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技术天地
  • Java中的循环
  • 发表日期:2008/10/18 9:05:09 阅读数:603  
  •  
  •                                                  Java中的循环

                                                                                   株洲北大青鸟  谭朝辉

    java的循环语句有for,while 和 do-while 。这些语句创造了我们通常所称的循环(loops)。你可能知道,一个循环重复执行同一套指令直到一个结束条件出现。你将看到,Java 有适合任何编程所需要的循环结构。

    1. while 语句
    while 语句是Java 最基本的循环语句。当它的控制表达式是真时,while 语句重复执行一个语句或语句块。它的通用格式如下:
    while(condition) {
    // body of loop
    }
    条件condition 可以是任何布尔表达式。只要条件表达式为真,循环体就被执行。当条件condition 为假时,程序控制就传递到循环后面紧跟的语句行。如果只有单个语句需要重复,大括号是不必要的。
    下面的while 循环从10开始进行减计数,打印出10行“tick”。
    // Demonstrate the while loop.
    class While {
    public static void main(String args[]) {
    int n = 10;
    while(n > 0) {
    System.out.println("tick " + n);
    n--;
    }
    }
    }
    当你运行这个程序,它将“tick”10次:
    tick 10
    tick 9
    tick 8
    tick 7
    tick 6
    tick 5
    tick 4
    tick 3
    tick 2
    tick 1
    因为while 语句在循环一开始就计算条件表达式,若开始时条件为假,则循环体一次也不会执行。例如,下面的程序中,对println( ) 的调用从未被执行过:
    int a = 10, b = 20;
    while(a > b)
    System.out.println("This will not be displayed");
    while 循环(或Java 的其他任何循环)的循环体可以为空。这是因为一个空语句(null statement) (仅由一个分号组成的语句)在Java 的语法上是合法的。例如,下面的程序:
    // The target of a loop can be empty.
    class NoBody {
    public static void main(String args[]) {
    int i, j;
    i = 100;
    j = 200;
    // find midpoint between i and j
    while(++i < --j) ; // no body in this loop
    System.out.println("Midpoint is " + i);
    }
    }
    该程序找出变量i和变量j的中间点。它产生的输出如下:
    Midpoint is 150
    该 程序中的while 循环是这样执行的。值i自增,而值j自减,然后比较这两个值。如果新的值i仍比新的值j小,则进行循环。如果i等于或大于j,则循环停止。在退出循环前, i 将保存原始i和j的中间值(当然,这个程序只有在开始时i比j小的情况下才执行)。正如你看到的,这里不需要循环体。所有的行为都出现在条件表达式自身内部。在专业化的Java 代码中,一些可以由控制表达式本身处理的短循环通常都没有循环体。
    2. do-while 循环
    如你刚才所见,如果while 循环一开始条件表达式就是假的,那么循环体就根本不被执行。然而,有时需要在开始时条件表达式即使是假的情况下,while 循环至少也要执行一次。换句话说,有时你需要在一次循环结束后再测试中止表达式,而不是在循环开始时。幸运的是,Java 就提供了这样的循环:do-while 循环。do-while 循环总是执行它的循环体至少一次,因为它的条件表达式在循环的结尾。它的通用格式如下:
    do {
    // body of loop
    } while (condition);
    do-while 循环总是先执行循环体,然后再计算条件表达式。如果表达式为真,则循环继续。否则,循环结束。对所有的Java 循环都一样,条件condition 必须是一个布尔表达式。下面是一个重写的“tick”程序,用来演示do-while 循环。它的输出与先前程序的输出相同。
    // Demonstrate the do-while loop.
    class DoWhile {
    public static void main(String args[]) {
    int n = 10;
    do {
    System.out.println("tick " + n);
    n--;
    } while(n > 0);
    }
    }
    该程序中的循环虽然在技术上是正确的,但可以像如下这样编写更为高效:
    do {
    System.out.println("tick " + n);
    } while(--n > 0);
    在本例中,表达式“-- n > 0 ”将n值的递减与测试n是否为0组合在一个表达式中。它的执行过程是这样的。首先,执行-- n 语句,将变量n递减,然后返回n的新值。这个值再与0比较,如果比0大,则循环继续。否则结束。
    do-while 循环在你编制菜单选择时尤为有用,因为通常都想让菜单循环体至少执行一次。下面的程序是一个实现Java 选择和重复语句的很简单的帮助系统:
    // Using a do-while to process a menu selection
    class Menu {
    public static void main(String args[])
     throws java.io.IOException {
    char choice;
    do {
    System.out.println("Help on:");
    System.out.println(" 1. if");
    System.out.println(" 2. switch");
    System.out.println(" 3. while");
    System.out.println(" 4. do-while");
    System.out.println(" 5. for\n");
    System.out.println("Choose one:");
    choice = (char) System.in.read();
    } while( choice < '1' || choice > '5');
    System.out.println("\n");
    switch(choice) {
    case '1':
    System.out.println("The if:\n");
    System.out.println("if(condition) statement;");
    System.out.println("else statement;");
    break;
    case '2':
    System.out.println("The switch:\n");
    System.out.println("switch(expression) {");
    System.out.println(" case constant:");
    System.out.println(" statement sequence");
    System.out.println(" break;");
    System.out.println(" // ...");
    System.out.println("}");
    break;
    case '3':
    System.out.println("The while:\n");
    System.out.println("while(condition) statement;");
    break;
    case '4':
    System.out.println("The do-while:\n");
    System.out.println("do {");
    System.out.println(" statement;");
    System.out.println("} while (condition);");
    break;
    case '5':
    System.out.println("The for:\n");
    System.out.print("for(init; condition; iteration)");
    System.out.println(" statement;");
    break;
    }
    }
    }
    下面是这个程序执行的一个样本输出:
    Help on:
    1. if
    2. switch
    3. while
    4. do-while
    5. for
    Choose one:
    4
    The do-while:
    do {
    statement;
    } while (condition);
    在程序中,do-while 循环用来验证用户是否输入了有效的选择。如果没有,则要求用户重新输入。因为菜单至少要显示一次,do-while 循环是完成此任务的合适语句。
    关于此例的其他几点:注意从键盘输 入字符通过调用System.in.read( ) 来读入。这是一个Java 的控制台输入函数。在这里使用System.in.read ( ) 来读入用户的选择。它从标准的输入读取字符(返回整数,因此将返回值choice 定义为字符型)。默认地,标准输入是按行进入缓冲区的,因此在你输入的任何字符被送到你的程序以前,必须按回车键。
    Java 的终端输入功能相当有限且不好使用。进一步说,大多数现实的Java 程序和Applets (小应用程序)都具有图形界面并且是基于窗口的。另外一点:因为使用 System.in.read ( ) ,程序必须指定throws java.io.IOException 子句。这行代码对于处理输入错误是必要的。
    3. for 循环
    for循环是一个功能强大且形式灵活的结构。
    下面是for 循环的通用格式:
    for(initialization; condition; iteration) {
    // body
    }
    如只有一条语句需要重复,大括号就没有必要。
    for循环的执行过程如下。第一步,当循环启动时,先执行其初始化部分。通常,这是设置循环控制变量值的一个表达式,作为控制循环的计数器。重要的是你要理解初始化表达式仅被执行一次。下一步,计算条件condition 的值。条件condition 必须是布尔表达式。它通常将循环控制变量与目标值相比较。如果这个表达式为真,则执行循环体;如果为假,则循环终止。再下一步执行循环体的反复部分。这部分通常是增加或减少循环控制变量的一个表达式。接下来重复循环,首先计算条件表达式的值,然后执行循环体,接着执行反复表达式。这个过程不断重复直到控制 表达式变为假。
    下面是使用for 循环的“tick”程序:
    // Demonstrate the for loop.
    class ForTick {
    public static void main(String args[]) {
    int n;
    for(n=10; n>0; n--)
    System.out.println("tick " + n);
    }
    }
    在for 循环中声明循环控制变量
    控制for循环的变量经常只是用于该循环,而不用在程序的其他地方。在这种情况下,可以在循环的初始化部分中声明变量。例如,下面重写了前面的程序,使变量 n 在for循环中被声明为整型:
    // Declare a loop control variable inside the for.
    class ForTick {
    public static void main(String args[]) {
    // here, n is declared inside of the for loop
    for(int n=10; n>0; n--)
    System.out.println("tick " + n);
    }
    }
    当你在for 循环内声明变量时,必须记住重要的一点:该变量的作用域在for语句执行后就结束了(因此,该变量的作用域就局限于for 循环内)。在for循环外,变量就不存在了。如果你在程序的其他地方需要使用循环控制变量,你就不能在for循环中声明它。
    由于循环控制变量不会在程序的其他地方使用,大多数程序员都在for循环中来声明它。例如,以下为测试素数的一个简单程序。注意由于其他地方不需要i,所以循环控制变量i在for循环中声明。
    // Test for primes.
    class FindPrime {
    public static void main(String args[]) {
    int num;
    boolean isPrime = true;
    num = 14;
    for(int i=2; i <= num/2; i++) {
    if((num % i) == 0) {
    isPrime = false;
    break;
    }
    }
    if(isPrime) System.out.println("Prime");
    else System.out.println("Not Prime");
    }
    }
    使用逗号
    你可能经常需要在初始化和for循环的反复部分包括超过一个变量的声明。例如,考虑下面程序的循环部分:
    class Sample {
    public static void main(String args[]) {
    int a, b;
    b = 4;
    for(a=1; a
    System.out.println("a = " + a);
    System.out.println("b = " + b);
    b--;
    }
    }
    }
    如 你所看到的,循环被两个相互作用的变量控制。由于循环被两个变量控制,如果两个变量都能被定义在for 循环中,而变量b不需要通过人工处理将是很有用的。幸好,Java 提供了一个完成此任务的方法。为了允许两个或两个以上的变量控制循环,Java 允许你在for 循环的初始化部分和反复部分声明多个变量,每个变量之间用逗号分开。
    使用逗号,前面的for循环将更高效,改写后的程序如下:
    // Using the comma.
    class Comma {
    public static void main(String args[]) {
    int a, b;
    for(a=1, b=4; a
    }
    }
    }
    在本例中,初始化部分把两个变量a和 b都定义了。在循环的反复部分,用两个逗号分开的语句在每次循环重复时都执行。程序输出如下:
    a = 1
    b = 4
    a = 2
    b = 3
    注意:如果你对C/C++ 熟悉,你就会知道逗号是一个运算符,能在任何有效的表达
    式中使用。然而,在Java 中不是这样。在 Java 中,逗号仅仅是一个分隔符,只
    适用于for循环。
    4. for 循环的一些变化
    for循环支持一些变化,这增加了它的功能和灵活性。for循环这样灵活是因为它的3部分(初始化部分,条件测试部分和反复部分)并不仅用于它们所限定的 那些目的。事实上,for 循环的3部分能被用于你需要的任何目的。让我们看一些例子。
    最普通的变化之一包含在条件表达式中。具体地说,条件表达式可以不需要用循环变量和目标值的比较来测试循环条件。事实上,控制for 循环的条件可以是任何布尔表达式。例如,考虑下列程序片段:
    boolean done = false;
    for(int i=1; !done; i++) {
    // ...
    if(interrupted()) done = true;
    }
    在本例中,for循环将一直运行,直到布尔型变量done 被设置为真。for循环的条件部分不测试值i。
    下面是for循环的另外一个有趣的变化。在Java 中可以使for循环的初始化、条件或者反复部分中的任何或者全部都为空,如下面的程序:
    // Parts of the for loop can be empty.
    class ForVar {
    public static void main(String args[]) {
    int i;
    boolean done = false;
    i = 0;
    for( ; !done; ) {
    System.out.println("i is " + i);
    if(i == 10) done = true;
    i++;}}
    }
    本 例中,初始化部分和反复部分被移到了for 循环以外。这样,for循环的初始化部分和反复部分是空的。当这个简单的例子中,for循环中没有值,确实,这种风格被认为是相当差的,有时这种风格也是 有用的。例如,如果初始条件由程序中其他部分的复杂表达式来定义,或者循环控制变量的改变由发生在循环体内的行为决定,而且这种改变是一种非顺序的方式,这种情况下,可以使for 循环的这些部分为空。
    下面是for 循环变化的又一种方式。如果for循环的三个部分全为空,你就可以创建一个无限循环(从来不停止的循环)。例如:
    for( ; ; ) {
    // ...
    }
    这个循环将始终运行,因为没有使它终止的条件。尽管有一些程序,例如操作系统命令处理器,需要无限循环,但大多数“无限循环”实际上是具有特殊终止要求的循环。在不久你将看到如何不用正常的条件表达式来终止这种类型的循环。
    5. 循环嵌套
    和其他编程语言一样,Java 允许循环嵌套。也就是,一个循环在另一个循环之内。例如,下面的程序就是循环嵌套:
    // Loops may be nested.
    class Nested {
    public static void main(String args[]) {
    int i, j;
    for(i=0; i<10; i++) {
    for(j=i; j<10; j++)
    System.out.print(".");
    System.out.println();
    }
    }
    }
    该程序产生的输出如下所示:
    . . . . . . . . . .
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