编程基础——循环2

循环的4种形式

在Java中,循环有4种形式,分别是while、do/while、for和foreach,下面我们分别介绍。

1.while

while的语法为:

while的语法为:

while(条件语句){

代码块

}或:

while(条件语句) 代码;

while和if的语法很像,只是把if换成了while,它表达的含义也非常简单,只要条件语句为真,就一直执行后面的代码,为假就停止不做了。比如:

Scanner reader = new Scanner(System.in);

System.out.println("please input password");

int num = reader.nextInt();

int password = 6789;

while(num!=password){

System.out.println("please input password");

num = reader.nextInt();

}

System.out.println("correct");

reader.close();

以上代码中,我们使用类型为Scanner的reader变量从屏幕控制台接收数字,reader.nextInt()从屏幕接收一个数字,如果数字不是6789,就一直提示输入,否则跳出循环。

while循环中,代码块中会有影响循环中断或退出的条件,但经常不知道什么时候循环会中断或退出。比如,上例中在匹配的时候会退出,但什么时候能匹配取决于用户的输入。

2.do/while

如果不管条件语句是什么,代码块都会至少执行一次,则可以使用do/while循环,其语法为:

do{

代码块;

}while(条件语句)

这个也很容易理解,先执行代码块,然后再判断条件语句,如果成立,则继续循环,否则退出循环。也就是说,不管条件语句是什么,代码块都会至少执行一次。上面的例子,改为do/while循环,代码为:

Scanner reader = new Scanner(System.in);

int password = 6789;

int num = 0;

do{

System.out.println("please input password");

num = reader.nextInt();

}while(num!=password);

System.out.println("correct");

reader.close();

3.for

实际中应用最为广泛的循环语法可能是for了,尤其是在循环次数已知的情况。其语法为:

for(初始化语句; 循环条件; 步进操作){

循环体

}

for后面的括号中有两个分号;,分隔了三条语句。除了循环条件必须返回一个boolean类型外,其他语句没有什么要求,但通常情况下第一条语句用于初始化,尤其是循环的索引变量,第三条语句修改循环变量,一般是步进,即递增或递减索引变量,循环体是在循环中执行的语句。

for循环简化了书写,但执行过程对初学者而言不是那么明显,实际上,它执行的流程如下:

1)执行初始化指令;

2)检查循环条件是否为true,如果为false,则跳转到第6步;

3)循环条件为真,执行循环体;

4)执行步进操作;

5)步进操作执行完后,跳转到第2步,即继续检查循环条件;

6)for循环后面的语句。

下面是一个简单的for循环:

int[] arr = {1,2,3,4};

for(int i=0; i<arr.length; i++){

System.out.println(arr[i]);

}

顺序打印数组中的每个元素,初始化语句初始化索引i为0,循环条件为索引小于数组长度,步进操作为递增索引i,循环体打印数组元素。

在for中,每条语句都是可以为空的,也就是说:

for(;;){}

是有效的,这是个死循环,一直在空转,和while(true){}的效果是一样的。可以省略某些语句,但分号;不能省。如:

int[] arr = {1,2,3,4};

int i=0;

for(; i<arr.length; i++){

System.out.println(arr[i]);

}

索引变量在外面初始化了,所以初始化语句可以为空。

4.foreach

foreach的语法如下所示:

int[] arr = {1,2,3,4};

for(int element : arr){

System.out.println(element);

}

foreach不是一个关键字,它使用冒号:,冒号前面是循环中的每个元素,包括数据类型和变量名称,冒号后面是要遍历的数组或集合,每次循环element都会自动更新。对于不需要使用索引变量,只是简单遍历的情况,foreach语法上更为简洁。

循环控制

在循环的时候,会以循环条件作为是否结束的依据,但有时可能会需要根据别的条件提前结束循环或跳过一些代码,这时可以使用break或continue关键字对循环进行控制。

1.break

break用于提前结束循环。比如,在一个数组中查找某个元素的时候,循环条件可能是到数组结束,但如果找到了元素,可能就会想提前结束循环,这时就可以使用break。

我们在介绍switch的时候提到过break,它用于跳转到switch外面。在循环的循环体中也可以使用break,它的含义和switch中的类似,用于跳出循环,开始执行循环后面的语句。以在数组中查找元素作为例子,代码可能是:

int[] arr = … ; //在该数组中查找元素

int toSearch = 100; //要查找的元素

int i = 0;

for(; i<arr.length; i++){

if(arr[i]==toSearch){

break;

}

}

if(i!=arr.length){

System.out.println("found");

}else{

System.out.println("not found");

}

如果找到了,会调用break,break执行后会跳转到循环外面,不会再执行i++语句,所以即使是最后一个元素匹配,i也小于arr.length,而如果没有找到,i最后会变为arr.length,所以可根据i是否等于arr.length来判断是否找到了。以上代码中,也可以将判断是否找到的检查放到循环条件中,但通常情况下,使用break会使代码更清楚一些。

2.continue

在循环的过程中,有的代码可能不需要每次循环都执行,这时候,可以使用continue语句,continue语句会跳过循环体中剩下的代码,然后执行步进操作。我们看个例子,以下代码统计一个数组中某个元素的个数:

int[] arr = … //在该数组中查找元素

int toSearch = 2; //要查找的元素

int count = 0;

for(int i=0; i<arr.length; i++){

if(arr[i]!=toSearch){

continue;

}

count++;

}

System.out.println("found count "+count);

上面的代码统计数组中值等于toSearch的元素个数,如果值不等于toSearch,则跳过剩下的循环代码,执行i++。以上代码也可以不用continue,使用相反的if判断也可以得到相同的结果。这只是个人偏好的问题,如果类似要跳过的情况比较多,使用continue可能会更易读。

1.5.3 实现原理

和if一样,循环内部也是靠条件转移和无条件转移指令实现的,比如下面的代码:

int[] arr = {1,2,3,4};

for(int i=0; i<arr.length; i++){

System.out.println(arr[i]);

}

其对应的跳转过程可能为:

1 int[] arr = {1,2,3,4};

2 int i=0;

3 条件跳转:如果i>=arr.length,跳转到第7行

4 System.out.println(arr[i]);

5 i++

6 无条件跳转,跳转到第3行

7 其他代码在if中,跳转只会往后面跳,而for会往前面跳,第6行就是无条件跳转指令,跳转到了前面的第3行。break/continue语句也都会转换为跳转指令,具体就不赘述了。

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