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2025-08-24 01:01:26 +08:00
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--- a/golang-learning/02-control-flow/03-for-loops.go
+++ b/golang-learning/02-control-flow/03-for-loops.go
@@ -0,0 +1,633 @@
+/*
+03-for-loops.go - Go 语言 for 循环详解
+
+学习目标：
+1. 掌握 for 循环的各种形式
+2. 理解 break 和 continue 的使用
+3. 学会使用标签控制嵌套循环
+4. 了解无限循环的写法
+5. 掌握循环的实际应用场景
+
+知识点：
+- 传统 for 循环
+- while 风格的 for 循环
+- 无限循环
+- break 和 continue
+- 标签 (label)
+- 嵌套循环
+- 循环优化技巧
+*/
+
+package main
+
+import (
+	"fmt"
+	"math/rand"
+	"time"
+)
+
+func main() {
+	fmt.Println("=== Go 语言 for 循环详解 ===\n")
+	
+	// 演示传统 for 循环
+	demonstrateTraditionalFor()
+	
+	// 演示 while 风格的 for 循环
+	demonstrateWhileStyleFor()
+	
+	// 演示无限循环
+	demonstrateInfiniteLoop()
+	
+	// 演示 break 和 continue
+	demonstrateBreakContinue()
+	
+	// 演示嵌套循环和标签
+	demonstrateNestedLoopsAndLabels()
+	
+	// 演示循环的实际应用
+	demonstratePracticalExamples()
+	
+	// 演示循环优化技巧
+	demonstrateOptimizationTips()
+}
+
+// demonstrateTraditionalFor 演示传统 for 循环
+func demonstrateTraditionalFor() {
+	fmt.Println("1. 传统 for 循环:")
+	
+	// 基本的 for 循环
+	fmt.Printf("   基本 for 循环 (0-4):\n")
+	for i := 0; i < 5; i++ {
+		fmt.Printf("     i = %d\n", i)
+	}
+	
+	// 倒序循环
+	fmt.Printf("   倒序循环 (5-1):\n")
+	for i := 5; i > 0; i-- {
+		fmt.Printf("     i = %d\n", i)
+	}
+	
+	// 步长为 2 的循环
+	fmt.Printf("   步长为 2 的循环:\n")
+	for i := 0; i <= 10; i += 2 {
+		fmt.Printf("     i = %d\n", i)
+	}
+	
+	// 多个变量的循环
+	fmt.Printf("   多变量循环:\n")
+	for i, j := 0, 10; i < j; i, j = i+1, j-1 {
+		fmt.Printf("     i = %d, j = %d\n", i, j)
+	}
+	
+	// 计算累加和
+	sum := 0
+	for i := 1; i <= 10; i++ {
+		sum += i
+	}
+	fmt.Printf("   1到10的累加和: %d\n", sum)
+	
+	// 计算阶乘
+	factorial := 1
+	n := 5
+	for i := 1; i <= n; i++ {
+		factorial *= i
+	}
+	fmt.Printf("   %d的阶乘: %d\n", n, factorial)
+	
+	fmt.Println()
+}
+
+// demonstrateWhileStyleFor 演示 while 风格的 for 循环
+func demonstrateWhileStyleFor() {
+	fmt.Println("2. while 风格的 for 循环:")
+	
+	fmt.Printf("   Go 没有 while 关键字，使用 for 代替\n")
+	
+	// 模拟 while 循环
+	fmt.Printf("   模拟 while 循环:\n")
+	count := 0
+	for count < 5 {
+		fmt.Printf("     count = %d\n", count)
+		count++
+	}
+	
+	// 条件判断循环
+	fmt.Printf("   条件判断循环 (猜数字):\n")
+	target := 7
+	guess := 1
+	attempts := 0
+	
+	for guess != target {
+		attempts++
+		fmt.Printf("     第 %d 次猜测: %d", attempts, guess)
+		if guess < target {
+			fmt.Printf(" (太小了)\n")
+			guess += 2
+		} else {
+			fmt.Printf(" (太大了)\n")
+			guess--
+		}
+	}
+	fmt.Printf("     恭喜！第 %d 次猜中了: %d\n", attempts+1, guess)
+	
+	// 读取用户输入直到满足条件
+	fmt.Printf("   模拟输入验证:\n")
+	password := ""
+	attempts = 0
+	correctPassword := "123456"
+	
+	// 模拟用户输入
+	inputs := []string{"111", "222", "123456"}
+	
+	for password != correctPassword && attempts < 3 {
+		password = inputs[attempts] // 模拟用户输入
+		attempts++
+		fmt.Printf("     第 %d 次输入密码: %s", attempts, password)
+		if password == correctPassword {
+			fmt.Printf(" (正确)\n")
+		} else {
+			fmt.Printf(" (错误)\n")
+		}
+	}
+	
+	if password == correctPassword {
+		fmt.Printf("     登录成功！\n")
+	} else {
+		fmt.Printf("     登录失败，超过最大尝试次数\n")
+	}
+	
+	fmt.Println()
+}
+
+// demonstrateInfiniteLoop 演示无限循环
+func demonstrateInfiniteLoop() {
+	fmt.Println("3. 无限循环:")
+	
+	fmt.Printf("   无限循环的写法: for { ... }\n")
+	fmt.Printf("   通常配合 break 使用\n")
+	
+	// 无限循环示例1: 服务器主循环模拟
+	fmt.Printf("   示例1 - 服务器主循环模拟:\n")
+	requestCount := 0
+	for {
+		requestCount++
+		fmt.Printf("     处理第 %d 个请求\n", requestCount)
+		
+		// 模拟处理请求
+		if requestCount >= 3 {
+			fmt.Printf("     服务器关闭\n")
+			break
+		}
+	}
+	
+	// 无限循环示例2: 菜单系统
+	fmt.Printf("   示例2 - 菜单系统模拟:\n")
+	menuOptions := []string{"查看余额", "转账", "退出"}
+	choice := 0
+	
+	for {
+		fmt.Printf("     请选择操作:\n")
+		for i, option := range menuOptions {
+			fmt.Printf("       %d. %s\n", i+1, option)
+		}
+		
+		// 模拟用户选择
+		choice = (choice % 3) + 1
+		fmt.Printf("     用户选择: %d\n", choice)
+		
+		switch choice {
+		case 1:
+			fmt.Printf("     当前余额: 1000元\n")
+		case 2:
+			fmt.Printf("     转账功能暂未开放\n")
+		case 3:
+			fmt.Printf("     谢谢使用，再见！\n")
+			return // 或者使用 break
+		}
+		
+		// 为了演示，只循环一次
+		break
+	}
+	
+	fmt.Println()
+}
+
+// demonstrateBreakContinue 演示 break 和 continue
+func demonstrateBreakContinue() {
+	fmt.Println("4. break 和 continue:")
+	
+	// break 示例
+	fmt.Printf("   break - 跳出循环:\n")
+	for i := 0; i < 10; i++ {
+		if i == 5 {
+			fmt.Printf("     遇到 %d，跳出循环\n", i)
+			break
+		}
+		fmt.Printf("     i = %d\n", i)
+	}
+	
+	// continue 示例
+	fmt.Printf("   continue - 跳过当前迭代:\n")
+	for i := 0; i < 10; i++ {
+		if i%2 == 0 {
+			continue // 跳过偶数
+		}
+		fmt.Printf("     奇数: %d\n", i)
+	}
+	
+	// 实际应用：处理数据时跳过无效值
+	fmt.Printf("   实际应用 - 处理数据跳过无效值:\n")
+	data := []int{1, -2, 3, 0, 5, -6, 7, 8, 0, 9}
+	sum := 0
+	validCount := 0
+	
+	for i, value := range data {
+		if value <= 0 {
+			fmt.Printf("     跳过无效值 data[%d] = %d\n", i, value)
+			continue
+		}
+		sum += value
+		validCount++
+		fmt.Printf("     处理有效值 data[%d] = %d\n", i, value)
+	}
+	
+	fmt.Printf("     有效数据个数: %d，总和: %d，平均值: %.2f\n", 
+		validCount, sum, float64(sum)/float64(validCount))
+	
+	// 查找第一个满足条件的元素
+	fmt.Printf("   查找第一个大于 50 的数:\n")
+	numbers := []int{10, 25, 30, 55, 60, 75}
+	found := false
+	
+	for i, num := range numbers {
+		fmt.Printf("     检查 numbers[%d] = %d\n", i, num)
+		if num > 50 {
+			fmt.Printf("     找到第一个大于 50 的数: %d\n", num)
+			found = true
+			break
+		}
+	}
+	
+	if !found {
+		fmt.Printf("     没有找到大于 50 的数\n")
+	}
+	
+	fmt.Println()
+}
+
+// demonstrateNestedLoopsAndLabels 演示嵌套循环和标签
+func demonstrateNestedLoopsAndLabels() {
+	fmt.Println("5. 嵌套循环和标签:")
+	
+	// 基本嵌套循环
+	fmt.Printf("   基本嵌套循环 - 乘法表:\n")
+	for i := 1; i <= 3; i++ {
+		for j := 1; j <= 3; j++ {
+			fmt.Printf("     %d × %d = %d\n", i, j, i*j)
+		}
+	}
+	
+	// 使用标签控制嵌套循环
+	fmt.Printf("   使用标签控制嵌套循环:\n")
+	
+outer:
+	for i := 1; i <= 3; i++ {
+		for j := 1; j <= 3; j++ {
+			fmt.Printf("     i=%d, j=%d\n", i, j)
+			if i == 2 && j == 2 {
+				fmt.Printf("     在 i=2, j=2 时跳出外层循环\n")
+				break outer
+			}
+		}
+	}
+	
+	// 标签 continue 示例
+	fmt.Printf("   标签 continue 示例:\n")
+	
+outerContinue:
+	for i := 1; i <= 3; i++ {
+		fmt.Printf("     外层循环 i = %d\n", i)
+		for j := 1; j <= 3; j++ {
+			if i == 2 && j == 2 {
+				fmt.Printf("       在 i=2, j=2 时跳过外层循环的当前迭代\n")
+				continue outerContinue
+			}
+			fmt.Printf("       内层循环 j = %d\n", j)
+		}
+		fmt.Printf("     外层循环 i = %d 结束\n", i)
+	}
+	
+	// 矩阵搜索示例
+	fmt.Printf("   矩阵搜索示例:\n")
+	matrix := [][]int{
+		{1, 2, 3},
+		{4, 5, 6},
+		{7, 8, 9},
+	}
+	target := 5
+	found := false
+	
+search:
+	for i := 0; i < len(matrix); i++ {
+		for j := 0; j < len(matrix[i]); j++ {
+			fmt.Printf("     检查 matrix[%d][%d] = %d\n", i, j, matrix[i][j])
+			if matrix[i][j] == target {
+				fmt.Printf("     找到目标值 %d 在位置 [%d][%d]\n", target, i, j)
+				found = true
+				break search
+			}
+		}
+	}
+	
+	if !found {
+		fmt.Printf("     未找到目标值 %d\n", target)
+	}
+	
+	fmt.Println()
+}
+
+// demonstratePracticalExamples 演示循环的实际应用
+func demonstratePracticalExamples() {
+	fmt.Println("6. 循环的实际应用:")
+	
+	// 示例1: 数组/切片处理
+	fmt.Printf("   示例1 - 数组处理:\n")
+	scores := []int{85, 92, 78, 96, 88, 73, 91}
+	
+	// 计算平均分
+	total := 0
+	for _, score := range scores {
+		total += score
+	}
+	average := float64(total) / float64(len(scores))
+	fmt.Printf("     平均分: %.2f\n", average)
+	
+	// 找出最高分和最低分
+	maxScore, minScore := scores[0], scores[0]
+	for _, score := range scores {
+		if score > maxScore {
+			maxScore = score
+		}
+		if score < minScore {
+			minScore = score
+		}
+	}
+	fmt.Printf("     最高分: %d，最低分: %d\n", maxScore, minScore)
+	
+	// 统计及格人数
+	passCount := 0
+	for _, score := range scores {
+		if score >= 80 {
+			passCount++
+		}
+	}
+	fmt.Printf("     及格人数: %d/%d\n", passCount, len(scores))
+	
+	// 示例2: 字符串处理
+	fmt.Printf("   示例2 - 字符串处理:\n")
+	text := "Hello, 世界! 123"
+	
+	// 统计字符类型
+	letters, digits, others := 0, 0, 0
+	for _, char := range text {
+		switch {
+		case (char >= 'a' && char <= 'z') || (char >= 'A' && char <= 'Z') || char > 127:
+			letters++
+		case char >= '0' && char <= '9':
+			digits++
+		default:
+			others++
+		}
+	}
+	fmt.Printf("     字符串: \"%s\"\n", text)
+	fmt.Printf("     字母: %d，数字: %d，其他: %d\n", letters, digits, others)
+	
+	// 示例3: 数学计算
+	fmt.Printf("   示例3 - 数学计算 (斐波那契数列):\n")
+	n := 10
+	fmt.Printf("     前 %d 个斐波那契数:\n", n)
+	
+	a, b := 0, 1
+	for i := 0; i < n; i++ {
+		fmt.Printf("     F(%d) = %d\n", i, a)
+		a, b = b, a+b
+	}
+	
+	// 示例4: 模拟游戏
+	fmt.Printf("   示例4 - 简单猜数字游戏:\n")
+	rand.Seed(time.Now().UnixNano())
+	secretNumber := rand.Intn(10) + 1
+	maxAttempts := 3
+	
+	// 模拟玩家猜测
+	guesses := []int{5, 8, secretNumber}
+	
+	for attempt := 1; attempt <= maxAttempts; attempt++ {
+		guess := guesses[attempt-1] // 模拟用户输入
+		fmt.Printf("     第 %d 次猜测: %d", attempt, guess)
+		
+		if guess == secretNumber {
+			fmt.Printf(" - 恭喜你猜对了！\n")
+			break
+		} else if guess < secretNumber {
+			fmt.Printf(" - 太小了\n")
+		} else {
+			fmt.Printf(" - 太大了\n")
+		}
+		
+		if attempt == maxAttempts {
+			fmt.Printf("     游戏结束！正确答案是: %d\n", secretNumber)
+		}
+	}
+	
+	// 示例5: 数据验证
+	fmt.Printf("   示例5 - 批量数据验证:\n")
+	emails := []string{
+		"user@example.com",
+		"invalid-email",
+		"test@domain.org",
+		"@invalid.com",
+		"valid@test.net",
+	}
+	
+	validEmails := 0
+	for i, email := range emails {
+		isValid := validateEmail(email)
+		fmt.Printf("     邮箱 %d: %-20s - ", i+1, email)
+		if isValid {
+			fmt.Printf("有效\n")
+			validEmails++
+		} else {
+			fmt.Printf("无效\n")
+		}
+	}
+	fmt.Printf("     有效邮箱数量: %d/%d\n", validEmails, len(emails))
+	
+	fmt.Println()
+}
+
+// demonstrateOptimizationTips 演示循环优化技巧
+func demonstrateOptimizationTips() {
+	fmt.Println("7. 循环优化技巧:")
+	
+	// 技巧1: 减少重复计算
+	fmt.Printf("   技巧1 - 减少重复计算:\n")
+	data := []int{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}
+	
+	// 不好的写法：每次都计算 len(data)
+	fmt.Printf("     不推荐的写法 (每次计算长度):\n")
+	for i := 0; i < len(data); i++ {
+		// len(data) 在每次迭代时都会被调用
+		fmt.Printf("       data[%d] = %d\n", i, data[i])
+		if i >= 2 { // 为了演示，只显示前几个
+			break
+		}
+	}
+	
+	// 好的写法：预先计算长度
+	fmt.Printf("     推荐的写法 (预先计算长度):\n")
+	length := len(data)
+	for i := 0; i < length; i++ {
+		fmt.Printf("       data[%d] = %d\n", i, data[i])
+		if i >= 2 {
+			break
+		}
+	}
+	
+	// 技巧2: 使用 range 遍历
+	fmt.Printf("   技巧2 - 使用 range 遍历 (更简洁):\n")
+	for i, value := range data {
+		fmt.Printf("     data[%d] = %d\n", i, value)
+		if i >= 2 {
+			break
+		}
+	}
+	
+	// 技巧3: 提前退出
+	fmt.Printf("   技巧3 - 提前退出优化:\n")
+	numbers := []int{2, 4, 6, 7, 8, 10, 12}
+	
+	// 查找第一个奇数
+	for i, num := range numbers {
+		fmt.Printf("     检查 numbers[%d] = %d", i, num)
+		if num%2 == 1 {
+			fmt.Printf(" - 找到第一个奇数: %d\n", num)
+			break // 找到后立即退出，不继续遍历
+		}
+		fmt.Printf(" - 偶数，继续查找\n")
+	}
+	
+	// 技巧4: 批量处理
+	fmt.Printf("   技巧4 - 批量处理:\n")
+	largeData := make([]int, 20)
+	for i := range largeData {
+		largeData[i] = i + 1
+	}
+	
+	batchSize := 5
+	fmt.Printf("     批量处理数据 (批次大小: %d):\n", batchSize)
+	
+	for i := 0; i < len(largeData); i += batchSize {
+		end := i + batchSize
+		if end > len(largeData) {
+			end = len(largeData)
+		}
+		
+		batch := largeData[i:end]
+		fmt.Printf("     处理批次 %d-%d: %v\n", i, end-1, batch)
+		
+		// 模拟批量处理
+		batchSum := 0
+		for _, value := range batch {
+			batchSum += value
+		}
+		fmt.Printf("       批次总和: %d\n", batchSum)
+	}
+	
+	// 技巧5: 避免不必要的操作
+	fmt.Printf("   技巧5 - 避免不必要的操作:\n")
+	matrix2 := [][]int{
+		{1, 2, 3, 4},
+		{5, 6, 7, 8},
+		{9, 10, 11, 12},
+	}
+	
+	// 只处理对角线元素
+	fmt.Printf("     只处理矩阵对角线元素:\n")
+	for i := 0; i < len(matrix2) && i < len(matrix2[0]); i++ {
+		fmt.Printf("     对角线元素 [%d][%d] = %d\n", i, i, matrix2[i][i])
+	}
+	
+	fmt.Println()
+}
+
+// 辅助函数
+func validateEmail(email string) bool {
+	// 简单的邮箱验证（实际应用中应该使用正则表达式）
+	if len(email) < 5 {
+		return false
+	}
+	
+	hasAt := false
+	hasDot := false
+	atPos := -1
+	
+	for i, char := range email {
+		if char == '@' {
+			if hasAt || i == 0 || i == len(email)-1 {
+				return false
+			}
+			hasAt = true
+			atPos = i
+		} else if char == '.' && hasAt && i > atPos+1 && i < len(email)-1 {
+			hasDot = true
+		}
+	}
+	
+	return hasAt && hasDot
+}
+
+/*
+运行这个程序：
+go run 03-for-loops.go
+
+学习要点：
+1. Go 只有 for 循环，没有 while 和 do-while
+2. for 循环有三种形式：传统形式、while 形式、无限循环形式
+3. break 用于跳出循环，continue 用于跳过当前迭代
+4. 标签可以用来控制嵌套循环的跳转
+5. range 关键字提供了遍历数组、切片、字符串等的便捷方式
+
+for 循环的三种形式：
+1. for init; condition; post { ... }  // 传统形式
+2. for condition { ... }              // while 形式
+3. for { ... }                        // 无限循环
+
+循环控制：
+1. break: 跳出当前循环
+2. continue: 跳过当前迭代，继续下一次迭代
+3. 标签: 可以跳出或跳过指定的外层循环
+
+优化建议：
+1. 减少循环内的重复计算
+2. 使用 range 遍历集合类型
+3. 适当使用 break 提前退出
+4. 考虑批量处理大量数据
+5. 避免不必要的嵌套循环
+
+常见应用场景：
+1. 数组/切片遍历和处理
+2. 数值计算（累加、阶乘等）
+3. 字符串处理
+4. 数据验证和过滤
+5. 算法实现
+6. 游戏循环
+7. 服务器主循环
+
+注意事项：
+1. 避免无限循环（除非有明确的退出条件）
+2. 注意循环变量的作用域
+3. 在嵌套循环中正确使用标签
+4. 考虑循环的时间复杂度
+5. 合理使用 break 和 continue
+*/