第四章循环结构(while、do-while、for).docx

Top1. 循环结构(while、dowhile、for)1. 循环结构(while、dowhile、for)1.1. 什么是循环结构在日常生活中，会有很多需要反复执行的事情，比如：每一年的4个季节，每一周的7天，每日的3餐，打印机每份文档打印50份，一圈跑道400米跑3圈，都是在反复执行的。再看软件系统中的需求：问题1：输出100行语句，每行语句都一样，即: 行动是成功的阶梯，行动越多，登得越高! 行动是成功的阶梯，行动越多，登得越高! 行动是成功的阶梯，行动越多，登得越高!问题2：输出100行语句，每行语句都类似，即: 第1,行动是成功的阶梯，行动越多，登得越高! 第2,行动是成功的阶梯，行动越多，登得越高! 第3,行动是成功的阶梯，行动越多，登得越高! 第100,行动是成功的阶梯，行动越多，登得越高!问题3：计算1到50乘以8.88的结果 1 8.88 8.88 2 8.88 17.76 3 8.88 26.64 4 8.88 35.52 50 8.88 444诸如此类问题都是在反复执行的，在软件系统中可以通过循环这种语法结构来解决。循环是程序设计语言中反复执行某些代码的一种计算机处理过程， 是一组相同或相似语句被有规律的重复性执行。对于循环来说，需要考虑两个要素，其一要素为循环体， 也就是被反复执行的相同或相似的语句，其二要素为循环的条件，也就是循环得以继续执行下去的条件，常常以循环次数的方式体现。常用的循环结构有：while、do-while、for。1.2. while语句1.2.1. while语句的执行逻辑while语句是循环的一种常见语法结构，语法如下：1. while( boolean表达式 ) 语句块；2. while语句的执行过程为，首先计算boolean表达式的值，而后进行判断，若值为true则执行语句块，语句块执行完后再次判断boolean表达式的值，如果为true则继续执行语句块，如此循环往复，直到boolean表达式的值为false时退出while循环而执行while之后的语句。1.2.2. while语句的流程图while语句的流程图如图 - 11所示，需要注意的是，一般情况下，循环操作中会存在使得循环条件不满足的可能性，否则该循环将成为“死循环”。“死循环”意味着会一直执行循环体操作，循环后面的语句永远不会被执行，“死循环”在软件系统中是需要避免的。图 - 111.2.3. while语句用于处理循环逻辑while语句在实际应用中应用比较广泛，通过如下示例体会while语句的执行逻辑：1. int age = 1;2. while (age=100) 3. System.out.println(“马上有钱”);4. age+;5. 上面的语句执行过程如下，首先声明整型变量age并赋初始值为1，而后判断age是否小于等于100，条件为真，输出“马上有钱”并将age的值增1变为2，再次判断条件，此时age为2，依然小于100，再一次输出“马上有钱”并将age的值再增1变为3，以此类推，直到age等于101时，判断条件为false，循环结束。1.2.4. 使用break语句跳出循环break用在循环体中用于退出循环结构。看如下示例代码：1. int x = 0; 2. while ( x 10 ) 3. if ( 5 = x )4. 5. break;6. 7. System.out.println(x);8. x + + ;9. 分析上面的代码得出结论，输出结果为0 1 2 3 4，因为当x等于5时执行break语句直接退出循环结构了，即if语句块后面的输出x的值以及x+不再被执行。1.3. do-while语句1.3.1. do-while语句的执行逻辑do-while语句也是循环的一种常见语法结构，语法如下：1. do 2. 语句块3. while( boolean表达式 ) ;do-while语句的执行过程为，先执行语句块，再判断boolean表达式，如果为true则再次执行语句块，如此循环往复，直到boolean表达式的值为false时止。也就是说，do-while语句，无论boolean表达式是否为true，都先执行一次语句块。1.3.2. do-while语句的流程图do-while语句的流程图如图 - 12所示，与while语句一样，do-while语句也要避免“死循环”的发生。图- 121.3.3. do-while语句用于处理循环逻辑do-while语句在实际应用中应用比较广泛， 通过如下示例体会do-while语句的执行逻辑：1. int pwd ;2. do3. System.out.print(“请输入密码”);4. pwd = scanner.nextInt();5. while ( 123 != pwd) ;上面的语句执行过程如下，首先声明整型变量pwd，在do语句中提示“请输入密码”,接收用户输入的数据赋给pwd， 而后判断123是否不等于pwd，若为true则执行do语句块，以此类推，直到123等于pwd时，循环结束。1.3.4. while和do-while语句的区别while与do-while都是用于执行循环结构的语句，区别在于，while循环先判断再执行，而do-while循环先执行一次，再判断。那么，当初始情况不满足循环条件时，while循环就一次都不会执行，而do-while循环不管任何情况都至少会执行一次。注意：while和do-while语句的不同仅仅体现在第一次就不满足条件的循环中；如果不是这样的情况，while与do-while可以互换。请看如下两段示例程序：1. 示例1：while循环方式2. int pwd = 0;3. while ( 123 != pwd)4. System.out.print(“密码：”);5. pwd = scanner.nextInt();6. 7. 示例2: do-while循环方式8. intpwd ;9. do10. System.out.print(“密码”);11. pwd = scanner.nextInt();12. while ( 123 != pwd) ;分析示例1与示例2得出结论，运行结果完全一样。这是因为两段代码第一次的while条件都满足，此时while与do-whlie可以互换，所以结果完全一样。1.4. for语句1.4.1. 考虑如下循环问题的相同之处请考虑如下三个题目的相似之处：1. 计算从1加到100的值；2. 计算1+1/3+1/5+1/999；3. 找出从第1号学员到第500号学员中成绩大于90的学员。通过上面的问题可以看出，如上三个题目都是在有规律的重复执行某个操作，在程序中考虑使用循环结构来解决。首先需要先找到前面介绍的循环变量，此循环变量在每一次的循环中有规律的发生变化，并且常常作为判断是否继续循环的条件。首先，看第1个题目，设计循环变量i ，i的值为1,2,100，即：从1开始，每次增1。第二个题目，设计循环变量i , i的值为1,3,5,999，即：从1开始，每次增2。第三个题目，设计循环变量i , i的值为1,2,500，即：从1开始，每次增1。通过上面的分析，可以看出，如上的循环都是固定次数的循环，这种情况，优先考虑使用for语句来实现。1.4.2. for语句的执行逻辑for语句是循环中最最常用的一种方式。for循环用于将某个语句或语句块重复执行预定次数的情形。语法如下：1. for ( 表达式1；表达式2；表达式3 ) 2. 语句块（循环体）3. 可以看出，for循环的三个表达式之间通过分号；进行分隔，其执行逻辑如下所示：1. 计算表达式1的值，通常为循环变量赋初值；2. 计算表达式2（表达式2为逻辑表达式）的值，即判断循环条件是否为真，若值为真则执行循环体一次(语句块)，否则跳出循环；3. 执行循环体；4. 计算表达式3的值，此处通常写更新循环变量的赋值表达式；5. 计算表达式2的值，若值为true则执行循环体，否则跳出循环；6. 如此循环往复，直到表达式2的值为false。1.4.3. for语句的流程图for语句流程图如图-1所示：图- 1简单示例如下：1. for ( int i = 1 ; i = 10 ; i + + ) 2. System.out.println( i );3. 如上程序的输出结果为：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10分析如上程序的执行过程：首先，初始化i的值为1，判断i是否小于等于10，结果为true，其次，输出i的值1，然后，执行i的自增1，再判断i是否小于等于10，结果为true，执行输出i的值2，以此类推输出i的值10后，执行i的自增1，此为i为11，判断结果为false，程序终止。1.4.4. for语句用于实现固定次数循环for语句常常用于解决固定次数循环的处理，比如说累加和，想求1+2+3+100的结果，次数固定执行100次，可以考虑使用for循环处理，参见如下代码：1. int sum = 0 ;2. for ( int i = 1 ; i = 100 ; i + + ) 3. sum += i ;4. 5. System.out.println(“1到100的和为：” + sum ) ; 分析上面代码的执行过程，首先，声明一个变量用于保存累加和，此变量命名为sum，赋初始值为0，而后，for循环从1开始，每次增1，执行100次，循环体中将i的值累加到sum变量中。注意：每次都是在sum的基础之上加上i，所以使用了sum += i。循环结束后，输出结果“1到100的和为：5050“。了解了如上题目之后，问：想求10的阶乘，即1*2*3*10，可不可以使用for循环来解决，如果可以的话要如何解决呢？当然可以，try！1.4.5. for语句三个表达式特殊用法首先回顾for语句的语法：1. for ( 表达式1；表达式2；表达式3 ) 2. 语句块通过上面的代码可以看出，for语句实现循环时需要3个表达式并且使用分号；分隔，在实际使用时，for语句可以有几种特殊的使用方法：特殊方式1：表达式1位置内容为空，看如下代码：1. int sum = 0 ;2. int i = 1;3. for ( ; i = 10 ; i + + ) 4. sum += i ;5. 6. System.out.println(“1到10的和为：” + sum ) ; 通过上面的代码可以看出，虽然省略了表达式1，但只是将它放在了for循环的外面进行声明，只是位置不同而已。在此需要注意一点，即使for语句中不写表达式1了，表达式2前面的分号；也不能省略。特殊方式2：表达式3位置内容为空时，看如下代码：1. int sum = 0 ;2. for ( int i = 1 ; i = 10 ; ) 3. sum += i ;4. i + + ;5. 6. System.out.println(“1到10的和为：” + sum ) ; 通过上面的代码可以看出，虽然省略了表达式3，但也只是将它放在了for循环体之中，只是位置不同而已。在此需要注意一点，即使for语句中不写表达式3了，表达式2后面的分号；也不能省略。特殊方式3：表达式1,2,3位置内容均为空时，看如下代码：1. for ( ; ; ) 2. System.out.println(“我要学习”);3. 通过上面的代码可以看出，如上代码没有循环变量、没有条件控制，因此会造成死循环，而死循环在编写程序过程中是必须要避免的，可以在循环体中添加break跳出循环。特殊方式4：表达式 1 和 3 位置内容的多样化for语句中的三个表达式中表达式1和表达式3可以使用逗号表达式，逗号表达式就是通过”，”运算符隔开的多个表达式组成的表达式，从左向右进行计算。看如下示例：1. for ( int i =1 , j = 6 ; i = 6 ; i +=2 , j -=2 ) 2. System.out.println(“ i , j = “ + i + “,” + j );3. 上面的代码的执行逻辑如下：初始设置i为1，j为6，判断i是否小于等于6，为真执行循环体，而后执行i+=2，j-=2，即：i增2，j减2。再判断i是否小于等于6，为真继续执行循环体，以此类推，直到条件为false。本程序的输出结果为：1. i , j = 1 , 62. i , j = 3 , 43. i , j = 5 , 21.4.6. 循环中使用break语句循环中的break语句应用率很广，break可用于循环语句或switch语句中，其用于循环时，可使程序终止循环而执行循环后面的语句，常常与条件语句一起使用，看如下代码：1. int sum = 0;2. for(int i=1; i=4000) 4. break; 5. 6. sum += i;7. 8. System.out.println(sum);上面的程序需要统计1到100的累加和，条件是当和大于等于4000时则终止计算，此案例通过在if语句中使用break实现了for语句的退出，本程序最终sum的值为：4005。1.4.7. 循环中使用continue语句continue语句只能用于循环中，它的作用为跳过循环体中剩余语句而执行下一次循环，看如下代码：1. int sum = 0;2. for(int i=1; i num) 18. System.out.println(太大了!);19. else 20. System.out.println(太小了!);21. 22. System.out.print(请输入你猜测的数字(1-1000)，退出请按0：);23. guest = s.nextInt();24. 25. 26. 步骤四：游戏结束如果用户猜测正确或者录入数字 0 中止游戏，则 while 循环结束。在while 循环结束后，需要判断用户最后一次所录入的数字， 如果猜测正确，则提示用户“恭喜，你猜对了！”；如果录入的为数字0 ，则提示用户“真遗憾，下次再挑战吧!”。最后将 scanner对象关闭，程序结束。代码如下所示：1. import java.util.Scanner;2. public class NumberGuessV01 3. public static void main(String args) 4. /生成一个随机数作为猜测的结果5. int num = (int) (Math.random() * 1000) + 1;6.7. /第一次猜测8. System.out.print(请输入你猜测的数字(1-1000)，退出请按0：);9. Scanner s = new Scanner(System.in);10. int guest = s.nextInt();11.12. /如果猜测错误，则继续13. while (guest!=num) 14. /输入为0，则退出循环；否则判断数字15. if(guest = 0)16. break;17. else if (guest num) 18. System.out.println(太大了!);19. else 20. System.out.println(太小了!);21. 22. System.out.print(请输入你猜测的数字(1-1000)，退出请按0：);23. guest = s.nextInt();24. 25.26. /提示用户最终结果27. if(guest = num) 28. System.out.println(恭喜，你猜对了!);29. else30. System.out.println(真遗憾，下次再挑战吧!);31. 32. s.close();33. 34. 1.4 完整代码本案例的完整代码如下所示：1. import java.util.Scanner;2. public class NumberGuessV01 3. public static void main(String args) 4. /生成一个随机数作为猜测的结果5. int num = (int) (Math.random() * 1000) + 1;6.7. /第一次猜测8. System.out.print(请输入你猜测的数字(1-1000)，退出请按0：);9. Scanner s = new Scanner(System.in);10. int guest = s.nextInt();11.12. /如果猜测错误，则继续13. while (guest!=num) 14. /输入为0，则退出循环；否则判断数字15. if(guest = 0)16. break;17. else if (guest num) 18. System.out.println(太大了!);19. else 20. System.out.println(太小了!);21. 22. System.out.print(请输入你猜测的数字(1-1000)，退出请按0：);23. guest = s.nextInt();24. 25.26. /提示用户最终结果27. if(guest = num) 28. System.out.println(恭喜，你猜对了!);29. else30. System.out.println(真遗憾，下次再挑战吧!);31. 32. s.close();33. 34. 隐藏2 猜数字游戏 V2.02.1 问题使用 dowhile 语句实现猜数字游戏，界面的交互过程和上一个案例相同。2.2 方案此案例的实现方案和之前的案例类似。首先，此案例中，需要产生一个 1 到 1000 之间的随机整数，该数值就是用户要猜测的结果；然后，提示用户进行第一次猜测，并得到用户从界面所录入的数字。因为猜测的次数不确定，则使用do-while 循环来构建猜测的过程：判断用户所猜测的数字是否与结果相同，只要猜测不正确，则循环继续。每次循环中，首先判断用户录入的数字是否为 0，如果是，则使用 break 退出循环；否则，根据比较结果输出提示信息（“太大了”或者“太小了”），并提示用户继续下一次猜测。如果用户猜测正确或者录入数字 0，则循环结束。循环结束后，需要判断用户最后一次所录入的数字，如果猜测正确，则提示用户“恭喜，你猜对了！”；如果录入的为数字0 ，则提示用户“真遗憾，下次再挑战吧!”，然后程序结束。程序的流程如图6所示：图62.3 步骤实现此案例需要按照如下步骤进行。步骤一：定义类及 main方法首先定义一个名为 NumberGuessV03 的类，并在类中添加Java应用程序的主方法main，代码如下所示：1. public class NumberGuessV03 2. public static void main(String args) 3. 4. 步骤二：准备录入在main方法中，生成一个随机数作为猜测的结果，然后实例化Scanner类，用于接收用户从控制台输入的数字，还需要声明变量用于存储用户所录入的数字。代码如下所示：1. import java.util.Scanner;2. public class NumberGuessV03 3. public static void main(String args) 4. /生成一个随机数作为猜测的结果5. int num = (int) (Math.random() * 1000) + 1;6.7. /准备输入8. Scanner s = new Scanner(System.in);9. int guest = -1;10. 11. 注意：此步骤中，需要导入java.util包下的Scanner类。步骤三：构建循环使用 do-while 循环，提示用户进行猜测，并调用Scanner类的nextInt 方法接收用户录入的数字，然后判断用户所猜测的数字是否与结果相同：只要猜测不正确，则循环继续。每次循环中，需要使用if-else结构判断用户所录入的数字。首先，判断录入的数字是否为 0，如果为 0 ，表示用户希望退出游戏，则使用 break 退出循环；然后比较猜测的数字和实际数字的大小，并根据比较结果输出提示信息（“太大了”或者“太小了”）。代码如下所示：1. import java.util.Scanner;2. public class NumberGuessV03 3. public static void main(String args) 4. /生成一个随机数作为猜测的结果5. int num = (int) (Math.random() * 1000) + 1;6.7. /准备输入8. Scanner s = new Scanner(System.in);9. int guest = -1;10. do11. System.out.print(请输入你猜测的数字(1-1000)，退出请按0：);12. guest = s.nextInt();13. /判断：输入0，则中止14. if(guest = 0)15. break;16. else if(guest num) 17. System.out.println(太大了!);18. else if(guest num) 17. System.out.println(太大了!);18. else if(guest num) 17. System.out.println(太大了!);18. else if(guest num)19. System.out.println(太小了!);20. 21. while(guest!=num);22. 23. /提示用户最终结果24. if(guest = num) 25. System.out.println(恭喜，你猜对了!);26. else27. System.out.println(真遗憾，下次再挑战吧!);28. 29. s.close();30. 31. 隐藏3 随机加法运算器3.1 问题有加法运算器程序，其规则为：程序依次出 10 道加法题目，由用户输入题目的答案。用户每答完一道题，由系统提示结果：答错了或者答对了。10 道题目答完之后，系统计算得分并输出。如果用户希望提前结束，则可以输入1提前退出。本案例要求使用交互的方式实现此游戏，交互过程为：1、程序开始，即出现一道加法题（两个加数均为0到99之间的随机整数），并提示用户输入该题目的答案（输入1则会提前退出程序）。交互过程如图7所示：图72、用户录入后，程序进行判断：如果用户录入的答案错误，则提示“Error！”；如果答案正确，则提示“Correct！”。然后给出下一道题目，并提醒用户继续答题。用户答完10道题目后，系统给出用户的得分并显示（每道题目10分），程序结束。交互过程如图8所示：图83、如果用户录入 1，则表示希望提前退出程序，系统将提示用户的分数，且程序结束。交互过程如图9所示：图93.2 方案此案例中，需要使用 for 循环产生 10 道加法题目。在每次循环中，需要产生两个 0 到 99 之间的随机整数，作为加法题目的两个加数，并计算出正确答案；然后，输出题目，并提示用户进行答题，从而得到用户从界面所录入的数字。得到用户的录入后，进行判断：如果用户录入的为1，则需要提前退出循环；如果用户录入的答案错误，则提示“Error！”，并继续下一次答题；如果用户录入的答案正确，则提示“Correct！”，继续下一次答题。循环结束后，计算用户的得分并输出，程序结束。注：用户得分的规则是，每答对一道题，得10分，满分为100分。程序的流程如图10所示：图103.3 步骤实现此案例需要按照如下步骤进行。步骤一：定义类及 main方法首先定义一个名为 AdditionTest的类，并在类中添加Java应用程序的主方法main，代码如下所示：1. public class AdditionTest 2. public static void main(String args) 3. 4. 步骤二：准备在main方法中，输出程序即将开始的提示信息，并实例化Scanner类，用于准备接收用户从控制台输入的数字，然后，声明变量 score 用于记载用户的得分。代码如下所示：1. import java.util.Scanner;2. public class AdditionTest 3. public static void main(String args) 4. System.out.println(将开始 10 次加法测试. );5. Scanner scanner = new Scanner(System.in);6. /用于记载分数7. int score = 0;8. 9. 注意：此步骤中，需要导入java.util包下的Scanner类。步骤三：构建循环使用 for 语句，构建 10 次循环。在循环中，使用 Math类的random 方法返回两个 0 到 1 之间的随机数（包含 0，不包含 1），然后将所产生的数值乘以 100，并取其整数部分，则可以生成两个 0 到 99 之间的随机整数（包含0，也包含 99），表示加法题目中的两个加数。计算加法运算的结果，并输出题目，代码如下：1. import java.util.Scanner;2. public class AdditionTest 3. public static void main(String args) 4. System.out.println(将开始 10 次加法测试. );5. Scanner scanner = new Scanner(System.in);6. /用于记载分数7. int score = 0;8. /构建 10 次循环9. for (int i=1;i=10;i+) 10. /随机生成两个加数11. int a = (int) (Math.random() * 100);12. int b = (int) (Math.random() * 100);13. int result = a + b;14. 15. /输出需要计算的加法表达式16. System.out.println( + i + ). + a + + + b + = ?);17. System.out.print(请输入答案（输入-1退出）： );18. 19. 20. 步骤四：判断录入得到用户的录入后，进行判断：如果用户录入的为1，则需要提前退出循环；如果用户录入的答案错误，则提示“Error！”，并继续下一次答题；如果用户录入的答案正确，则提示“Correct！”，并计算用户的得分，然后继续下一次的答题。用户得分的