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教师参考答案

重复与计数器

收集四类证据：相关状态的预测；多种案例（包括边界）的行为；依据轨迹和状态的解释；对一次不一致作出有理由的修正。使用纸面或学校现有批准流程，将各项记录为初步、需支持或独立完成。挑战通过证明的是机器行为，不证明作者身份或完全掌握。接受等效正确程序；公开答案是示范，并非唯一答案。

公开教学材料。答案是示例；等效的正确程序也可能通过实际检查。

13. 循环：重复执行

配对 LOOP 与 RETURN，正确处理零次重复。

打开本课 →

1. 预测与跟踪

运行试做程序前，预测输出，并跟踪最先执行的三条指令。按需要记录相关寄存器、标志或内存，再逐步执行进行比较。

LOAD 8
LOOP 4
  PRINT
RETURN
HALT

加入输入队列: 无

初始化内存: 所有字节初始为零

试做预测答案

输出: 8, 8, 8, 8

指令执行前 PC执行后 PC执行前 R0执行后 R0相关状态输出
LOAD0108{"registers":[8,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}无
LOOP1288{"registers":[8,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[{"start":1,"end":3,"remaining":4,"callDepth":0}],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}无
PRINT2388{"registers":[8,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[{"start":1,"end":3,"remaining":4,"callDepth":0}],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}8

2. 构建与检查

读取 0 到 5 的重复次数。恰好输出相应次数的 8，然后停止。

必需的指令类型: INPUT, LOOP, PRINT, RETURN

挑战示例答案

INPUT
COPY R0 R1
LOAD 8
LOOP R1
PRINT
RETURN
HALT

实际检查器测试数据

案例 1
输入
0
初始内存
所有字节初始为零
预期输出
无
案例 2
输入
1
初始内存
所有字节初始为零
预期输出
8
案例 3
输入
4
初始内存
所有字节初始为零
预期输出
8, 8, 8, 8

3. 解释机器

LOOP 0 的循环体执行几次？

推理与教学说明

零次；跳过配对循环体及 RETURN。负计数则报错。

14. 编写计数器

输出 1 到 10，并推广到可变计数。

打开本课 →

1. 预测与跟踪

运行试做程序前，预测输出，并跟踪最先执行的三条指令。按需要记录相关寄存器、标志或内存，再逐步执行进行比较。

LOAD 5
again: PRINT
SUB 1
JUMP_IF_ZERO done
JUMP again
done: HALT

加入输入队列: 无

初始化内存: 所有字节初始为零

试做预测答案

输出: 5, 4, 3, 2, 1

指令执行前 PC执行后 PC执行前 R0执行后 R0相关状态输出
LOAD0105{"registers":[5,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}无
PRINT1255{"registers":[5,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}5
SUB2354{"registers":[4,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}5

2. 构建与检查

读取 0 到 10 的 N，依次输出 1 到 N 的每个整数。N = 0 时不输出。

必需的指令类型: INPUT, LOOP, ADD, PRINT

挑战示例答案

INPUT
COPY R0 R2
LOAD 1 R1
LOOP R2
LOAD R1
PRINT
ADD 1
COPY R0 R1
RETURN
HALT

实际检查器测试数据

案例 1
输入
0
初始内存
所有字节初始为零
预期输出
无
案例 2
输入
3
初始内存
所有字节初始为零
预期输出
1, 2, 3
案例 3
输入
10
初始内存
所有字节初始为零
预期输出
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

3. 解释机器

计数器值与重复次数有何不同？

推理与教学说明

计数器是变化状态；LOOP 次数在进入时捕获。正确起点、递增与顺序产生 1..N，0 时无输出。

15. 从一加到 N

将累加总和与循环计数器分开保存。

打开本课 →

1. 预测与跟踪

运行试做程序前，预测输出，并跟踪最先执行的三条指令。按需要记录相关寄存器、标志或内存，再逐步执行进行比较。

LOAD 1 R1
LOAD 0 R2
LOOP 4
LOAD R2
ADD R1
COPY R0 R2
LOAD R1
ADD 1
COPY R0 R1
RETURN
LOAD R2
PRINT
HALT

加入输入队列: 无

初始化内存: 所有字节初始为零

试做预测答案

输出: 10

指令执行前 PC执行后 PC执行前 R0执行后 R0相关状态输出
LOAD0100{"registers":[0,1,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}无
LOAD1200{"registers":[0,1,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":true,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}无
LOOP2300{"registers":[0,1,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":true,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[{"start":2,"end":9,"remaining":4,"callDepth":0}],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}无

2. 构建与检查

读取 0 到 10 的 N。使用循环输出 1 + 2 + … + N。N = 0 时输出 0。

必需的指令类型: INPUT, LOOP, ADD

挑战示例答案

INPUT
COPY R0 R3
LOAD 1 R1
LOAD 0 R2
LOOP R3
LOAD R2
ADD R1
COPY R0 R2
LOAD R1
ADD 1
COPY R0 R1
RETURN
LOAD R2
PRINT
HALT

实际检查器测试数据

案例 1
输入
0
初始内存
所有字节初始为零
预期输出
0
案例 2
输入
4
初始内存
所有字节初始为零
预期输出
10
案例 3
输入
10
初始内存
所有字节初始为零
预期输出
55

3. 解释机器

k 轮后，总和表示什么？

推理与教学说明

1+…+k；初始为 0。N=0 保留总和 0。