << "小了，请再猜。" << std::endl;
        } else {
            std::cout << "恭喜你，猜对了！" << std::endl;
            break;
        }
    }
    return 0;
}

分析代码：程序使用while (true)创建一个无限循环，玩家在循环内不断输入猜测的数字。通过比较猜测数字与随机生成的秘密数字，给出 “大了”“小了” 的提示，直到猜对时使用break语句结束循环。

四、实践与巩固

练习题目

让学生编写一个程序，使用 while 循环计算用户输入的一组正整数的平均值。用户输入 0 时停止输入，要求添加注释说明代码功能。

给出一个包含 while 循环的程序，其中存在条件判断错误、循环体逻辑错误等问题，让学生找出并改正，同时添加注释解释修改原因。

互动环节

开展小组合作，将学生分成小组共同完成练习题目。各小组完成后，进行小组间的代码互评，互相指出问题和优点，最后教师总结点评，对表现优秀的小组给予奖励，如编程书籍、学习卡等。

进行创意编程展示，教师给出一些生活中需要不确定次数循环的场景，如自动售货机找零计算、自动门感应控制等，让学生在规定时间内用 while 循环编写代码实现，并邀请小组代表上台展示代码思路和运行效果，激发学生的创新思维和编程热情。

五、回顾与总结

总结

回顾 while 循环的概念、语法，强调条件表达式在控制循环执行中的关键作用。

总结 while 循环在处理用户输入和实现游戏等实际应用中的技巧和注意事项。

对比 while 循环和 for 循环的适用场景，帮助学生理解何时选择 while 循环，何时选择 for 循环。