Java流程控制：循环结构

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一、简介

• 顺序结构的程序语句只能被执行一次，如果您想要同样的操作执行多次，就需要使用循环结构。
• Java中有三种主要的循环结构：
  • 'while'循环
  • 'do...while'循环
  • 'for'循环
• 在Java5中还引入了一种主要用于数组的增强型for循环：'foreach'循环。

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二、'while'循环

语法：

while (/* 布尔表达式 */) {
    /* 循环体 */
}

描述：

• 'while'循环是Java最基本的循环。
• 在'while'循环刚开始时，会计算一次'布尔表达式'的值，若条件为真，执行循环体，然后重复上面步骤，只要布尔表达式为'true'，循环就会一直执行下去。
• 而对于后来每一次额外的循环，都会在开始前重新计算一次判断是否为真，直到条件不成立，则'while'循环结束。

注意：

• 除了特殊要求，通常要让循环停止下来，我们需要一个让表达式失效的方式来结束循环。方式有：循环体内部控制、外部设立标志位等。
• 循环条件一直为'true'就会造成'死循环'，我们正常的业务编程中应该尽量避免死循环，会影响程序性能，甚至造成程序卡死奔溃。

示例：

/* 计算1加到100的和，结果为在控制台输出：5050 */
public static void main(String[] args) {
    int i = 0;
    int sum = 0;
    /* i不大于100时就会一直循环 */
    while (i <= 100) {
        sum += i;
        i++;
    }
    System.out.println(sum);
}

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三、'do...while'循环

语法：

do {
    /* 循环体 */
} while (/* 布尔表达式 */);

描述：

• 'do…while'循环和'while'循环相似，不同的是，'while'循环先判断后执行，'do...while'循环是先执行后判断。'do…while'循环即使不满足条件，也至少会执行循环体一次。

注意：

• 'do…while'循环的布尔表达式在循环体的后面，所以语句块在检测布尔表达式之前已经执行了。
• 如果布尔表达式的值为'true'，则语句块一直执行，直到布尔表达式的值为'false'。

示例：

/* 结果为在控制台依次输出：5050 101 */
public static void main(String[] args) {
    int i = 0;
    int sum = 0;
    do {
        sum += i;
        i++;
    } while (i <= 100);
    System.out.println(sum);
    do {
        System.out.println(i);
    } while (i <= 100);
}

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四、'for'循环

语法：

for (/* 初始化语句 */;/* 布尔表达式 */;/* 迭代语句 */) {
	/* 循环体 */
}

描述：

• 虽然所有循环结构都可以用'while'循环或者'do...while'循环表示，但Java提供了另一种语句： 'for'循环，使一些循环结构变得更加简单。
• 'for'循环语句是支持迭代的一种通用结构，是最有效、最灵活的循环结构，最常使用。
• 'for'循环执行的次数是在执行循环体前就确定的。
• 'for'循环在知道循环次数的情况下，简化了代码，提高了可读性。

执行顺序：

1. 最先执行初始化语句。可以初始化同一种类型的一个或多个循环控制变量。该语句可以为空。
2. 然后，检测布尔表达式的值。如果为'true'，循环体被执行；如果为'false'，循环终止。
3. 执行一次循环体后，接着执行迭代语句，更新循环控制变量。
4. 重复执行上面二、三两步：布尔表达式 -> 循环体 -> 迭代语句。直到布尔表达式结果为'false'。

示例：

/* 使用嵌套for循环在控制台打印九九乘法表 */
public static void main(String[] args) {
    /* 外层for循环控制当前打印第几行 */
    for (int i = 1; i <= 9; i++) {
        /* 内层for循环控制当前这一行的输出 */
        for (int j = 1; j <= i; j++) {
            System.out.print(j + "*" + i + "=" + (i * j) + "\t");
        }
        /* 控制台打印的换行语句 */
        System.out.println();
    }
}

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五、'foreach'循环

语法：

for (/* 变量声明语句 */ : /* 数组或集合实例 */) {
    /* 循环体 */
}

描述：

• Java5引入了一种主要用于数组或集合的增强型'for'循环：'foreach'循环。

注意：

• 变量声明语句：声明新的局部变量，该变量的类型必须和数组或集合的元素类型匹配。该变量的作用域限定在循环体代码块内，在每次循环中，其指向的对象为当前遍历到的数组或集合的元素。
• 数组或集合实例：指要遍历的数组或集合实例的变量名，或者是返回值为数组或集合的方法。

示例：

/* 结果为在控制台依次输出：10 20 30 40 50 */
public static void main(String[] args) {
    int[] numbers = {10, 20, 30, 40, 50};
    for (int i : numbers) {
        System.out.println(i);
    }
}

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六、'break' & 'continue'关键字

Ⅰ、'break'关键字

描述：

• 'break'关键字主要用在循环语句或者’switch‘语句中，用来跳出整个语句块。
• 'break'关键字用于强行退出循环结构，不执行该循环结构中剩余的语句和剩余的循环。

注意：

• 若有多层嵌套的循环结构，'break'关键字会跳出其所在的循环语句块，并且继续执行该循环语句块下面的语句。

示例：

/* 结果为在控制台输出了1至30 */
public static void main(String[] args) {
    int i = 0;
    while (i <= 100) {
        i++;
        System.out.println(i);
        if (i == 30) {
            break;
        }
    }
}

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Ⅱ、'continue'关键字

描述：

• 'continue'关键字适用于任何Java的循环结构中，作用是让程序立刻跳转到该循环结构的下一次循环的迭代。
• 'continue'关键字用在循环体中，用于终止循环结构的某次循环过程，即跳过循环体中尚未执行的语句，接着进行下一次是否执行循环的判定。

注意：

• 在'for'循环中，'continue'关键字使程序立即跳转到迭代语句。
• 在'while'循环或者'do…while'循环中，'continue'关键字使程序立即跳转到布尔表达式的判断语句。

示例：

/* 结果为在控制台依次输出：1 3 4 */
public static void main(String[] args) {
    int i = 0;
    while (i < 4) {
        i++;
        if (i == 2) {
            continue;
        }
        System.out.println(i);
    }
}

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Ⅲ、带标签的'break' & 'continue'

描述：

• 'goto'关键字很早就在程序设计语言中出现，常用来实现条件转移， 构成循环，跳出循环体等功能。

• 在Java中'goto'是一个保留字，但并未在Java中得到正式使用。然而，在'break'和'continue'这两个关键字的身上，我们仍然能看出一些'goto'的影子：带标签的'break' & 'continue'。

• '标签'指后面跟一个冒号的标识符，例如：

labelName:

• 对Java来说，唯一用到'标签'的地方是在循环结构之前。而在循环结构之前设置标签的唯一理由是：我们希望在循环结构中嵌套另一个或多个循环结构，且在内层循环结构中能够直接跳转到外层循环结构。而'break'和'continue'关键字通常只能中断当前循环结构，但若随同标签使用，它们就会中断到存在标签的地方。

示例：

/* 打印100到150之间的质数，结果为在控制台依次输出：101 103 107 109 113 127 131 137 139 149 */
public static void main(String[] args) {
    outer:
    for (int i = 100; i <= 150; i++) {
        for (int j = 2; j < i / 2; j++) {
            if (i % j == 0) {
                continue outer;
            }
        }
        System.out.println(i);
    }
}

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