【入门级-C++程序设计：3、程序基本语句-多层循环语句】
1、定义：
在 C++ 中，多层循环（嵌套循环）是指在一个循环体内包含另一个或多个循环语句。它常用于处理多维数据结构（如二维数组）、复杂的迭代逻辑（如矩阵运算、图形打印、组合遍历等）。多层循环的核心是外层循环控制 “轮次”，内层循环控制每轮的 “细节操作”，执行时先完整执行内层循环，再进入外层循环的下一次迭代。
2、多层循环的基本结构
多层循环可由for、while、do-while任意组合构成，最常用的是for循环的嵌套（结构清晰，适合已知循环次数的场景）。
双层for循环（最常见）
for (外层初始化; 外层循环条件; 外层迭代) {
// 外层循环体
for (内层初始化; 内层循环条件; 内层迭代) {
// 内层循环体（每次外层循环，内层会完整执行一遍）
}
}
for嵌套while：
for (int i = 0; i < 3; i++) {
int j = 0;
while (j < 2) {
cout << “i=” << i << “, j=” << j << endl;
j++;
}
}
while嵌套do-while：
int i = 0;
while (i < 2) {
int j = 0;
do {
cout << “i=” << i << “, j=” << j << endl;
j++;
} while (j < 3);
i++;
}
3、执行流程
以双层for循环为例，执行顺序为：
1）执行外层初始化（仅一次）。
2）判断外层循环条件：若为true，进入外层循环体；若为false，整个多层循环结束。
3）执行内层初始化（每次进入外层循环体时执行一次）。
4）判断内层循环条件：若为true，执行内层循环体，然后执行内层迭代，重复步骤 4；若为false，退出内层循环。
5）执行外层迭代，回到步骤 2，开始外层循环的下一次迭代。
示例执行过程：
for (int i = 0; i < 2; i++) { // 外层循环：i=0,1
for (int j = 0; j < 2; j++) { // 内层循环：j=0,1（每次i变化时，j从0重新开始）
cout << “i=” << i << “, j=” << j << " ";
}
cout << endl;
}
4、常见应用场景
1）二维数组的遍历
二维数组本质是 “数组的数组”，需通过外层循环控制行，内层循环控制列：
int matrix[3][4] = {
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12}
};
// 遍历二维数组并打印所有元素
for (int i = 0; i < 3; i++) { // 外层循环：控制行（0~2）
for (int j = 0; j < 4; j++) { // 内层循环：控制列（0~3）
cout << matrix[i][j] << “\t”;
}
cout << endl;
}
输出：
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
2） 图形打印（如矩形、三角形）
通过内层循环控制每行的字符数量，外层循环控制行数：
// 打印5行4列的矩形（组成）
for (int row = 0; row < 5; row++) { // 外层：5行
for (int col = 0; col < 4; col++) { // 内层：每行4个
cout << "* ";
}
cout << endl; // 每行结束换行
}
输出：
3）组合逻辑（如穷举法）
例如计算两个数的所有可能组合（1~3 之间的数对）：
for (int a = 1; a <= 3; a++) {
for (int b = 1; b <= 3; b++) {
cout << “(” << a << “,” << b << ") ";
}
cout << endl;
}
输出：
(1,1) (1,2) (1,3)
(2,1) (2,2) (2,3)
(3,1) (3,2) (3,3)
5、多层循环的扩展（三层及以上）
理论上，循环可以嵌套任意多层（如三层循环处理三维数组），但需注意代码可读性和程序的执行效率。例如，遍历三维数组int arr[2][3][4]：
for (int i = 0; i < 2; i++) { // 第一层：深度
for (int j = 0; j < 3; j++) { // 第二层：行
for (int k = 0; k < 4; k++) { // 第三层：列
cout << arr[i][j][k] << " ";
}
cout << “\t”;
}
cout << endl;
}