第4章Java循環(huán)語句副本

1第四章Java循環(huán)語句學(xué)習(xí)目標(biāo)·使用while循環(huán)編寫“重復(fù)執(zhí)行某些語句”的程序·實訓(xùn)一：編寫程序GuessNumber·遵循循環(huán)設(shè)計策略來開發(fā)循環(huán)·實訓(xùn)二：編寫程序SubstractionQuizLoop·使用標(biāo)志值控制循環(huán)·使用輸入重定向以獲取大量輸入數(shù)據(jù)·使用do-while語句編寫循環(huán)·使用使用for語句編寫循環(huán)·了解三種類型循環(huán)語句的相似處和不同點·編寫嵌套循環(huán)·從多種例子中學(xué)習(xí)循環(huán)·使用break和continue來實現(xiàn)程序的控制·使用確定對話框

控制循環(huán)24.1引言如果你想打印一個字符串

“WelcometoJava！”100次，就需要把下面的語句重復(fù)寫上100遍！

System.out.println("WelcometoJava！"); System.out.println("WelcometoJava！"); ...... System.out.println("WelcometoJava！");Java提供了一種稱為循環(huán)的結(jié)構(gòu),用來控制一個語句塊重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)。下面的代碼就是使用循環(huán)語句

來告訴計算機打印上面這個字符串100次：

intcount=0; while(count<100) { System.out.println("WelcometoJava！"); count++; }其中的語句將被重復(fù)執(zhí)行100遍!34.2

while循環(huán)while語句的語法格式是：while(布爾表達式){

語句塊//“循環(huán)體”

}while語句的執(zhí)行流程如圖4-1所示。?循環(huán)結(jié)構(gòu)中包含的語句塊稱為循環(huán)體(即需要重復(fù)執(zhí)行的操作序列);?循環(huán)體的每一次執(zhí)行稱為一次循環(huán)迭代；?每個循環(huán)結(jié)構(gòu)都需要一個循環(huán)的繼續(xù)條件，它是一個布爾表達式；?每次循環(huán)迭代前，總是先計算這個循環(huán)繼續(xù)條件以決定是否執(zhí)行循環(huán)體。若為true，則執(zhí)行循環(huán)體；否則，終止整個循環(huán)并將程序的控制轉(zhuǎn)移到while語句之后的下一條語句。圖4-1while語句的流程說明truefalse布爾表達式語句塊下一條語句4圖4-2

打印字符串100次的流程說明truefalsecount<100System.out.println("WelcometoJava");count++;下一條語句count=0提示當(dāng)事先確切知道循環(huán)次數(shù)時，可以使用一個變量（例如，count）來對執(zhí)行次數(shù)進行計數(shù)。這種類型的循環(huán)稱為“計數(shù)器控制的循環(huán)”。5

下面是另外一個例子，有助于理解循環(huán)是如何工作的： intsum=0,i=1; while(i<100){ sum=sum+i; i++; } System.out.println("sum="+sum);

如果循環(huán)被錯誤的寫成如下所示，那會出現(xiàn)什么情況？ intsum=0,i=1; while(i<100){ sum=sum+i; } System.out.println("sum="+sum);警告必須確保循環(huán)條件最終可以變?yōu)閒alse，以便循環(huán)能夠結(jié)束。一個常見的循環(huán)設(shè)計錯誤是無限循環(huán)（也叫做“死循環(huán)”）。也就是說，由于循環(huán)條件的不當(dāng)而使循環(huán)永遠不可能結(jié)束。其中變量sum被稱為“累加器”每次的重復(fù)都是從舊值的基礎(chǔ)上“迭代”出新值，并由新值替代舊值。6

另外，程序員經(jīng)常會犯的錯誤，就是使循環(huán)多迭代一次或少迭代一次，這種情況稱為“出一錯誤”（off-byoneerror）。

例如，下面的循環(huán)會將字符串“WelcometoJava！”打印101次： intcount=0; while(count<=100){ System.out.println("WelcometoJava！"); count++; }

這個錯誤出在什么地方呢？7注意1）只有當(dāng)循環(huán)體內(nèi)只包含一條語句或不包含語句時，循環(huán)體的花括號{}才可以省略；2）當(dāng)循環(huán)體不包含語句時，必須留一個分號“;”，以表示“空操作”或叫做“空語句”。System.out.print("開始計時......");finalintGAP=10;longstartTime=System.currentTimeMillis()/1000;while((System.currentTimeMillis()/1000-startTime)<GAP);System.out.println(GAP+"秒鐘時間到！");inti=0;while(i<100)System.out.println(++i);84.2.1

實例：猜數(shù)字下面是該程序要求的一次運行示例：

請你猜一個[0~100]的魔數(shù)請輸入你的猜測：50↙你的猜測大了！請輸入你的猜測：25↙你的猜測大了！請輸入你的猜測：12↙你的猜測大了！請輸入你的猜測：6↙你的猜測小了！請輸入你的猜測：9↙恭喜你猜對了！這個數(shù)是9.根據(jù)我們已有的經(jīng)驗，該程序首先需要產(chǎn)生一個0~100的隨機數(shù)（魔數(shù)），然后提示用戶輸入一個猜測數(shù)，接著便可以將這個猜測數(shù)與隨機數(shù)進行比較了。

不要急于編程！編碼前的思考是非常重要的！尤其是涉及循環(huán)的程序設(shè)計。切記：一次增加一個步驟地“逐步編碼”是一個很好的習(xí)慣.9提示如果不知道如何立即編寫循環(huán)，可以編寫循環(huán)只執(zhí)行一次的代碼，然后規(guī)劃如何在循環(huán)中重復(fù)執(zhí)行這些代碼——這是一種很好的辦法。10下面我們先為該程序打一個初稿——循環(huán)只執(zhí)行一次的代碼：//源程序清單4-1（初稿）GuessNumber.javaimportjava.util.Scanner;publicclassGuessNumber{publicstaticvoidmain(String[]args){

//產(chǎn)生一個魔數(shù)(隨機數(shù))intnumber=(int)(Math.random()*101);Scannerinput=newScanner(System.in);System.out.println("請你猜一個0~100的魔數(shù)");System.out.print("請你輸入一個猜測數(shù)：");intguess=input.nextInt(); //讀入用戶輸入的猜測數(shù)if(guess==number) System.out.println("恭喜你猜對了！這個數(shù)是" +number);elseif(guess>number) System.out.println("你的猜測大了！");else System.out.println("你的猜測小了！");

}}while(true)}

while(guess!=number)

}雖然這個循環(huán)可以重復(fù)提示用戶輸入猜測數(shù)并進行比較，但是它永遠都不會結(jié)束！正確的做法應(yīng)該是當(dāng)guess與number匹配時，該循環(huán)就應(yīng)該結(jié)束。所以應(yīng)該改寫循環(huán)繼續(xù)條件.11下面給出該程序的完整代碼：//源程序清單4-1GuessNumber.javaimportjava.util.Scanner;publicclassGuessNumber{publicstaticvoidmain(String[]args){intnumber=(int)(Math.random()*101); Scannerinput=newScanner(System.in); System.out.println("請你猜一個0~100的魔數(shù)");

intguess=-1;//初始化guess while(guess!=number){ System.out.print("請你輸入一個猜測數(shù)："); guess=input.nextInt(); if(guess==number) System.out.println("恭喜你猜對了！這個數(shù)是" +number); elseif(guess>number) System.out.println("你的猜測大了！"); else System.out.println("你的猜測小了！"); }//循環(huán)結(jié)束}}注意這里的guess必須進行初始化，否則會出現(xiàn)編譯錯誤。這里將它初始化為-1。將它初始化為0~100之間的數(shù)，就會影響程序的正確性。因為，它很可能就是要猜測的數(shù)。124.2.2

循環(huán)設(shè)計策略

編寫循環(huán)時，應(yīng)該考慮如下四個步驟：i）確定需要重復(fù)執(zhí)行的語句；ii）將這些語句放在一個循環(huán)中。iii）編寫循環(huán)條件，并為控制循環(huán)添加適當(dāng)?shù)恼Z句。intcount=0;while(){System.out.println("WelcometoJava！");count++;}iv）為循環(huán)變量(如,count)選擇適當(dāng)?shù)某跏贾怠Ｒ悦狻俺鲆诲e誤”。count<100

intsum=0,i=1;while(){sum=sum+i;i++;}//sum=1+2+...+99累加器變量sum初始化i<100

循環(huán)控制變量i初始化134.2.3

實例：高級數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)工具

程序清單3-4中的數(shù)學(xué)減法學(xué)習(xí)工具只能產(chǎn)生一道題目?，F(xiàn)在我們使用循環(huán)來重復(fù)產(chǎn)生題目。如何編寫能產(chǎn)生5道題目的代碼呢？遵循循環(huán)設(shè)計策略：i）確定需要重復(fù)的語句：獲取兩個隨機數(shù)，提示用戶對兩數(shù)做減法，然后打分；ii）將這些語句放入一個循環(huán)里。iii）增加一個循環(huán)變量和循環(huán)條件，并為控制循環(huán)添加適當(dāng)?shù)恼Z句。下面的程序清單4-2給出的程序可以產(chǎn)生5道題目，在學(xué)生回答完所有5道題目后，報告回答正確的題數(shù)。這個程序最后還顯示該測試所花的時間，并列出所有題目的回答情況。14//源程序清單4-2SubstractionQuizLoop.javaimportjava.util.Scanner;publicclassSubstractionQuizLoop{publicstaticvoidmain(String[]args){finalintNUMBER_OF_QUESTIONS=5;//聲明問題數(shù)量intcorrectCount=0; //“回答正確”計數(shù)器初始化intcount=0;//“問題數(shù)量”計數(shù)器初始化longstartTime=System.currentTimeMillis();//開始時間Stringoutput="";//“回答問題的情況匯總”字符串初始化Scannerinput=newScanner(System.in);while(count<NUMBER_OF_QUESTIONS){ intnumber1=(int)(Math.random()*10);

intnumber2=(int)(Math.random()*10); //確保number1不小于number2 if(number1<number2){ inttemp=number1; number1=number2; number2=temp; } 15 //出題 System.out.print(number1+"-"+number2+"=?"); intanswer=input.nextInt();//讀入鍵盤輸入的答案 if(number1-number2==answer){//顯示評語 System.out.println("正確"); correctCount++； } else System.out.println("你的回答是錯誤的。\n" +number1+"-"+number2 +"應(yīng)該是"+(number1-number2)); count++;//問題數(shù)量加1 output+="\n"+number1+"-"+number2+"="+answer +(number1-number2==answer)?"正確!":"錯誤!";}//循環(huán)結(jié)束（學(xué)生測試結(jié)束）//產(chǎn)生“結(jié)束”時間、測試用時和顯示匯總信息

longendTime=System.currentTimeMillis();longtestTime=endTime-startTime;//計算“測試用時”System.out.println("正確的次數(shù)為："+correctCount+"\n用時為:"+testTime/1000+"秒\n情況匯總:\n"+output);}}16

下面我們來編寫這樣一個程序：讀取和計算個數(shù)不確定的整數(shù)之和。當(dāng)讀取的數(shù)為

0

時，表示輸入結(jié)束。現(xiàn)在需要解決的問題有：1）對于每次輸入的整數(shù)是否都需要聲明新變量？不需要！只需要使用一個變量（例如，data）來存儲輸入的值。2）如何求它們的和？使用累加器。(類似

sum=sum+data

來計算1+2+3+...+99)該程序的算法描述如下：（i）輸入一個整數(shù)給data；（ii）如果data不為0，則執(zhí)行（iii）;否則執(zhí)行（v）;（iii）sum=sum+data；（iv）再輸入一個整數(shù)給data；然后轉(zhuǎn)去執(zhí)行（ii）；（v）輸出變量sum的值。4.2.4

使用標(biāo)志位控制循環(huán)另一種控制循環(huán)的常用技術(shù)是在讀取和處理一個集合的數(shù)據(jù)時指派一個特殊值。這個特殊的輸入值也稱為結(jié)束標(biāo)志——表明循環(huán)的結(jié)束。這種使用標(biāo)志值來控制的循環(huán)稱為標(biāo)志值控制的循環(huán)。17data=input.nextInt();while(data!=0){sum+=data;data=input.nextInt();}System.out.println(sum);該程序的算法描述如下：(i)輸入一個整數(shù)給

data；(ii)如果data不為0，則執(zhí)行（iii）;

否則執(zhí)行（v）;(iii)sum=sum+data；(iv)

再輸入一個整數(shù)給data；然后轉(zhuǎn)去執(zhí)行（ii）；(v)

輸出變量sum的值。truefalsedata!=0sum+=data讀入data讀入data輸出sum18//源程序清單4-3SentinelValue.javaimportjava.util.Scanner;publicclassSentinelValue{publicstaticvoidmain(String[]args){ Scannerinput=newScanner(System.in); //提示用戶輸入System.out.print("請輸入若干個整數(shù)(0表示輸入結(jié)束):"); intdata=input.nextInt();//讀入用戶輸入的第一個整數(shù) //以下循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)讀入用戶輸入的整數(shù)，直到遇0為止。 intsum=0;//累加器初始化 while(data!=0){ sum+=data; //讀入用戶輸入的下一個整數(shù) System.out.print("請輸入一個整數(shù)(0表示輸入結(jié)束):"); data=input.nextInt(); } System.out.println("它們的和是："+sum);}}19警告在循環(huán)控制中，不要使用浮點數(shù)來比較值是否相等。因為浮點數(shù)都是某些值的近似值，使用它們可能導(dǎo)致不精確的循環(huán)次數(shù)和不準(zhǔn)確的結(jié)果。請觀察下面計算1+0.9+0.8+0.7+....+0.1的代碼： doublesum=0,item=1; while(

item!=0){ sum+=item; item=item-0.1; } System.out.println("它們的和是："+sum);因為浮點數(shù)在算術(shù)上是近似值，所以，不能確保item會變成真正的0。從表面上看，這個循環(huán)似乎沒問題，但實際上它是一個無限循環(huán)！20我們可以改用下面方法來解決： doublesum=0,item=1; while(

Math.abs(item)>1e-6){ sum+=item; item=item-0.1; } System.out.println("它們的和是："+sum);21另外，如果想要判斷兩個浮點數(shù)x1、x2是否相等，那么，你就應(yīng)該使用下面的方法來解決：

while(Math.abs(x1-x2)<1e-6){...}而不能使用下面的代碼： while(x1==x2){...}22*4.2.5

輸入輸出重定向如果你想避免在程序運行過程中輸入大量的數(shù)據(jù)，可以將這些數(shù)據(jù)用空格隔開，保存在一個文本文件（例如，input.txt）中，然后使用下面這個命令來運行這個程序： javaSentinelValue<input.txt這個命令稱為輸入重定向。它會告訴程序中的讀入方法“input.nextInt();”從文件input.txt中去讀入數(shù)據(jù)，而不是讓用戶在運行時從鍵盤輸入數(shù)據(jù)。假設(shè)input.txt文件的內(nèi)容是：23456789122332234567899212343531240那么，你用上面這個命令來運行這個程序的話，將得到sum的值為518。

類似地，輸出重定向可以將程序本來在屏幕上顯示的結(jié)果發(fā)送到文件中去。輸出重定向的命令是： javaSentinelValue>output.txt可以同一命令中同時使用輸入輸出重定向。例如，下面的命令會從文件input.txt中讀取數(shù)據(jù)，并將輸出結(jié)果發(fā)送到文件output.txt中：javaSentinelValue<input.txt>output.txt

請使用這個命令來運行這個程序，查看一下output.txt中的內(nèi)容是什么。234.3

do-while循環(huán)

do-while語句是while語句的變體。其語法格式是：

do{ 語句塊

}while(布爾表達式)；它的執(zhí)行流程如圖4-3所示：首先執(zhí)行循環(huán)體；然后計算并判斷循環(huán)條件：如果為true，則重復(fù)執(zhí)行循環(huán)體；否則，終止循環(huán)，轉(zhuǎn)去執(zhí)行下一條語句。

do-while語句與while語句的差別在于：判斷循環(huán)條件和執(zhí)行循環(huán)體的順序不同。圖4-3do-while流程說明下一條語句truefalse布爾表達式語句塊24

do-while語句和while語句具有相同的表達能力。有時候，選擇其中一個會比另一個更方便。例如，可以使用do-while循環(huán)來改寫程序清單4-3中的while循環(huán)。如下面的程序清單4-4所示。//源程序清單4-4TestDoWhile.javaimportjava.util.Scanner;publicclassTestDoWhile{//讀取并計算個數(shù)不確定的整數(shù)之和。

publicstaticvoidmain(String[]args){ Scannerinput=newScanner(System.in); intdata,sum=0; do{//提示用戶輸入 System.out.print("請輸入一個整數(shù)(0表示輸入結(jié)束):"); data=input.nextInt(); sum+=data; }while(data!=0); System.out.println("它們的和是："+sum);}}25提示

如果循環(huán)中的語句至少需要執(zhí)行一次，那么，建議使用do-while循環(huán)。因為，如果使用while循環(huán)，這些語句就必須在循環(huán)前和循環(huán)內(nèi)都出現(xiàn)。（請對照程序清單4-3和程序清單4-4）26do-while語句應(yīng)用舉例求解 利用牛頓迭代法求平方根的迭代公式為：當(dāng)|xn+1?

xn

|<ε時，xn+1即為解的近似值。（提示：x0可以是任意猜測值。為方便起見，可以取a的值。）算法描述如下：(i) x0=a;(ii) x1=x0;(iii) x0=(x1+a/x1)/2;(iv) |x0?x1|<10-6？是，轉(zhuǎn)至(v);否則轉(zhuǎn)至(ii);(v) x0（或x1）就是最后的解。。其中a是常數(shù)（a≠0）27//源程序清單3-2SolvingEquationsWithIterative.javaimportjava.util.Scanner;publicclassSolvingEquationsWithIterative{publicstaticvoidmain(String[]args){ Scannerinput=newScanner(System.in); System.out.print("請輸入一個數(shù)："); doublea,x0,x1; a=input.nextDouble(); x0=a; do{ x1=x0; x0=(x1+a/x1)/2; }while(Math.abs(x1-x0)>1E-8); System.out.println(a+"的平方根是："+x0);}}(i) x0=a;(ii) x1=x0;(iii) x0=(x1+a/x1)/2;(iv) |x0?x1|<10-6？是，轉(zhuǎn)至(v);否則轉(zhuǎn)至(ii);(v) x0（或x1）就是最后的解。28“迭代法”也叫做“遞推法”，其基本思想是：把一個復(fù)雜的計算過程轉(zhuǎn)化為簡單過程的多次重復(fù)，每次重復(fù)都從舊值的基礎(chǔ)上遞推出新值，并由新值替代舊值。（最簡單的例子就是“累加器”）294.4

for循環(huán)經(jīng)常會用到下面的通用形式來編寫循環(huán)：

i=初值;

while(i<終值){

......//循環(huán)體

i++;

//循環(huán)變量加1

}可以使用for語句來簡化這個循環(huán)：

for(i=初值;i<終值;i++){

......//循環(huán)體 }

for語句的語法格式如下所示： for(初始操作;循環(huán)條件;每次迭代后的操作

){ ......//循環(huán)體 }它的執(zhí)行流程如右邊圖所示。truefalse循環(huán)條件語句塊下一條語句初始操作每次迭代后的操作30例如，下面的for循環(huán)打印字符串100次：inti;for(i=0;i<100;i++){System.out.print("Hello!");}其流程圖如右圖所示。循環(huán)控制變量可以在for語句中聲明和初始化：for(inti=0;i<100;i++){System.out.print("Hello!");}如果像這個例子一樣，循環(huán)體只有一條語句，那么，花括號也是可以省略的。truefalsei<100"Hello!"i=0i++提示如果循環(huán)控制變量只在for循環(huán)內(nèi)使用而不在其他地方使用，那么，在for語句內(nèi)聲明它是一個很好的習(xí)慣。但是，在循環(huán)外就不能使用它了。因為，它的作用范圍被限制于該for語句范圍內(nèi)！31又例如：求1+2+…+100。//SumWithFor.javapublicclassSumWithFor{

publicstaticvoidmain(String[]args){

intsum=0;

for(inti=1;i<=100;

i++)

sum+=i;

System.out.println("1+2+…+100="+

sum

);

}}truefalsei<100

sum+=ii=0i++sum=032在String類中，方法charAt(i)用于返回字符串中第i個字符；而方法length()則用于返回字符串的長度。下面是它們的使用示例： Stringline=input.nextLine(); intlengthOfline=line.length(); System.out.println("該行字符的長度為："+lengthOfline); System.out.println("第"+0+"個字符是:"+line.charAt(0)); System.out.println("第"+1+"個字符是:"+line.charAt(1)); System.out.println("第"+5+"個字符是:"+line.charAt(5));

下面我們來編寫一個用來統(tǒng)計從鍵盤輸入的一行字符中英文字母和數(shù)字字符的個數(shù)。33importjava.util.Scanner;

publicclassCharactersCount{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Scannerinput=newScanner(System.in); int

letterCounter

=

0,digitCounter

=

0; charch; System.out.print("請輸入一行字符（回車結(jié)束）："); String

line

=

input.nextLine(); int

lengthOfline=

line.length(); for(int

i

=

0;

i

<lengthOfline;

i++)

{ ch

=

line.charAt(i); if(ch>='A'&&ch<='Z'||ch>='a'&&ch<='z')

letterCounter++; else

if(ch>='0'&&ch<='9')

digitCounter++; } System.out.println("該行字符的長度為："+lengthOfline); System.out.println("其中，英文字母的個數(shù)為："+

letterCounter); System.out.println("其中，數(shù)字字符的個數(shù)為："+

digitCounter); }}34注意

for循環(huán)中的初始操作以及每次迭代后的操作，都可以是用0個或多個用逗號隔開的表達式。例如： for(i=0,j=0;(i+j<10);i++,j++){ ...... }例子：判斷一個鍵盤輸入的字符串是否回文. Stringword=input.nextLine(); intlengthOfword=word.length(); for(i

=

0,j=lengthOfword-1;i<j;i++,

j--)

if(word.charAt(

i

)!=word.charAt(

j

))

break; if(i

<

j) System.out.println("該字符串不是回文！"); else System.out.println("該字符串是回文。");35

publicstaticbooleanisPalindrome(Stringstr){//判斷str是否為回文字符串

intlen=str.length();//返回字符串長度

for(intindex=0;index<len/2-1;index++){if(str.charAt(index)!=str.charAt(len-index-1)){//對稱的兩個字符比較

returnfalse;}}returntrue;}36注意如果省略

for循環(huán)中的循環(huán)條件，則被默認為是true。因此下面的語句是等價的： for(

;;){ ...... }等價與 for(

;true

;){ ...... }及 while(

true

){ ...... }374.5

采用哪種循環(huán)

while循環(huán)和for循環(huán)稱為預(yù)測試循環(huán)，因為循環(huán)條件是在循環(huán)體執(zhí)行前被測試的，而do-while循環(huán)則稱為后測試循環(huán)，因為其循環(huán)條件是在循環(huán)體執(zhí)行后測試的。

while循環(huán)總是可以轉(zhuǎn)化為for循環(huán)。如下所示：

while(循環(huán)條件){ // ...... } for(;循環(huán)條件;){ //循環(huán)體 ...... }38

除某種特殊情況外，for循環(huán)通常也都能轉(zhuǎn)化為while循環(huán)： for(初始操作;循環(huán)條件;每次迭代后的操作){ //循環(huán)體 ...... }

初始操作; while(

循環(huán)條件

){ //循環(huán)體 ......

每次迭代后的操作； }

建議使用自己覺得最自然、最舒服的一種循環(huán)語句。通常，如果已經(jīng)提前知道重復(fù)次數(shù)，那就使用for循環(huán)(就像打印字符串100次)。如果無法確定重復(fù)次數(shù)，就使用while循環(huán)（就像讀入一些數(shù)直到讀入0為止）。如果在檢驗循環(huán)條件前需要執(zhí)行循環(huán)體，那就使用do-while循環(huán)。39警告在for子句（或者while）和循環(huán)體之間多寫分號是一個常見的錯誤。因為，這都將表示循環(huán)體是空語句塊。如下所示：

for(....;....;.....); for(....;....;.....){}; { { ...... ..... } }或者 while(....); while(....){}; { { ...... ..... } }

使用行尾塊風(fēng)格是避免這種錯誤的最好辦法： for(....;....;.....){ while(....){ ...... ..... } }40

但是，在do-while循環(huán)中，卻需要用分號來結(jié)束循環(huán)： do{ ..... }while(.....);414.6

嵌套循環(huán)

在一個循環(huán)語句（while循環(huán)、for循環(huán)、do-while循環(huán)）內(nèi)又包含另一個循環(huán)語句（while循環(huán)、for循環(huán)、do-while循環(huán)）稱為循環(huán)語句嵌套。并且三種循環(huán)語句可以相互嵌套。程序清單4-5是使用嵌套for循環(huán)打印一個乘法表的程序。其運行示例如下圖。42//源程序清單4-5MultiplicationTable.javaimportjava.util.Scanner;publicclassMultiplicationTable{publicstaticvoidmain(String[]args){ System.out.println("\n 乘法表\n"); System.out.print(""); for(inti=1;i<=9;i++) System.out.print(""+i); System.out.println("\n----------------------------------------"); for(inti=1;i<=9;i++){ System.out.print(i+"|"); for(intj=1;j<=9;j++) System.out.printf("%4d",i*j); System.out.println(); }}}提示循環(huán)嵌套中的內(nèi)、外層循環(huán)控制變量(例如，i、j)不能同名。它們的意義以及它們之間的關(guān)系，好比手表的時針、分針和秒針：時針走一格，分針走一圈；分針走一格，秒針走一圈。43程序清單4-6是使用嵌套for循環(huán)打印右邊圖案的程序。//源程序清單4-6DigitalPattern.javaimportjava.util.Scanner;publicclassDigitalPattern{publicstaticvoidmain(String[]args){ for(inti=1;i<=6;i++){ for(intj=1;j<=i;j++) System.out.print(j+""); System.out.println(); }}}11212312341234512345612345612345123412312144程序清單4-6-1是使用嵌套while循環(huán)打印上述圖案的程序。//源程序清單4-6-2DigitalPattern2.javaimportjava.util.Scanner;publicclassDigitalPattern2{publicstaticvoidmain(String[]args){ inti=1,j; while(i<=6){ j=1; while(j<=i){ System.out.print(j+""); j++; } System.out.println(); i++; }}}顯然，對于計數(shù)型循環(huán)，for語句更勝于while語句。454.7

實例學(xué)習(xí)循環(huán)語句是程序設(shè)計的基礎(chǔ)，編寫循環(huán)語句的能力對于學(xué)習(xí)程序設(shè)計是非常必要的、也是非常重要的。如果能夠使用循環(huán)編寫程序，你就懂得如何編程了！正是由于這個原因，本節(jié)將提供三個實例，學(xué)習(xí)如何使用循環(huán)來解決問題。

值得再次提醒的是：在編寫解決問題的程序之前，不要立即就開始寫代碼，應(yīng)該首先考慮一下在不涉及怎樣編寫代碼的情況下，如何手工解決它的邏輯方案。一旦有了一個邏輯方案，再將它翻譯成Java語言的代碼。（當(dāng)然，翻譯方式不是唯一的。例如，可以選擇使用for語句，也可以選擇while語句。）464.7.1

求最大公約數(shù)其算法可以描述如下：（i）輸入兩個整數(shù)n1、n2。（ii）（由于1可能不是它們的最大公約數(shù)，所以可以檢測

2、3、4......

≤

n1及n2的整數(shù)）取

k=2；（iii）當(dāng)k是

≤

n1及n2的整數(shù)時，重復(fù)執(zhí)行下面兩步操作：

i）k是n1、n2的最大公約數(shù)嗎？ 如果是的，則最大公約數(shù)gcd就是k；（即gcd=k）

ii）k加1；（iv）顯示“最大公約數(shù)是”gcd。上面算法中的（ii）、（iii）可以翻譯成下面的代碼：提示一個問題常常有多種解決方案。最大公約數(shù)問題就有許多解決方案。一個更有效的解決方案是使用經(jīng)典的“歐幾里得”算法（見習(xí)題）。47

上面算法中的（ii）、（iii）可以翻譯成下面的代碼：intgcd=1;//假定最大公約數(shù)為1for(intk=2;k<=n1&&k<=n2;k++)if(n1%k==0&&n2%k==0)gcd=k;}intgcd=1;//假定最大公約數(shù)為1intk=2;while(k<=n1&&k<=n2){if(n1%k==0&&n2%k==0)gcd=k;k++;}48下面是這個算法的運行示例：49程序清單4-7是完整的程序。//源程序清單4-7GCD.javaimportjava.util.Scanner;importjavax.swing.JOptionPane;publicclassGCD{publicstaticvoidmain(String[]args){ Scannerinput=newScanner(System.in); System.out.print("請輸入第一個數(shù)："); intn1=input.nextInt(); System.out.print("請輸入第二個數(shù)："); intn2=input.nextInt(); intgcd=1; for(intk=2;k<=n1&&k<=n2;k++) if(n1%k==0&&n2%k==0) gcd=k;System.out.println("最大公約數(shù)是："+gcd);}}算法說明：由于在本算法的循環(huán)中，

if語句的作用是從每一個可能的k中篩選出最新的最大公約數(shù)。因此，這類循環(huán)體的算法也被稱為“篩選器”算法。504.7.2

預(yù)測未來學(xué)費

假設(shè)某大學(xué)今年的學(xué)費是10000美金，并以每年7%的速度增加。試問：多少年之后學(xué)費會翻倍？首先考慮如何手工解決它：第二年是第一年乘以1.07，.....未來的一年都是前一年乘以1.07。所以，每年的學(xué)費可以如下計算：doubletuition=10000;intyear=1;tuition=tuition*1.07;year++;tuition=tuition*1.07;year++;tuition=tuition*1.07;year++;......不斷地計算下去，直到學(xué)費tuition達到或者超過20000美金為止。51現(xiàn)在可以將這個邏輯翻譯成使用循環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的下面這段代碼： doubletuition=10000; intyear=1; while(tuition<=20000){ tuition=tuition*1.07; year++; }在本算法的循環(huán)體中，變量tuition的值也是由自身的舊值迭代而得的。而year則是一個計數(shù)器。52程序清單4-8是完整的程序。//源程序清單4-8FutureTuition.javapublicclassFutureTuition{publicstaticvoidmain(String[]args){ doubletuition=10000; intyear=1; while(tuition<=20000){ tuition=tuition*1.07; year++; } System.out.println(year+"后，學(xué)費將翻倍！");}}534.7.3

枚舉法

在某些問題中，需要對可能出現(xiàn)的大量情況進行一一測試，以判斷是否滿足某些（或某個）求解的條件。采用循環(huán)語句可以方便地來解決。例如，“百元買百雞”問題。假定小雞每只0.5元，公雞每只2元，母雞每只3元?，F(xiàn)在有100元錢，要求買100只雞。編程列出所有可能的買雞方案。設(shè)，小雞、公雞和母雞分別為chickens、cocks、hens只。根據(jù)題意，列出方程組如下： chickens+cocks+hens=100 0.5*chickens+2*cocks+3*hens=10054

枚舉法的基本思想，就是在所有可能的chickens、cocks、hens值中，找出滿足方案的解。按照這個思想，chickens、cocks、hens可能的取值如下：

chickens：0~100、 cocks：0~100、 hens：0~100.

那么，接下來的問題就是：在上面這三個取值范圍中，哪些值是滿足解決方案的？55程序清單4-9是《算法一：三重嵌套》完整的程序。//源程序清單4-9HundredYuanToBuyHundredChickens1.javaimportjava.util.Scanner;publicclassHundredYuanToBuyHundredChickens1{publicstaticvoidmain(String[]args){ intchickens,cocks,hens; System.out.println("chickens\tcocks\thens"); for(chickens=0;chickens<100;chickens++) for(cocks=0;cocks<100;cocks++) for(hens=0;hens<100;hens++) if((chickens+cocks+hens==100) &&(0.5*chickens+2*cocks+3*hens==100)) System.out.println(chickens +"\t"+cocks+"\t"+hens);}}56程序清單4-10是《算法二：優(yōu)化為兩重嵌套》完整的程序。//源程序清單4-10//HundredYuanToBuyHundredChickens2.javaimportjava.util.Scanner;publicclassHundredYuanToBuyHundredChickens2{publicstaticvoidmain(String[]args){ intchickens,cocks,hens; System.out.println("chickens\tcocks\thens"); for(hens=0;hens<33;hens++) for(cocks=0;cocks<50;cocks++){ chickens=100-hens-cocks; if(0.5*chickens+2*cocks+3*hens==100) System.out.println(chickens+","+cocks+"," +hens); }}}57*4.7.4

蒙特卡洛模擬

為了更多地學(xué)習(xí)編程解決問題，本節(jié)給出使用蒙特卡洛方法來估算π的值。為了更好地理解這個方法，需要畫出一個圓的外接正方形。如下圖所示：1-1-11

假設(shè)這個圓的半徑是1，那么圓面積就是π而外接正方形的面積就是4。隨機產(chǎn)生正方形中的一個點，該點落在這個圓內(nèi)的概率是

圓面積/正方形面積：π/4。編寫程序，在正方形內(nèi)隨機產(chǎn)生1000000個點，用變量numberOfHits對落在圓內(nèi)的點進行計數(shù)。由于numberOfHits≈1000000*(π/4)，所以，就可以利用式子 π=4*numberOfHits/1000000來估算π的近似值了。完整程序如程序清單4-9所示。（x，y）且有：x2+y2≤158程序清單4-11是蒙特卡洛模擬的完整程序。//源程序清單4-11MonteCaloSimulation.javaimportjava.util.Scanner;importjavax.swing.JOptionPane;publicclassMonteCaloSimulation{publicstaticvoidmain(String[]args){ finallongNUMBER_OF_TRIALS=10000000; intnumberOfHits=0; for(inti=0;i<NUMBER_OF_TRIALS;i++) { doublex=Math.random()*2.0-1; doubley=Math.random()*2.0-1; if(x*x+y*y<=1) numberOfHits++; } doublepi=4.0*numberOfHits/NUMBER_OF_TRIALS; System.out.println("π的值是："+pi);}}說明

本算法也屬于“篩選器”算法。59注：蒙特卡洛模擬方法的原理是當(dāng)問題或?qū)ο蟾鶕?jù)抽樣計算統(tǒng)計量或者參數(shù)的值，隨著模擬次數(shù)的增多，可以通過對各次統(tǒng)計量或參數(shù)的估計值求平均的方法得到穩(wěn)定結(jié)論。（想要了解更多的有關(guān)知識，請自行上網(wǎng)檢索。）604.8

關(guān)鍵字break和continue

我們已在switch語句中使用過break語句，你也可以在一個循環(huán)中使用break來終止循環(huán)。下面的代碼是將1到20的整數(shù)加到sum中，直到sum的值大于或等于100為止。 intsum=0; intnumber=0; while(number<20){ number++; sum+=number; if(sum>=100) break; }

//結(jié)束循環(huán)61程序清單4-12中給出了完整的程序。//源程序清單4-12TestBreak.javaimportjava.util.Scanner;importjavax.swing.JOptionPane;publicclassTestBreak{publicstaticvoidmain(String[]args){ intsum=0; intnumber=0; while(number<20){ number++; sum+=number; if(sum>=100) break; } System.out.println("number的值是："+number); System.out.println("sum的值是："+sum);}}number的值是：14sum的值是：105如果沒有if語句，程序就會計算1到20的和。其運行結(jié)果是：number的值是：20sum的值是：21062

你也可以在循環(huán)中使用關(guān)鍵字continue。當(dāng)程序遇到continue時，它會結(jié)束當(dāng)前迭代，程序控制將轉(zhuǎn)向循環(huán)體的末尾。換句話說，continue只是跳出了一次迭代，而break則是跳出整個循環(huán)。下面的代碼是將1到20中除去10和11外的整數(shù)都加到sum中。 intsum=0; intnumber=0; while(number<20){ number++; if(number==10||number==11) continue; sum+=number; }63程序清單4-13中給出了完整的程序。//源程序清單4-13TestContinue.javaimportjava.util.Scanner;importjavax.swing.JOptionPane;publicclassTestContinue{publicstaticvoidmain(String[]args){ intsum=0; intnumber=0; while(number<20){ number++; if(number==10||number==11) continue; sum+=number; } System.out.println("sum的值是："+sum);}}sum的值是：189如果沒有if語句，程序就會計算1到20的和。其運行結(jié)果是：sum的值是：21064注意雖說break和continue可以為循環(huán)提供額外的控制，并在某種情況下還可以簡化程序設(shè)計。但是，過度地使用或者不正確地使用會使得程序難以讀懂并難以測試。通常，總是可以編寫出在循環(huán)中不使用它們的程序。也就是說，只有在能夠簡化程序代碼并使程序更容易閱讀的情況下，才可以適當(dāng)?shù)厥褂盟鼈儭?/p>

下面使用break來改寫程序清單4-1猜數(shù)字的程序。程序請參見程序清單4-11。65//源程序清單4-11GuessNumberUsingBreak.javaimportjava.util.Scanner;publicclassGuessNumberUsingBreak{publicstaticvoidmain(String[]args){ intnumber=(int)(Math.random()*101); Scannerinput=newScanner(System.in); System.out.println("請你猜一個0~100的魔數(shù)"); intguess=-1; while(true){//重復(fù)執(zhí)行下面的循環(huán)體 System.out.print("請你輸入一個猜測數(shù)："); guess=input.nextInt(); //讀入用戶輸入的猜測數(shù) if(guess==number){ System.out.println("恭喜你猜對了！");

} elseif(guess>number) System.out.println("你猜大了！"); else System.out.println("你猜測了！"); }//循環(huán)結(jié)束}}

break;//跳出循環(huán)66注意：在while和do-while語句中，continue之后會馬上去計算并測試循環(huán)條件；而在for語句中，continue之后則先執(zhí)行每次迭代后的操作，然后做計算并測試循環(huán)條件。如下所示：inti=1;while(i<20){sum+=i;if(i%2==0) continue;i++;}inti=1;do{sum+=i;if(i%2==0) continue;i++;}while(i<20);for(i=1;i<20;i++){sum+=i;if(i%2==0) continue;}67問題：顯示前50個素數(shù)（每行10個）

大于1的整數(shù)，如果它的正因子只有1和它自己，那么，該整數(shù)就是素數(shù)。例如，2、3、5、7都是素數(shù)，而4、6、8、9不是。在該問題中，需要解決的主要問題有：?如何判斷一個給定數(shù)是否素數(shù)？?如何統(tǒng)計素數(shù)的個數(shù)？?如何打印每個素數(shù)并且每行打印10個？68該問題的初步算法可以用Java偽代碼來描述如下：count=0; //素數(shù)的計數(shù)器變量count初始化number=2;//第一個可能的素數(shù)從2開始（1不是質(zhì)數(shù)）while(count<50){//素數(shù)個數(shù)不能超過50個 if(number是素數(shù)){ count++;

顯示number;//每行顯示10 } number++;}//如何判斷number是否素數(shù)？69

為了判斷

number是否素數(shù)，需要檢測它是否能被2、3、4、...number/2的整數(shù)整除。如果能被整除，那它就不是素數(shù)。這個算法可以描述如下：booleanisPrime=true;//先假定number是素數(shù)for(intdiv=2;div<=number/2;div++)

if(number%div==0){

isPrime=false; break;

}顯然，當(dāng)上面這個循環(huán)結(jié)束后，isPrime若為true，則number是素數(shù)。因此，接下去就是那個if語句來處理是否顯示number了：if(isPrime){count++;

顯示number;

}70//源程序清單4-12PrimeNumber.javapublicclassPrimeNumber{publicstaticvoidmain(String[]args){ intcount=0;//素數(shù)計數(shù)器count初始化 intnumber=2; //第一個給定數(shù)number為2. System.out.println("前50個素數(shù)是：\n"); while(count<50){ booleanisPrime=true;//假設(shè)number是素數(shù) for(intdiv=2;div<=number/2;div++)

if(number%div==0){

isPrime=false;//number不是素數(shù)

break;//終止本for循環(huán)語句循環(huán)

}//for循環(huán)結(jié)束

if(isPrime){

count++; if(count%10==0)//顯示number后換行 System.out.println(number); else//顯示number后不換行 System.out.print(number+""); } number++;

}//while循環(huán)結(jié)束}