我们经常需要重复执行一些操作。

例如，我们需要将列表中的商品逐个输出，或者运行相同的代码将数字 1 到 10 逐个输出。

循环 是一种重复运行同一代码的方法。

“while” 循环

while 循环的语法如下：

  1. while (condition) {
  2.   // 代码
  3.   // 所谓的“循环体”
  4. }

当 condition 为 true 时，执行循环体的 code。

例如，以下将循环输出当 i < 3 时的 i 值：

  1. let i = 0;
  2. while (i < 3) { // 依次显示 0、1 和 2
  3.   alert( i );
  4.   i++;
  5. }

循环体的单次执行叫作 一次迭代。上面示例中的循环进行了三次迭代。

如果上述示例中没有 i++，那么循环（理论上）会永远重复执行下去。实际上，浏览器提供了阻止这种循环的方法，我们可以通过终止进程，来停掉服务器端的 JavaScript。

任何表达式或变量都可以是循环条件，而不仅仅是比较。在 while 中的循环条件会被计算，计算结果会被转化为布尔值。

例如，while (i != 0) 可简写为 while (i)：

  1. let i = 3;
  2. while (i) { // 当 i 变成 0 时，条件为 false，循环终止
  3.   alert( i );
  4.   i--;
  5. }

单行循环体不需要大括号

如果循环体只有一条语句，则可以省略大括号 {…}：

  1. let i = 3;
  2. while (i) alert(i--);

“do…while” 循环

使用 do..while 语法可以将条件检查移至循环体 下面：

  1. do {
  2.   // 循环体
  3. } while (condition);

循环首先执行循环体，然后检查条件，当条件为真时，重复执行循环体。

例如：

  1. let i = 0;
  2. do {
  3.   alert( i );
  4.   i++;
  5. } while (i < 3);

这种形式的语法很少使用，除非你希望不管条件是否为真，循环体 至少执行一次。通常我们更倾向于使用另一个形式：while(…) {…}。

“for” 循环

for 循环更加复杂，但它是最常使用的循环形式。

for 循环看起来就像这样：

  1. for (begin; condition; step) {
  2.   // ……循环体……
  3. }

我们通过示例来了解一下这三个部分的含义。下述循环从 i 等于 0 到 3（但不包括 3）运行 alert(i)：

  1. for (let i = 0; i < 3; i++) { // 结果为 0、1、2
  2.   alert(i);
  3. }

我们逐个部分分析 for 循环：

语句段
begini = 0进入循环时执行一次。
conditioni < 3在每次循环迭代之前检查，如果为 false，停止循环。
body（循环体）alert(i)条件为真时，重复运行。
stepi++在每次循环体迭代后执行。

一般循环算法的工作原理如下：

  1. 开始运行
  2. → (如果 condition 成立 → 运行 body 然后运行 step)
  3. → (如果 condition 成立 → 运行 body 然后运行 step)
  4. → (如果 condition 成立 → 运行 body 然后运行 step)
  5. → ...

所以，begin 执行一次，然后进行迭代：每次检查 condition 后，执行 body 和 step。

如果你这是第一次接触循环，那么回到这个例子，在一张纸上重现它逐步运行的过程，可能会对你有所帮助。

以下是在这个示例中发生的事：

  1. // for (let i = 0; i < 3; i++) alert(i)
  3. // 开始
  4. let i = 0
  5. // 如果条件为真，运行下一步
  6. if (i < 3) { alert(i); i++ }
  7. // 如果条件为真，运行下一步
  8. if (i < 3) { alert(i); i++ }
  9. // 如果条件为真，运行下一步
  10. if (i < 3) { alert(i); i++ }
  11. // ……结束，因为现在 i == 3

内联变量声明

这里“计数”变量 i 是在循环中声明的。这叫做“内联”变量声明。这样的变量只在循环中可见。

  1. for (let i = 0; i < 3; i++) {
  2.   alert(i); // 0, 1, 2
  3. }
  4. alert(i); // 错误，没有这个变量。

除了定义一个变量，我们也可以使用现有的变量：

  1. let i = 0;
  3. for (i = 0; i < 3; i++) { // 使用现有的变量
  4.   alert(i); // 0, 1, 2
  5. }
  7. alert(i); //3，可见，因为是在循环之外声明的

省略语句段

for 循环的任何语句段都可以被省略。

例如，如果我们在循环开始时不需要做任何事，我们就可以省略 begin 语句段。

就像这样：

  1. let i = 0; // 我们已经声明了 i 并对它进行了赋值
  3. for (; i < 3; i++) { // 不再需要 "begin" 语句段
  4.   alert( i ); // 0, 1, 2
  5. }

我们也可以移除 step 语句段：

  1. let i = 0;
  3. for (; i < 3;) {
  4.   alert( i++ );
  5. }

该循环与 while (i < 3) 等价。

实际上我们可以删除所有内容，从而创建一个无限循环：

  1. for (;;) {
  2.   // 无限循环
  3. }

请注意 for 的两个 ; 必须存在，否则会出现语法错误。

跳出循环

通常条件为假时，循环会终止。

但我们随时都可以使用 break 指令强制退出。

例如，下面这个循环要求用户输入一系列数字，在输入的内容不是数字时“终止”循环。

  1. let sum = 0;
  3. while (true) {
  5.   let value = +prompt("Enter a number", '');
  7.   if (!value) break; // (*)
  9.   sum += value;
  11. }
  12. alert( 'Sum: ' + sum );

如果用户输入空行或取消输入，在 (*) 行的 break 指令会被激活。它立刻终止循环，将控制权传递给循环后的第一行，即，alert。

根据需要，”无限循环 + break“ 的组合非常适用于不必在循环开始/结束时检查条件，但需要在中间甚至是主体的多个位置进行条件检查的情况。

继续下一次迭代

continue 指令是 break 的“轻量版”。它不会停掉整个循环。而是停止当前这一次迭代，并强制启动新一轮循环（如果条件允许的话）。

如果我们完成了当前的迭代，并且希望继续执行下一次迭代，我们就可以使用它。

下面这个循环使用 continue 来只输出奇数：

  1. for (let i = 0; i < 10; i++) {
  3.   //如果为真，跳过循环体的剩余部分。
  4.   if (i % 2 == 0) continue;
  6.   alert(i); // 1，然后 3，5，7，9
  7. }

对于偶数的 i 值，continue 指令会停止本次循环的继续执行，将控制权传递给下一次 for 循环的迭代（使用下一个数字）。因此 alert 仅被奇数值调用。

continue 指令利于减少嵌套

显示奇数的循环可以像下面这样：

  1. for (let i = 0; i < 10; i++) {
  3.   if (i % 2) {
  4.     alert( i );
  5.   }
  7. }

从技术角度看，它与上一个示例完全相同。当然，我们可以将代码包装在 if 块而不使用 continue。

但在副作用方面，它多创建了一层嵌套（大括号内的 alert 调用）。如果 if 中代码有多行，则可能会降低代码整体的可读性。

禁止 break/continue 在 ‘?’ 的右边

请注意非表达式的语法结构不能与三元运算符 ? 一起使用。特别是 break/continue 这样的指令是不允许这样使用的。

例如，我们使用如下代码：

  1. if (i > 5) {
  2.   alert(i);
  3. } else {
  4.   continue;
  5. }

……用问号重写：

  1. (i > 5) ? alert(i) : continue; // continue 不允许在这个位置

……代码会停止运行，并显示有语法错误。

这是不（建议）使用问号 ? 运算符替代 if 语句的另一个原因。

break/continue 标签

有时候我们需要从一次从多层嵌套的循环中跳出来。

例如，下述代码中我们的循环使用了 i 和 j，从 (0,0) 到 (3,3) 提示坐标 (i, j)：

  1. for (let i = 0; i < 3; i++) {
  3.   for (let j = 0; j < 3; j++) {
  5.     let input = prompt(`Value at coords (${i},${j})`, '');
  7.     // 如果我想从这里退出并直接执行 alert('Done!')
  8.   }
  9. }
  11. alert('Done!');

我们需要提供一种方法，以在用户取消输入时来停止这个过程。

在 input 之后的普通 break 只会打破内部循环。这还不够 —— 标签可以实现这一功能！

标签 是在循环之前带有冒号的标识符：

  1. labelName: for (...) {
  2.   ...
  3. }

break <labelName> 语句跳出循环至标签处：

  1. outer: for (let i = 0; i < 3; i++) {
  3.   for (let j = 0; j < 3; j++) {
  5.     let input = prompt(`Value at coords (${i},${j})`, '');
  7.     // 如果是空字符串或被取消，则中断并跳出这两个循环。
  8.     if (!input) break outer; // (*)
  10.     // 用得到的值做些事……
  11.   }
  12. }
  13. alert('Done!');

上述代码中，break outer 向上寻找名为 outer 的标签并跳出当前循环。

因此，控制权直接从 (*) 转至 alert('Done!')。

我们还可以将标签移至单独一行：

  1. outer:
  2. for (let i = 0; i < 3; i++) { ... }

continue 指令也可以与标签一起使用。在这种情况下，执行跳转到标记循环的下一次迭代。

标签并不允许“跳到”所有位置

标签不允许我们跳到代码的任意位置。

例如，这样做是不可能的：

  1. break label;  // 无法跳转到这个标签
  3. label: for (...)

只有在循环内部才能调用 break/continue，并且标签必须位于指令上方的某个位置。

总结

我们学习了三种循环：

  • while —— 每次迭代之前都要检查条件。
  • do..while —— 每次迭代后都要检查条件。
  • for (;;) —— 每次迭代之前都要检查条件，可以使用其他设置。

通常使用 while(true) 来构造“无限”循环。这样的循环和其他循环一样，都可以通过 break 指令来终止。

如果我们不想在当前迭代中做任何事，并且想要转移至下一次迭代，那么可以使用 continue 指令。

break/continue 支持循环前的标签。标签是 break/continue 跳出嵌套循环以转到外部的唯一方法。

任务

最后一次循环的值

重要程度: 3

此代码最后一次 alert 值是多少？为什么？

  1. let i = 3;
  3. while (i) {
  4.   alert( i-- );
  5. }

解决方案

答案是：1。

  1. let i = 3;
  3. while (i) {
  4.   alert( i-- );
  5. }

每次循环迭代都将 i 减 1。当检查到 i = 0 时，while(i) 循环停止。

因此，此循环执行的步骤如下（“循环展开”）：

  1. let i = 3;
  3. alert(i--); // 显示 3，i 减至 2
  5. alert(i--) // 显示 2，i 减至 1
  7. alert(i--) // 显示 1，i 减至 0
  9. // 完成，while(i) 检查循环条件并停止循环

while 循环显示哪些值？

重要程度: 4

对于每次循环，写出你认为会显示的值，然后与答案进行比较。

以下两个循环的 alert 值是否相同？

  1. 前缀形式 ++i:

    1. let i = 0;
    2. while (++i < 5) alert( i );

  2. 后缀形式 i++

    1. let i = 0;
    2. while (i++ < 5) alert( i );

解决方案

这个题目展现了 i++/++i 两种形式在比较中导致的不同结果。

  1. 从 1 到 4

    1. let i = 0;
    2. while (++i < 5) alert( i );

    第一个值是 i = 1，因为 ++i 首先递增 i 然后返回新值。因此先比较 1 < 5 然后通过 alert 显示 1。

    然后按照 2, 3, 4… —— 数值一个接着一个被显示出来。在比较中使用的都是递增后的值，因为 ++ 在变量前。

    最终，i = 4 时，在 ++i < 5 的比较中，i 值递增至 5，所以 while(5 < 5) 不符合循环条件，循环停止。所以没有显示 5。

  2. 从 1 到 5

    1. let i = 0;
    2. while (i++ < 5) alert( i );

    第一个值也是 i = 1。后缀形式 i++ 递增 i 然后返回 旧 值，因此比较 i++ < 5 将使用 i = 0（与 ++i < 5 不同）。

    但 alert 调用是独立的。这是在递增和比较之后执行的另一条语句。因此它得到了当前的 i = 1。

    接下来是 2, 3,4…

    我们在 i = 4 时暂停，前缀形式 ++i 会递增 i 并在比较中使用新值 5。但我们这里是后缀形式 i++。因此，它将 i 递增到 5，但返回旧值。因此实际比较的是 while(4 < 5) —— true，程序继续执行 alert。

    i = 5 是最后一个值，因为下一步比较 while(5 < 5) 为 false。

“for” 循环显示哪些值？

重要程度: 4

对于每次循环，写下它将显示的值。然后与答案进行比较。

两次循环 alert 值是否相同？

  1. 后缀形式：

    1. for (let i = 0; i < 5; i++) alert( i );

  2. 前缀形式：

    1. for (let i = 0; i < 5; ++i) alert( i );

解决方案

答案：在这两种情况下都是从 0 到 4。

  1. for (let i = 0; i < 5; ++i) alert( i );
  3. for (let i = 0; i < 5; i++) alert( i );

这可以很容易地从 for 算法中推导出：

  1. 在一切开始之前执行 i = 0。
  2. 检查 i < 5 条件
  3. 如果 true —— 执行循环体并 alert(i)，然后进行 i++

递增 i++ 与检查条件（2）分开。这只是另一种写法。

在这没使用返回的递增值，因此 i++ 和 ++i之间没有区别。

使用 for 循环输出偶数

重要程度: 5

使用 for 循环输出从 2 到 10 的偶数。

运行 demo

解决方案

  1. for (let i = 2; i <= 10; i++) {
  2.   if (i % 2 == 0) {
  3.     alert( i );
  4.   }
  5. }

我们使用 “modulo” 运算符 % 来获取余数，并检查奇偶性。

用 “while” 替换 “for”

重要程度: 5

重写代码，在保证不改变其行为的情况下，将 for 循环更改为 while（输出应保持不变）。

  1. for (let i = 0; i < 3; i++) {
  2.   alert( `number ${i}!` );
  3. }

解决方案

  1. let i = 0;
  2. while (i < 3) {
  3.   alert( `number ${i}!` );
  4.   i++;
  5. }

重复输入，直到正确为止

重要程度: 5

编写一个提示用户输入大于 100 的数字的循环。如果用户输入其他数值 —— 请他重新输入。

循环一直在请求一个数字，直到用户输入了一个大于 100 的数字、取消输入或输入了一个空行为止。

在这我们假设用户只会输入数字。在本题目中，不需要对非数值输入进行特殊处理。

运行 demo

解决方案

  1. let num;
  3. do {
  4.   num = prompt("Enter a number greater than 100?", 0);
  5. } while (num <= 100 && num);

两个检查都为真时，继续执行 do..while 循环：

  1. 检查 num <= 100 —— 即输入值仍然不大于 100。
  2. 当 num 为 null 或空字符串时，&& num 的结果为 false。那么 while 循环也会停止。

P.S. 如果 num 为 null，那么 num <= 100 为 true。因此用户单击取消，如果没有第二次检查，循环就不会停止。两次检查都是必须的。

输出素数（prime）

重要程度: 3

大于 1 且不能被除了 1 和它本身以外的任何数整除的整数叫做素数。

换句话说，n > 1 且不能被 1 和 n 以外的任何数整除的整数，被称为素数。

例如，5 是素数，因为它不能被 2、3 和 4 整除，会产生余数。

写一个可以输出 2 到 n 之间的所有素数的代码。

当 n = 10，结果输出 2、3、5、7。

P.S. 代码应适用于任何 n，而不是对任何固定值进行硬性调整。

解决方案

这个题目有很多解法。

我们使用一个嵌套循环：

  1. 对于间隔中的每个 i {
  2.   检查在 1~i 之间，是否有 i 的除数
  3.   如果有 => 这个 i 不是素数
  4.   如果没有 => 这个 i 是素数，输出出来
  5. }

使用标签的代码：

  1. let n = 10;
  3. nextPrime:
  4. for (let i = 2; i <= n; i++) { // 对每个自然数 i
  6.   for (let j = 2; j < i; j++) { // 寻找一个除数……
  7.     if (i % j == 0) continue nextPrime; // 不是素数，则继续检查下一个
  8.   }
  10.   alert( i ); // 输出素数
  11. }

这段代码有很大的优化空间。例如，我们可以从 2 到 i 的平方根之间的数中寻找除数。无论怎样，如果我们想要在很大的数字范围内实现高效率，我们需要改变实现方法，依赖高等数学和复杂算法，如二次筛选法（Quadratic sieve），普通数域筛选法（General number field sieve）等。

译注：素数也称为质数，对本答案的代码进一步优化，其实就是一道 LeetCode 算法题，感兴趣的可以点击链接查看如何通过 埃拉托斯特尼筛法筛选素数。