05-循环
- 5.1 引言
- 循环可以让一个程序反复的执行语句。
- Java提供了三中类型的循环语句：while语句、do-while循环和for循环。
- 5.2 while循环
- while循环在条件为真的情况下，重复的执行语句。
- while循环的语法如下：
```java
while(循环继续语句){
//循环体
语句（组）;
}
```
- 循环中包含的重复执行的语句部分称为**循环体**。循环体的每一次执行都被认为是一次循环的迭代。每个循环都含有**循环继续条件**，循环继续条件是一个布尔表达式，控制循环体的执行。在循环体执行前总是先计算循环条件以决定是否执行它。若条件是true，则执行循环体；若条件是flase，则终止整个循环，并且程序控制转移到while循环后的下一条语句。
- **循环继续条件应该总是放在圆括号内。只有当循环体只包含一条语句或不包含语句时，循环体的花括号才可以省略**。
- 要保证循环继续条件最终可以变为false，以便程序能够结束。一个常见的错误是无限循环（也就是说，循环会永远执行下去）。如果你的程序运行了过长的时间而不结束，可能其中就有无限循环。如果你是从命令窗口运行程序的，按CTRL+C来结束运行。
- 程序员经常会犯的错误就是使循环多执行一次或者少执行一次。这种情况通常称为差一错误。
- 示例：提示用户为两个个位数相加的问题给出答案。现在你可以使用循环编写程序，让用户重复输入新的答案，直到答案正确为止。
```java
package chapter05;
import java.util.Scanner;
public class RepeatAddtionQuiz {
public static void main(String[] args){
int number1 = (int)(Math.random() * 10);
int number2 = (int)(Math.random() *10 );
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.print("What is " + number1 + " + " + number2 + "? ");
int answer = input.nextInt();
while (number1 + number2 != answer){
System.out.print("Wrong answer.Try again.What is " + number1 + " + " + number2 + "? ");
answer = input.nextInt();
}
System.out.println("You got it! ");
}
}
```
-
5.3 示例学习：猜数字
在这里插入图片描述
```java
package chapter05;
import java.util.Scanner;
public class GuessNumber {
public static void main(String[] args){
int number = (int)(Math.random() * 101);
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.println("Guess a magic number between 0 and 100");
int guess = -1;
while (guess != number){
System.out.print("\nEnter your guess: ");
guess = input.nextInt();
if (guess == number)
System.out.println("Yes, the number is " + number);
else if (guess > number)
System.out.println("Your guess is too high");
else
System.out.println("Your guess is too low");
}
}
}
```
- 5.4 循环设计策略
- 编写循环时应该考虑三个步骤：
- 1、确定需要重复的语句
- 2、将这些语句放在一个循环中
- 3、为循环继续条件编码，并为控制循环添加合适的语句
- 给出以下一个程序：可以产生5个问题，在学生回答完所有5个问题后，报告回答正确的题数。这个程序还显示该测试所花费的时间，并列出所有的题目。
- 编写循环时应该考虑三个步骤：
```java
package chapter05;
import java.util.Scanner;
public class SubtractionQuizLoop {
public static void main(String[] args){
final int NUMBER_OF_QUESTION = 5;
int correctCount = 0;
int count = 0;
long stratTime = System.currentTimeMillis();
String output = " ";
Scanner input = new Scanner(System.in);
while (count < NUMBER_OF_QUESTION){
int number1 = (int)(Math.random() * 10);
int number2 = (int)(Math.random() * 10);
if (number1 < number2){
int temp = number1;
number1 = number2;
number2 = temp;
}
System.out.print("What is " + number1 + " - " + number2 + "? ");
int answer = input.nextInt();
if (number1 - number2 == answer){
System.out.println("You are correct!");
correctCount++;
}
else
System.out.println("Your answer is wrong.\n" + number1 + " - " + number2 + "should be " + (number1 + number2));
count++;
output += "\n" + number1 + "-" + number2 + "=" + answer + ((number1 - number2 == answer) ? "correct":"wrong");
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
long testTime = endTime - stratTime;
System.out.println("Correct count is " + correctCount + "\nTest time is " + testTime / 100 + " seconds\n" + output);
}
}
```
- 5.5 使用用户确认或者标记值控制循环
- 一种控制循环的常用技术是在读取和处理一组值时指定一个特殊值。这个特殊的输入值也称为标记值，用以表明循环的结束。如果一个循环使用标记值来控制它的执行，它就称为标记位控制的循环。
- 给出一个程序：用来读取和计算个数不确定的整数之和，并以输入0表示输入结束。
```java
package chapter05;
import java.util.Scanner;
public class SentinelValue {
public static void main(String[] args){
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.print("Enter an integer (the input ends if it is 0): ");
int data = input.nextInt();
int sum = 0;
while (data != 0){
sum += data;
System.out.print("Enter an integer (the input ends if it is 0): ");
data = input.nextInt();
}
System.out.println("The sum is " + sum);
}
}
```
- 不要比较浮点数值是否相等来进行循环控制。因为浮点值都是近似值，使用他们可能导致不精确的循环次数和不精确的结果。
- 如果要输入大量的数据值，那么从键盘上输入是非常烦琐的。可以将这些数据用空格隔开，保存在一个名为input.txt的文本文件中，然后使用下面的命令运行这个程序：
```java
java SentineValue < input.txt
```
- 这个命令称为输入重定向。程序从文件input.txt中读取输入，而不是让用户在运行时从键盘输入数据。
- 类似的，还有输出重定向，输出重定向将输出发送给文件，而不是将他们显示在控制台上。输出重定向的命令为：
```java
java ClassName > output.txt
```
- 可以在同一个命令中同时使用输入重定向和输出重定向。
```java
java SentineValue < input.txt > output.txt
```
- 5.6 do-while循环
- do-whil循环和while循环基本一样，不同的是他先执行循环体一次，然后判断循环继续条件。
- do-while循环是while循环的变体。他的语法是：
```java
do{
//循环体;
语句（组）;
}while（循环继续条件）;
```
[图片上传失败...(image-4d81b4-1602057381370)]
- 首先执行循环体，然后计算循环继续条件。如果计算结果为true，则重复执行循环体；如果是false，则终止do-while循环。
- while循环与do-while循环的不同之处在于：计算循环继续条件和执行循环体的先后顺序不同。在使用do-while循环的情况下，循环体至少执行一次。可以使用while循环或者do-while循环来编写循环。某些情况下选择其中一个会比另一种更加方便。
```java
package chapter05;
import java.util.Scanner;
public class TestDoWhile {
public static void main(String[] args){
int data;
int sum = 0;
Scanner input = new Scanner(System.in);
do {
System.out.print("Enter an integer (the input ends if it is 0): ");
data = input.nextInt();
sum += data;
}while (data != 0);
System.out.println("The sum is : " + sum);
}
}
```
- 如果循环中的语句至少要执行一次，建议使用do-while循环。如果使用while循环，那么这些语句必须在循环前和循环内都出现。
- 5.7 for循环
-
for语句循环的语法如下：
for(初始操作；循环继续条件；每次迭代后的操作){ //循环体; 语句（组）; }在这里插入图片描述 for循环语句从关键字for开始，然后是用一对圆括号住的循环控制结构体。这个结构体包括初始操作、循环继续条件和每次迭代后的操作。控制结构体后紧跟着花括号括起来的循环体。初始操作、循环继续条件和每次迭代后的操作都要用分号隔开。
一般情况下，for循环使用一个变量来控制循环体的执行次数，以及什么时候循环终止。这个变量称为控制变量。初始操作是指初始控制变量，每次迭代后的操作通常会对控制变量做自增或自减，而循环继续条件检验控制变量是否达到终止值。
控制变量必须在循环控制结构体内或循环前说明。如果循环控制变量只在循环内使用而不再其他地方使用，那么在for循环的初始操作中声明它是一个良好的编程习惯。如果在循环控制结构体内声明变量，那么在循环外不能引用他。
for循环中的初始操作可以是0个或者多个以逗号隔开的变量声明语句或赋值表达式。
如果省略for循环中的循环继续条件，则隐含的认为循环继续条件为true。
-
- 5.8 采用哪种循环
- for循环更加简洁，并且相比另外两种循环而言更容易避免错误。
- while循环和for循环都称为前测循环，因为继续条件是在循环体执行之前检测的，do-while循环称之为后测循环，因为循环条件是在循环体执行之后检测的。
- 如果已经提前知道重复次数，那就采用for循环。无法确定重复次数，就采用while循环，在检测继续条件前需要执行循环体，就用do-while循环替代while循环。
- 5.9 嵌套循环
- for循环打印一个乘法表的程序：
```java
package chapter05;
public class MultiplicationTable {
public static void main(String[] args){
System.out.println(" Multiplication Table");
System.out.print(" ");
for (int j = 1;j <= 9;j++)
System.out.print(" " + j);
System.out.println("\n---------------------------------------------");
for (int i = 1;i <= 9;i++){
System.out.print(i + " | ");
for (int j = 1;j <= 9;j++){
System.out.printf("%4d",i * j);
}
System.out.println();
}
}
}
```
- 5.10 最小化数值错误
```java
package chapter05;
public class TestSum {
public static void main(String[] args){
float sum = 0;
for (float i = 0.01f;i <= 1.0f;i = i + 0.01f)
sum += i;
System.out.println("The sum is " + sum);
}
}
```
- 5.11 示例学习
- 5.11.1 求最大公约数
- 提示用户输入两个正整数，然后找到他们的最大公约数。
- 5.11.1 求最大公约数
```java
package chapter05;
import java.util.Scanner;
public class GreatestCommonDivisor {
public static void main(String[] args){
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.print("Enter first integer: ");
int n1 = input.nextInt();
System.out.print("Enter second integer: ");
int n2 = input.nextInt();
int gcd = 1;
int k = 2;
while (k <= n1 && n2 % k == 0){
if (n1 % k == 0 && n2 % k == 0)
gcd = k;
k++;
}
System.out.println("The greatest common divisor for " + n1 + " and " + n2 + " is " + gcd);
}
}
```
- 5.11.2 预测未来学费
- 假设某个大学今年的学费是10000美元，而且以每年7%的速度增加。多少年之后学费会翻倍？
```java
package chapter05;
public class FutureTuition {
public static void main(String[] args){
double tuition = 10000;
int year = 0;
while (tuition < 20000){
tuition = tuition * 1.07;
year++;
}
System.out.println("Tuition will be doubled in " + year + " years");
System.out.printf("Tuition will be $%.2f in %1d years",tuition,year);
}
}
```
- 5.11.3 将十进制数转换为十六进制数
- 意识用户输入一个十进制数，然后将它转换为一个字符串形式的十六进制数。
```java
package chapter05;
import java.util.Scanner;
public class Dec2Hex {
public static void main(String[] args){
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.print("Enter a decimal number: ");
int decimal = input.nextInt();
String hex = "";
while (decimal != 0){
int hexValue = decimal % 16;
char hexDigit = (0 <= hexValue && hexValue <= 9) ? (char)(hexValue + '0') : (char)(hexValue - 10 + 'A');
hex = hexDigit + hex;
decimal = decimal / 16;
}
System.out.println("The hex number is " + hex);
}
}
```
- 5.12 关键字break和continue
- 可以在一个循环中使用break立即终止循环。
package chapter05; public class TestBreak { public static void main(String[] args){ int sum = 0; int number = 0; while (number < 20){ number++; sum += number; if (sum >= 100) break; } System.out.println("The number is " + number); System.out.println("The sum is " + sum); } } - 可以在循环中使用关键字continue。当程序遇到continue时，他会结束当前的迭代。程序控制转向该循环体的末尾。换句话说，continue只是跳出了一次迭代，而关键字break是跳出了整个循环。
package chapter05; public class TestContinue { public static void main(String[] args){ int sum = 0; int number = 0; while (number < 20){ number++; if (number == 10 || number == 11) continue; sum += number; } System.out.println("The sum is " + sum); } } - continue语句总是在一个循环内。在while和do-while循环中，continue语句之后会马上计算循环继续条件；而在for循环中，continue语句之后会立即先执行每次迭代之后的动作，在计算循环循环条件。
- 很多程序设计语言都有goto语句。goto语句可以随意的将控制转移到程序中的任意一条语句中，然后执行它。这使程序很容易出错。Java中的break语句和continue语句是不同于goto语句的。他们只能运行在循环中或者switch语句中。break语句跳出整个循环，而continue语句跳出循环的当前迭代。
- 可以在一个循环中使用break立即终止循环。
- 5.13 示例学习：判断回文
package chapter05;
import java.util.Scanner;
public class Palindrome {
public static void main(String[] args){
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.print("Enter a string: ");
String s = input.nextLine();
int low = 0;
int high = s.length() - 1;
boolean isPalindrome = true;
while (low < high){
if (s.charAt(low) != s.charAt(high)){
isPalindrome = false;
break;
}
low++;
high--;
}
if (isPalindrome)
System.out.println(s + " is a palindrome");
else
System.out.println(s + " is not a palindrome");
}
}
- 5.14 示例学习：显示素数
package chapter05;
public class PrimeNumber {
public static void main(String[] args){
final int NUMBER_OF_PRIME = 50;
final int NUMBER_OF_PRIME_PER_LINE = 10;
int count = 0;
int number = 2;
System.out.println("The first 50 prime numbers are \n");
while (count < NUMBER_OF_PRIME){
boolean isPrime = true;
for (int divisor =2; divisor <= number; divisor++){
if (number % divisor == 0){
isPrime = false;
break;
}
}
if (isPrime){
count++;
if (count % NUMBER_OF_PRIME_PER_LINE == 0){
System.out.println(number);
}
else
System.out.println(number + " ");
}
number++;
}
}
}
