第三章流程控制 - 3.3 循环语句 - 《Java程序设计基础》

3.3 循环语句

3.3 循环语句

为什么要使用循环语句呢？

如果需要在控制台输出如图3.7和图3.8所示的两组图形，如何输出呢？

图3.7 输出图形1

图3.8 输出图形2

用之前学过的知识，可以输出这些图形，逐行输出每行的内容即可。但是，如果要输出100、1000行，怎么办？接下来，使用循环语句解决这个问题。

3.3.1 while循环

while循环的语法形式如下。

while(循环条件){
    循环代码块
 }

其语义是：如果循环条件的值为true，则执行循环代码块，否则跳出循环，其执行过程如图3.9所示。

图3.9 while循环执行过程

使用while循环，输出图3.7中的图形，代码如下。

class TestWhile1
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        int i=0;                                   //声明循环参数
        //循环20次，每次输出20个*
        while(i < 20){                       //循环条件为i<20
            System.out.println("********************");
            i++;                              //循环参数+1
        }
    }
}

在使用while循环以及下面介绍的do…while循环时，必须要注意，在循环体中要改变循环条件中的参数（例如本例中的i++）或者有其他跳出循环的语句，这样才能跳出循环，否则就会出现死循环。

下面使用while循环再完成一个案例，这个案例的需求如下。

程序的主界面：

1．输入数据

2．输出数据

3．退出程序

请选择你的输入（只能输入1、2、3）：

当用户输入1时，执行模块1的功能，执行完毕之后，继续输出主界面；当用户输入2时，执行模块2的功能，执行完毕之后，继续输出主界面；当用户输入3时，则退出程序。具体代码如下所示，在“蓝桥系统”中也会使用类似的代码结构，需要注意。

import java.util.Scanner;
class TestWhile2 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        int userSel = -1;                             //用户选择输入的参数
        while(true){//使用while(true)，在单个模块功能执行结束后，重新输出主界面，继续循环
            System.out.println("1. 输入数据");
            System.out.println("2. 输出数据");
            System.out.println("3. 退出程序");
            System.out.print("请选择你的输入（只能输入1、2、3）：");
            Scanner input = new Scanner(System.in); 
            userSel = input.nextInt();       //从控制台获取用户输入的选择
            switch(userSel){
                case 1:
                    System.out.println("执行1.输入数据模块");
                    System.out.println("******************");
                    System.out.println("******************");
                    break;
                case 2:
                    System.out.println("执行2.输出数据模块");
                    System.out.println("******************");
                    System.out.println("******************");
                    break;
                case 3:
                    System.out.println("结束程序！");
                    break;
                default:
                    System.out.println("输入数据不正确！");
                    break;
            }
            if (userSel == 3)                    //当用户输入3时，退出while循环，结束程序
            {
                break;
            }
        }
    }
}

程序运行结果如图3.10所示。

图3.10 使用while循环输出主界面

如图3.10所示，当用户输入2时，执行case 2后面的代码并跳出switch语句，之后再通过if语句判断用户输入的是否是3，如果是3，则跳出while循环，结束程序，如果不是3，则继续执行while循环，输出主界面。

3.3.2 do…while循环

do…while循环的语法形式如下。

do{
    循环代码块
 }while(循环条件)；

do…while循环和while循环类似，不同点在于do…while循环以do开头，先执行循环代码块，然后再判断循环条件，如果循环条件满足，则继续循环。由此可见，do…while循环中的循环代码块至少会被执行一次。

下面完成一个案例，这个案例的需求是让用户输入正确的程序密码之后，才可以执行下面的代码，否则继续让用户输入，直到输入正确为止，具体代码实现如下。


import java.util.Scanner;
class TestWhile3 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        //使用字符串String存储密码，后面课程会详细介绍String类
        String userPass = "";                                //用户输入的密码
        final String PASSWORD = "123456";    //正确密码为123456
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        do{
            System.out.print("请输入程序密码：");
            userPass = input.nextLine();           //从控制台获取用户输入的密码
            System.out.println();
            //字符串的equals()方法用于判断两个字符串的值是否相同
        }while(!userPass.equals(PASSWORD));         //密码输入不正确，继续循环，重新输入
        System.out.println("程序密码正确，继续执行！");
    }
}

程序运行结果如图3.11所示。

图3.11 do…while循环

3.3.3 for循环

上面介绍了while循环和do…while循环，其实程序员在编程过程中，使用最多的循环结构是for循环。for循环主要的特点是结构清晰，易于理解，在解决能确定循环次数的问题时，首选for循环。for循环的语法形式如下。

for(表达式1;表达式2;表达式3){
    循环代码块
 }

前面通过while循环完成了图3.7中图形的输出，下面使用for循环完成同样的功能，具体代码如下。

class TestFor1 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        int i;//声明循环参数
        //循环20次，每次输出20个*号
        for(i = 0; i < 20; i++ ){
            System.out.println("********************");
        }
    }
}

for循环的重点在于其3个表达式，其中：

表达式1通常是赋值语句，一般是循环语句的初始部分，为循环参数赋初值。表达式1可以省略，但需要在for语句前给循环参数先赋值。
表达式 2 通常是条件语句，即为循环条件，当该条件满足时，进入循环，不满足则跳出循环。表达式2也可以省略，即不判断循环条件，也就形成了死循环。
表达式 3 通常也是赋值语句，属于循环结构的迭代部分，当一次循环代码块执行完毕以后，程序执行表达式3，然后再去判断表达式2的循环条件是否满足。表达式3通常用来更改循环参数的值。表达式3也可以省略，如果省略，通常需要在循环代码块中添加修改循环参数的语句。

综上，可以发现for循环的执行顺序如图3.12所示。

图3.12 for循环的执行顺序

如果需要求出1～1000之间所有奇数的和，实现代码如下。

class TestFor3 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        int sum = 0;//存放和
        //循环参数从1开始，步长为2（奇数和），循环条件为i<=1000
        for(int i = 1;i <= 1000;i = i + 2 ){
            sum = sum + i;
        }
        System.out.println("1～1000之间所有奇数的和为：" + sum);
    }
}

假设“蓝桥系统”中可以存放10个Java工程师信息，现在需要分别输入这10个Java工程师的底薪，并计算出底薪大于等于6000的高薪人员比例以及这些高薪人员的底薪平均值，程序运行结果如图3.13所示。

图3.13 计算高薪人员比例及平均底薪

具体代码如下。

import java.util.Scanner;
class TestFor4 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        int highNum = 0;                                                                          //底薪大于等于6000的Java工程师人数
        int sumBasSalary = 0;                       //高薪人员底薪总和
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        for(int i = 1;i <= 10 ; i++ )
        {
            System.out.print("请输入第" + i + "个工程师底薪：");
            int basSalary = input.nextInt();
            if(basSalary >= 6000)
            {
                highNum = highNum + 1;                                //高薪人员计数
                sumBasSalary = sumBasSalary + basSalary;   //高薪人员底薪求和
            }
        }
        System.out.println("10个Java工程师中，高薪人员比例为：" + highNum/10.0*100 + "%");
        System.out.println("高薪人员平均底薪为：" + sumBasSalary/highNum);
    }
}

细心的读者会发现，该程序在计算过程中有一个缺陷。sumBasSalary是一个int型的整数，存放的是高薪人员底薪之和，highNum也是一个int型的整数，存放的是高薪人员人数，两个int型的数相除，结果还是int型的数，会丢失小数点后面的精度。

3.3.4 双重for循环

前面的课程在介绍if语句的时候，提到了嵌套的if语句。同样，在for循环里，也可以嵌套for循环，如果只嵌套一次，就构成双重for循环。

图3.7需要在控制台输出20行，每行输出20个，采用for循环20次，每次输出20个，即输出图3.7中的图形。图3.8也是需要在控制台输出20行，不过每行输出的的个数不同，第i行输出i个，所以采用单次循环无法解决这个问题。接下来，通过双重for循环，输出图3.8中的图形，具体代码如下。

class TestFor2 
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        int i,j;                                     //声明循环参数
        for(i = 1;i <= 20;i++){          //循环20次
        for(j = 1;j <= i;j++){    //每次输出当次个*
        System.out.print("*");
        }
            System.out.println();
        }
    }
}

双重for循环的重点在于，内循环的循环条件往往和外循环的循环参数有关，例如本例中内循环的循环条件为j <= i，其中i是外循环的循环参数。

下面使用双重for循环再完成一个案例，这个案例的需求很简单，输出1至100之间的质数，具体实现代码如下，程序逻辑参考代码中的注释，其中continue语句后面会详细介绍。

class TestFor5 
{
//输出1～100间质数
    public static void main(String[] args) 
    {
        int i,j;                                                        //声明循环参数  
        outer:for(i = 2;i < 100;i++){                    //从2开始，逐个递增进行判断
            //Math.sqrt(i)方法是求i的平方根
            for(j = 2;j <= Math.sqrt(i);j++){     //从2开始，逐个递增到外循环的平方根
                if(i%j == 0)               //外循环数除以内循环数，余0则非质数，跳出内循环
                continue outer;             //跳出内循环，跳到outer标识的位置继续循环
            }
                System.out.println(i);                      //否则显示质数
        }
    }
}

3.3.5 跳转语句

在介绍switch语句的时候，首次接触了break语句，其作用是跳出switch代码块，执行switch语句后面的代码。在介绍双重for循环时，用到了continue语句，continue语句的主要作用为跳出当次循环，继续执行下一次循环。其中break、continue以及后面要学到的return语句，都是让程序从一部分跳转到另一部分，习惯上都称为跳转语句。

在循环体内，break语句和continue语句的区别在于：使用break语句是跳出循环执行循环之后的语句，而continue语句是中止本次循环继续执行下一次循环。在企业面试的时候，这个问题经常被问到，务必掌握。大家通过前面的案例以及后面的上机任务，能体会到两者的区别，掌握其具体使用方法，这里不再详细举例。