В Java, как и практически в любом языке программирования, имеются инструменты для обеспечения многократного повторения определенного фрагмента кода, или, как их принято называть, циклов. Циклы в Java представлены такими операторами, как for и while, а также их разновидностями. Как правило, циклы используются для прохода по одномерным и многомерным массивам и итерируемым структурам данных (в т.ч. коллекциям) с целью нахождения определенных элементов и дальнейших операций с ними. Однако это не единственный способ применения такого инструмента, как цикл Java. Примеры использования будут приводиться по мере их рассмотрения.
Java: описание и примеры
Основополагающим оператором цикла в Java является while. Фрагмент кода, заключенный в его теле, будет повторяться до тех пор, пока условие выражения, заключенного в скобки после него, будет удовлетворять логическому значению истинности. Общая форма оператора while имеет следующий вид:
while(условие) {
//тело цикла
Как только значение логического условия перестанет быть истинным, заключенный в тело цикла код перестанет выполняться и управление передастся идущей сразу после него строке.
Если в теле цикла заключен всего один оператор, то фигурные скобки можно не ставить, однако считается хорошим тоном, если они стоят всегда. На рисунке выше представлена блок-схема работы данного оператора.
Для наглядности давайте разберем пример, представленный на рисунке ниже:
Объявленная переменная count изначально имеет значение 1. Далее мы видим логическое выражение, заключенное в скобки после названия оператора. Оно будет истинным, т.е. возвращать значение true, до тех пор, пока значение переменной count будет меньше или равно 10. В теле цикла с каждым проходом (итерацией) значение переменной увеличивается на 1 и выводится на консольный экран. Обратите внимание на то, что когда значение переменной достигло 11, цикл прекратил работу.
Если бы значение переменной count изначально равнялось 11, то условие цикла было бы ложным, и программа даже не зашла бы в его тело.
Стоит отметить, что синтаксис Java позволяет использовать оператор while без тела. Приведем пример. Допустим, у нас есть две переменные i = 100 и j = 200, перед нами стоит задача программно вычислить их среднее арифметическое - для этого можно использовать «пустотелый» while:
while(++i < --j);
В результате значение любой из двух переменных будет равно среднему их изначальных значений. Как видите, цикл прекрасно отработал без тела и выполнил все необходимые действия в условном выражении.
Цикл do-while
В предыдущих примерах если условное выражение изначально возвращало значение false, то выполнение программы проигнорировало бы тело цикла и пошло дальше. Однако часто возникают ситуации, в которых выполнение кода, содержащегося в теле цикла, обязательно хотя бы единожды независимо от истинности условного выражения. Иными словами бывает так, что проверять истинность условного выражения требуется не в начале, а в конце цикла. Такую функциональность может обеспечить разновидность цикла while под названием do-while. Он имеет следующую форму:
do {
//тело цикла
} while(условие);
Как мы видим, сначала на выполнение идет тело цикла, и лишь потом проверяется истинность условия - и так каждую итерацию.
Код, приведенный выше, отработает примерно так же, как в случае с обычным while. Однако если бы мы присвоили переменной count значение 11, тело цикла все равно выполнилось бы один раз, перед тем как оператор смог проверить истинность выражения.
Описание и примеры for - Java цикл
Представляет собой универсальную и эффективную языковую форму в Java. До пятой версии Java SDK была только одна традиционная форма оператора for, а после появилась новая - for each. В данном разделе мы ознакомимся с традиционной формой оператора. for Java цикл имеет следующий вид:
Перед тем как управление передастся коду в теле цикла, сначала выполняется инициализация переменной i, выступающей в качестве счетчика. Далее проверяется условное выражение, в котором счетчик сравнивается с определенным значением, и если оно возвращает true, тело цикла выполняется. Затем значение счетчика изменяется на заранее заданный шаг и опять проверяется условное выражение, и так до тех пор, пока условие не станет ложным. Блок-схема ниже иллюстрирует все этапы работы цикла.
Для лучшего понимания приведем пример того, как работает for Java цикл:
Мы видим, что в качестве счетчика используется переменная loopVal. После каждой итерации цикла ее значение будет прирастать на 1, и это будет происходить до тех пор, пока оно не достигнет 11. Обратите внимание, что управляющую переменную можно объявлять и за пределами оператора for, но если вы не собираетесь использовать эту переменную нигде кроме как в цикле, рекомендуется объявлять ее непосредственно в операторе. Имейте в виду, что объявленная в самом операторе переменная имеет область видимости в пределах этого самого цикла.
Бывают ситуации, когда требуется объявить несколько управляющих циклом переменных. For Java цикл позволяет указывать две и более переменные через запятую, причем делать это как при их инициализации, так и при итерации. Такой оператор будет иметь следующий вид:
for(int i = 1, int j = 10; i < j; ++i, --j) {}
При каждой итерации значение переменной i будет увеличиваться на 1, а значение переменной j уменьшаться на 1. Итерации будут выполняться до тех пор, пока i не станет больше или равно j.
Особенности применения оператора for
Цикл for представляет собой довольно гибкую конструкцию, поскольку все три его части (инициализацию, условие и инкремент/декремент) можно использовать не по прямому назначению. К примеру, вместо условного выражения с управляющей переменной можно подставить любую логическую переменную.
boolean exit = false;
for (int i = 0; !exit; ++i) {
На примере выше мы можем наблюдать, как работа цикла абсолютно не зависит от управляющей переменной i и количество итераций зависит исключительно от того, в какой момент переменная exit примет значение true. Более того управляющую переменную можно и вовсе убрать из цикла и это никак не отразится на его работе: for(; !exit;) {}. Хотя это и не самый разумный способ программирования, иногда это может быть полезным. Главное - предусмотреть ситуацию, в которой переменная примет нужное для выхода из цикла значение, чтобы не превратить его в бесконечный.
For Java цикл может быть объявлен и таким способом: for(; ;) {}. Это типичный пример бесконечного цикла с особыми условиями прерывания. О том, каким же образом прерывать такого рода циклы, мы поговорим немного позже.
Цикл в стиле for each
Цикл foreach Java всегда применяется для последовательного перебора элементов массива или какой-либо и выполнения над ними определенных повторяющихся операций. Пример данной формы оператора for представлен ниже:
В качестве итерационной переменной объявляется name, а объявленный ранее массив строк names выступает вторым аргументом оператора. Переменная name будет поочередно принимать значения каждого элемента массива, пока все его элементы не будут извлечены. Следует отметить, что тип переменной должен быть совместимым с типом элементов, которые хранятся в массиве. Также переменная name доступна исключительно для чтения и попытка ее изменения не приведет к изменению самого элемента в массиве.
Операторы прерывания цикла
Существует три оператора прерывания цикла: break, return и continue. Первые два способны полностью прервать работу цикла, а continue прерывает лишь работу текущей итерации. Если вы используете в своем коде умышленно бесконечный цикл Java, данные операторы обязательно должны в нем присутствовать. Рассмотрим простой пример использования break:
Хотя в данном операторе for предусмотрено 11 итераций, выполнится только 8, поскольку, когда счетчик i будет равен 7, сработает условие, в теле которого имеется оператор break.
Оператор return действует аналогичным образом, с тем отличием, что он не только обеспечивает выход из цикла Java, но и из метода, в который помещен этот цикл.
Использование break в качестве goto
Следует иметь в виду, что break прерывает работу только того цикла, в теле которого он непосредственно находится, т.е. если вы используете его во вложенном цикле, то внешний цикл не прекратит своей работы. Для этого оператор break можно использовать в качестве цивилизованной формы goto.
В этом варианте данный оператор используется в связке с меткой, которая позволяет организовывать выход не только из циклов, но и из любого блока кода. Метка представляет собой именованный соответствующим образом идентификатор с двоеточием после него. Метка объявляется в начале помечаемого блока кода. Чтобы прервать выполнение помеченного блока, в нужном месте необходимо объявить: break имя_метки. Рассмотрим пример на рисунке ниже:
В коде объявлено три блока с именами меток One, Two и Three соответственно. Оператор break с меткой Two вложен во все три блока, но при его срабатывании программа выйдет из блоков Three и Two и продолжит выполнение в блоке One. Т.е. в консоли мы увидим два сообщения: Three и One.
Заключение
Мы ознакомились с понятием циклов в Java, главными операторами while и for, а также их формами do-while и for each соответственно. Для лучшего понимания рекомендуем проделать упражнения с применением данных операторов в различных формах, а также различных способов их прерывания и перехода из одного блока в другой.
Цикл for
Начиная с версии JDK 5, в Java существуют две формы цикла for. Первая - традиционная форма, используемая начиная с исходной версии Java. Вторая - новая форма "for-each". Мы рассмотрим оба типа цикла for, начиная с традиционной формы.
Общая форма традиционного оператора for выглядит следующим образом:
for(инициализация; условие; повторение)
{ // тело
}
Если в цикле будет повторяться только один оператор, фигурные скобки можно опустить.
Цикл for действует следующим образом. При первом запуске цикла программа выполняет инщиализационную часть цикла. В общем случае это выражение, устанавливающее значение управляющей переменной цикла, которая действует в качестве счетчика, управляющего циклом. Важно понимать, что выражение инициализации выполняется только один раз. Затем программа вычисляет условие, которое должно быть булевским выражением. Как правило, выражение сравнивает значение управляющей переменной с целевым значением. Если это значение истинно, программа выполняет тело цикла. Если оно ложно, выполнение цикла прерывается. Затем программа выполняет часть повторение цикла. Обычно это выражение, которое увеличивает или уменьшает значение управляющей переменной. Затем программа повторяет цикл, при каждом прохождении вначале вычисляя условное выражение, затем выполняя тело цикла и выполняя выражение повторения. Процесс повторяется до тех пор, пока значение выражения повторения не станет ложным.
Ниже приведена версия программы подсчета "тактов", в которой использован цикл for.
// Демонстрация использования цикла for.
class ForTick {
int n;
for(n=10; n>0; n-)
}
}
Объявление управляющих переменных цикла внутри цикла for
Часто переменная, которая управляет циклом for, требуется только для него и не используется нигде больше. В этом случае переменную можно объявить внутри инициали-зационной части оператора for. Например, предыдущую программу можно переписать, объявляя управляющую переменную л типа int внутри цикла for:
// Объявление управляющей переменной цикла внутри цикла for.
class ForTick (public static void main(String args) {
//в данном случае переменная n объявляется внутри цикла for
for(int n=10; n>0; n-)
System.out.println("такт " + n) ;
}
}
При объявлении переменной внутри цикла for необходимо помнить о следующем важном обстоятельстве: область и время существования этой переменной полностью совпадают с областью и временем существования оператора for. (То есть область существования переменной ограничена циклом for.) Вне цикла for переменная прекратит свое существование. Если управляющую переменную цикла нужно использовать в других частях программы, ее нельзя объявлять внутри цикла for.
В тех случаях, когда управляющая переменная цикла не требуется нигде больше, большинство программистов Java предпочитают объявлять ее внутри оператора for. В качестве примера приведем простую программу, которая проверяет, является ли введенное число простым. Обратите внимание, что управляющая переменная цикла i объявлена внутри цикла for, поскольку она нигде больше не требуется.
Разновидности цикла for
Цикл for поддерживает несколько разновидностей, которые увеличивают его возможности и повышают применимость. Гибкость этого цикла обусловлена тем, что его три части: инициализацию, проверку условий и итерационную не обязательно использовать только по прямому назначению. Фактически каждый из разделов оператора for можно применять в любых целях. Рассмотрим несколько примеров.
Одна из наиболее часто встречающихся вариаций предполагает использование условного выражения. В частности, это выражение не обязательно должно выполнять сравнение управляющей переменной цикла с каким-либо целевым значением. Фактически условием, управляющим циклом for, может быть любое булевское выражение. Например, рассмотрим следующий фрагмент:
boolean done = false;
for(int i=1; !done; i++) {
// ...
if(interrupted()) done = true;
}
В этом примере выполнение цикла for продолжается до тех пор, пока значение переменной done не будет установлено равным true. В этом цикле проверка значения управляющей переменной цикла i не выполняется.
Приведем еще одну разновидность цикла for. Оставляя все три части оператора пустыми, можно умышленно создать бесконечный цикл (цикл, который никогда не завершается). Например:
for(; ;) {
// ...
}
Этот цикл может выполняться бесконечно, поскольку условие, по которому он был бы прерван, отсутствует. Хотя некоторые программы, такие как командные процессоры операционной системы, требуют наличия бесконечного цикла, большинство "бесконечных циклов" в действительности представляют собой всего лишь циклы с особыми условиями прерывания. Как вы вскоре убедитесь, существует способ прерывания цикла - даже бесконечного, подобного приведенному примеру - который не требует использования обычного условного выражения цикла.
Версия "for-each" цикла for
Начиная с версии JDK 5 в Java можно использовать вторую форму цикла for, реализующую цикл в стиле "for-each" ("для каждого"). Как вам, возможно, известно, в современной теории языков программирования все большее применение находит концепция циклов "for-each", которые быстро становится стандартными функциональными возможностями во многих языках. Цикл в стиле "for-each" предназначен для строго последовательного выполнения повторяющихся действий по отношению к коллекции объектов, такой как массив. В отличие некоторых языков, подобных С#, в котором для реализации циклов "for-each" используют ключевое слово f oreach, в Java возможность применения цикла "for-each" реализована за счет усовершенствования цикла for. Преимущество этого подхода состоит в том, что для его реализации не требуется дополнительное ключевое слово, и никакой ранее существовавший код не разрушается. Цикл for в стиле "for-each" называют также усовершенствованным циклом for. Общая форма версии "for-each" цикла for имеет следующий вид:
for (тип итер-пер: коллекция)
блок-операторов
Здесь тип указывает тип, а итер-пер - имя итерационной переменной, которая последовательно будет принимать значения из коллекции, от первого до последнего. Элемент коллекция указывает коллекцию, по которой должен выполняться цикл. С циклом for можно применять различные типы коллекций, но в этой главе мы будем использовать только массивы. (Другие типы коллекций, которые можно применять с циклом for, вроде определенных в каркасе коллекций Collection Framework, рассматриваются в последующих главах книги.) На каждой итерации цикла программа извлекает следующий элемент коллекции и сохраняет его в переменной итер-пер. Цикл выполняется до тех пор, пока не будут получены все элементы коллекции.
Поскольку итерационная переменная получает значения из коллекции, тип должен совпадать (или быть совместимым) с типом элементов, хранящихся в коллекции. Таким образом, при выполнении цикла по массивам тип должен быть совместим с базовым типом массива.
Цикл for в стиле "for-each" позволяет автоматизировать этот процесс. В частности, применение такого цикла позволяет не устанавливать значение счетчика цикла за счет указания его начального и конечного значений, и исключает необходимость индексации массива вручную. Вместо этого программа автоматически выполняет цикл по всему массиву, последовательно получая значения каждого из его элементов, от первого до последнего. Например, с учетом версии "for-each" цикла for предыдущий фрагмент можно переписать следующим образом:
int nums = { 1, 2, 3, 4, 5, б, 7, 8, 9, 10 };
int sum = 0;
for(int x: nums) sum += x;
При каждом прохождении цикла переменной х автоматически присваивается значение, равное значению следующего элемента массива nums. Таким образом, на первой итерации х содержит 1, на второй - 2 и т.д. При этом не только упрощается синтаксис программы, но и исключается возможность ошибок выхода за пределы массива.
Ниже показан пример полной программы, иллюстрирующей применение описанной версии "for-each" цикла for.
// Использование цикла for в стиле for-each.
class ForEach {
public static void main(String args) {
int sum = 0;
// использование стиля for-each для отображения и суммирования значений
for(int х: nums) {
sum += x;
}
System.out.println ("Сумма равна: " + sum) ;
}
}
Значение равно: 1
Значение равно: 2
Значение равно: 3
Значение равно: 4
Значение равно: 5
Значение равно: 6
Значение равно: 7
Значение равно: 8
Значение равно: 9
Значение равно: 10
Сумма равна: 55
Как видно из этого вывода, оператор for в стиле "for-each" автоматически выполняет цикл по элементам массива, от наименьшего индекса к наибольшему.
Хотя повторение цикла for в стиле "for-each" выполняется до тех пор, пока не будут обработаны все элементы массива, цикл можно прервать и раньше, используя оператор break. Например, следующая программа суммирует значения пяти первых элементов массива nums.
// Использование оператора break в цикле for в стиле for-each.
class ForEach2 {
public static void main(String args) {
int sum = 0;
int nums = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
// использование цикла for для отображения и суммирования значений
for(int х: nums) {
System.out.println("Значение равно: " + x) ;
sum += x; v
if (x == 5) break; // прекращение цикла после получения 5 значений
}
System.out.println("Сумма пяти первых элементов равна: " + sum);
}
}
Программа генерирует следующий вывод:
Значение равно: 1
Значение равно: 2
Значение равно: 3
Значение равно: 4
Значение равно: 5
Сумма пяти первых элементов равна: 15
Как видите, выполнение цикла прекращается после получения значения пятого элемента. Оператор break можно использовать также и с другими циклами Java. Подробнее этот оператор будет рассмотрен в последующих разделах настоящей главы.
При использовании цикла в стиле "for-each" необходимо помнить о следующем важном обстоятельстве. Его итерационная переменная является переменной "только для чтения", поскольку она связана только с исходным массивом. Операция присваивания значения итерационной переменной не оказывает никакого влияния на исходный массив. Иначе говоря, содержимое массива нельзя изменять, присваивая новое значение итерационной переменной. Например, рассмотрим следующую программу:
// Переменная цикла for-each доступна только для чтения.
class NoChange {
public static void main(String args) {
int nums = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
for(int х: nums) {
System.out.print (х + " ");
x=x*10; // этот оператор не оказывает никакого влияния на массив nums
}
System.out.println();
for(int x: nums)
System.out.print (x + " ");
System.out.println ();
}
}
Первый цикл for увеличивает значение итерационной переменной на 10. Однако эта операция присваивания не оказывает никакого влияния на исходный массив nums, как видно из результата выполнения второго оператора for. Генерируемый программой вывод подтверждает сказанное:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Итерация в многомерных массивах
Усовершенствованная версия цикла for применима также и к многомерным массивам. Однако следует помнить, что в Java многомерные массивы состоят из массивов массивов. (Например, двумерный массив - это массив одномерных массивов.) Это важно при выполнении итерации в многомерном массиве, поскольку результат каждой итерации - следующий массив, а не отдельный элемент. Более того, тип итерационной переменной цикла for должен быть совместим с типом получаемого массива. Например, в случае двумерного массива итерационная переменная должна быть ссылкой на одномерный массив. В общем случае при использовании цикла "for-each" для выполнения итерации в массиве размерности N получаемые объекты будут массивами размерности N-1. Дабы понять, что из этого следует, рассмотрим следующую программу. В ней вложенные циклы for служат для получения упорядоченных по строкам элементов двумерного массива.
// Использование цикла for в стиле for-each применительно к двумерному массиву.
class ForEach3 {
public static void main(String args) {
int sum = 0;
int nums = new int ;
// присвоение значений элементам массива nums
for (int i = 0; i
nums[i] [j] = (i+l)*(j+l) ;
// использование цикла for в стиле for-each для отображения
// и суммирования значений
for (int х : nums) {
for(int у: х) {
System.out.println("Значение равно: " + у);
sum += у;
}
}
System.out.println("Сумма: " + sum);
}
Эта программа генерирует следующий вывод:
Значение равно: 1
Значение равно: 2
Значение равно: 3
Значение равно: 4
Значение равно: 5
Значение равно: 2
Значение равно: 4
Значение равно: 6
Значение равно: 8
Значение равно: 10
Значение равно: 3
Значение равно: 6
Значение равно: 9
Значение равно: 12
Значение равно: 15
Сумма: 9 0
Следующая строка этой программы заслуживает особого внимания:
for (int х : nums) {
Обратите внимание на способ объявления переменной х. Эта переменная - ссылка на одномерный массив целочисленных значений. Это необходимо потому, что результат выполнения каждой итерации цикла for - следующий массив в массиве nums, начиная с массива, указанного элементом nums . Затем внутренний цикл for выполняет итерацию по каждому из этих массивов, отображая значения каждого из элементов.
Использование усовершенствованного цикла for
Поскольку каждый оператор for в стиле "for-each" может выполнять цикл по элементам массива только последовательно, начиная с первого и заканчивая последним, может показаться, что его применение ограничено. Однако это не так. Множество алгоритмов требуют использования именно этого механизма. Одним из наиболее часто используемых алгоритмов является поиск. Например, следующая программа использует цикл for для поиска значения в неупорядоченном массиве. Поиск прекращается после обнаружения искомого значения.
// Поиск в массиве с применением цикла for в стиле for-each.
class Search {
public static void main(String args) {
int nums = { 6, 8, 3, 7, 5, 6, 1, 4 };
int val =5;
boolean found = false;
// использование цикла for в стиле for-each
for (int x: nums) {
if (x == val) {
found = true;
break;
}
}
if(found)
System.out.println("Значение найдено!");}
В данном случае выбор стиля "for-each" для цикла for полностью оправдан, поскольку поиск в неупорядоченном массиве предполагает последовательный просмотр каждого из элементов. (Конечно, если бы массив был упорядоченным, можно было бы использовать бинарный поиск, реализация которого требовала бы применения другого стиля цикла.) К другим типам приложений, которым применение циклов в стиле "for-each" предоставляет преимущества, относятся вычисление среднего значения, отыскание минимального или максимального значения в наборе, поиск дубликатов и т.п.
Цикл Java While Do – это инструкция, позволяющая запускать один и тот же фрагмент кода несколько раз. Этот цикл можно использовать для повторения действий при соответствии условий.
Цикл While
Цикл while является самым простым для построения на языке Java . Он состоит из ключа while , условия loop , а также тела цикла:
while (condition) { // loop body }
Каждый отдельный запуск тела цикла расценивается как итерация. Перед каждой итерацией производится оценка условий цикла. Его тело исполняется, только если условия цикла по результатам оценки равно true .
Итерации цикла что-то меняют, и в определенный момент оценка условий возвращает false , после чего цикл завершается. Цикл, условие которого никогда не возвращает false , исполняется бесконечное количество раз. Такие циклы называются бесконечными.
Пример
int num = 0; while (num < 10) { System.out.println(num); num++; }
Этот пример выводит числа от 0 до 9 . Давайте пошагово пройдёмся по коду. Сначала мы инициализируем переменную num со значением равным 0 . Это будет счётчик цикла. Когда программа доходит до while , производится оценка выполнения условий цикла. В нашем случае 0 < 10 возвращает значение true и исполняется тело цикла. Внутри цикла выводится переменная num , а затем увеличивается на 1 . На этом завершается первая итерация.
После первого «прогона » условие цикла While Java оценивается во второй раз. 1 < 10 по-прежнему возвращает true , после чего запускается следующая итерация цикла. Один и тот же процесс повторяется несколько раз.
Завершающая итерация начинается, когда значение num равняется 9 . Счётчик цикла выводится в последний раз, и значение увеличивается до 10 . На этот раз новая итерация не может быть запущена, так как условие цикла выдаёт значение false . Так как 10 не меньше 10 .
Таким образом, цикл запускается до тех пор, пока условием цикла выполняется. Вооружившись этим знанием, можно создавать более сложные и функциональные циклы. Давайте проведёт итерацию с массивом:
String names = {"Doc", "Dopey", "Bashful", "Grumpy", "Sneezy", "Sleepy", "Happy"}; int index = 0; while (index < names.length) { System.out.println(names); index++; }
Концепция этого примера схожа с предыдущим. Мы инициализируем счётчик цикла и запускаем итерацию по массиву до тех пор, пока выводятся все элементы. В результате, итерация по массивам – довольно распространённый случай, и в Java для этого есть более подходящая конструкция – цикл For .
Цикл do-while
Цикл Java while do похож на while , но имеет существенное отличие: в отличие от while , здесь условие проверяется по окончании каждой итерации. Это значит, что цикл do-while всегда исполняется хотя бы один раз:
do { // loop body } while (condition);
Пример
do-while сначала исполняет тело цикла, а затем оценивает его условия. В зависимости от полученного результата цикл останавливается или запускается следующая итерация. Давайте рассмотрим простую игру «угадай имя »:
Scanner scanner = new Scanner(System.in); String guess; do { System.out.print("Угадай имя: "); guess = scanner.nextLine(); } while (!"Daffy Duck".equals(guess)); System.out.println("Поздравляю! Ты угадал моё имя!");
В этом while Java примере используется Scanner для парсинга ввода из system.ini . Это стандартный канал ввода, который в большинстве случаев взаимодействует с клавиатурой. Проще говоря, мы просто читаем текст, который вводит игрок.
В игре необходимо спросить пользователя хотя бы раз, и делать это до тех пор, пока игрок вводит правильные ответы. Цикл do-while идеально подходит для таких случаев. В теле цикла мы получаем пользовательское значение, а затем проводится проверка правильности ответа. Цикл должен запускаться до тех пор, пока вводимое пользователем значение не становится равным Daffy Duck . Если правильный ответ получен, цикл останавливается, и мы поздравляем игрока с победой.
В завершение
Циклы while true Java позволяют использовать фрагменты кода несколько раз. Сегодня мы познакомились с циклами Java while и do-while . Они похожи тем, что проверяют условия и исполняют тело цикла, если по результатам оценки условия получено значение true . Но при этом у них есть существенное отличие: условие цикла while проверяется до итерации, а условие цикла do-while – по окончании каждой итерации. Это значит, что цикл do-while всегда исполняется как минимум один раз.
Перевод статьи “Java’s While and Do-While Loops in Five Minutes ” был подготовлен дружной командой проекта .
Цикл - это блок команд, который выполняется снова и снова, пока соблюдается определённое условие. Повторяемый фрагмент кода называют «телом цикла». Одно выполнение тела цикла называют итерацией.
В Яве можно работать с циклами нескольких типов - для этого есть следующие операторы:
while – цикл с предусловием – сначала проверяем условие, затем выполняем тело цикла;
do… while – цикл с постусловием – сначала выполняем один раз тело цикла, затем проверяем условие и, если оно соблюдается, продолжаем;
for – цикл со счётчиком – выполняется и при каждой итерации обновляет счётчик, пока условие в объявлении цикла соблюдается (т.е. проверка условия возвращает true);
сокращенный for (в других языках известен как foreach) – перебирает массив от первого элемента до последнего и на каждой итерации выполняет тело цикла.
Суть условия цикла – проверка выражения с одной или несколькими переменными: «Пока a<11, в каждой итерации выполняем тело цикла и увеличиваем "а" на 1». Но чему равно «а» при первом выполнении цикла?
Если мы используем конструкции с while, значение нужно указать перед началом цикла:
int a = 1;
while (a < 11) {
System.out.println(a);
a++; //увеличиваем а на единицу
}
Если же переменная работает как счётчик цикла, а за его пределами не используется, её инициализируют прямо в условии. И тут же пишут, что с ней делать в конце каждой итерации. Всё это – в одну строку – с помощью for:
for (а=1, a<11, i++) {
System.out.println(a);
}
Получаем тот же результат. Список можно было начать с нуля или с отрицательного значения – диапазон определяем сами.
Сокращенный вариант цикла for не содержит указаний ни на число повторов, ни на действия в конце шага. Цикл типа foreach используют для перебора массивов. От первого элемента нужно переходить к следующему – пока массив не кончится.
int ms = { 1, 2, 3, 4}; //создаем массив
int s = 0;
for(int i: ms) { //указываем, что перебирать
s *= i; //последовательно перемножаем элементы
}
System.out.println(s);
Вложенные циклы Java
Циклы можно вкладывать один в другой. При этом число повторов наружного и вложенных циклов умножается. Если внешний должен выполняться 5 раз и внутренний – 5, всего цикл будет выполнен 25 раз.
Выведем таблицу умножения с помощью двух массивов:
int a, b, result = 0;
for (a = 2; a < 10; a++) {
for (b = 2; b < 10; b++) {
result = a*b;
System.out.println(a+"x"+b+" = "+result);
}
}
Cоздание объектов в цикле Java
Циклы удобны, когда нужно создать и пронумеровать множество объектов. Их число бывает неизвестно заранее: объекты могут создаваться по запросу пользователя. Вот мы спросили, сколько нужно чего-то, и записали число в переменную n. Теперь создадим объекты в нужном количестве:
Something array = new Something[n]; //создаем массив типа “что-то” из n элементов
for(int i = 0; i < n; i++){
array[i] = new Something(); //создаем “что-то” и помещаем его в массив
}
Как выйти из цикла Java
Для выхода из цикла есть ключевые слова break - «прервать», continue - «возобновить» и return - «вернуться». Команда break переключает программу на выполнение следующих за циклом операторов. Условия прерывания цикла в Java оформляют через if-ветвление. Главное, чтобы проверка выполнялась перед основной частью тела цикла.
//после создания массива m пишем:
for (a: m) {
if (a==5) break;
System.out.println(a);
}
Операторы ветвления и цикла в Java часто работают вместе: запускаем цикл, а внутри него проверяем, не выполнено ли еще условие, при котором нужно прервать цикл или сделать что-то ещё.
Если использовать break во вложенном цикле, прервётся только он, а внешний продолжит выполняться.
Для досрочного прерывания итерации цикла for в Java используют continue. Когда программа до него доходит, она пропускает невыполненную часть итерации, обновляет счётчик и переходит к следующей итерации.
В конструкциях while тот же continue работает иначе: возвращает нас к проверке условия продолжения цикла. Другая команда – return – возвращает программу к месту, откуда был вызван метод, в котором цикл находится.
И continue, и break можно использовать с меткой - для перехода к нужной части кода - по аналогии с goto:
break Mark1; //при условии, что где-то выше стоит метка Mark1:
Бесконечный цикл Java
Создать бесконечный цикл легко - достаточно не указывать параметры в for:
for (; ;) {}
Сложнее извлечь из этого пользу. Обычно бесконечность цикла – критическая ошибка, которая мешает выполнению программы. Поэтому каждый цикл стоит проверять на способность корректно завершиться в нужный момент. Для этого нужно:
- указать в теле цикла условия прерывания,
- убедиться, что переменная в условии прерывания может принять значение, при котором цикл будет остановлен.
Начиная с версии JDK 5, в Java существуют две формы цикла for. Первая — традиционная форма, используемая начиная с исходной версии Java. Вторая — новая форма “for-each”. Мы рассмотрим оба типа цикла for, начиная с традиционной формы.
Общая форма традиционного оператора for выглядит следующим образом:
Если в цикле будет повторяться только один оператор, фигурные скобки можно опустить.
Цикл for действует следующим образом. При первом запуске цикла программа выполняет инициализационную часть цикла. В общем случае это выражение, устанавливающее значение управляющей переменной цикла, которая действует в качестве счетчика, управляющего циклом. Важно понимать, что выражение инициализации выполняется только один раз . Затем программа вычисляет условие , которое должно быть булевским выражением. Как правило, выражение условия сравнивает значение управляющей переменной с целевым значением. Если это значение истинно, программа выполняет тело цикла. Если оно ложно, выполнение цикла прерывается . Затем программа выполняет тело цикла и только после этого выполняется часть повторение цикла . Повторение это обычно выражение, которое увеличивает или уменьшает значение управляющей переменной. Затем программа повторяет цикл, при каждом прохождении вначале вычисляя условное выражение, затем выполняя тело цикла и выполняя выражение повторения . Процесс повторяется до тех пор, пока значение выражения условия не станет ложным.
Поскольку большинство циклов применяют свои переменные только внутри цикла, цикл for допускает, чтобы выражение инициализации было полным объявлением переменной. Таким образом, переменная ограничена телом цикла и невидима извне .
Приведем пару примеров поясняющих все вышесказанное:
В этом примере переменная i объявлена вне цикла (строка 7), поэтому она так же доступна после его завершения (строка 12).
Из вывода выполнения данной программы видно, что выражение повторения цикла, а именно префиксный инкремент (++i ) переменной i выполняется после выполнения тела цикла, то есть после выполнения строки 10, которая выводит приветствие.
Этот момент очень важно понимать, чтобы иметь правильное представление о работе цикла for .
Теперь посмотрим на вывод этой программы с аргументами командной строки и без них:
Как видно из вывода данной программы приращение переменной i происходит после выполнения последней команды цикла, которая выводит приветствие (строка 10).
А теперь объявим переменную внутри цикла (оператора for):
Как видно Eclipse нам сразу же указал на ошибку, что переменная j , объявленная в строке 15, не видна вне цикла, так как ее область действия или область видимости распространяется только на тело цикла, в котором она была объявлена.
Чтобы программа заработала необходимо закомментировать строку 19.
Вывод этого кода, аналогичен выводу, кода который мы только что рассмотрели, за исключением того, что вместо “Привет” выводится “Hello”. Ну и то что после цикла не возможно вывести значение переменной j .
При объявлении переменной внутри цикла for необходимо помнить о следующем важном обстоятельстве: область и время существования этой переменной полностью совпадают с областью и временем существования оператора for .
Синтаксис цикла for не ограничивается циклами с единственной переменной. Как в выражении инициализации , так и в выражении повторения можно использовать запятую для разделения нескольких выражений инициализации и повторения .
Например:
В этом примере в инициализационной части цикла мы устанавливаем начальные значения обеих управляющих переменных a и b . Оба разделенных запятой оператора в итерационной части выполняются при каждом повторении цикла.
Данный код генерирует следующий вывод:
Цикл for поддерживает несколько разновидностей, которые увеличивают его возможности и повышают применимость. Гибкость этого цикла обусловлена тем, что его три части: инициализацию , проверку условий и итерационную не обязательно использовать только по прямому назначению. Фактически каждый из разделов оператора for можно применять в любых целях . Например:
Пример конечно немного головоломный, но по сути он прост. Первая часть оператора инициализирует переменную b , вторая ее проверяет, а третья выводит на консоль сообщение.
По существу эта программа делает то же приветствие аргументов, если они есть. Если их нет, то ни чего не выводит. Сразу же приведу пример ее вывода:
Как видно из вывода этой программы, итерационная часть выполняется, как уже и говорилось, после выполнения тела цикла. В данном случае это оператор println в строке 9. Оператор for в данном коде растянулся на две строки 9 и 10, поскольку он достаточно длинный. Я это сделал для демонстрации того, что каждая часть оператора for может быть применена в разных целях. Стоит еще заметить, что приращение переменной i происходит в строке 12 и там же задается условие для продолжения или выхода из цикла, которое проверяется в строке 9.
Еще один подобный пример, цикл for можно задействовать для прохождения по элементам связного списка:
Стоит, так же, отметить, что любую из частей цикла for (инициализацию , условие и итерационную ) или даже все можно пропустить . Например, можно создать таким образом бесконечный цикл:
( ;; ){//бесконечный цикл
}
Инициализационное или итерационное выражения либо они оба могут отсутствовать:
В этом примере инициализационное и итерационное выражения вынесены за пределы определения оператора for . В результате соответствующие части оператора for пусты.
Чтобы последовательность выполнения частей оператора for стала более наглядный я приведу небольшой пример. Хотя методы мы еще не изучали, но я надеюсь идея этой программы будет вам понята. Смысл ее в том, чтобы наглядно показать последовательность выполнения всех частей оператора for.
Из вывода программы видно, что инициализационная часть программы (метод initTest() ) выполняется только один раз.
Затем выполняется проверка условия , представленная методом condTest() .
После проверки условия , выполняется тело цикла.
И уже после этого выполняется часть повторение , представленная методом recTest() .
В методе condTest() выполняется проверка условия продолжения цикла. В данном случае переменная i сравнивается c 4, и пока переменная i меньше 4, то тело цикла выполняется.
Тело цикла выполняется четыре раза так как переменная i была по умолчанию проинициализирована нулем.
Оператор foreach
Начиная с версии JDK 5 в Java можно использовать вторую форму цикла for, реализующую цикл в стиле foreach (“для каждого”). Цикл в стиле foreach предназначен для строго последовательного выполнения повторяющихся действий по отношению к коллекциям объектов, например, таких как массивы. В Java возможность применения цикла foreach реализована за счет усовершенствования цикла for . Общая форма версии foreach цикла for имеет следующий вид:
for (тип итерационная переменная: коллекция) блок-операторов
Тип это тип переменной, итерационная переменная — имя итерационной переменной, которая последовательно будет принимать значения из коллекции , от первого до последнего. Элемент коллекция указывает коллекцию, по которой должен выполняться цикл. С циклом for можно применять различные типы коллекций, но пока мы будем использовать только массивы, кстати которые тоже пока не проходили, но по крайней мере уже было много примеров с приветствиями из массива строк, куда попадают аргументы командной строки.
На заметку: оператор foreach применим к массивам и классам, реализующим интерфейс java.lang.Iterable.
На каждой итерации цикла программа извлекает следующий элемент коллекции и сохраняет его в итерационной переменной. Цикл выполняется до тех пор, пока не будут получены все элементы коллекции.
Хотя повторение цикла for в стиле foreach выполняется до тех пор, пока не будут обработаны все элементы массива (коллекции), цикл можно прервать и раньше, используя оператор break .
Поскольку итерационная переменная получает значения из коллекции, ее тип должен совпадать (или быть совместимым) с типом элементов, хранящихся в коллекции. Таким образом, при выполнении цикла по массивам тип должен быть совместим с базовым типом массива.
Чтобы понять побудительные причины применения циклов в стиле foreach , рассмотрим тип цикла for , для замены которого предназначен этот стиль.
Возьмем опять наш пример с приветствием аргументов из командной строки:
Не правда ли, это куда элегантней, чем применение других операторов цикла, для этой цели?
Собственно у этой программы простой вывод:
Мы его уже много раз видели в разных вариантах, но повторенье – мать ученья.
Для полной ясности рассмотрим еще несколько примеров.
При каждом прохождении цикла переменной x автоматически присваивается значение, равное значению следующего элемента массива nums. Таким образом, на первой итерации x содержит 1, на второй — 2 и т.д. При этом упрощается синтаксис программы, и исключается возможность выхода за пределы массива.
Вывод этой части программы такой:
Хотя повторение цикла for в стиле foreach выполняется до тех пор, пока не будут обработаны все элементы массива, цикл можно прервать и раньше, используя оператор break . Например:
В данном примере цикл отработает только три итерации, после чего произойдет выход из цикла по условию оператора if , который вызовет срабатывание оператора break .
Важно, так же, понимать, что итерационная переменная получает значения из коллекции (массива), на каждой итерации, поэтому, даже если ее значение изменить в теле цикла, то на следующей итерации она снова примет следующее значение из коллекции. И тем более ее изменения ни как не влияют на значения коллекции (элементы массива в данном примере).
Данный код выведет следующее:
Любой метод, возвращающий массив, может использоваться с foreach . Например класс String содержит метод toCharArray, возвращающий массив char. Пример:
Данный код просто выведет посимвольно строку Привет Мир!
На этом с данными операторами можно закончить. Единственное что стоит еще упомянуть, это то, что в инициализационной части можно объявлять только переменные одного типа, или же инициализировать переменные разных типов, но такие которые могут быть приведены к одному общему типу по правилу приведения типов, которые мы рассматривали раньше.
На последок, приведу еще пару примеров продвинутого оператора for . По большому счету, это просто отрефактореный код того примера что я уже приводил.
Не правда ли, что этот код стал более читаем и понятен, чем тот, что я уже приводил? Или же не понятно? Ну тогда смотрим на другой пример кода, который делает тоже самое.
Неужели опять не понятно?
Оба этих кода делают одинаковый вывод:
Конечно при условии что аргументами в командной строке были Вася и Петя.
На этом с оператором for и его тенью foreach закончим.
