Initial commit: C++ courseware

2026-11-05 22:51:02 +08:00
commit 4a4ee7c287
@@ -0,0 +1,193 @@
+## C++  `do-while` 循环 讲义
+
+### **1. 引言**
+
+#### **1.1 问题引入：书本例 4-5 猜数游戏**
+
+想象一下，让机器人在心里想一个1到100之间的整数，然后让大家来猜。
+
+*   你每猜一个数，会给你提示：“太大了 (Too large)” 或 “太小了 (Too small)”。
+*   如果你猜中了，它会说：“猜对了 (You are right!!)”。
+*   只要没猜对，你就要一直猜下去。
+
+这个“一直猜下去”的过程，在编程中应该如何实现呢？
+
+使用我们**循环**！但用我们之前学过的 `while` 循环，会遇到一个小小的问题。
+
+`while` 循环的特点是“**先判断，后执行**”。它的逻辑是：
+`while (猜的数 != 答案) { // 让你继续猜 }`
+
+这里问题就来了：在第一次进入循环，准备进行判断时，你**还根本没有猜过任何数字**！`猜的数` 这个变量里没有有效的值，这个判断也就失去了意义。
+
+这就引出了我们今天要学习的 `do-while` 循环。它专门用来解决这类“**无论如何，都得先做一次**”的问题。除了猜数游戏，还有很多类似场景：
+
+*   **ATM取款**：你必须先输入一次密码，银行系统才能去验证它是否正确。
+*   **游戏菜单**：程序至少要先显示一次菜单（开始游戏、加载存档、退出），你才能进行选择。
+*   **输入验证**：程序至少要先让你输入一次，才能判断你的输入是否合规。
+
+---
+
+### **2. 核心思想**
+
+#### **2.1 `while` 循环**
+
+我们先尝试用 `while` 循环来解决猜数问题，看看会发生什么。
+
+```cpp
+int main() {
+    int ans = 42; // 假设答案是42
+    int guess;    // 准备存放你猜的数
+
+    // 问题：第一次判断时，guess 是多少？
+    while (guess != ans) { 
+        cout << "请输入你猜的数字: ";
+        cin >> guess;
+        // ...后续判断大小的逻辑...
+    }
+    return 0;
+}
+```
+
+在进入 `while` 的那一刻，`guess` 变量没有被初始化，它里面是一个不确定的值。用一个不确定的值去和 `ans` 比较，结果是完全不可预测的。
+
+为了让 `while` 循环能跑起来，我们需要做一些妥协，比如在循环外先写一次输入代码，像这样：
+
+```cpp
+// ...
+int ans = 42;
+int guess;
+
+cout << "请输入你猜的数字: ";
+cin >> guess; // 在循环外先猜一次
+
+while (guess != ans) { 
+    // ...判断大小的逻辑...
+    cout << "请再猜一次: ";
+    cin >> guess; // 在循环内又写了一遍
+}
+// ...
+```
+
+但是这样做的话， `cin >> guess;` 这句代码重复了，对于这种先执行，后判断的流程，C++有更加优雅的方式完成。
+
+#### **2.2 `do-while` **
+
+`do-while` 循环就是“**先执行，后判断**”。它保证循环体内的代码**至少会被执行一次**。
+
+它的语法结构如下：
+
+```cpp
+do {
+    // 循环体
+    // 这里的代码保证，无论如何都会先被执行一次。
+} while (循环条件); // 注意这里的分号
+```
+
+*   **`do`**：一个关键字，代表循环体开始，并且不管三七二十一，先把 `{}` 里面的代码做一遍！
+*   **`{ ... }`**：循环体，和 `while` 循环一样，是需要重复执行的代码。
+*   **`while (循环条件);`**：在循环体执行**之后**，才在这里进行条件判断。如果条件为真，就跳回到 `do` 的位置，开始下一次循环；如果为假，则循环结束，继续执行后面的代码。
+
+#### **2.3 步骤拆解**
+
+`do-while` 的执行流程我们可以拆解为以下几步：
+
+1.  **无条件执行**：程序遇到 `do`，先直接进入 `{}` 执行循环体内的所有语句。
+2.  **事后判断**：循环体执行完毕后，来到 `while(条件)` 这一行，计算括号内条件表达式的真假。
+3.  **决策**：
+    *   如果条件为 **真 (true)**，程序跳转回 `do` 关键字处，准备开始新一轮的循环（重复步骤1和2）。
+    *   如果条件为 **假 (false)**，循环正式结束。程序会越过这个循环结构，去执行 `while(...);` 后面的代码。
+
+---
+
+### **3. 实例**
+
+#### **3.1 具体案例**
+
+假设小洛机器人心里想的数字是 **42**，那么我们就可以通过`do-while`写出如下的代码。
+
+**代码片段:**
+```cpp
+int ans = 42;
+int guess;
+do {
+    cout << "猜一个1-100的数: ";
+    cin >> guess;
+    if (guess > ans) { cout << "太大了!\n"; }
+    if (guess < ans) { cout << "太小了!\n"; }
+} while (guess != ans);
+
+cout << "猜对了!!\n";
+```
+
+---
+
+### **4. 代码实现**
+
+现在，我们来完成一个功能完整的“猜数游戏”。输入数字，来判断玩家猜测的数字是否正确，并且给出提示。
+
+注意在真实的游戏中，答案不应该是固定的，而应该是一个随机数。
+
+#### **4.1 完整代码**
+
+```cpp
+#include <iostream>
+#include <cstdlib> // 用于 rand() 和 srand()
+#include <ctime>   // 用于 time()
+
+int main() {
+    // 设置随机数种子
+    // 使用当前时间作为种子，确保每次运行程序时随机数都不同
+    srand(time(0)); 
+
+    // 生成一个 1 到 100 之间的随机数
+    // rand() % 100 的范围是 [0, 99]，加1后范围变为 [1, 100]
+    int ans = rand() % 100 + 1; 
+    
+    int guess; // 用来存储玩家猜测的数字
+
+
+    // 3. 使用 do-while 循环让玩家猜测
+    do {
+        cin >> guess;
+
+        if (guess > ans) {
+            cout << "太大了!\n";
+        } else if (guess < ans) {
+            cout << "太小了!\n";
+        }
+
+    } while (guess != ans); // 只要猜的数不等于答案，就继续循环
+
+    // 4. 循环结束，说明猜对了
+    cout << "恭喜你，猜对了!\n";
+
+    return 0;
+}
+```
+
+#### **4.2 代码解读**
+
+*   **`#include <cstdlib>` 和 `<ctime>`**：这两个头文件是生成“随机数”的关键。`<cstdlib>` 包含了 `rand()`（生成伪随机数）和 `srand()`（种子），`<ctime>` 包含了 `time()`（获取当前时间）。
+*   **`srand(time(0));`**：这是非常关键的一行。计算机生成的随机数其实是“伪随机”，它由一个“种子”开始，通过一个固定算法算出一串数。如果种子不变，那串数也永远不变。`time(0)` 能获取从1970年1月1日到现在的秒数，这个数时刻在变，是作为种子的绝佳选择。**这行代码通常在程序开始时只执行一次**。
+*   **`rand() % 100 + 1`**：这是一个生成特定范围随机数的经典公式。
+    *   `rand()` 生成一个从 0 到 `RAND_MAX`（一个很大的数）的整数。
+    *   `% 100` 对100取余，结果一定是 0 到 99 之间。
+    *   `+ 1` 将 `[0, 99]` 的范围整体平移，得到 `[1, 100]`。
+*   **`do { ... } while (guess != ans);`**：整个“输入-判断-提示”的逻辑被包裹在 `do` 的循环体中，确保玩家至少能猜一次。然后 `while` 在每次猜测后检查是否猜中，决定是继续还是结束。
+
+## **5. 总结**
+
+**在什么时候用 `do-while`，什么时候用 `while`？**
+
+*   标准就是：**循环体是否需要无条件地至少执行一次？**
+    *   如果**是**，比如菜单显示、输入验证等，`do-while` 是最佳选择。
+    *   如果**否**，也就是可能一次都不需要执行，那么 `while` 更合适。
+
+#### **对比：`while` vs `do-while`**
+
+| 特性         | `while` 循环                 | `do-while` 循环                  |
+| :----------- | :--------------------------- | :------------------------------- |
+| **核心原则** | **先判断，后执行**           | **先执行，后判断**               |
+| **执行保证** | 可能执行 **0** 次或多次      | **至少**执行 **1** 次            |
+| **语法结构** | `while (条件表达式) { ... }` | `do { ... } while (条件表达式);` |
+
@@ -0,0 +1,31 @@
+### C++ do-while 循环 课后作业 - **答案**
+
+#### **一、 填空题**
+
+1.  执行，判断
+2.  1 (或一)
+3.  分号 (`;`)
+4.  `do-while`
+5.  种子，头文件
+
+#### **二、 单项选择题**
+
+1.  C    2. B    3. C    4. C    5. B    6. B    7. C    8. B    9. D    10. D
+
+**选择题解析:**
+2.  `i` 初始值为10。先执行循环体，输出1个"Hello"，然后`i`变为11。此时判断条件`i < 10` (11 < 10) 为假，循环结束。
+6.  `n` 初始值为5。先执行循环体，输出 "5 "，然后`n`变为4。此时判断条件`n > 5` (4 > 5) 为假，循环结束。
+7.  `srand` 只需要在程序开始时调用一次，为整个随机数序列播下种子。如果放在循环内部，可能会因为 `time(0)` 在一秒内返回值相同而导致短时间内生成的随机数都一样。
+
+#### **三、 判断题**
+
+1.  √
+2.  × (当 `while` 循环条件初始为假，一次都不执行，`do-while` 无法模拟这种情况)
+3.  × (范围是 `[0, 99]`)
+4.  √
+5.  √
+6.  ×
+7.  √
+8.  √
+9.  √
+10. √
@@ -0,0 +1,89 @@
+### C++ do-while 循环 课后作业
+
+姓名: \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_
+
+#### **一、 填空题**
+
+1.  `do-while` 循环的核心思想是“先 \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_，后 \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_”。
+2.  与 `while` 循环不同，`do-while` 循环的循环体代码保证至少会被执行 __\_\_\_\_\_\_\___ 次。
+3.  `do-while` 循环的语法结构在末尾的 `while(条件)` 之后必须有一个 \_\_\_\_\_\_\_。
+4.  在猜数字游戏中，因为玩家无论如何都需要先输入一次猜测的数字，所以使用 \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ 循环比 `while` 循环更合适。
+5.  在 C++ 中，为了生成每次运行程序时都不同的随机数，我们需要使用 `time(0)` 函数来获取当前的\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_，并通过`srand()`函数设置随机数 \_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_，为了使用这两个函数工具，需要包含 `<ctime>` 和 `<cstdlib>` 两个头文件。
+
+#### **二、 单项选择题**
+
+(     ) 1. 关于 `do-while` 和 `while` 循环，下列说法正确的是？
+    A. 两者没有任何区别
+    B. `while` 循环的循环体至少执行一次
+    C. `do-while` 循环的循环体至少执行一次
+    D. `do-while` 循环先判断条件再执行
+
+(     ) 2. 观察下面的代码，它会输出多少个 "Hello"？
+```cpp
+int i = 10;
+do {
+    cout << "Hello" << endl;
+    i++;
+} while (i < 10);
+```
+A. 0 个    B. 1 个    C. 10 个    D. 无限个
+
+(     ) 3. 哪个场景最适合使用 `do-while` 循环？
+    A. 遍历一个已知长度的数组
+    B. 计算 1 到 100 的累加和
+    C. 程序启动后，先显示菜单让用户选择，如果选择无效则重新显示
+    D. 从 100 倒数到 1
+
+(     ) 4. 要生成一个 `[1, 50]` 范围内的随机整数，正确的表达式是？
+    A. `rand() % 49`			B. `rand() % 50`
+    C. `rand() % 50 + 1`		D. `rand() % 51`
+
+(     ) 5. 在猜数字游戏中，`do-while` 循环的循环条件通常是？
+    A. `guess == ans`		B. `guess != ans`
+    C. `guess > ans`		  D. `guess < ans`
+
+(     ) 6. 分析以下代码，最终输出结果是什么？
+```cpp
+int n = 5;
+do {
+    cout << n << " ";
+    n--;
+} while (n > 5);
+```
+A. 什么都不输出	B. 5	C. 5 4 3 2 1	D. 导致死循环
+
+(     ) 7. 关于 `srand(time(0));` 这行代码，下列描述错误的是？
+	A. 它的作用是初始化随机数种子	B. `time(0)` 提供一个不断变化的值
+	C. 它应该被放在 `do-while` 循环的内部，以保证每次循环都足够随机
+	D. 它能确保程序每次运行时，生成的随机数序列都不同
+
+(     ) 8. `do-while` 循环的条件判断发生在哪个时间点？
+    A. 每次循环体执行之前
+    B. 每次循环体执行之后
+    C. 仅在整个循环开始前判断一次
+    D. 仅在循环体执行到一半时
+
+(     ) 9. 以下哪个 `do-while` 的语法是正确的？
+    A. `do while(x<5) { ... }`
+    B. `do { ... } while x<5;`
+    C. `do { ... } while(x<5)`
+    D. `do { ... } while(x<5);`
+
+(     ) 10. 如果有一个程序需要反复验证用户输入的密码，直到输入正确为止，最合适的循环结构是？
+    A. `if-else` 结构
+    B. `while` 循环，并在循环外先获取一次输入
+    C. `do-while` 循环
+    D. 选项 B 和 C 都可以，但 C 更简洁优雅
+
+#### **三、 判断题 (对的打“√”，错的打“×”)**
+
+(     ) 1. `do-while` 循环的循环条件即使初始就为 `false`，循环体也依然会执行一次。
+(     ) 2. 在任何情况下，一个 `while` 循环都可以被等价地改写为 `do-while` 循环。
+(     ) 3. `rand() % 100` 生成的随机数范围是 `[0, 100]`，即包含0和100。
+(     ) 4. 在 `do { ... } while(条件表达式);` 结构中，在执行完循环体后，`条件表达式` 变为 `false` 时循环终止。
+(     ) 5. 因为 `do-while` 循环体至少执行一次，所以它永远不会导致“一次都不执行”的情况。
+(     ) 6. `srand(time(0));` 这行代码的作用是生成一个随机数。
+(     ) 7. `do-while` 循环适合于需要先获取用户输入再进行判断的逻辑。
+(     ) 8. 如果忘记了 `do-while` 语句末尾的分号，程序将无法通过编译。
+(     ) 9. 在一个 `do-while` 循环体内，必须有能够影响到循环条件的语句，否则可能导致死循环。
+(     ) 10. `while(guess != ans)` 和 `while(!(guess == ans))` 这两个循环条件是完全等价的。