Java基础：第十二讲 循环结构

 

循环结构

    循环结构完成的功能是循环执行某段代码多次。

    循环结构可以使用for 循环、for-each 循环、while 循环和do-while 循环。

1. for循环

    for 循环的基本结构如下：

for( 表达式1; 表达式2; 表达式3)

{

    // 循环体

}

    表达式1 用于初始化，在整个循环过程只执行一次；表达式2 的结果应该为逻辑值，决定是否循环，如果为true ，则继续循环，如果为false ，则结束循环；表达式3 在每次循环完成之后执行，主要的作用是修改循环变量，循环多少次就会执行多少次；循环体就是要循环执行的部分。如果循环体只有一行代码，循环体的大括号可以省略。

    执行的具体过程如下：

（1）       首先执行表达式1 ，进行初始化；

（2）       然后执行表达式2 ，如果结果为true ，执行第（3 ）步，如果结果为false ，执行第（5 ）步；

（3）       执行循环体；

（4）       执行表达式3 ，转向表达式2 ；

（5）       结束

    从这个过程可以看出，表达式2 à 循环体 à 表达式3 形成了一个循环，表达式1 仅仅在循环之前来完成初始化，表达式2 决定是否循环，下面看一个例子。

    例：求1 到100 这100 个数的和。

    分析：如果人工计算可以这样来做1+2+3+4+…… 当然这样写让计算机做也可以，但是如果计算1 到10000 这10000 个数的和怎么办呢？写起来太累了，所以不能这样来写。可以这样想，计算1 到100 这些数字的和，可以这样理解：刚开始“和”为0 ，第一次把1 加到“和”上，第二次把2 加到“和”上，第三次把3 加到“和”上…… 加到100 为止，最终就得到这个“和”了。相当于每次都向“和”上加一个数字，重复做100 次，不同的是每次加的值不一样，这样可以设置一个变量，然后每次在计算之后修改这个变量的值就可以了，假设这个变量为i ，可以先让i 等于1 ，执行完之后，让i 等于2…… 这样就可以使用for 循环来完成了。

    首先需要定义一个“和”，这里使用sum ，初始值为0 ，可以这样写：

                int sum = 0;

    然后定义变量i ，每次循环的时候使用：

                int i;

    刚开始i 等于1 ，这个可以通过循环结构中的表达式1 完成，表达式1 完成的就是初始化任务，所以表达式1 可以写成：

                 i=1;

    循环中要完成的工作就是把i 添加到和上，所以循环体应该这样写：

                 sum = sum + i;

    每次循环完之后，需要改变i 的值，怎么改变呢？从1 到100 ，1 用完了是2 ，2 用完了是3 ，每次都是在原来的基础上加1 ，每次循环完之后都要改变i 的值，所以可以使用表达式3 ，表达式3 就是在完成循环之后执行的。所以表达式3 可以写成：

                  i++;

    后一个问题，就是循环到什么时候呢？要计算1 到100 的和，所以当i<=100 时需要把i 加到“和”上，如果i>100 ，就不需要再循环了，所以循环的条件是i<=100 ，表达式2 用于控制循环是否继续，所以表达式2 的内容就可以写成：

                 i<=100

    这样循环结构的几个部分都有了，所以得到下面的代码：

【例】

// ForTest.java

public class ForTest {

 public static void main(String[] args) {

      // sum存储和

      int sum = 0;

      // i表示循环变量

      int i;

     

      // i=0完成循环变量的初始化，i<=100表示循环的条件，

        // i++修改循环变量的值

      for(i=0;i<=100;i++){

          // 循环体

          sum+=i;

      }

      System.out.println("和为："+sum);

 }

}

运行结果为：

和为：5050

     在使用for 循环的时候，必须明确几点：

（1）       要循环执行哪些语句，也就是循环体；

（2）       循环的初始状态是什么，也就是表达式1 的内容；

（3）       每次循环的区别在什么地方，如何修改这些变化的内容，也就是表达式3 的内容的确定；

（4）       确定循环的条件，循环到什么时候为止，也就是表达式2 的内容。

上面介绍的是最一般的情况，可能会出现下面的一些特殊情况：

（1）       表达式1 用于初始化，并且只执行一次，所以可以认为与循环无关，可以把初始化放在循环之前完成，这样就会形成下面的结构：

表达式1

         for(; 表达式2; 表达式3)

         {

               // 循环体

}

这样上面的求和代码可以变成下面的代码（main 方法中的部分）：

      int sum = 0;

      int i;

      i=0;

      // 表达式1是一个空，但是分号不能省略

      for(;i<=100;i++)

          sum+=i;

      System.out.println("和为："+sum);

（2）       每次循环之后使用表达式3 修改循环变量的值，只要循环一次，表达式3 就会执行一次，所以可以把表达式3 放在循环体的里面，效果是完全相同的，所以就有了下面的格式：

           for( 表达式1; 表达式2;)

          {

                   // 循环体

表达式3

}

上面的代码可以改成下面的样子了：

      int sum = 0;

      int i;

      for(i=0;i<=100;)

      {

          sum+=i;

          i++;

      }

      System.out.println("和为："+sum);

（3）       表达式2 也可以省略，如果省略，循环就没有条件，循环也就不会在这里结束，相当于表达式2 的值为true 。那么怎么让循环停止呢？可以在循环体内结束循环，使用后面将要讲到的break 。可以把for 循环改成下面的格式：

          for( 表达式1;; 表达式3)

          {

    if(! 表达式2)

 break;

// 循环体

}

    【注意】因为原来表达式2 是循环的条件，而现在需要的是结束循环的条件，所以需要对表达式2 取反。

    按照这种结构，上面的代码可以变成：

      int sum = 0;

      int i;

      for(i=0;;i++)

      {

          if(!(i<=100))

              break;

          sum+=i;        

      }

              System.out.println(" 和为 ："+sum);

（4）       最典型的情况是3 个表达式全部省略 ， 形成下面的结构 ：

    表达式1

        for(;;)

       {

                    if(!( 表达式2))

                             break;

// 循环体

表达式3

}

上面的代码也就变成了 ：

      int sum = 0;

      int i;

      i=0;

      for(;;)

      {

          sum+=i;

          i++;

          if(i>100)

              break;

      }

      System.out.println("和为："+sum);

【注意】

（1）       不管怎么变化 ，for 循环中用于分割3 部分的分号不能少。

（2）       for() 括号后不能加分号，如果加了，相当于循环体是空语句。

下面是for 循环的8 种形式：

n for( 表达式1; 表达式2; 表达式3){…}

n for(; 表达式2; 表达式3){…}

n for( 表达式1;; 表达式3){…}

n for( 表达式1; 表达式2;){…}

n for(;; 表达式3){…}

n for(; 表达式2;){…}

n for( 表达式1;;){…}

n for(;;){…}

2. while循环

         while 循环的作用与for 循环基本相同，只是结构不一样。

    基本结构如下：

        while( 表达式1)

        {

               // 循环体

         }

    这个结构与for 循环体中省略初始化部分和修改循环状态部分之后的结构基本相同，表达式1 是循环的条件，与for 循环中的表达式2 的作用相同。这个结构更容易理解，只要表达式1 的值为true ，就执行循环体，否则，结束循环。表达式1 的值会随着循环体的执行而发生变化，否则要么死循环，要么一次也不执行。所以这里的循环体相当于for 循环中的循环体与修改循环状态的部分。

    例：假设1 到n 的和最接近10000 ，求n 。

    分析：1 到2 的和是3 ，1 到3 的和是6 ，1 到4 的和是10 ，随着n 的增加越来越接近10000 ，但是当和接近10000 的时候，再增加的话就又远离10000 ，所以循环结束的条件就是这个和与10000 之间的距离最小。如果距离没有达到最小，则继续循环。

    首先需要定义和，定义差值，定义循环变量，并进行初始化：

         表示和

               int sum = 0;

        表示原来的差距

                int dis1 = 10000;

        表示新的差距

               int dis2 = 10000;

                int i=1;

    然后要明确循环的内容：

                sum = sum+i;

                dis1 = dis2;

                dis2 = 10000-sum;

                if(dis2<0)

                      dis2=sum-10000;

                 i++;

    然后定义循环结束的条件：

                dis2<=dis1

    根据以上的分析，得到下面的代码：

【例】

// WhileTest.java

public class WhileTest {

 public static void main(String[] args) {

      // 表示和

      int sum = 0;

      // 表示上次和与10000的差值

      int dis1 = 10000;

      // 表示这次和与10000的差值

      int dis2 = 10000;

      // 循环变量

      int i=1;

      while(dis1>=dis2)

      {

          sum = sum+i;

          dis1 = dis2;

          dis2 = 10000-sum;

          if(dis2<0)

             dis2=sum-10000;

          i++;

      }

      i = i-2;

      System.out.println(i);

 }

 

}

    运行的结果为：

141

    【注意】while 循环的小括号后也不能加分号。

3. do-while循环

    与while 循环基本相同，格式如下：

do

{

 // 循环体

}while( 表达式1);

    表达式1 仍然是循环的条件，与while 循环基本相同，区别有以下两点：

（1）       先循环，然后判断条件，所以至少可以循环一次；

（2）       while( 表达式1) 后面必须有分号。

【例】输出1 到20 之间的偶数。

// DoWhileTest.java

public class DoWhileTest {

 public static void main(String[] args) {

      int i=1;

      do

      {

          if(i%2==0)

              System.out.println(i+" "); 

          i++;

      }while(i<=20);

 }

}

        while 循环与do-while 循环只有第一次循环的时候不一样，后面的过程完全一样，如果肯定能执行一次的话，两个的效果是完全一样的。

        for 循环与while 循环的区别主要是：for 循环通常是在知道循环次数的时候使用，而while 循环通常是在不知道循环次数的时候使用。

 

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