C++启蒙课程：第5章循环和关系表达式

课时一：机器人工厂的自动化：for循环

（覆盖知识点 5.1.1 - 5.1.13）

5.1.1 “任务计时器” for

`for` 循环有三部分：初始化 (只做1次)、测试 (每轮前检查)、更新 (每轮后执行)。

// 1. 初始化: int i = 0
// 2. 测试: i < 3
// 3. 更新: i++
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
    cout << "i is " << i << endl;
}
                    

5.1.2 关系超级英雄

关系运算符 (`<`, `==`, `!=`...) 是循环的“守卫”。它们比较值并返回 `true` (放行) 或 `false` (停止)。

int i = 5;
bool result = (i < 10); // result is true

string word = "hello";
bool check = (word == "done"); // check is false
                    

5.1.13 红色警告：= vs ==

陷阱！ 绝对不能用 `=` (赋值) 代替 `==` (比较)。`=` 会修改变量并返回 `true`，导致无限循环！

int x = 5;

int x = 5;
// 错误！这是赋值，不是比较
// 它会把 10 赋给 x，并且 if(10) 永远为 true
if (x = 10) {
    // ... DANGER!
}
                    

课时二：时间魔法师：递增/递减与复合语句

（覆盖知识点 5.1.5 - 5.1.11）

5.1.5 前缀(++x) vs 后缀(x++)

前缀 `++x`: 先修改，后使用。
后缀 `x++`: 先使用 (原值)，后修改。

x = 5

y = ?

int x = 5;
// 后缀: y 得到原值 5, x 变为 6
int y = x++; 

int a = 5;
// 前缀: a 变为 6, z 得到新值 6
int z = ++a; 
                    

5.1.11 逗号运算符 (,)

逗号运算符 (,) 允许你在 `for` 循环的“初始化”和“更新”部分执行多个操作。

// 使用逗号在初始化和更新中处理两个变量
for (int i=0, j=4; i < j; i++, j--)
{
    cout << "i=" << i << ", j=" << j << endl;
}
                    

5.1.10 “语句包裹” {}

循环体默认只能是一条语句。花括号 { } 像一个“包裹”，把多条语句组合成一条“复合语句”。

for (int i = 0; i < 2; i++)
{ // <-- 包裹开始
    cout << "Round " << i << endl;
    cout << "Hello!" << endl;
} // <-- 包裹结束
                    

5.1.6 副作用与顺序点

副作用是修改变量的值 (如 `x++`)。顺序点 (如分号 ;) 确保所有副作用在下一步前完成。

陷阱: 永远不要在一条语句中对同一个变量多次使用副作用，这会导致“不确定的行为”。

// 副作用 (x被修改)
x++;
// 顺序点 (分号)

// 危险！结果不确定！
y = x * x++; 

// 安全
y = x * x;
x++;
                    

课时三：不同节奏的舞步：while与do while

（覆盖知识点 5.2 - 5.4）

5.2 “忠诚的守卫” while

`while` 是**入口条件**循环。守卫在放行（执行循环体）*之前*，必须先检查条件。

Key = 0

GATE

int key = 3;
// 1. 测试: key > 0 (true)
// 2. 执行: ...
// 3. 测试: key > 0 (true) ...
while (key > 0) {
    cout << "Key is " << key << endl;
    key--;
}
                    

5.3 “先斩后奏” do while

`do while` 是**出口条件**循环。它先执行一次循环体，*然后*才检查条件。至少执行一次。

Key = 0

GATE

int key = 0;
do {
    // 1. 执行: (即使 key 是 0)
    cout << "Key is " << key << endl;
    key--;
} while (key > 0); // 2. 测试: -1 > 0 (false)
// 循环只执行了一次
                    

5.1.14 字符串比较

C-风格字符串(char[]) 必须用 strcmp()。现代 string 类可以直接用 ==。

char s1[] = "Hi";
char s2[] = "Hi";

#include  // For strcmp
#include 

// C-风格: 比较地址 (false)
char s1[] = "Hi";
char s2[] = "Hi";
// if (s1 == s2) ... // 错误！

// C-风格: 比较内容 (true)
if (strcmp(s1, s2) == 0) ...

// string 类: 直接比较内容 (true)
string str1 = "Hi";
if (str1 == "Hi") ...
                    

5.4 “懒人循环” (C++11)

基于范围的 `for` 循环会自动遍历数组或容器中的每一个元素，无需手动管理下标 `i`。

int scores[] = {10, 20, 30};

int scores[] = {10, 20, 30};

// C++11 风格
// x 会依次变为 10, 20, 30
for (int x : scores) {
    cout << x << endl;
}
                    

课时四：循环中的交互与高级应用

（覆盖知识点 5.5 - 5.6）

5.5 "挑食" vs "不挑食"

`cin >> ch` 是“挑食机器人”，它**跳过**空格和换行。`cin.get()` 是“不挑食机器人”，它**读取**所有字符。

输入流:

A B ↵

char ch;
// 挑食: 跳过 ' ', '↵'
// 读取到 A, B
while (cin >> ch) { ... }

// 不挑食: 读取 A, ' ', B, '↵'
while (cin.get(ch)) { ... }
                    

5.6 立体魔方 (嵌套循环)

嵌套循环是一个循环“套”着另一个循环。外层循环控制“行”，内层循环控制“列”。

输入行数 N:

// 外层循环 (行)
for (int i = 1; i <= 4; i++) {
    // 内层循环 (列)
    for (int j = 0; j < i; j++) {
        cout << "*";
    }
    cout << endl;
}
                    

编程实践与作业 (5.10)

是时候检验你作为“自动化引擎”工程师的实力了！

练习 1：反向打印单词 (课时一)

任务：

编写一个程序，要求用户输入一个单词，然后使用 `for` 循环和下标，以相反的顺序打印该单词。

点击查看参考答案

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string word; 
    cout << "请输入一个单词: ";
    cin >> word; 

    int length = word.length();
    cout << "反向打印结果: ";
    
    // 5.1.4/5.1.2 循环从后向前访问
    for (int i = length - 1; i >= 0; i--) { 
        cout << word[i];
    }
    cout << endl;
    return 0;
}
                            

练习 2：逗号运算符反转 (5.10 练习 3)

任务：

编写一个程序，使用 `for` 循环和**逗号运算符**，将用户输入的字符串内容（一个单词）原地反转并打印。

点击查看参考答案

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string word;
    cout << "请输入一个单词: ";
    cin >> word;

    // 5.1.11 使用逗号运算符
    for (int j = 0, i = word.length() - 1; j < i; j++, i--) 
    { 
        // 5.1.10 复合语句
        char temp = word[j]; 
        word[j] = word[i];
        word[i] = temp;
    }

    cout << "反转后的单词是: " << word << endl;
    return 0;
}
                            

练习 3：循环直到 "done" (5.10 练习 9)

任务：

编写一个程序，使用 string 对象，要求用户输入单词直到输入“done”为止。计算用户输入了多少个单词（不包括“done”）。

点击查看参考答案

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string word;
    int count = 0;

    cout << "请输入单词（输入 'done' 结束）:" << endl;
    // 5.2/5.1.15 使用 while 循环
    while (cin >> word && word != "done") 
    {
        count++;
    }

    cout << "您总共输入了 " << count << " 个单词。" << endl;
    return 0;
}
                            

练习 4：句点与星号 (5.10 练习 10)

任务：

编写一个使用嵌套循环的程序，要求用户输入一个值 N，然后显示 N 行，每行的总字符数都等于 N，星号前用句点填充。

(例如 N=3):
..*
.**
***

点击查看参考答案

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int rows;
    cout << "请输入要显示的行数 N: ";
    cin >> rows;

    // 5.6 嵌套循环
    // 外层循环：控制行数 i 
    for (int i = 1; i <= rows; i++) { 
        // 内层循环 1: 打印句点 (N - i 个)
        for (int j = 0; j < rows - i; j++) { 
            cout << ".";
        }
        // 内层循环 2: 打印星号 (i 个)
        for (int k = 0; k < i; k++) { 
            cout << "*";
        }
        cout << endl; // 每行结束换行
    }
    return 0;
}
                            

本章知识点总结与复习

核心概念	解释/功能	关键用法/运算符
`for`循环	计数循环，入口条件循环。	for (init; test; update)
`while`循环	入口条件循环，用于次数不确定的循环。	while (test)
`do while`循环	出口条件循环，保证至少执行一次。	do { ... } while (test);
关系表达式	比较两个值，结果为 `bool` (`true`/`false`)。	<, ==, !=, >=
递增/递减	`++x` (先改后用) vs. `x++` (先用后改)。	++x, x++
复合语句	使用 `{}` 将多条语句组合成一条语句块。	{ ... }
逗号运算符	连接多个表达式，是顺序点。	exp1, exp2
文本输入	`cin >> ch` (跳过空白)；`cin.get()` (读取所有)。	while (cin.get(ch))
嵌套循环	循环中的循环，用于处理二维数据。	for(...) { for(...) }

C++启蒙课程：第5章循环和关系表达式

机器人工厂：for循环

不同舞步：while/do while

立体魔方：嵌套循环

课时一：机器人工厂的自动化：for循环

5.1.1 “任务计时器” for

5.1.2 关系超级英雄

5.1.13 红色警告：= vs ==

课时二：时间魔法师：递增/递减与复合语句

5.1.5 前缀(++x) vs 后缀(x++)

5.1.11 逗号运算符 (,)

5.1.10 “语句包裹” {}

5.1.6 副作用与顺序点

课时三：不同节奏的舞步：while与do while

5.2 “忠诚的守卫” while

5.3 “先斩后奏” do while

5.1.14 字符串比较

5.4 “懒人循环” (C++11)

课时四：循环中的交互与高级应用

5.5 "挑食" vs "不挑食"

5.6 立体魔方 (嵌套循环)

编程实践与作业 (5.10)

本章知识点总结与复习

C++启蒙课程：第5章 循环和关系表达式

机器人工厂：for循环

不同舞步：while/do while

立体魔方：嵌套循环

课时一：机器人工厂的自动化：for循环

5.1.1 “任务计时器” for

5.1.2 关系超级英雄

5.1.13 红色警告：= vs ==

课时二：时间魔法师：递增/递减与复合语句

5.1.5 前缀(++x) vs 后缀(x++)

5.1.11 逗号运算符 (,)

5.1.10 “语句包裹” {}

5.1.6 副作用与顺序点

课时三：不同节奏的舞步：while与do while

5.2 “忠诚的守卫” while

5.3 “先斩后奏” do while

5.1.14 字符串比较

5.4 “懒人循环” (C++11)

课时四：循环中的交互与高级应用

5.5 "挑食" vs "不挑食"

5.6 立体魔方 (嵌套循环)

编程实践与作业 (5.10)

本章知识点总结与复习

C++启蒙课程：第5章循环和关系表达式