Java基础：第十二讲 循环结构

循环结构
循环结构完成的功能是循环执行某段代码多次。
循环结构可以使用for循环、for-each循环、while循环和do-while循环。
1. for循环
for循环的基本结构如下：
for(表达式1;表达式2;表达式3)
{
//循环体
}
表达式1用于初始化，在整个循环过程只执行一次；表达式2的结果应该为逻辑值，决定是否循环，如果为true，则继续循环，如果为false，则结束循环；表达式3在每次循环完成之后执行，主要的作用是修改循环变量，循环多少次就会执行多少次；循环体就是要循环执行的部分。如果循环体只有一行代码，循环体的大括号可以省略。
执行的具体过程如下：
（1） 首先执行表达式1，进行初始化；
（2） 然后执行表达式2，如果结果为true，执行第（3）步，如果结果为false，执行第（5）步；
（3） 执行循环体；
（4） 执行表达式3，转向表达式2；
（5） 结束
从这个过程可以看出，表达式2à循环体à表达式3形成了一个循环，表达式1仅仅在循环之前来完成初始化，表达式2决定是否循环，下面看一个例子。
例：求1到100这100个数的和。
分析：如果人工计算可以这样来做1+2+3+4+……当然这样写让计算机做也可以，但是如果计算1到10000这10000个数的和怎么办呢？写起来太累了，所以不能这样来写。可以这样想，计算1到100这些数字的和，可以这样理解：刚开始“和”为0，第一次把1加到“和”上，第二次把2加到“和”上，第三次把3加到“和”上……加到100为止，最终就得到这个“和”了。相当于每次都向“和”上加一个数字，重复做100次，不同的是每次加的值不一样，这样可以设置一个变量，然后每次在计算之后修改这个变量的值就可以了，假设这个变量为i，可以先让i等于1，执行完之后，让i等于2……这样就可以使用for循环来完成了。
首先需要定义一个“和”，这里使用sum，初始值为0，可以这样写：
int sum = 0;
然后定义变量i，每次循环的时候使用：
int i;
刚开始i等于1，这个可以通过循环结构中的表达式1完成，表达式1完成的就是初始化任务，所以表达式1可以写成：
i=1;
循环中要完成的工作就是把i添加到和上，所以循环体应该这样写：
sum = sum + i;
每次循环完之后，需要改变i的值，怎么改变呢？从1到100，1用完了是2，2用完了是3，每次都是在原来的基础上加1，每次循环完之后都要改变i的值，所以可以使用表达式3，表达式3就是在完成循环之后执行的。所以表达式3可以写成：
i++;
后一个问题，就是循环到什么时候呢？要计算1到100的和，所以当i<=100时需要把i加到“和”上，如果i>100，就不需要再循环了，所以循环的条件是i<=100，表达式2用于控制循环是否继续，所以表达式2的内容就可以写成：
i<=100
这样循环结构的几个部分都有了，所以得到下面的代码：
【例】
// ForTest.java
public class ForTest {
public static void main(String[] args) {
// sum存储和
int sum = 0;
// i表示循环变量
int i;

// i=0完成循环变量的初始化，i<=100表示循环的条件，
// i++修改循环变量的值
for(i=0;i<=100;i++){
// 循环体
sum+=i;
}
System.out.println("和为："+sum);
}
}
运行结果为：
和为：5050
在使用for循环的时候，必须明确几点：
（1） 要循环执行哪些语句，也就是循环体；
（2） 循环的初始状态是什么，也就是表达式1的内容；
（3） 每次循环的区别在什么地方，如何修改这些变化的内容，也就是表达式3的内容的确定；
（4） 确定循环的条件，循环到什么时候为止，也就是表达式2的内容。
上面介绍的是最一般的情况，可能会出现下面的一些特殊情况：
（1） 表达式1用于初始化，并且只执行一次，所以可以认为与循环无关，可以把初始化放在循环之前完成，这样就会形成下面的结构：
表达式1
for(;表达式2;表达式3)
{
//循环体
}
这样上面的求和代码可以变成下面的代码（main方法中的部分）：
int sum = 0;
int i;
i=0;
// 表达式1是一个空，但是分号不能省略
for(;i<=100;i++)
sum+=i;
System.out.println("和为："+sum);
（2） 每次循环之后使用表达式3修改循环变量的值，只要循环一次，表达式3就会执行一次，所以可以把表达式3放在循环体的里面，效果是完全相同的，所以就有了下面的格式：
for(表达式1;表达式2;)
{
//循环体
表达式3
}
上面的代码可以改成下面的样子了：
int sum = 0;
int i;
for(i=0;i<=100;)
{
sum+=i;
i++;
}
System.out.println("和为："+sum);
（3） 表达式2也可以省略，如果省略，循环就没有条件，循环也就不会在这里结束，相当于表达式2的值为true。那么怎么让循环停止呢？可以在循环体内结束循环，使用后面将要讲到的break。可以把for循环改成下面的格式：
for(表达式1;;表达式3)
{
if(!表达式2)
break;
//循环体
}
【注意】因为原来表达式2是循环的条件，而现在需要的是结束循环的条件，所以需要对表达式2取反。
按照这种结构，上面的代码可以变成：
int sum = 0;
int i;
for(i=0;;i++)
{
if(!(i<=100))
break;
sum+=i;
}
System.out.println("和为："+sum);
（4） 最典型的情况是3个表达式全部省略，形成下面的结构：
表达式1
for(;;)
{
if(!(表达式2))
break;
//循环体
表达式3
}
上面的代码也就变成了：
int sum = 0;
int i;
i=0;
for(;;)
{
sum+=i;
i++;
if(i>100)
break;
}
System.out.println("和为："+sum);
【注意】
（1） 不管怎么变化，for循环中用于分割3部分的分号不能少。
（2） for()括号后不能加分号，如果加了，相当于循环体是空语句。
下面是for循环的8种形式：
n for(表达式1;表达式2;表达式3){…}
n for(;表达式2;表达式3){…}
n for(表达式1;;表达式3){…}
n for(表达式1;表达式2;){…}
n for(;;表达式3){…}
n for(;表达式2;){…}
n for(表达式1;;){…}
n for(;;){…}
2. while循环
while循环的作用与for循环基本相同，只是结构不一样。
基本结构如下：
while(表达式1)
{
//循环体
}
这个结构与for循环体中省略初始化部分和修改循环状态部分之后的结构基本相同，表达式1是循环的条件，与for循环中的表达式2的作用相同。这个结构更容易理解，只要表达式1的值为true，就执行循环体，否则，结束循环。表达式1的值会随着循环体的执行而发生变化，否则要么死循环，要么一次也不执行。所以这里的循环体相当于for循环中的循环体与修改循环状态的部分。
例：假设1到n的和最接近10000，求n。
分析：1到2的和是3，1到3的和是6，1到4的和是10，随着n的增加越来越接近10000，但是当和接近10000的时候，再增加的话就又远离10000，所以循环结束的条件就是这个和与10000之间的距离最小。如果距离没有达到最小，则继续循环。
首先需要定义和，定义差值，定义循环变量，并进行初始化：
表示和
int sum = 0;
表示原来的差距
int dis1 = 10000;
表示新的差距
int dis2 = 10000;
int i=1;
然后要明确循环的内容：
sum = sum+i;
dis1 = dis2;
dis2 = 10000-sum;
if(dis2<0)
dis2=sum-10000;
i++;
然后定义循环结束的条件：
dis2<=dis1
根据以上的分析，得到下面的代码：
【例】
// WhileTest.java
public class WhileTest {
public static void main(String[] args) {
// 表示和
int sum = 0;
// 表示上次和与10000的差值
int dis1 = 10000;
// 表示这次和与10000的差值
int dis2 = 10000;
// 循环变量
int i=1;
while(dis1>=dis2)
{
sum = sum+i;
dis1 = dis2;
dis2 = 10000-sum;
if(dis2<0)
dis2=sum-10000;
i++;
}
i = i-2;
System.out.println(i);
}

}
运行的结果为：
141
【注意】while循环的小括号后也不能加分号。
3. do-while循环
与while循环基本相同，格式如下：
do
{
//循环体
}while(表达式1);
表达式1仍然是循环的条件，与while循环基本相同，区别有以下两点：
（1） 先循环，然后判断条件，所以至少可以循环一次；
（2） while(表达式1)后面必须有分号。
【例】输出1到20之间的偶数。
// DoWhileTest.java
public class DoWhileTest {
public static void main(String[] args) {
int i=1;
do
{
if(i%2==0)
System.out.println(i+" ");
i++;
}while(i<=20);
}
}
while循环与do-while循环只有第一次循环的时候不一样，后面的过程完全一样，如果肯定能执行一次的话，两个的效果是完全一样的。
for循环与while循环的区别主要是：for循环通常是在知道循环次数的时候使用，而while循环通常是在不知道循环次数的时候使用。

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下一讲：第十三讲 基本语法练习（看看你会不会出错）

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