C++魔法代码学院：第 11 课——如果不满足就一直做（while 循环）

—— 贪吃蛇的无尽盛宴与数字拆解术

• 课时时长：90 分钟

• 核心目标：

  1. 理解 while 循环：基于条件的重复（只要...就...）。
  2. 辨析 for 与 while 的区别：知道次数用 for，只知条件用 while。
  3. 核心难点（GESP 必考）：掌握利用 while (n > 0) 配合 %10 和 /10 拆解任意位数的整数。

• 所需教具：一包饼干（或小馒头），一个乐高积木塔（5层高）。

课程时间表

详细教学流程

1. 复习：定数循环 (10分钟)

• 提问：如果我要大家在操场跑 10 圈，用什么魔法？
• 回答：for 循环！因为我们知道是 10 圈。
• 引入：那如果体育老师说：“一直跑，直到下雨为止。” 请问要跑几圈？没人知道，可能是 1 圈，也可能是 100 圈。这时候 for 循环就不好用了。

2. 引入：吃包子比赛 (15分钟)

• 情景模拟：

  • 老师扮演大胃王，桌上有一堆无限的空气包子。
  • 规则：只要肚子没饱，就一直吃下一个。

• 逻辑拆解：

  • Step 1 (判断)：肚子饱了吗？（没饱/True）。
  • Step 2 (行动)：吃一个包子。
  • Step 3 (循环)：回到 Step 1，再问自己：饱了吗？
  • ...
  • Step N：肚子饱了吗？（饱了/False）。 -> 停止！

• 对比：

  • for：吃 10 个包子。（关注数量）
  • while：吃到饱为止。（关注条件）

3. 新知：守门员的回头路 (20分钟)

• 语法结构：

  while ( 条件 ) {
          // 只要条件是真的，就一直做这里的事
  }
  

• 隐喻：

  • 还记得 if 那个守门员吗？while 是他的双胞胎弟弟。
  • if 放你进去后，你走完就走了。
  • while 放你进去后，等你走完里面的路，会有一条传送带把你送回大门口，守门员会再次检查你的证件。

• 简单练习：倒计时

  • 用 while 实现火箭发射（从 10 数到 1）。

  int i = 10;       // 1. 初始状态
  while (i >= 1) {  // 2. 门口检查：还大于1吗？
          cout << i << endl;
          i--;          // 3. 变化：变小一点（非常重要！）
  }
  

4. 核心：乐高塔拆除工程——数位分离 (25分钟) <-- GESP 必考重难点

• 挑战：第 5 课我们学过拆 3 位数。那如果我输入一个 10 位数？或者 1 位数？怎么写通用的代码？

• 道具演示（乐高塔）：

  • 老师拿出一个由 5 块积木拼成的塔（代表数字 12345）。
  • 每一块积木代表一位数。

• 拆塔步骤（循环逻辑）：

  • 只要塔还存在 (n > 0)，我们就一直拆：

    1. 取塔顶 (% 10)：把最上面那块拿下来看看是多少。（得到 5）
    2. 扔垃圾 (/ 10)：把这块积木扔掉，塔变矮了。（剩下 1234）
    3. 循环：回到步骤 1，看塔还在不在？还在，继续拆顶上的 4...

  • 结束：最后一块拆完，地上空了 (n == 0)，工人下班。

• 代码板书（背诵级代码）：

  int n;
  cin >> n; // 比如输入 12345
  
  while (n > 0) {
          int digit = n % 10;  // 1. 取出最后一位 (5)
          cout << digit;       // 2. 打印它
          n = n / 10;          // 3. 砍掉最后一位 (变成1234)
  }
  

5. 实战：数字反转 (15分钟)

• 任务：输入一个整数 12345，利用刚才的逻辑，在屏幕上打印 54321。

• Trace Table（人肉模拟）：

  • 带着学生一步步走：

  轮次	门口检查 (n>0?)	取位 (n%10)	打印	砍头 (n/10)
  1	True (12345)	5	5	1234
  2	True (1234)	4	4	123
  3	True (123)	3	3	12
  4	True (12)	2	2	1
  5	True (1)	1	1	0
  6	False (0)	-	-	结束

6. 总结与避坑 (5分钟)

• 天坑警告——死循环：
  • 很多小朋友写 while 循环时，会忘记写 n = n / 10; 或者 i--。
  • 隐喻：这就像吃包子比赛，只张嘴不吞下去，肚子永远不会饱，你会一直吃到天荒地老，电脑死机！
  • 检查口诀：写完 while，先找变化量（让循环停下来的那行代码）。

课后作业：数字魔法师

1. 基础题：使用 while 循环计算 1 到 100 的和。（对比一下 for 循环，看看哪个写起来更方便？——通常 for 更方便，但 while 也能做）。

2. 必做题（数位求和）：

   • 输入一个任意整数（比如 2024）。
   • 计算各位数字之和（2+0+2+4 = 8）。
   • 提示：在 while 循环里，把取出来的 digit 加到 sum 存钱罐里。

3. 挑战题（统计 0 的个数）：

   • 输入一个整数（比如 10500）。
   • 统计里面有几个 0？
   • 提示：拆每一位出来，用 if (digit == 0) 判断，如果是就计数器加 1。

给教练的教学话术建议

• 关于数位分离：这是算法的基石。一定要强调 “模10取余，除10去尾” 这个八字真言。

• 关于 n > 0：有学生会问“为什么不是 n >= 0？”

  • 解释：如果是 0，说明塔已经没了，再拆就没有积木了。而且 0 % 10 是 0，0 / 10 还是 0，这会导致死循环（塔永远拆不完）。

• 调试技巧：如果程序运行后没反应（死循环），教学生按 Ctrl + C 强制停止。告诉他们：“恭喜你，你制造了时间静止的魔法，现在我们要打破它。”