第5章 第1、2节：循环的概念与while语句（课件）-《C语言程序设计》（电子工业出版社）上好课

5.1、5.2节：循环的概念与while语句 C语言程序设计 电子工业出版社 理解循环的概念，掌握while语句的格式和执行过程 能够运用while语句解决简单的编程问题，如累加、计数等 培养逻辑思维能力和程序设计的基本思想，提升解决问题的能力 知识目标 能力目标 素养目标 01 01 01 学习目标 目录 Part 01 教学导入 Part 02 知识讲授 Part 03 师生互动 Part 04 课堂练习 Part 05 课堂小结 教学导入：一个有趣的问题 如何让计算机计算从 1 加到 100 的总和？ 请先在脑海中构思 教学导入：“笨办法”—重复的加法 工作量巨大 手动编写上百行重复代码，不仅枯燥乏味，而且极易在输入过程中出现笔误。 代码极度冗余 大量重复的“sum + n”逻辑，使得代码文件体积庞大，阅读和理解成本极高。 核心痛点：这种“笨办法”虽然能得到结果，但在实际开发中是不可接受的。一旦需求变更（如加到200），修改成本将呈指数级上升。这引出了我们对循环结构的需求。 程序文本 // 这是一个非常繁琐的方法 intsum =0; sum = sum +1; sum = sum +2; sum = sum +3; // ... // 需要写100行这样的代码 sum = sum +100; 教学导入：高效的解决方案——“循环” 基本概念与定义 循环是结构化程序设计的基本结构之一。它允许我们在给定条件成立时，反复执行某段程序代码，直到条件不成立为止。这是控制程序流程的关键手段。 核心价值：自动化 循环就像一个“自动化”的重复操作。它解放了人力，让计算机代替我们完成繁琐、重复的劳动，极大地提高了编程效率和代码的可读性，是实现复杂算法的基础。 “用有限的代码，解决无限的重复” —— 循环的艺术 知识讲授 循环的概念与while语句 循环的概念与while语句 while语句的应用 第一部分 循环的概念与while语句 知识讲授 知识讲授：循环的概念 在日常生活和程序设计中，我们经常遇到需要重复处理的问题： 音乐播放器的“循环播放”功能 计算全班50个学生的平均成绩（重复输入和计算50次） 检查30个学生的成绩是否及格（重复判断30次） 循环结构就是为了解决这类重复操作而设计的。 知识讲授：循环的概念 知识讲授：C语言中的循环结构 while 语句 执行逻辑：先判断条件，再执行循环体。若条件不满足，循环体一次都不执行。 do-while 语句 执行逻辑：先执行一次循环体，再判断条件。至少保证循环体执行一次。 for 语句 执行逻辑：将初始化、条件判断和更新操作集中在一起，结构紧凑，适合次数已知的循环。 本堂课重点：深入理解 while 语句的执行流程与条件控制逻辑。 知识讲授：while语句——“当型”循环结构 C语言一般格式： while(表达式) { 循环体语句 } 核心机制：先判断，后执行 执行流程：首先计算表达式的值。 条件为真（非0）：执行循环体，返回继续判断。 条件为假（0）：直接跳出循环，执行后续代码。 重要提示： 由于 while 语句是“先判断”，如果一开始表达式就为假，那么循环体有可能一次都不执行。这是它与 do-while 循环的本质区别。 知识讲授：while语句的执行过程 1. 计算表达式值 首先计算 while 后括号内表达式的值，这是循环的入口判断依据。 2. 判断条件真假 若值为真（非0），执行步骤3进入循环；若为假（0），执行步骤4退出循环。 3. 执行循环体 执行大括号内的循环体语句，完成一次循环后，回到步骤1重新判断。 4. 退出循环 跳出 while 循环结构，程序继续执行循环体后面的语句。 背诵记忆 循环的定义 在给定条件成立时，反复执行某段程序代码，直到条件不成立为止。 while 语句格式 标准语法结构：while(表达式){循环体;} while 执行过程 先判断表达式，值为真则执行循环体；若为假则直接退出循环。 while 循环特点 先判断后执行。如果初始条件就不满足，循环体可能一次都不执行。 例题分析：求1+2+...+100的和 核心解题思路 1. 变量初始化：设置累加器 sum=0，计数器 i=1。 2. 循环条件：使用 while 循环，当 i ≤ 100 时执行循环体。 3. 循环操作：将 i 累加到 sum 中，并执行 i++ 使计数增加。 4. 结果输出：循环结束后，sum 即为 1 到 100 的总和。 关键点总结：该例题展示了 while 循环在累加问题中的经典应用。核心在于利用计数器变量 i 控制循环次数，利用累加器变量 sum 存储中间结果。注意循环体内必须有改变循环条件的语句（如 i++），否则会导致死循环。 i≤100 真 假 sum=0 i=1 sum=sum+i i=i+1 例题分析：求1+2+...+100的和 程序文本：求1+2+...+100的和 #include <stdio.h> main( ) {int i=1,sum=0; //定义变量i的初值为1,sum的初值为0 while(i<=100) //当i>100，条件表达式i<=100的值为假，不执行循环体 { //循环体开始 sum=sum+i; //第1次累加后，sum的值为1 i++; //加完后，i的值加1，为下次累加做准备 } //循环体结束 printf("sum=%d ",sum); //输出1+2+3…+100的累加和 } 例题分析：求1+2+...+100的和 课堂问答 Q1：while循环的循环体什么时候会被执行？ 当while后的表达式值为真（非0）时，循环体才会被执行。 Q2：如果while后的表达式一开始就为假，循环体执行几次？ 0次。这体现了while循环“先判断，后执行”的特点。 课堂练习：打印100以内的所有偶数 题目要求 编写一个程序，使用 while 循环结构，打印出 100 以内（包含 100）的所有偶数。 思路一：步长控制（高效） 初始化变量 i = 0（第一个偶数） 循环条件：i <= 100 循环体：打印 i，i += 2（步长为2，直接遍历偶数） 思路二：条件判断（通用） 初始化变量 i = 1 循环条件：i <= 100 循环体：判断 i % 2 == 0，若是则打印，i += 1 思考：对比两种思路，哪种执行效率更高？为什么？ 课堂练习：打印100以内的所有偶数 i≤100 i+=2 真 假 i=0 输出i i≤100 真 假 i=0 输出i i%2==0 真 i++ 假 课堂练习：打印100以内的所有偶数 方法一：步长控制（高效遍历） int i = 0; while(i <= 100) { printf("%d ", i); i += 2;// 步长为2，跳过奇数 } 方法二：条件判断（通用判断） int i = 1; while(i <= 100) { if(i % 2 == 0) { printf("%d ", i); } i++; } 核心差异对比 效率与次数： 方法一仅循环50次（步长2），计算量减半，效率更高。 通用性与逻辑： 方法二需循环100次，但条件判断逻辑更通用，适合复杂筛选。 课堂练习：打印100以内的所有偶数 课堂练习：计算1到n的奇数和 题目要求 编写一个程序，输入一个正整数n，计算并输出1到n之间所有奇数的和。 解题思路提示 1. 初始化变量sum = 0存储总和。 2. 初始化变量i = 1(第一个奇数)。 3. 使用 while 循环，条件为i <= n。 4. 循环内累加sum += i，且i += 2。 5. 循环结束后输出 sum。 i<=n 真 假 输出i sum+=i;i=i+2 输入n i=1,sum=0 结束 开始 课堂练习：计算1到n的奇数和 程序文本：计算1到n的奇数和 #include<stdio.h> main() { int n, sum = 0, i = 1; printf("请输入一个正整数n："); scanf("%d", &n); while(i <= n) { sum += i;// 累加当前奇数 i += 2;// 步长为2，指向下一个奇数 } printf("1到%d之间的奇数和为：%d", n, sum); } 课堂练习：计算1到n的奇数和 第二部分 知识讲授 while语句的应用 知识讲授：计算n！ 题目要求 输入正整数 n，计算并输出 n 的阶乘。 公式：n! = 1 × 2 × 3 × ... × n 解题思路提示 初始化变量 t 为 1，用于存储乘积结果。 使用 while 循环，从 1 乘到 n，逐步更新 t。 循环结束后，输出 t 的值。 i<=n 真 假 输出t t*=i;i++; 输入n i=1,t=1; 结束 开始 知识讲授：计算n！ 程序文本：计算n！ #include<stdio.h> main() { int i,n; long t; i=1,t=1; printf(" 请输入n的值： "); scanf("%d",&n); while(i<=n) { t=t*i; i++; } printf(" n!=%ld ",t); } 知识讲授：计算n！ 知识讲授：统计元音字母个数 题目要求 输入一个字符串，统计其中元音字母（a, e, i, o, u，不区分大小写）的个数。 解题思路提示 使用getchar()逐个读取字符，直到遇到换行符。 利用while循环持续读取，条件为字符不等于 ' '。 判断字符是否为元音（覆盖大小写），若是则计数器count++。 知识讲授：统计元音字母个数 程序文本：统计元音字母个数 #include<stdio.h> main() { char c; int count=0; while((c=getchar())!=' ') { switch(c) { case 'a':case 'A':case 'e':case 'E': case 'i':case 'I':case 'o':case 'O': case 'u':case 'U':count++;break; } } printf("元音字母的个数为：%d",count); } 知识讲授：统计元音字母个数 知识讲授：猜数字游戏 题目要求 计算机随机生成1-100的整数作为谜底，用户输入猜测值，程序提示“大了”或“小了”，直到猜对为止。 解题思路提示 随机数生成：使用 rand() 和 srand() 生成1-100随机数。 用户交互：使用 scanf 获取用户输入的猜测值。 智能提示：利用 if-else 判断大小关系，输出提示。 循环机制：while(1) 构建循环，猜对时 break 跳出。 知识讲授：猜数字游戏 程序文本：猜数字游戏 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> main() { int secret, guess; srand((unsigned)time(NULL)); secret =rand() % 100 + 1; // 生成1-100随机数 printf("猜数字游戏开始！ "); while(1) // 无限循环直到猜对 { printf("请输入猜测："); scanf("%d", &guess); if(guess>secret) printf("大了！ "); else if(guess<secret) printf("小了！ "); else { printf("恭喜猜对！ ");break; } // 猜对退出循环 } } 知识讲授：猜数字游戏 背诵记忆 循环三要素 初始化变量 条件判断逻辑 更新操作语句 避免死循环 循环体内必须包含 能改变循环条件的语句 防止程序无限执行 常用应用场景 数值累加与计数 用户输入验证 图形打印与游戏逻辑 💡 核心记忆：明确边界条件，确保循环有始有终，灵活运用解决实际问题。 课堂练习：输入验证 题目要求 编写程序，要求用户输入一个正整数，直到输入正确为止。若输入非正整数，提示错误并要求重新输入。 解题思路提示 核心：构建无限循环确保输入合法，典型的“输入验证”场景。 框架：使用while(1)作为主体循环结构。 读取：循环内部使用scanf获取用户输入。 判断：if(num <= 0)检查是否为正整数。 控制：非法则提示错误继续循环；合法则break跳出。 1 真 假 提示：重新输入 break; 输入num int num; 结束 开始 num>0 真 课堂练习：输入验证 程序文本：输入验证 #include<stdio.h> main() { int num; printf("请输入一个正整数："); while(1)// 无限循环，直到break { scanf("%d", &num); if(num > 0) break;//输入正确，跳出循环 else printf("输入错误，请重新输入："); } } 课堂练习：输入验证 课堂小结 循环概念 解决重复操作的高效方法，避免代码冗余，提升效率。 while语句 先判断后执行的“当型”循环。格式：while(表达式){循环体;} 执行过程 判断表达式 → 执行循环体 → 更新变量 → 重复直到表达式为假。 应用场景 广泛应用于累加、计数、输入验证、图形打印以及游戏逻辑控制等。 注意事项 务必避免死循环，确保循环体内有能改变表达式结果的变量更新语句。 核心目标 掌握循环思维，能够将复杂的重复任务转化为计算机可执行的高效代码。 编程不仅是代码，更是逻辑思维的艺术 —— 持续练习，熟能生巧 课堂小结 课后任务 基础题：平方和计算 编写程序，计算 1 到 n 的平方和，巩固循环累加的基本逻辑。 提高题：打印倒三角形 编写程序，利用嵌套循环打印出由星号(*)组成的倒直角三角形图案。 挑战题：改进猜数字游戏 限制用户最多猜 7 次，若 7 次均未猜对则结束游戏并提示正确答案。 谢谢观看 THANKS $