給新手的C++教學 (上冊) - 5. 迴圈 (Loop)

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有時候，你希望某部分的程式碼重複執行3次
利用前四章所學，你可能會選擇把程式碼複製成3倍

但是，如果你希望這部分的程式碼執行500次呢？
如果你可以很有有耐心的進行「複製、貼上」的動作，這可能還不成問題
如果你希望這部分的程式碼是永遠的重複執行下去，直到我們手動把程式關掉呢？
亦或者你可以做到「輸入一個數字，這個數字是多少，程式就會重複執行多少次」嗎？

別擔心，以上的問題可以用一個很輕鬆的方法一次搞定！
換句話說，我們又有新朋友要認識啦～

它就是「while (當......的時候)」
用法如下：

while(繼續重複執行的條件)
{
    需要被重複執行的程式碼
}

因此，就算你不是高斯，你也可以輕鬆地寫出一個程式來計算「1+2+3+......+100」的結果！

#include<cstdio>
int main()
{
    int answer=0;
    int a=1;
    while(a<=100)
    {
        answer=answer+a;
        a=a+1;
    }
    printf("%d\n",answer);
    return 0;
}

程式輸出「5050」了！

你可能會對「=」的用途感到陌生 (雖然說之前有用過「int a=1;」之類的東西)
千萬別和「==」搞混了
「=」的作用是把左邊變數的值「設定成」右邊的數字
「==」是「判斷」左邊的數字和右邊的數字有沒有相等
雖然奇怪，但是習慣了就好，以後會很常用到的 ^_^

這種會被重複執行的程式碼，我們稱作「迴圈 (loop)」
還有另一種迴圈叫做「for」，雖然說「while」迴圈已經可以實現「for」迴圈的所有功能
但是「for」迴圈的獨特寫法，讓我們能夠更容易了解這個迴圈執行的事情
之後的進階章節將介紹這種神奇迴圈的用法 (但還是建議先照著順序讀完本教學)

當while中「繼續重複執行的條件」永遠成立時，程式就會永遠的重複執行下去直到天荒地老
這種情況我們稱之為「無窮迴圈 (infinite loop)」
當然，這不會太常用到，畢竟我們通常會希望程式會自己判斷甚麼時候要自己結束，而不是依賴使用者自己去按右上角的「X」按鈕來關閉程式
當你學會了怎麼製作「表單 (Form)」後，你可能會發現，當你的程式進入「無窮迴圈」時，有時候會導致程式「停止回應」(雖然說導致程式「停止回應」的原因不一定是如此)
因為這時程式已經不會再理會使用者的操作，而是專注於重複執行某一段程式碼
使用「多線程 (multithreading)」技術可以避免程式因此停止回應，但這已經遠遠超出本教學的範圍

「表單」就是外觀有設計過的程式，而不是單純的「輸入和輸出文字」

相對於「表單」，這種看起來只有黑色背景、上面只會顯示文字的程式，我們稱作「終端機 (Terminal)」
這種程式比較容易製作，也就是我們現在使用C++寫的程式
當然，用C++也可以寫出「表單」

以下程式碼可以讓你體驗一下「無窮迴圈」：

#include<cstdio>
int main()
{
    int a=1,b=1;
    while(a==b)
    {
        printf("永遠的執行下去\n");
    }
    return 0;
}

程式會永遠的執行下去，永不停止

當while中「繼續重複執行的條件」一開始就不成立時，迴圈內的程式碼就不會被執行 (這樣也是一種迴圈)
這種事是有可能發生的，因為有時候我們會希望在某個條件下，程式碼會被執行0次
例如以下題目中「n=0」時的情況：
輸入一個整數n (不能是負數)，請輸出「1+2+3+......+(n-2)+(n-1)+n」的結果
也就是輸出$\sum_{k=1}^{n}k$

#include<cstdio>
int main()
{
    int n;
    scanf("%d",&n);
    int answer=0;
    int a=1;
    while(a<=n)
    {
        answer=answer+a;
        a=a+1;
    }
    printf("%d\n",answer);
    return 0;
}

現在，綜合五章所有知識，該來點有挑戰性的了
請你利用程式實現：輸入一個整數n，請找出n的所有因數，並把所有因數輸出，一個因數輸出一行
趕快動手試試看吧！

你挑戰成功了嗎？

參考解答：

#include<cstdio>
int main()
{
    int n;
    scanf("%d",&n);
    int factor=1;
    while(factor<=n)
    {
        if(n%factor==0)
        {
            printf("%d\n",factor);
        }
        factor=factor+1;
    }
    return 0;
}

另外，你有辦法自己寫一個程式，「找出1000以內的所有質數」嗎？

#include<cstdio>
int main()
{
    int n=2;
    while(n<=1000)
    {
        int is_prime_number=1;
        int a=2;
        while(a<n)
        {
            if(n%a==0)
            {
                is_prime_number=0;
                break;
            }
            a=a+1;
        }
        if(is_prime_number==1)
        {
            printf("%d\n",n);
        }
        n=n+1;
    }
    return 0;
}

好多質數XD

細心的讀者可能會注意到一個不尋常的地方：「break」是甚麼？
其實它的功用很簡單，就是「立即跳出迴圈」
你可能會懷疑：break明明就寫在if裡面啊，哪來的迴圈？
但是break很聰明，它會找到離自己最近的那個迴圈，並跳出那「一個」迴圈 (注意，一次只能跳出「一個」迴圈哦)
在找質數的這個例子，我們只要一確定n不是質數 (找到n的一個因數)，迴圈就可以不用繼續執行了
因此可以直接使用「break」跳出迴圈
例如以下程式碼：

#include<cstdio>
int main()
{
    int a=0;
    while(a<=10)
    {
        if(a==4)
        {
            break;
        }
        a=a+1;
    }
    printf("%d\n",a);
    return 0;
}

是「4」耶！

會輸出「4」

是不是很想自己玩玩看呢？

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