Day 4 : 循环结构(while、do…while、for)

9/6/2015来源:Java教程人气:1300

Day 4 : 循环结构(while、do…while、for)1. 循环结构(while、do…while、for)

1.1. 什么是循环结构

在日常生活中,会有很多需要反复执行的事情,比如:每一年的4个季节,每一周的7天,每日的3餐,打印机每份文档打印50份,一圈跑道400米跑3圈,都是在反复执行的。

再看软件系统中的需求:

问题1:输出100行语句,每行语句都一样,即:

  • 行动是成功的阶梯,行动越多,登得越高!
  • 行动是成功的阶梯,行动越多,登得越高!
  • 行动是成功的阶梯,行动越多,登得越高!

问题2:输出100行语句,每行语句都类似,即:

  • 第1,行动是成功的阶梯,行动越多,登得越高!
  • 第2,行动是成功的阶梯,行动越多,登得越高!
  • 第3,行动是成功的阶梯,行动越多,登得越高!
  • 第100,行动是成功的阶梯,行动越多,登得越高!

问题3:计算1到50乘以8.88的结果

  • 1× 8.88 =8.88
  • 2 × 8.88 =17.76
  • 3 × 8.88 =26.64
  • 4 × 8.88 =35.52
  • 50 × 8.88 =444

诸如此类问题都是在反复执行的,在软件系统中可以通过循环这种语法结构来解决。循环是程序设计语言中反复执行某些代码的一种计算机处理过程, 是一组相同或相似语句被有规律的重复性执行。

对于循环来说,需要考虑两个要素,其一要素为循环体, 也就是被反复执行的相同或相似的语句,其二要素为循环的条件,也就是循环得以继续执行下去的条件,常常以循环次数的方式体现。

常用的循环结构有:while、do-while、for。

1.2. while语句

1.2.1. while语句的执行逻辑

while语句是循环的一种常见语法结构,语法如下:

while( boolean表达式 ) {        语句块;}

while语句的执行过程为,首先计算boolean表达式的值,而后进行判断,若值为true则执行语句块,语句块执行完后再次判断boolean表达式的值,如果为true则继续执行语句块,如此循环往复,直到boolean表达式的值为false时退出while循环而执行while之后的语句。

1.2.2. while语句的流程图

while语句的流程图如图 - 11所示,需要注意的是,一般情况下,循环操作中会存在使得循环条件不满足的可能性,否则该循环将成为“死循环”。“死循环”意味着会一直执行循环体操作,循环后面的语句永远不会被执行,“死循环”在软件系统中是需要避免的。

图 - 11

1.2.3. while语句用于处理循环逻辑

while语句在实际应用中应用比较广泛,通过如下示例体会while语句的执行逻辑:

int age = 1;while (age<=100) {System.out.PRintln(“马上有钱”);age++;}

上面的语句执行过程如下,首先声明整型变量age并赋初始值为1,而后判断age是否小于等于100,条件为真,输出“马上有钱”并将age的值增1变为2,再次判断条件,此时age为2,依然小于100,再一次输出“马上有钱”并将age的值再增1变为3,以此类推,直到age等于101时,判断条件为false,循环结束。

1.2.4. 使用break语句跳出循环

break用在循环体中用于退出循环结构。看如下示例代码:

int x = 0;while ( x < 10 ) {        if ( 5 == x )    {            break;    }        System.out.println(x);        x + + ;}

分析上面的代码得出结论,输出结果为0 1 2 3 4,因为当x等于5时执行break语句直接退出循环结构了,即if语句块后面的输出x的值以及x++不再被执行。

1.3. do-while语句

1.3.1. do-while语句的执行逻辑

do-while语句也是循环的一种常见语法结构,语法如下:

do {        语句块} while( boolean表达式 ) ;

do-while语句的执行过程为,先执行语句块,再判断boolean表达式,如果为true则再次执行语句块,如此循环往复,直到boolean表达式的值为false时止。也就是说,do-while语句,无论boolean表达式是否为true,都先执行一次语句块。

1.3.2. do-while语句的流程图

do-while语句的流程图如图 - 12所示,与while语句一样,do-while语句也要避免“死循环”的发生。

图- 12

1.3.3. do-while语句用于处理循环逻辑

do-while语句在实际应用中应用比较广泛, 通过如下示例体会do-while语句的执行逻辑:

int pwd ;do{    System.out.print(“请输入密码”);    pwd = scanner.nextInt();} while ( 123 != pwd) ;

上面的语句执行过程如下,首先声明整型变量pwd,在do语句中提示“请输入密码”,接收用户输入的数据赋给pwd, 而后判断123是否不等于pwd,若为true则执行do语句块,以此类推,直到123等于pwd时,循环结束。

1.3.4. while和do-while语句的区别

while与do-while都是用于执行循环结构的语句,区别在于,while循环先判断再执行,而do-while循环先执行一次,再判断。那么,当初始情况不满足循环条件时,while循环就一次都不会执行,而do-while循环不管任何情况都至少会执行一次。

注意:while和do-while语句的不同仅仅体现在第一次就不满足条件的循环中;如果不是这样的情况,while与do-while可以互换。请看如下两段示例程序:

//示例1:while循环方式int pwd = 0;while ( 123 != pwd){        System.out.print(“密码:”);        pwd = scanner.nextInt();}//示例2: do-while循环方式int    pwd ;do{        System.out.print(“密码”);        pwd = scanner.nextInt();} while ( 123 != pwd) ;

分析示例1与示例2得出结论,运行结果完全一样。这是因为两段代码第一次的while条件都满足,此时while与do-whlie可以互换,所以结果完全一样。

1.4. for语句

1.4.1. 考虑如下循环问题的相同之处

请考虑如下三个题目的相似之处:

  1. 计算从1加到100的值;
  2. 计算1+1/3+1/5+…+1/999;
  3. 找出从第1号学员到第500号学员中成绩大于90的学员。

通过上面的问题可以看出,如上三个题目都是在有规律的重复执行某个操作,在程序中

考虑使用循环结构来解决。首先需要先找到前面介绍的循环变量,此循环变量在每一次的循环中有规律的发生变化,并且常常作为判断是否继续循环的条件。

首先,看第1个题目,设计循环变量i ,i的值为1,2,…,100,即:从1开始,每次增1。第二个题目,设计循环变量i , i的值为1,3,5,…,999,即:从1开始,每次增2。第三个题目,设计循环变量i , i的值为1,2,…,500,即:从1开始,每次增1。

通过上面的分析,可以看出,如上的循环都是固定次数的循环,这种情况,优先考虑使用for语句来实现。

1.4.2. for语句的执行逻辑

for语句是循环中最最常用的一种方式。for循环用于将某个语句或语句块重复执行预定次数的情形。语法如下:

  1. for ( 表达式1;表达式2;表达式3 ) {
  2. 语句块(循环体)
  3. }

可以看出,for循环的三个表达式之间通过分号;进行分隔,其执行逻辑如下所示:

  1. 计算表达式1的值,通常为循环变量赋初值;
  2. 计算表达式2(表达式2为逻辑表达式)的值,即判断循环条件是否为真,若值为真则执行循环体一次(语句块),否则跳出循环;
  3. 执行循环体;
  4. 计算表达式3的值,此处通常写更新循环变量的赋值表达式;
  5. 计算表达式2的值,若值为true则执行循环体,否则跳出循环;
  6. 如此循环往复,直到表达式2的值为false。

1.4.3. for语句的流程图

for语句流程图如图-1所示:

图- 1

简单示例如下:

for ( int i = 1 ; i <= 10 ; i + + ) {        System.out.println( i );}

如上程序的输出结果为:1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

分析如上程序的执行过程:首先,初始化i的值为1,判断i是否小于等于10,结果为true,其次,输出i的值1,然后,执行i的自增1,再判断i是否小于等于10,结果为true,执行输出i的值2,以此类推……输出i的值10后,执行i的自增1,此为i为11,判断结果为false,程序终止。

1.4.4. for语句用于实现固定次数循环

for语句常常用于解决固定次数循环的处理,比如说累加和,想求1+2+3+…+100的结果,次数固定执行100次,可以考虑使用for循环处理,参见如下代码:

int sum = 0 ;for ( int i = 1 ; i <= 100 ; i + + ) {sum += i ;}System.out.println(“1到100的和为:” + sum ) ;

分析上面代码的执行过程,首先,声明一个变量用于保存累加和,此变量命名为sum,赋初始值为0,而后,for循环从1开始,每次增1,执行100次,循环体中将i的值累加到sum变量中。注意:每次都是在sum的基础之上加上i,所以使用了sum += i。循环结束后,输出结果“1到100的和为:5050“。

了解了如上题目之后,问:想求10的阶乘,即1*2*3*…*10,可不可以使用for循环来解决,如果可以的话要如何解决呢?当然可以,try!!!

1.4.5. for语句三个表达式特殊用法

首先回顾for语句的语法:

for ( 表达式1;表达式2;表达式3 ) {语句块    }

通过上面的代码可以看出,for语句实现循环时需要3个表达式并且使用分号;分隔,

在实际使用时,for语句可以有几种特殊的使用方法:

特殊方式1:表达式1位置内容为空,看如下代码:

int sum = 0 ;int i = 1;for ( ; i <= 10 ; i + + ) {        sum += i ;}System.out.println(“1到10的和为:” + sum ) ;

通过上面的代码可以看出,虽然省略了表达式1,但只是将它放在了for循环的外面进行声明,只是位置不同而已。在此需要注意一点,即使for语句中不写表达式1了,表达式2前面的分号;也不能省略。

特殊方式2:表达式3位置内容为空时,看如下代码:

int sum = 0 ;for ( int i = 1 ; i <= 10 ; ) {sum += i ;        i + + ;}System.out.println(“1到10的和为:” + sum ) ;

通过上面的代码可以看出,虽然省略了表达式3,但也只是将它放在了for循环体之中,只是位置不同而已。在此需要注意一点,即使for语句中不写表达式3了,表达式2后面的分号;也不能省略。

特殊方式3:表达式1,2,3位置内容均为空时,看如下代码:

for ( ; ; ) {System.out.println(“我要学习……”);}

通过上面的代码可以看出,如上代码没有循环变量、没有条件控制,因此会造成死循环,而死循环在编写程序过程中是必须要避免的,可以在循环体中添加break跳出循环。

特殊方式4:表达式 1 和 3 位置内容的多样化

for语句中的三个表达式中表达式1和表达式3可以使用逗号表达式,逗号表达式就是通过”,”运算符隔开的多个表达式组成的表达式,从左向右进行计算。看如下示例:

for ( int i =1 , j = 6 ; i <= 6 ; i +=2 , j -=2 ) {System.out.println(“ i , j = “ + i + “,” + j );}

上面的代码的执行逻辑如下:初始设置i为1,j为6,判断i是否小于等于6,为真执行循环体,而后执行i+=2,j-=2,即:i增2,j减2。再判断i是否小于等于6,为真继续执行循环体,以此类推,直到条件为false。本程序的输出结果为:

i , j = 1 , 6i , j = 3 , 4i , j = 5 , 2

1.4.6. 循环中使用break语句

循环中的break语句应用率很广,break可用于循环语句或switch语句中,其用于循环时,可使程序终止循环而执行循环后面的语句,常常与条件语句一起使用,看如下代码:

int sum = 0;for(int i=1; i<=100; i++){if(sum>=4000){break;}sum += i;}System.out.println(sum);

上面的程序需要统计1到100的累加和,条件是当和大于等于4000时则终止计算,此案例通过在if语句中使用break实现了for语句的退出,本程序最终sum的值为:4005。

1.4.7. 循环中使用continue语句

continue语句只能用于循环中,它的作用为跳过循环体中剩余语句而执行下一次循环,看如下代码:

int sum = 0;for(int i=1; i<=100; i++){if( i % 10 == 3 ){continue;}sum += i;}System.out.println(sum);

上面的程序需要统计1到100的累加和,条件是跳过所有个位为3的,此案例通过在if语句中使用continue实现了跳过for语句中剩余的循环体语句,本程序最终sum的值为: 4570。