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ColorfulC · 更新于 2020-04-16

Java 循環語句

循環結構能夠讓程序員以最少的精力去完成大量重復的工作，它可以讓計算機根據條件做循環計算，當條件成立時繼續循環，當條件不成立時結束循環。

依據前面所學的知識，如果我們想在屏幕上依次打印1到5，可以編寫以下程序：

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// PrintNums.java
class PrintNums {
    public static void main(String[] args) {
      	// 依次打印1到5
        System.out.println("1");
        System.out.println("2");
        System.out.println("3");
        System.out.println("4");
        System.out.println("5");
    } 
}
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運行結果：

1
2
3
4
5

但是這種編寫代碼的方案存在一些弊端：

  • 不靈活：如果我們想要更改需求，打印從6到10，那么就不得不逐行更改；
  • 難于維護：如果有大量代碼，更容易產生bug；
  • 伸縮性差：依次打印從1到5貌似很簡單，如果需求變為打印從1到100呢？這意味著需要編寫大量的代碼。

使用循環結構，就可以解決上述弊端。下面我們打開代碼編輯器，新建一個LoopPrintNums.java，復制如下代碼:

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// LoopPrintNums.java
class LoopPrintNums {
    public static void main(String[] args) {
        for(int i = 1; i <= 10; i ++) {
            System.out.print(i + "\t");
        }
    }
}
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運行結果：

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

聰明的你可能發現，如果將i <= 10改為 i <= 100，屏幕將依次從1打印100。
上述代碼中，我們看到不需要再去編寫多條打印語句，同樣得到了我們想要的結果，代碼量大大減少。那么上述代碼具體有什么含義呢，為什么這樣寫就實現了多個數字的打印呢？在本小節中，我們就會進行詳細介紹。

1. while 循環

1.1 語法

while循環是最簡單的循環形式。我們先來看看它的基本用法：

while (條件) {
    // 循環體，條件成立時執行
    ...
}
// 循環完成后執行

while循環在每次循環開始前，首先會判斷條件是否成立，如果計算結果為true， 就會執行循環體內部語句。如果計算結果為false，會跳出循環，執行后續代碼。

1.2 實例

對于打印從1到5的例子，可以使用while循環可以這樣寫：

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public class WhileLoop1 {
    public static void main(String args[]) {
        int i = 1;
        while (i <= 5) {
            System.out.println(i); // 打印i
            i ++; // i自增1
        }
    }
}
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你也許注意到在循環體內部，除了打印變量i的值，還有一個語句：i ++，這個語句的作用是讓變量i自增1。如果沒有這個語句，i的值永遠不會改變，所以循環條件永遠成立，程序將陷入死循環，直到將資源耗盡才會停止，所以要杜絕編寫死循環代碼。

Tips：如果循環的條件永遠不會變成 false（比如使用字面量true作為條件），則稱這種循環為無限循環或死循環。循環體內的代碼會無限地重復執行，直到中斷。

再看一個例子，得到1到100的累加和：

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public class WhileLoop2 {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0; // 累加和
        int i = 1;
        while (i <= 100) {
            sum = sum + i; // 使sum和i相加，并將值再次賦值給sum
            i ++; // i自增1
        }
        System.out.println("1到100的累加和為：" + sum);
    }
}
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運行結果：

1到100的累加和為：5050

我們來對程序進行解析：

  1. 定義兩個變量sum和i分別用于存放累加和以及要累加的數字。
  2. 循環開始前判斷條件 i <= 100是否成立，此時 i = 1，成立，執行循環體內代碼。
  3. 循環體內代碼第一次執行，sum = 1，i 自增1變為2。
  4. 再次判斷循環條件，成立就繼續執行循環體，直到 i = 100，自增1 變為101，此時條件不成立。執行循環后面的代碼。
  5. 執行打印語句，打印最終的 sum值，程序結束。

2. do while 循環

2.1 語法

do while循環的功能與while循環類似，不同點在于：while循環是先判斷條件，再執行循環體；而do while 循環則是先執行循環體，再判斷條件，如果條件成立繼續執行循環，條件不成立則終止循環。do while循環的語法如下：

do {
    // 循環體
} while (條件);

無論條件成立與否，do while循環都至少執行一次。而while循環可能一次都不會執行。

2.2 實例

我們現在使用 do while循環實現1到100的累加求和，代碼如下：

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public class DoWhileLoop {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0; // 累加和
        int i = 1;
        do {
            sum = sum + i; // 使sum和i相加，并將值再次賦值給sum
            i ++; // i自增1
        } while (i <= 100);
        System.out.println("1到100的累加和為：" + sum);
    }
}
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運行結果：

1到100的累加和為：5050

3. for 循環

3.1 語法

下面是for循環的語法結構：

for (變量聲明; 條件; 迭代語句) {
    // 循環體
}

for循環是一種特殊的while循環，也是被使用最廣泛的循環。它使用計數器來實現循環。在關鍵字 for后面的括號中，會有三個語句，第一個語句是變量聲明語句，允許聲明一個或多個整型變量；第二個語句是條件，條件的檢測方式與while循環相同（每次循環開始前判斷條件成立與否）；第三個語句是迭代語句，雖然可以是任何語句，但該語句通常用于遞增或遞減變量。

3.2 實例

我們使用for循環連續打印5行”慕課網真棒“的字樣，代碼如下：

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public class ForLoop1 {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 5; i ++) {
            System.out.println("慕課網真棒");
        }
    }
}
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運行結果：

慕課網真棒
慕課網真棒
慕課網真棒
慕課網真棒
慕課網真棒

我們現在使用for來實現1到100的累加求和，代碼如下：

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public class ForLoop2 {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0; // 累加和
        for (int i = 1; i <= 100; i ++) {
            sum += i; // 加和賦值運算
        }
        System.out.println("1到100的累加和為：" + sum);
    }
}
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運行結果：

1到100的累加和為：5050

程序解析：

在執行循環體前，會先執行括號中的變量聲明語句int i = 1，它定義了一個計數器變量i并且賦值為1（注意這個語句只執行一次）。然后會執行條件判斷語句i <= 100，顯然條件成立，執行循環體，循環體執行完成后會才會執行括號中的第三個語句i ++，再次判斷條件是否成立，直到當i的值為100時，最后一次執行循環體，這個時候i再次自增1為101，條件不成立，結束循環。

實際使用中，通常使用for循環來遍歷一個數組，我們將在 Java 數組小節舉例介紹。

for循環中第一個語句，變量聲明語句可以一次聲明多個整型變量，實例代碼如下：

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public class ForLoop2 {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1, j = 10; i <= 10; i++, j--) {
            System.out.print(i + "\t");
            System.out.print(j + "\t");
        }
    }
}
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運行結果：

1	10	2	9	3	8	4	7	5	6	6	5	7	4	8	3	9	2	10	1

另外，for循環還可以缺省變量聲明語句、循環條件和迭代語句，實例：

// 缺省變量聲明語句
for (int i = 0; ; i ++) {
    // 語句
}

// 缺省循環條件語句和迭代語句
for (int i = 0; ; ) {
    // 語句
}

// 缺省所有語句
for (;;) {
    // 語句
}

但請注意，通常情況下不建議這樣寫。

4. for each 循環

由于學習 for each 循環需要一些數組和集合的前置知識，我們將會在 Java 數組小節舉例講解。

5. break 和 continue 關鍵字

我們可以使用break和continue語句來重定向程序執行流。

5.1 break

break關鍵字可以出現在一個循環中，用以跳出當前循環。我們來看一個實例：

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public class BreakKeywords1 {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 10; i ++) {
            if(i == 3) { // 條件語句
                System.out.println("當i等于3時，終止循環！");
                break;
            }
            System.out.println(i);
        }
    }
}
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運行結果：

1
2
當i等于3時，終止循環！

上面是一段循環打印數字的代碼，當循環到達第3次迭代時，執行條件分支中的語句，將終止循環。注意：break語句通常配合if語句使用。

對于多層循環的情況，break語句只能終止它自己所在的那一層循環，并不會影響到外層循環。請閱讀如下代碼：

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public class BreakKeywords2 {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 5; i ++) {
            // 打印i的值
            System.out.println(i);
            for (int j = 1; j<=5; j ++) {
                if(j == 3) { // 條件語句
                    System.out.println("當j等于3時，終止循環！");
                    break;
                }
                // 打印j的值
                System.out.println(j);
            }
        }
    }
}
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運行結果：

1
1
2
當j等于3時，終止循環！
2
1
2
當j等于3時，終止循環！
3
1
2
當j等于3時，終止循環！
4
1
2
當j等于3時，終止循環！
5
1
2
當j等于3時，終止循環！

上面的代碼有兩個for循環嵌套，break語句位于內層循環，所以當表達式j == 3成立時，會跳出內層循環，進而繼續執行外層循環。

5.2 continue

continue關鍵字可以跳過當次循環，繼續執行下一次循環，我們來看一個實例：

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public class ContinueKeywords {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 5; i ++) {
            if(i == 3) {
                System.out.println("當i等于3時，跳過~");
                continue;
            }
            System.out.println(i);
        }
    }
}
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運行結果：

1
2
當i等于3時，跳過~
4
5

在多層嵌套的循環中，continue語句只能跳過它自己所在位置的循環。

6. 小結

本節中，我們依次介紹了Java中的四種循環結構：while循環、do while循環、for循環以及for each循環。并且介紹了break和continue關鍵字在循環中的使用。

其中，while循環的循環體可能一次都不執行，而do while循環的循環體至少執行一次。

for 循環通過計數器實現復雜循環。for each循環可以直接遍歷數組的每個元素。

在使用循環結構編寫業務代碼時，為了避免死循環，一定要確保循環條件能夠被影響。