for循环
除了while
和do while
循环,Java使用最广泛的是for
循环。
for
循环的功能非常强大,它使用计数器实现循环。for
循环会先初始化计数器,然后,在每次循环前检测循环条件,在每次循环后更新计数器。计数器变量通常命名为i
。
我们把1到100求和用for
循环改写一下:
// for
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int sum = 0;
for (int i=1; i<=100; i++) {
sum = sum + i;
}
System.out.println(sum);
}
}
在for
循环执行前,会先执行初始化语句int i=1
,它定义了计数器变量i
并赋初始值为1
,然后,循环前先检查循环条件i<=100
,循环后自动执行i++
,因此,和while
循环相比,for
循环把更新计数器的代码统一放到了一起。在for
循环的循环体内部,不需要去更新变量i
。
因此,for
循环的用法是:
for (初始条件; 循环检测条件; 循环后更新计数器) {
// 执行语句
}
如果我们要对一个整型数组的所有元素求和,可以用for
循环实现:
// for
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
int sum = 0;
for (int i=0; i<ns.length; i++) {
System.out.println("i = " + i + ", ns[i] = " + ns[i]);
sum = sum + ns[i];
}
System.out.println("sum = " + sum);
}
}
上面代码的循环条件是i<ns.length
。因为ns
数组的长度是5
,因此,当循环5
次后,i
的值被更新为5
,就不满足循环条件,因此for
循环结束。
思考
如果把循环条件改为i<=ns.length,会出现什么问题?
注意for
循环的初始化计数器总是会被执行,并且for
循环也可能循环0次。
使用for
循环时,千万不要在循环体内修改计数器!在循环体中修改计数器常常导致莫名其妙的逻辑错误。对于下面的代码:
// for
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
for (int i=0; i<ns.length; i++) {
System.out.println(ns[i]);
i = i + 1;
}
}
}
虽然不会报错,但是,数组元素只打印了一半,原因是循环内部的i = i + 1
导致了计数器变量每次循环实际上加了2
(因为for
循环还会自动执行i++
)。因此,在for
循环中,不要修改计数器的值。计数器的初始化、判断条件、每次循环后的更新条件统一放到for()
语句中可以一目了然。
如果希望只访问索引号为偶数的数组元素,应该把for
循环改写为:
int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
for (int i=0; i<ns.length; i=i+2) {
System.out.println(ns[i]);
}
通过更新计数器的语句i=i+2
就达到了这个效果,从而避免了在循环体内去修改变量i
。
使用for
循环时,计数器变量i
要尽量定义在for
循环中:
int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
for (int i=0; i<ns.length; i++) {
System.out.println(ns[i]);
}
// 无法访问i
int n = i; // compile error!
如果变量i
定义在for
循环外:
int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
int i;
for (i=0; i<ns.length; i++) {
System.out.println(ns[i]);
}
// 仍然可以使用i
int n = i;
那么,退出for
循环后,变量i
仍然可以被访问,这就破坏了变量应该把访问范围缩到最小的原则。
灵活使用for循环
for
循环还可以缺少初始化语句、循环条件和每次循环更新语句,例如:
// 不设置结束条件:
for (int i=0; ; i++) {
...
}
// 不设置结束条件和更新语句:
for (int i=0; ;) {
...
}
// 什么都不设置:
for (;;) {
...
}
通常不推荐这样写,但是,某些情况下,是可以省略for
循环的某些语句的。
for each循环
for
循环经常用来遍历数组,因为通过计数器可以根据索引来访问数组的每个元素:
int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
for (int i=0; i<ns.length; i++) {
System.out.println(ns[i]);
}
但是,很多时候,我们实际上真正想要访问的是数组每个元素的值。Java还提供了另一种for each
循环,它可以更简单地遍历数组:
// for each
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
for (int n : ns) {
System.out.println(n);
}
}
}
和for
循环相比,for each
循环的变量n不再是计数器,而是直接对应到数组的每个元素。for each
循环的写法也更简洁。但是,for each
循环无法指定遍历顺序,也无法获取数组的索引。
除了数组外,for each
循环能够遍历所有“可迭代”的数据类型,包括后面会介绍的List
、Map
等。
练习1
给定一个数组,请用for
循环倒序输出每一个元素:
// for
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
for (int i=?; ???; ???) {
System.out.println(ns[i]);
}
}
}
练习2
利用for each
循环对数组每个元素求和:
// for each
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
int sum = 0;
for (???) {
// TODO
}
System.out.println(sum); // 55
}
}
练习3
圆周率π可以使用公式计算:
请利用for
循环计算π:
// for
public class Main {
public static void main(String[] args) {
double pi = 0;
for (???) {
// TODO
}
System.out.println(pi);
}
}
小结
for
循环通过计数器可以实现复杂循环;
for each
循环可以直接遍历数组的每个元素;
最佳实践:计数器变量定义在for
循环内部,循环体内部不修改计数器;