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Java 循环语句

优质
小牛编辑
148浏览
2023-12-01

循环结构能够让程序员以最少的精力去完成大量重复的工作，它可以让计算机根据条件做循环计算，当条件成立时继续循环，当条件不成立时结束循环。

依据前面所学的知识，如果我们想在屏幕上依次打印1到5，可以编写以下程序：

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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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运行结果：

1
2
3
4
5

但是这种编写代码的方案存在一些弊端：

  • 不灵活：如果我们想要更改需求，打印从6到10，那么就不得不逐行更改；
  • 难于维护：如果有大量代码，更容易产生bug；
  • 伸缩性差：依次打印从1到5貌似很简单，如果需求变为打印从1到100呢？这意味着需要编写大量的代码。

使用循环结构，就可以解决上述弊端。下面我们打开代码编辑器，新建一个LoopPrintNums.java，复制如下代码:

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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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运行结果：

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

聪明的你可能发现，如果将i <= 10改为 i <= 100，屏幕将依次从1打印100。
上述代码中，我们看到不需要再去编写多条打印语句，同样得到了我们想要的结果，代码量大大减少。那么上述代码具体有什么含义呢，为什么这样写就实现了多个数字的打印呢？在本小节中，我们就会进行详细介绍。

1. while 循环

1.1 语法

while循环是最简单的循环形式。我们先来看看它的基本用法：

while (条件) {
    // 循环体，条件成立时执行
    ...
}
// 循环完成后执行

while循环在每次循环开始前，首先会判断条件是否成立，如果计算结果为true， 就会执行循环体内部语句。如果计算结果为false，会跳出循环，执行后续代码。

1.2 实例

对于打印从1到5的例子，可以使用while循环可以这样写：

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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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你也许注意到在循环体内部，除了打印变量i的值，还有一个语句：i ++，这个语句的作用是让变量i自增1。如果没有这个语句，i的值永远不会改变，所以循环条件永远成立，程序将陷入死循环，直到将资源耗尽才会停止，所以要杜绝编写死循环代码。

Tips：如果循环的条件永远不会变成 false（比如使用字面量true作为条件），则称这种循环为无限循环或死循环。循环体内的代码会无限地重复执行，直到中断。

再看一个例子，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，并将值再次赋值给sum
            i ++; // i自增1
        }
        System.out.println("1到100的累加和为：" + sum);
    }
}
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运行结果：

1到100的累加和为：5050

我们来对程序进行解析：

  1. 定义两个变量sum和i分别用于存放累加和以及要累加的数字。
  2. 循环开始前判断条件 i <= 100是否成立，此时 i = 1，成立，执行循环体内代码。
  3. 循环体内代码第一次执行，sum = 1，i 自增1变为2。
  4. 再次判断循环条件，成立就继续执行循环体，直到 i = 100，自增1 变为101，此时条件不成立。执行循环后面的代码。
  5. 执行打印语句，打印最终的 sum值，程序结束。

2. do while 循环

2.1 语法

do while循环的功能与while循环类似，不同点在于：while循环是先判断条件，再执行循环体；而do while 循环则是先执行循环体，再判断条件，如果条件成立继续执行循环，条件不成立则终止循环。do while循环的语法如下：

do {
    // 循环体
} while (条件);

无论条件成立与否，do while循环都至少执行一次。而while循环可能一次都不会执行。

2.2 实例

我们现在使用 do while循环实现1到100的累加求和，代码如下：

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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，并将值再次赋值给sum
            i ++; // i自增1
        } while (i <= 100);
        System.out.println("1到100的累加和为：" + sum);
    }
}
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运行结果：

1到100的累加和为：5050

3. for 循环

3.1 语法

下面是for循环的语法结构：

for (变量声明; 条件; 迭代语句) {
    // 循环体
}

for循环是一种特殊的while循环，也是被使用最广泛的循环。它使用计数器来实现循环。在关键字 for后面的括号中，会有三个语句，第一个语句是变量声明语句，允许声明一个或多个整型变量；第二个语句是条件，条件的检测方式与while循环相同（每次循环开始前判断条件成立与否）；第三个语句是迭代语句，虽然可以是任何语句，但该语句通常用于递增或递减变量。

3.2 实例

我们使用for循环连续打印5行”慕课网真棒“的字样，代码如下：

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public class ForLoop1 {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 5; i ++) {
            System.out.println("慕课网真棒");
        }
    }
}
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运行结果：

慕课网真棒
慕课网真棒
慕课网真棒
慕课网真棒
慕课网真棒

我们现在使用for来实现1到100的累加求和，代码如下：

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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; // 加和赋值运算
        }
        System.out.println("1到100的累加和为：" + sum);
    }
}
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运行结果：

1到100的累加和为：5050

程序解析：

在执行循环体前，会先执行括号中的变量声明语句int i = 1，它定义了一个计数器变量i并且赋值为1（注意这个语句只执行一次）。然后会执行条件判断语句i <= 100，显然条件成立，执行循环体，循环体执行完成后会才会执行括号中的第三个语句i ++，再次判断条件是否成立，直到当i的值为100时，最后一次执行循环体，这个时候i再次自增1为101，条件不成立，结束循环。

实际使用中，通常使用for循环来遍历一个数组，我们将在 Java 数组小节举例介绍。

for循环中第一个语句，变量声明语句可以一次声明多个整型变量，实例代码如下：

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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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运行结果：

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

另外，for循环还可以缺省变量声明语句、循环条件和迭代语句，实例：

// 缺省变量声明语句
for (int i = 0; ; i ++) {
    // 语句
}

// 缺省循环条件语句和迭代语句
for (int i = 0; ; ) {
    // 语句
}

// 缺省所有语句
for (;;) {
    // 语句
}

但请注意，通常情况下不建议这样写。

4. for each 循环

由于学习 for each 循环需要一些数组和集合的前置知识，我们将会在 Java 数组小节举例讲解。

5. break 和 continue 关键字

我们可以使用break和continue语句来重定向程序执行流。

5.1 break

break关键字可以出现在一个循环中，用以跳出当前循环。我们来看一个实例：

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public class BreakKeywords1 {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 10; i ++) {
            if(i == 3) { // 条件语句
                System.out.println("当i等于3时，终止循环！");
                break;
            }
            System.out.println(i);
        }
    }
}
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运行结果：

1
2
当i等于3时，终止循环！

上面是一段循环打印数字的代码，当循环到达第3次迭代时，执行条件分支中的语句，将终止循环。注意：break语句通常配合if语句使用。

对于多层循环的情况，break语句只能终止它自己所在的那一层循环，并不会影响到外层循环。请阅读如下代码：

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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) { // 条件语句
                    System.out.println("当j等于3时，终止循环！");
                    break;
                }
                // 打印j的值
                System.out.println(j);
            }
        }
    }
}
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运行结果：

1
1
2
当j等于3时，终止循环！
2
1
2
当j等于3时，终止循环！
3
1
2
当j等于3时，终止循环！
4
1
2
当j等于3时，终止循环！
5
1
2
当j等于3时，终止循环！

上面的代码有两个for循环嵌套，break语句位于内层循环，所以当表达式j == 3成立时，会跳出内层循环，进而继续执行外层循环。

5.2 continue

continue关键字可以跳过当次循环，继续执行下一次循环，我们来看一个实例：

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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("当i等于3时，跳过~");
                continue;
            }
            System.out.println(i);
        }
    }
}
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运行结果：

1
2
当i等于3时，跳过~
4
5

在多层嵌套的循环中，continue语句只能跳过它自己所在位置的循环。

6. 小结

本节中，我们依次介绍了Java中的四种循环结构：while循环、do while循环、for循环以及for each循环。并且介绍了break和continue关键字在循环中的使用。

其中，while循环的循环体可能一次都不执行，而do while循环的循环体至少执行一次。

for 循环通过计数器实现复杂循环。for each循环可以直接遍历数组的每个元素。

在使用循环结构编写业务代码时，为了避免死循环，一定要确保循环条件能够被影响。

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