5.2 设计简单程序/任务2：使用循环结构 课件 2025-2026学年高教版中职信息技术基础模块（下册）

该中职信息技术课件聚焦循环结构核心知识，通过“检查作业”场景对比机械逐个处理与规则化自动处理，结合手动代码与循环代码的直观对比，搭建从基础语句到循环逻辑的学习支架。 其亮点在于采用生活化类比（呼吸律动、闹钟提醒）和案例驱动（猜数字游戏、图形打印），通过对比教学培养计算思维，任务式练习提升数字化学习能力，“知次数用for，未知用while”黄金法则助知识内化，既激发学生兴趣，又为教师提供清晰教学路径。

任务2：使用循环结构 中职信息技术（下册） · 第5单元 程序设计入门 1.7.2013 大家好！今天我们来学习程序设计中另一个非常重要的结构——循环结构。它能帮助我们高效地处理重复的任务，让程序变得更强大、更优雅。 ‹#› 思考一个场景：为什么需要循环？ 方法A：机械的逐个检查 面对全班50位同学的作业，你需要手动执行50次“检查第1位”“检查第2位”……直到“检查第50位”。 如果用代码实现，这意味着要写50行几乎完全重复的指令。试想若班级有1000个学生，代码量将极度冗余，不仅开发效率低下，后续维护也将是一场灾难。 方法B：聪明的规则化处理 制定一个通用规则：“从第1位同学开始，只要队列中还有未检查的同学，就自动执行‘检查下一位’的动作。” 无论班级人数是50还是1000，核心逻辑始终只有这一句。流程由规则自动推进，无需人工干预重复操作，用极简的逻辑应对无限的重复。 有没有更高效、更简洁的方法来解决这类重复执行的问题？ 答案是肯定的 —— 这就是编程中核心的循环结构！它就像自动化的流水线，让程序用少量代码完成大量重复性工作，不仅解放了开发者的双手，更是构建复杂逻辑、提升运行效率的关键工具。 1.7.2013 我们先来看一个场景。如果要检查50个同学的作业，是写50行重复的代码，还是用一个更聪明的方法？显然，重复的代码既低效又难以维护。这就是我们需要循环结构的原因。 ‹#› 手动代码 vs 循环代码 手动实现（重复冗余） print("Hello, World!") print("Hello, World!") print("Hello, World!") print("Hello, World!") print("Hello, World!") 核心痛点：代码机械重复，若需修改内容或调整执行次数（如改为100次），需逐行编辑，不仅效率低下，还极易在重复操作中引入人为错误。 循环实现（简洁高效） # 用循环抽象重复逻辑 for i in range(5): print("Hello, World!") 核心优势：逻辑与执行分离，只需定义一次规则即可无限复用。修改执行次数仅需调整数字，维护成本极低，且能轻松应对大规模的重复任务需求。 💡 核心洞察：循环结构是解决重复性操作的终极“利器”。它将程序员从繁琐的机械劳动中解放出来，让代码从低效的“量变堆砌”升级为优雅的“逻辑质变”，是实现自动化流程与高效编程的基础思维模式。 1.7.2013 大家看这个例子，要打印5次“Hello, World!”，左边是手动写5行代码，右边是用一行循环代码搞定。如果要打印100次，左边就要复制粘贴95次，而右边只需要把数字5改成100。这就是循环的力量。 ‹#› 新知讲解：什么是循环结构？ 循环结构是程序设计的三种基本结构之一。它允许程序在满足特定条件时，重复执行一段代码（称为“循环体”），从而减少重复书写代码的工作量，让程序逻辑更简洁高效。 核心思想：重复执行，直到条件不满足为止 这就像生活中许多周而复始的现象，在没有达到终止信号前，动作会一直持续进行。 呼吸律动 我们无时无刻不在进行的吸气与呼气，这是一个天然的无限循环过程。除非生命终止（条件不满足），否则这个动作会一直持续下去。 生命节拍 心脏有规律的收缩与舒张，每一次跳动都是一次完整的循环。它按照固定的频率运行，是生物体内精准且强大的循环执行器。 规律提醒 设定好的闹钟每天清晨在固定时间响起。这是典型的条件循环：时间未到则等待，时间满足则触发提醒，周而复始直到被关闭。 1.7.2013 那么，什么是循环结构呢？简单来说，就是让程序重复执行一段代码，直到某个条件不满足为止。就像我们的心跳、呼吸，还有每天早上响起的闹钟，都是生活中的循环。 ‹#› 循环结构的两种基本类型 while 循环 核心特点：条件驱动的先验判断 先对条件表达式进行布尔判断，若结果为真（True）则执行循环体代码块。直到条件变为假（False）时，才会终止循环。这是一种“先判断，后执行”的逻辑。 适用场景：未知的循环次数 当你在编写代码时，不确定具体需要循环多少次，或者循环的终止取决于某个在运行过程中动态变化的条件（如用户输入、数据状态改变）时，优先选择 while 循环。 for 循环 核心特点：遍历序列与次数可控 基于可迭代对象（如列表、字符串、范围 range）进行遍历。它会依次取出对象中的每个元素，并执行循环体，直到所有元素处理完毕，是 Python 中更常用的遍历方式。 适用场景：明确的执行次数 当你在代码逻辑中明确知道需要循环多少次，或者需要对一个已知的数据集（如列表、文件内容）进行逐个处理时，for 循环是更简洁、高效且不易出错的选择。 1.7.2013 在Python中，我们主要学习两种循环：`while`循环和`for`循环。简单来说，当你不确定要循环多少次时，用`while`；当你明确知道要循环多少次时，用`for`。 ‹#› while循环的语法与流程 核心语法格式 通过条件表达式控制循环执行。关键是循环体内必须有改变条件的逻辑，避免死循环。 while条件表达式: # 循环体：需重复执行的代码，注意Python的缩进规则 执行语句1 # 核心业务逻辑 执行语句2 # 必须包含：修改条件变量的操作（如 count += 1） STEP 01 · 判断条件 首先计算 while 关键字后的条件表达式。这是进入循环的“门禁系统”，计算结果必须是布尔值 True 或 False，以此决定程序的执行路径。 STEP 02 · 执行循环体 若条件结果为 True，执行缩进的代码块。执行完毕后，流程会自动跳转回条件判断步骤。若未在循环体内修改条件变量，会导致条件永远为真，触发“死循环”。 STEP 03 · 终止循环 当条件结果为 False 时，立即跳出 while 结构。此时不再执行循环体，程序指针移动到循环结束后的第一条语句，继续执行后续的业务逻辑。 1.7.2013 我们先来看`while`循环。它的语法很简单，就是`while`后面跟一个条件表达式。只要条件为真，就执行下面缩进的代码块。记住，循环体里一定要有能改变条件的语句，否则循环就永远停不下来了。 ‹#› while循环案例1：计算1到100的和 这是一个经典的累加求和问题：需要计算 1 + 2 + 3 + ... + 100 的最终结果。我们将使用 Python 的 while 循环结构来实现，通过初始化计数器和累加变量，在满足条件时不断执行循环体，直至完成所有数字的累加。 sum_result = 0 # 初始化总和变量 i = 1 # 初始化循环计数器 while i <= 100: # 设定循环终止条件 sum_result = sum_result + i # 核心：将当前数值累加到总和 i = i + 1 # 计数器自增，避免死循环 print("1到100的和是:", sum_result) # 输出最终计算结果 运行程序输出结果： 5050 这是高斯算法的经典应用，通过循环结构将复杂的重复计算自动化，代码逻辑清晰且易于理解。 核心逻辑：通过变量 `i` 控制循环次数，变量 `sum_result` 记录中间结果。每一次循环都让计数器 `i` 增加 1，同时将 `i` 的值累加到总和中。当 `i` 超过 100 时，循环条件不满足，自动退出并输出最终结果。这种模式是理解循环结构执行流程的基础。 1.7.2013 我们来看一个经典的`while`循环案例：计算1到100的和。我们用一个变量`sum_result`来存总和，用`i`来做计数器。循环条件是`i`小于等于100，在循环体里，我们把`i`加到总和里，然后`i`自增1。 ‹#› while循环案例2：猜数字游戏 趣味交互 人机对弈的经典入门案例 这是一个经典的人机交互小游戏。程序充当“出题者”，在后台随机生成目标数字；用户作为“解题者”，通过不断输入数字进行试探。在这个过程中，程序会给出即时的反馈提示，引导用户逼近正确答案，直到猜对为止。 游戏核心规则 程序在 1 到 100 的范围内随机生成一个神秘数字，用户通过输入数字进行猜测。系统会根据用户输入，即时反馈“猜大了”或“猜小了”的提示信息，用户根据提示调整猜测值，循环往复直到猜对数字，游戏结束。 Python 核心实现代码 import random secret = random.randint(1, 100) # 生成1-100随机数 while True: guess = int(input("请猜数字(1-100)：")) if guess > secret: print("猜大了！") elif guess < secret: print("猜小了！") else: print("恭喜，猜对了！"); break 核心应用场景分析 由于我们无法预知用户需要尝试多少次才能猜对答案，循环的终止条件（猜对数字）是动态的。此时使用 `while` 循环是最佳选择，它能在满足条件前持续执行，直到目标达成。 1.7.2013 `while`循环最适合的场景是我们不知道循环次数的时候。比如这个猜数字游戏，我们不知道用户要猜几次才能猜对，所以用`while`循环，只要用户没猜对，就一直让他猜下去。 ‹#› for 循环的语法与流程 核心语法格式 for 变量 in 序列: # 循环体：针对序列中的每个元素，依次执行一次内部逻辑 执行操作 1 执行操作 2 ... # 直至遍历完所有元素，循环终止 01 元素取值 从目标序列中取出第一个元素，将其赋值给循环变量，作为本次循环的操作对象。 02 执行逻辑 严格按照缩进规则，执行循环体内部的代码语句，完成对当前元素的业务处理。 03 迭代更新 自动从序列中取出下一个元素，重新赋值给变量，为下一轮循环准备新的操作数据。 04 终止判断 重复执行步骤2和3，直到序列中的所有元素都被遍历完毕，循环自动结束并退出。 1.7.2013 接下来我们看`for`循环。它的语法是`for`变量`in`序列。`for`循环会依次取出序列中的每个元素，赋值给变量，然后执行循环体。直到序列中的所有元素都取完，循环就结束了。 ‹#› for循环案例1：计算1到100的和（对比版） 问题：同样是计算 1 + 2 + 3 + ... + 100 的结果，在已知循环执行次数的场景下，使用 for 循环是更直观、更符合直觉的编程选择。我们来通过具体代码，看看它与 while 循环的区别。 sum_result = 0 # 初始化总和变量，作为累加的“容器” for i in range(1, 101): # 生成1到100的序列，自动完成计数与循环 sum_result = sum_result + i # 将当前数字累加到总和中 print("1到100的和是:", sum_result) # 输出最终结果，得到5050 对比 while 循环的优势 for 循环将「计数器初始化」和「计数器更新」直接集成到了 range() 函数中。无需手动编写 i += 1，代码更简洁紧凑，同时也从根本上避免了因忘记更新条件而导致的死循环风险。 核心启示 当循环的次数是明确已知的（如从1数到100），优先选择 for 循环。它是一种“计数循环”，逻辑与人类的自然计数习惯保持一致，能让代码的可读性和可维护性得到显著提升，是处理此类问题的最优解。 1.7.2013 我们再用`for`循环来计算1到100的和。因为我们明确知道要循环100次，所以用`for`循环更合适。代码也更简洁，我们用`range(1, 101)`生成一个1到100的序列，`for`循环会自动遍历这个序列。 ‹#› for循环案例2：打印图形 任务目标 编写一段 Python 程序，在控制台中打印一个由星号 `*` 组成的 4 行直角三角形图案。通过这个案例，我们将学习如何将循环逻辑应用于具体的图形绘制场景。 终端输出效果 * ** Python 核心代码实现 for i in range(1, 5): # 外层循环：控制行数，执行4次 for j in range(i): # 内层循环：控制每行*的数量，随行数递增 print("*", end="") # 不换行连续打印 print() # 每行结束后执行换行操作，开启新行 核心概念：循环嵌套 在一个循环结构中包含另一个循环，称为“循环嵌套”。本例中，外层循环决定图形的行数，内层循环决定每行的列数（星号数量）。内外两层循环的配合，是解决矩阵、图形等二维结构问题的关键技巧。 💡 拓展思考：如果要打印一个倒三角（第一行4个*，最后一行1个*）或者等腰三角形，需要如何修改内层循环的 `range()` 参数？尝试调整数值关系，观察图形的变化，理解循环变量在控制逻辑中的作用。 1.7.2013 `for`循环还非常适合用来打印图形。比如这个直角三角形，我们用一个外层循环控制行数，再用一个内层循环控制每行打印的星号数量。这种在循环里再套一个循环的方式，叫做循环嵌套。 ‹#› for循环 vs while循环 适用场景 for 循环：明确知道循环要执行的次数 while 循环：次数未知，依赖条件是否满足 计数器管理 for 循环：通常由 range() 自动生成管理 while 循环：需手动初始化、更新和维护变量 核心语法结构 for 循环：for 变量 in 可迭代序列: ... while 循环：while 条件表达式为真: ... 代码使用特性 for 循环：结构紧凑，可读性与安全性更高 while 循环：逻辑灵活，适合复杂的动态判断 💡 黄金法则 知次数用 for，未知次数用 while 这是区分两种循环最实用的判断标准。当业务逻辑中能明确预知执行次数（如遍历固定列表）时，优先选择 for 循环；当循环是否继续完全依赖动态条件（如等待用户输入、监听状态变化）时，while 循环则是更灵活的选择。 1.7.2013 现在我们来总结一下`for`循环和`while`循环的区别。简单来说，就是“知次数用for，未知次数用while”。`for`循环适合处理知道具体次数的循环，而`while`循环更灵活，适合处理依赖条件的循环。 ‹#› 拓展1：循环嵌套 核心定义：双重循环的逻辑结构 在一个循环的循环体内部，再嵌套另一个完整的循环结构。外层循环控制整体的执行轮次，内层循环则在每一轮中完成具体的细节遍历，二者配合可高效解决具有“二维规律”的重复性问题。 典型案例：九九乘法口诀表 这是循环嵌套最经典的教学案例。外层循环定义被乘数（行数），内层循环定义乘数（列数），通过内外层的联动，将1到9的数字两两相乘的结果有序输出。 Python 代码实现逻辑 for i in range(1, 10): # 外层：控制行数（被乘数 1-9） for j in range(1, i+1): # 内层：控制每行列数（乘数 1-i） print(f"{j} * {i} = {i*j}", end="\t") print() # 每行结束后换行，形成阶梯式排版 核心逻辑：理解“层次”是掌握嵌套的关键 外层循环每执行一次，内层循环会完整执行一轮。这种结构不仅用于打印口诀表，更是处理二维数据（如Excel表格）、矩阵运算、图像像素遍历等复杂任务的基础。在实际开发中，合理的嵌套层数（通常不超过3层）能让代码结构清晰，而多层循环往往意味着可以通过算法优化来提升效率。 1.7.2013 我们刚才提到了循环嵌套。最经典的例子就是打印乘法口诀表。外层循环控制行数，也就是被乘数，内层循环控制每行的列数，也就是乘数。通过两层循环，我们就能打印出完整的乘法口诀表。 ‹#› 拓展2：死循环与break/continue 死循环 指循环的条件表达式永远为真，导致循环体被无限次执行，程序陷入无法自动退出的执行状态。 while True: print("我停不下来了！") 注意：开发中需极力避免，会导致程序卡死或资源耗尽。 break 语句 用于立即终止当前所在的整个循环结构（for/while）。一旦执行，程序将直接跳出循环体，继续执行循环之后的代码逻辑。 应用场景：猜数字游戏中，用户猜对答案后，执行 break 语句直接退出循环，无需进行后续无效猜测。 特性：属于“暴力退出”，彻底结束当前循环流程。 continue 语句 用于跳过当前循环的剩余语句，直接进入下一次循环的条件判断。循环本身不会终止，只是忽略当次迭代的后续操作。 应用场景：遍历 1 到 10 的数字，遇到偶数时执行 continue，程序将仅打印出该范围内的所有奇数。 特性：属于“临时跳过”，循环依然持续运行。 1.7.2013 在使用循环时，我们要避免死循环，也就是条件永远为真的循环。同时，我们还可以使用 break 和 continue 语句来控制循环。break 是终止整个循环，continue 是跳过当前这一轮循环。 ‹#› 练习1：基础巩固 任务目标 请使用 Python 的for 循环语句，编写代码计算 10 的阶乘。理解循环结构在累乘运算中的应用逻辑。 核心计算逻辑： 10! = 1 × 2 × 3 × ... × 9 × 10 关键实现步骤 01 初始化变量 factorial = 1 02 设置循环范围 遍历 1 到 10 03 执行累乘操作 不断更新结果 思路解析：从“1”开始的累积之旅 阶乘的本质是将一个初始值为 1 的容器，依次装入 1 到 10 的所有整数进行连续乘法。你可以把它想象成滚雪球，初始值是一个小雪球，每一次循环乘以一个数，雪球就变大一点。请在编辑器中尝试实现，并观察每一轮循环后变量值的变化过程，这能帮助你更好地理解循环迭代的执行机制。 1.7.2013 现在我们来做个练习。请大家使用 for 循环，计算 10 的阶乘。提示一下，阶乘就是从 1 乘到这个数本身。大家可以先初始化一个变量为 1，然后在循环里不断相乘。 ‹#› 练习2：逻辑挑战 核心任务：寻找特定规律的数字 使用 while 循环结构，在 100 到 200 的整数范围内进行搜索，找出第一个能被 17 整除的数字。这是一个典型的“不定次数”循环场景，需要通过动态条件判断来控制循环的开始与结束，而非预先知道执行次数。 STEP 01 变量初始化 设定起始值 num = 100，这是我们搜索范围的起点，也是循环计数器的初始状态。 STEP 02 设定循环边界 确定循环执行的条件为 num <= 200，确保程序的搜索范围严格限定在目标区间内，避免死循环。 STEP 03 核心判断逻辑 在每次循环中检查 num % 17 == 0 是否成立，利用取模运算验证当前数字是否符合整除要求。 STEP 04 终止并输出 一旦找到符合条件的数字，立即打印结果，并使用 break 语句强制退出循环，完成任务。 STEP 05 数值迭代 若当前数字不满足条件，则执行 num = num + 1，让计数器自增，继续下一轮的检查。 1.7.2013 第二个练习有点挑战性。请大家使用 while 循环，找出100到200之间第一个能被17整除的数字。这里我们不知道要循环多少次，所以用 while 循环。找到第一个符合条件的数字后，记得用 break 退出循环。 ‹#› 本课总结 核心概念 循环结构是编程自动化的基石。它将重复执行的操作封装为代码块，让计算机代替人工完成海量、机械的重复任务，是解决重复性问题的核心逻辑。 双循环范式 for 循环：已知执行次数，适合数据遍历与固定次数的迭代，逻辑清晰可控。 while 循环：基于条件判断，适用于未知次数的场景，核心在于条件的动态更新。 关键避坑指南 务必为循环设置明确的终止条件！若条件恒成立将导致“死循环”，使程序无响应。在循环体内必须有改变条件的操作，确保程序能正常退出。 进阶控制技巧 利用循环嵌套处理多维数据；灵活使用break强制终止，continue跳过本轮，让程序执行逻辑更高效、更符合实际业务场景。 效率跃迁：化繁为简 从逐条编写代码到通过循环批量处理，这是从“手动”到“自动”的质变。无论是处理10条还是10万条数据，核心代码量保持不变，极大释放了生产力。 应用：无处不在的逻辑 循环逻辑贯穿于数据统计、游戏物理引擎、自动化运维脚本等各类程序中。只要存在“重复检查条件，重复执行动作”的需求，循环就是最直接的解决方案。 思维：抽象与泛化 掌握循环不仅仅是学会语法，更是培养“模式识别”能力。学会从具体问题中提炼出通用的重复模式，并用代码的逻辑去描述它，这是算法思维的重要起点。 1.7.2013 好了，我们来总结一下今天的内容。我们学习了两种循环：for循环和while循环，以及它们各自的适用场景。我们还学习了循环嵌套、break和continue这些高级技巧。 ‹#› 课后作业 01 While 循环偶数输出 编写程序，使用 while 循环结构遍历数值，精准打印出 100 以内的所有偶数。请重点关注循环的条件控制与执行逻辑，确保边界值处理准确，同时在代码中添加注释说明核心步骤。 02 For 循环斐波那契计算 运用 for 循环结构计算斐波那契数列的前 20 项。理解递推公式（F(n)=F(n-1)+F(n-2)）的代码实现方式，体会循环在数列迭代运算中的高效性，并输出清晰的计算结果序列。 03 嵌套循环菱形绘制 挑战进阶任务：通过多层循环嵌套的方式，设计并打印出由字母组成的菱形图案。这需要你拆解图形的行与列规律，合理使用外层与内层循环控制字符的输出位置和数量，锻炼复杂逻辑的编码能力。 💡 作业提交小贴士 请将代码保存为独立的 .py 文件，在关键逻辑处添加注释说明解题思路。完成基础要求后，鼓励大家尝试不同的循环实现方式并对比效率，或对输出格式进行美化（如对齐、颜色区分）。下节课请准备好代码进行演示与讲解。 1.7.2013 今天的课后作业有三个。第一个是用while循环打印偶数。第二个是用for循环计算斐波那契数列。第三个是挑战题，用循环嵌套打印一个菱形图案。希望大家认真完成。 ‹#› 感谢聆听！ 编程的魅力在于用逻辑创造无限可能！ 1.7.2013 今天的课程到此结束，感谢同学们的认真听讲。希望大家课后能多加练习，真正掌握循环结构的用法。下课！ ‹#› $