Java 循环控制

Java 提供了多种循环控制结构，包括 for 循环、while 循环和 do-while 循环，这些结构允许我们对代码块进行重复执行，直到满足指定的条件。此外，break 和 continue 语句可以进一步控制循环的流程。除此之外，我们还可以利用多层嵌套循环、死循环等方式实现特定的循环功能。本课将详细介绍这些循环控制结构及其应用，并通过代码示例帮助大家理解每种循环的用法及最佳实践。

1. 循环控制结构介绍

1.1 for 循环

for 循环结构允许我们通过初始化条件、循环条件和更新表达式控制循环的次数，适用于当循环的次数已知的情况。

语法：

for (初始化表达式; 循环条件; 更新表达式) {
    // 循环体
}

1.2 while 循环

while 循环是一种入口条件循环，即在每次循环开始之前先判断条件是否为真，适用于循环次数未知，且需要先判断条件的情况。

语法：

while (循环条件) {
    // 循环体
}

1.3 do-while 循环

do-while 循环是出口条件循环，它会先执行一次循环体，再判断条件是否为真，适用于需要至少执行一次循环的情况。

语法：

do {
    // 循环体
} while (循环条件);

1.4 死循环

死循环指的是循环条件始终为真，导致循环一直执行，直到程序被强制停止。常见的死循环使用 while(true) 语句来实现，例如在服务端程序中监听用户输入时使用死循环保持程序一直运行。

语法：

while (true) {
    // 死循环体，程序将持续运行
}

1.5 多层嵌套循环

多层嵌套循环是指在一个循环内嵌套另一个循环，用于处理多维数据结构或复杂的操作逻辑。常见的多层嵌套循环有二维和三维数组的遍历。

语法：

for (初始化表达式1; 条件1; 更新表达式1) {
    for (初始化表达式2; 条件2; 更新表达式2) {
        // 嵌套循环体
    }
}

1.6 break 和 continue 语句

• break：用于立即跳出循环，终止当前循环。
• continue：用于跳过本次循环中剩余的代码，立即进入下一次循环。

2. 循环控制代码示例

2.1 for 循环示例

以下示例通过 for 循环打印 1 到 5。

public class ForLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化i为1，当i小于等于5时继续循环，每次循环后i自增1
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            // 输出当前的i值
            System.out.println("当前数字: " + i);
        }
    }
}

2.2 while 循环示例

以下示例通过 while 循环计算从 1 加到 5 的和。

public class WhileLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 1; // 初始化变量i
        int sum = 0; // 初始化总和为0

        // 当i小于等于5时，执行循环体
        while (i <= 5) {
            sum += i; // 累加i的值到sum中
            i++; // i自增1
        }

        // 输出总和
        System.out.println("1 到 5 的和是: " + sum);
    }
}

2.3 死循环示例

以下示例展示一个简单的死循环，用于不断打印某一信息，直到手动停止程序。

public class InfiniteLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 死循环：无限循环，打印输出
        while (true) {
            System.out.println("死循环中...");
        }
    }
}

2.4 多层嵌套循环示例

以下示例展示如何通过多层嵌套循环来打印一个 3x3 的矩阵。

public class NestedLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 外层循环控制行数
        for (int i = 1; i <= 3; i++) {
            // 内层循环控制列数
            for (int j = 1; j <= 3; j++) {
                System.out.print("(" + i + ", " + j + ") ");
            }
            System.out.println(); // 换行
        }
    }
}

2.5 break 和 continue 示例

以下示例展示 break 和 continue 的用法。

public class BreakAndContinueExample {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            if (i == 3) {
                break; // 当i等于3时，跳出循环
            }
            System.out.println("循环中的数字: " + i);
        }

        System.out.println("----");

        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            if (i == 3) {
                continue; // 当i等于3时，跳过当前循环
            }
            System.out.println("循环中的数字: " + i);
        }
    }
}

3. 循环控制的最佳实践

• 避免死循环：在编写循环时，确保设置合理的循环终止条件，避免无意中引入死循环。
• 控制嵌套层次：尽量减少嵌套循环的层数，以提高代码的可读性和性能。嵌套层次过多的循环可能会导致程序运行效率低下。
• 优先选择 for 循环：如果循环次数已知，优先选择 for 循环，这样更直观，代码逻辑清晰。
• 合理使用 break 和 continue：在循环中使用 break 和 continue 可以优化流程，但要避免过多使用，以免影响代码的可读性和理解。