2. while语句何时用？

什么时候用？

当你不确定循环需要执行多少次时： 这是 while循环最常见的应用场景。比如，你需要用户反复输入一个数字，直到输入一个特定值（如-1）才停止。或者你需要读取文件直到文件末尾。这些情况下，你事先并不知道循环会执行多少次。

需要根据特定条件重复执行任务时： 只要某个条件满足，就一直执行下去。例如，计算一个数的阶乘，只要数字大于1就一直乘下去。

需要实现“等待”或“监听”逻辑时： 比如在一个嵌入式系统中，等待某个传感器信号达到特定值。

为什么用？

提高代码复用性： 避免重复编写相同的代码，让程序更简洁、更易于维护。

实现复杂逻辑： 很多算法和程序都需要循环结构来处理重复性任务。

处理不确定次数的迭代： while循环在迭代次数未知时表现出色。

与关联知识点的联系和区别：

区别： do-while 循环是出口条件循环（Exit-Controlled Loop）。它会先执行一次循环体，然后再检查条件。这意味着do-while循环至少会执行一次，而while循环在条件一开始就不满足时，可能一次都不会执行。

联系： 两种循环都用于重复执行代码，但适用于不同的场景。

举例：

while ：while (input != 'q') { ... } （如果第一次输入就是’q’，则不执行循环体）

do-while ：do { ... } while (input != 'q'); （无论如何，先让用户输入一次）

区别： for循环通常用于已知循环次数或者循环变量有明确的初始化、条件和步进规律的场景。它的结构更紧凑，将循环控制变量的初始化、循环条件和更新都放在一行。

联系： 任何 for循环都可以改写成while循环，反之亦然。但选择哪种循环取决于你的具体需求和代码可读性。如果循环次数已知或有明确的计数器，for循环通常更优；如果循环条件更基于某个状态而非计数，while 循环则更适合。

举例：

for 循环：for (int i = 0; i < 10; i++) { ... } （打印10次）

while 循环：int i = 0; while (i < 10) { ...; i++; } （同样打印10次）

for 循环：

do-while 循环：

3. while语句怎么用？

让我们通过几个实际的编程场景来感受while循环的魅力！

场景一：简单的计数器

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#include <stdio.h>

int main() {
    int count = 1; // 初始化计数器
    printf("开始倒数！\n");
    
    // 当count小于等于5时，循环执行
    while (count <= 5) {
        printf("当前数字：%d\n", count);
        count++; // 每次循环后，计数器加1，避免死循环
    }
    
    printf("倒数结束！\n");
    return 0;
}

运行结果：

开始倒数！
当前数字：1
当前数字：2
当前数字：3
当前数字：4
当前数字：5
倒数结束！

解析： 初始 count 为1，满足count <= 5，执行 printf 和 count++ 。count变为2，继续满足条件，直到 count变为6，条件count <= 5不满足，循环终止。

场景二：用户输入验证（直到输入有效值为止）

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#include <stdio.h>

int main() {
    int age;
    printf("请输入你的年龄（1-120之间）：\n");
    
    // 只要年龄不在有效范围内，就一直循环要求输入
    while (scanf("%d", &age) != 1 || age < 1 || age > 120) {
        // scanf("%d", &age) != 1 表示输入不是一个整数
        // age < 1 || age > 120 表示年龄不在有效范围
        printf("输入无效，请重新输入你的年龄（1-120之间）：\n");
        // 清空输入缓冲区，避免无限循环读取错误输入
        while (getchar() != '\n' && getchar() != EOF); 
    }
    
    printf("你的年龄是：%d岁。输入有效！\n", age);
    return 0;
}

解析： 这个例子展示了 while循环在输入验证中的强大作用。只要用户输入的值不满足条件，就会一直提示重新输入，直到输入有效值为止。scanf的返回值判断和缓冲区清空是处理用户输入时常见的技巧。

场景三：猜数字游戏

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // 用于rand()和srand()
#include <time.h>   // 用于time()

int main() {
    srand(time(NULL)); // 使用当前时间作为随机数种子
    int target_number = rand() % 100 + 1; // 生成1到100之间的随机数
    int guess;
    int attempts = 0;
    
    printf("欢迎来到猜数字游戏！\n");
    printf("我已经想好了一个1到100之间的数字，你来猜猜看吧！\n");
    
    // 只要猜的数字不等于目标数字，就一直循环
    while (guess != target_number) {
        printf("请输入你的猜测：");
        scanf("%d", &guess);
        attempts++; // 尝试次数加1
        
        if (guess > target_number) {
            printf("太大了！\n");
        } else if (guess < target_number) {
            printf("太小了！\n");
        } else {
            printf("恭喜你，猜对了！\n");
            printf("你一共猜了 %d 次。\n", attempts);
        }
    }
    
    return 0;
}

解析： 这是一个经典的猜数字游戏。while循环在这里控制了游戏的进程，只要玩家没有猜对，游戏就会一直进行下去。这完美体现了while循环在“不确定执行次数”场景下的应用。

通过这几个例子，相信你对 while语句的“是什么”、“何时用”和“怎么用”有了更深刻的理解。记住，循环是编程中非常重要的概念，熟练掌握它们将大大提升你的编程能力！

📝 配套习题

1. 选择题

以下哪个选项是关于 while循环的正确描述？

A. while 循环至少执行一次循环体。

B. while循环在执行循环体之前会检查条件表达式。

C. while循环通常用于已知循环次数的场景。

D. while循环的条件表达式必须是一个布尔常量。

2. 判断题

while循环的条件表达式如果一开始就为假（0），那么循环体内的代码将不会被执行。

A. 正确

B. 错误

3. 填空题

使用 while循环打印从10到1（包含1）的所有整数，并在每个数字后换行。

#include <stdio.h>
int main() {
int num = 10;
while (num ____ 1) {
printf("%d\n", num);
num____;
}
return 0;
}

4. 编程题：计算斐波那契数列

编写一个C程序，使用 while循环计算并打印斐波那契数列的前N项。斐波那契数列的定义是：F(0)=0, F(1)=1, F(n) = F(n-1) + F(n-2) (n ≥ 2)。程序应提示用户输入N。

示例输入：5

示例输出：斐波那契数列前5项是: 0 1 1 2 3

5. 编程题：数字反转

编写一个C程序，使用 while循环将一个正整数的各位数字反转。例如，输入12345，输出54321。

示例输入：12345

示例输出：反转后的数字是: 54321

💡 习题讲解

1. 选择题

以下哪个选项是关于 while循环的正确描述？

A. while 循环至少执行一次循环体。

B. while循环在执行循环体之前会检查条件表达式。

C. while循环通常用于已知循环次数的场景。

D. while循环的条件表达式必须是一个布尔常量。

答案：B

解析：

A选项错误： while循环是入口条件循环，如果条件表达式一开始就为假，循环体将一次都不会执行。do-while循环才至少执行一次。

B选项正确： 这是 while循环的定义特征，它先判断条件，条件为真才进入循环体。

C选项错误： while循环更常用于循环次数不确定的场景，而for循环通常用于已知循环次数的场景。

D选项错误： while循环的条件表达式可以是任何能产生非零（真）或零（假）值的表达式，例如关系表达式、逻辑表达式或变量，不限于布尔常量。

2. 判断题

while循环的条件表达式如果一开始就为假（0），那么循环体内的代码将不会被执行。

A. 正确

B. 错误

答案：A

解析： 这是 while循环作为“入口条件循环”的核心特性。它在进入循环体之前会先进行条件判断。如果条件不满足，那么循环体内的代码就不会被执行。

3. 填空题

使用 while循环打印从10到1（包含1）的所有整数，并在每个数字后换行。

#include <stdio.h>
int main() {
int num = 10;
while (num ____ 1) {
printf("%d\n", num);
num____;
}
return 0;
}

答案：

#include <stdio.h>
int main() {
int num = 10;
while (num >= 1) { // 条件表达式：只要num大于等于1，就继续循环
printf("%d\n", num);
num--; // 每次循环后，num自减1，向1递减
}
return 0;
}

解析：

num >= 1 ： 循环的目的是从10打印到1。所以，只要num的值大于或等于1，我们就应该继续打印。当num变为0时，条件0 >= 1 为假，循环终止。

num-- ： 为了让 num从10递减到1，每次循环后，我们需要将num的值减1。这是避免死循环的关键，确保num最终能达到循环终止的条件。

4. 编程题：计算斐波那契数列

编写一个C程序，使用 while循环计算并打印斐波那契数列的前N项。斐波那契数列的定义是：F(0)=0, F(1)=1, F(n) = F(n-1) + F(n-2) (n ≥ 2)。程序应提示用户输入N。

示例输入：5

示例输出：斐波那契数列前5项是: 0 1 1 2 3

参考代码：

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#include <stdio.h>

int main() {
    int n, i = 0;
    long long t1 = 0, t2 = 1, nextTerm; // 使用long long防止溢出，特别是n较大时
    
    printf("请输入要打印的斐波那契数列项数 (N): ");
    scanf("%d", &n);
    
    printf("斐波那契数列前%d项是:\n", n);
    
    // 特殊处理N为0或1的情况
    if (n == 0) {
        printf("没有项。\n");
        return 0;
    }
    if (n == 1) {
        printf("%lld ", t1);
        return 0;
    }
    
    // 当i小于n时，循环执行
    while (i < n) {
        printf("%lld ", t1); // 打印当前项
        nextTerm = t1 + t2;  // 计算下一项
        t1 = t2;             // 更新t1为旧的t2
        t2 = nextTerm;       // 更新t2为新计算的nextTerm
        i++;                 // 计数器递增
    }
    printf("\n"); // 打印完所有项后换行
    
    return 0;
}

解析：

变量初始化： n用于存储用户输入的项数；i 作为循环计数器，从0开始；t1和 t2分别存储斐波那契数列的当前项和下一项，初始为F(0)=0和F(1)=1。使用long long 类型是为了避免当 n 较大时，斐波那契数超出 int范围而发生溢出。

用户输入： 提示用户输入 n 。

特殊情况处理： 如果 n为0，直接输出“没有项”。如果n为1，只打印F(0)即0。

while 循环条件：while (i < n)，只要当前打印的项数 i小于用户要求的总项数n ，就继续循环。

循环体：

printf("%lld ", t1);：打印当前项t1 。

nextTerm = t1 + t2;：根据斐波那契数列的定义，计算下一项。

t1 = t2; ：将 t2 的值赋给t1，为下一次迭代做准备。

t2 = nextTerm; ：将新计算的 nextTerm 赋给 t2 。

i++;：循环计数器递增，确保循环最终会终止。

5. 编程题：数字反转

编写一个C程序，使用 while循环将一个正整数的各位数字反转。例如，输入12345，输出54321。

示例输入：12345

示例输出：反转后的数字是: 54321

参考代码：

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#include <stdio.h>

int main() {
    int num, reversed_num = 0, remainder;
    
    printf("请输入一个正整数: ");
    scanf("%d", &num);
    
    // 当原始数字不为0时，继续循环
    while (num != 0) {
        remainder = num % 10;          // 获取当前数字的最后一位 (个位)
        reversed_num = reversed_num * 10 + remainder; // 将个位添加到反转数字的末尾
        num /= 10;                     // 移除原始数字的最后一位
    }
    
    printf("反转后的数字是: %d\n", reversed_num);
    return 0;
}

解析：

变量初始化： num存储用户输入的原始数字；reversed_num初始化为0，用于构建反转后的数字；remainder用于存储每次取出的个位数字。

while 循环条件：while (num != 0)，只要原始数字 num不为0，就说明还有位可以提取，循环继续。当num最终变为0时，表示所有位都已处理完毕，循环终止。

循环体逻辑：

reversed_num * 10 ：将reversed_num当前存储的数字向左移动一位（相当于乘以10），为新提取的个位腾出位置。

+ remainder ：将新提取的remainder加到空出的个位上。

举例追踪：

初始： num=12345 , reversed_num=0

第一次： remainder=5 , reversed_num = 0*10 + 5 = 5

第二次： num=1234 , remainder=4, reversed_num = 5*10 + 4 = 54

第三次： num=123 , remainder=3, reversed_num = 54*10 + 3 = 543

…依此类推

remainder = num % 10;：使用取模运算符% 获取 num的最后一位数字。例如，12345 % 10 结果是 5。

reversed_num = reversed_num * 10 + remainder;：这是构建反转数字的关键步骤。

num /= 10;：使用整除运算符/ 移除 num的最后一位数字。例如，12345 / 10 结果是 1234。这样，在下一次循环中，新的个位就成了旧的十位。

循环终止： 当 num最终被除为0时，循环结束，reversed_num中存储的就是反转后的数字。

这个题目很好地展示了 while循环在数字处理中的灵活应用，尤其是通过不断取模和整除来分解和重构数字的技巧。