3.1 while 与 do-while 循环

循环会重复执行一段代码。while 循环会先检查条件，只要条件成立，C++ 就执行循环体，然后回到开头再次检查条件。

while 的基本结构

一个稳定的 while 循环通常有三个部分：

初始值：在循环开始前准备循环变量。
条件：决定循环是否继续。
更新：在循环体中改变循环变量。

cpp

int i = 1;                       // 初始值

while (i <= 5) {                 // 条件
    std::cout << "In loop: i = " << i << std::endl;
    i++;                         // 更新
}

std::cout << "After loop: i = " << i << std::endl;

输出：

text

In loop: i = 1
In loop: i = 2
In loop: i = 3
In loop: i = 4
In loop: i = 5
After loop: i = 6

while 会先判断再执行。这意味着循环体可能执行很多次，也可能一次都不执行。如果忘记更新循环变量，条件会一直为真，循环就会变成死循环。

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累加与平均值

循环经常和累加变量一起使用。下面的程序读取 5 个人的身高，并计算平均身高。

cpp

#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    int num_people = 5;
    double total = 0;
    int i = 1;

    while (i <= num_people) {
        double height;
        std::cout << "Enter person " << i << "'s height: ";
        std::cin >> height;
        total += height;
        i++;
    }

    double average = total / num_people;
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(2);
    std::cout << "Average height: " << average << std::endl;
    return 0;
}

一次可能的运行：

text

Enter person 1's height: 160.8
Enter person 2's height: 175.2
Enter person 3's height: 171.2
Enter person 4's height: 181.3
Enter person 5's height: 164
Average height: 170.50

total += height 会把当前身高加入累计总和。循环结束后，total 保存所有身高的总和。

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循环直到条件变化

当重复次数一开始并不确定时，while 很有用。例如，可以统计一个整数有多少位。

cpp

int num;
std::cin >> num;
if (num < 0) {
    num = -num;
}

int digits;
if (num == 0) {
    digits = 1;
} else {
    digits = 0;
    while (num != 0) {
        num /= 10;
        digits++;
    }
}

std::cout << "Digits: " << digits << std::endl;

一次可能的运行：

text

Enter an integer: 123
Digits: 3

程序单独处理了 0。如果只写 while (num != 0)，输入 0 时循环不会执行，位数会错误地变成 0。

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猜数字游戏

另一种常见的 while 场景，是程序一开始不知道用户需要尝试多少次。猜数字游戏就是经典例子。程序先生成一个随机答案，然后不断读取猜测。如果猜大了，输出提示；如果猜小了，输出另一个提示；猜对时用 break 跳出循环。

注意

标准库的随机数工具会在后面的内容中更系统地介绍。下面的例子使用较现代的 C++ 写法：std::mt19937 是随机数生成器，std::uniform_int_distribution<int> 负责从 1 到 100 中均匀取整数。

cpp

#include <iostream>
#include <random>

int main() {
    std::random_device device;
    std::mt19937 generator(device());
    std::uniform_int_distribution<int> distribution(1, 100);

    int answer = distribution(generator);
    int cnt = 0;
    int num;

    while (true) {
        std::cout << "Guess a number: ";
        std::cin >> num;
        cnt++;

        if (num > answer) {
            std::cout << "Too high" << std::endl;
        } else if (num < answer) {
            std::cout << "Too low" << std::endl;
        } else {
            break;
        }
    }

    std::cout << "Correct! You guessed " << cnt << " time(s)." << std::endl;
    return 0;
}

这里，while (true) 创建了一个条件永远为真的循环。它不会自己停止；循环内部的 break 会在用户猜对时退出。

do-while

C++ 也提供 do-while 循环。它把条件放在循环体之后，所以会先执行一次循环体，再检查条件，也就是说它至少执行一次。注意末尾 while (condition); 后面的分号，很容易漏掉。

cpp

int num;

do {
    std::cout << "Enter a positive number: ";
    std::cin >> num;
} while (num <= 0);

std::cout << "You entered the positive number: " << num << std::endl;

无论用户第一次输入什么，循环体都会先运行一次（至少会问一次）；只有当输入不再满足 num <= 0 时，也就是输入正数时，循环才结束。这很适合菜单、输入验证以及其他“至少问一次”的场景。

循环	是否先检查条件？	最少执行次数
`while`	是	0
`do-while`	否，先执行循环体	1

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3.1 while 与 do-while 循环

循环会重复执行一段代码。while 循环会先检查条件，只要条件成立，C++ 就执行循环体，然后回到开头再次检查条件。

while 的基本结构

一个稳定的 while 循环通常有三个部分：

初始值：在循环开始前准备循环变量。
条件：决定循环是否继续。
更新：在循环体中改变循环变量。

cpp

int i = 1;                       // 初始值

while (i <= 5) {                 // 条件
    std::cout << "In loop: i = " << i << std::endl;
    i++;                         // 更新
}

std::cout << "After loop: i = " << i << std::endl;

输出：

text

In loop: i = 1
In loop: i = 2
In loop: i = 3
In loop: i = 4
In loop: i = 5
After loop: i = 6

while 会先判断再执行。这意味着循环体可能执行很多次，也可能一次都不执行。如果忘记更新循环变量，条件会一直为真，循环就会变成死循环。

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累加与平均值

循环经常和累加变量一起使用。下面的程序读取 5 个人的身高，并计算平均身高。

cpp

#include <iostream>
#include <iomanip>

int main() {
    int num_people = 5;
    double total = 0;
    int i = 1;

    while (i <= num_people) {
        double height;
        std::cout << "Enter person " << i << "'s height: ";
        std::cin >> height;
        total += height;
        i++;
    }

    double average = total / num_people;
    std::cout << std::fixed << std::setprecision(2);
    std::cout << "Average height: " << average << std::endl;
    return 0;
}

一次可能的运行：

text

Enter person 1's height: 160.8
Enter person 2's height: 175.2
Enter person 3's height: 171.2
Enter person 4's height: 181.3
Enter person 5's height: 164
Average height: 170.50

total += height 会把当前身高加入累计总和。循环结束后，total 保存所有身高的总和。

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循环直到条件变化

当重复次数一开始并不确定时，while 很有用。例如，可以统计一个整数有多少位。

cpp

int num;
std::cin >> num;
if (num < 0) {
    num = -num;
}

int digits;
if (num == 0) {
    digits = 1;
} else {
    digits = 0;
    while (num != 0) {
        num /= 10;
        digits++;
    }
}

std::cout << "Digits: " << digits << std::endl;

一次可能的运行：

text

Enter an integer: 123
Digits: 3

程序单独处理了 0。如果只写 while (num != 0)，输入 0 时循环不会执行，位数会错误地变成 0。

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猜数字游戏

注意

cpp

#include <iostream>
#include <random>

int main() {
    std::random_device device;
    std::mt19937 generator(device());
    std::uniform_int_distribution<int> distribution(1, 100);

    int answer = distribution(generator);
    int cnt = 0;
    int num;

    while (true) {
        std::cout << "Guess a number: ";
        std::cin >> num;
        cnt++;

        if (num > answer) {
            std::cout << "Too high" << std::endl;
        } else if (num < answer) {
            std::cout << "Too low" << std::endl;
        } else {
            break;
        }
    }

    std::cout << "Correct! You guessed " << cnt << " time(s)." << std::endl;
    return 0;
}

这里，while (true) 创建了一个条件永远为真的循环。它不会自己停止；循环内部的 break 会在用户猜对时退出。

do-while

cpp

int num;

do {
    std::cout << "Enter a positive number: ";
    std::cin >> num;
} while (num <= 0);

std::cout << "You entered the positive number: " << num << std::endl;

循环	是否先检查条件？	最少执行次数
`while`	是	0
`do-while`	否，先执行循环体	1

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