3.3 循环结构
视频讲解
在程序设计中，有时需要反复执行一段相同的代码，直到满足一定条件为止。为简化程序结构，与其他任何计算机语言一样，Java也提供了循环结构。一个循环结构一般包含4部分内容。
（1）初始化部分（initialization）：用来设置循环控制的一些初始条件，如设置计数器等。
（2）循环体部分（body）：这是反复执行的一段代码，可以是单一的一条语句，也可以是复合语句（代码块）。
（3）迭代部分（iteration）：用来修改循环控制条件，常常在本次循环结束，下一次循环开始前执行，例如，使计数器递增或递减。
（4）判断部分（termination）：也称终止部分。是一个关系表达式或布尔逻辑表达式，其值用来判断是否满足循环终止条件。每执行一次循环都要对该表达式求值。
Java中提供了3种循环结构：for循环、while循环和do-while循环。
3.3.1 for语句
当事先知道循环会被重复执行多少次时，可以选择for循环结构。for循环的一般语法格式如下：
for (初始化；条件；变化的步长)
{
语句；
}
for循环结构的流程如图3-5所示。
图3-5 for循环结构流程图
具体说明如下：
（1）for循环执行时，首先执行初始化操作，然后判断条件是否为真，如果满足，则执行循环体中的语句，最后执行改变步长部分。完成一次循环后，重新判断条件。
（2）可以在for循环的初始化部分声明一个变量，它的作用域为整个for循环。
（3）for循环通常用于循环次数确定的情况，但也可以根据循环条件用于循环次数不确定的情况。
（4）在初始化部分和步长部分可以使用逗号语句来进行多个操作，逗号语句是用逗号分隔的语句序列。例如：
for (a=1, b=4; a<b; a++, b--) {
System.out.println("a="+a);
System.out.println("b="+b);
}
知识提示 在C/C++中，逗号是一个运算符，能在任何有效的表达式中使用。但是在Java中，逗号仅仅是一个分隔符，只适用于for循环。
（5）初始化、终止以及步长部分都可以为空语句（但分号不能省），三者均为空的时候，相当于一个无限循环。
【例3-6】 for循环举例。
//文件名：ForTick.java
public class ForTick {
public static void main(String args[]){
int n;
for (n=10; n>0; n--)
System.out.println("tick"+n);
}
}
3.3.2 案例分析：计算平均成绩1
1．案例描述
编写程序实现以下功能，以学生的各科成绩为输入，利用for循环计算其平均成绩。
2．案例分析
根据案例描述中的信息，本案例创建一个程序，求学生各科的平均成绩。不妨假设，需计算5个科目的平均成绩，利用for循环实现，每次循环输入一个数值，先计算成绩总和，最后除以科目数5，得到各科平均成绩。
3．案例实现
本例的代码如下：
//文件名：AverageGrade.java
import java.io.*;
public class AverageGrade {
public static void main(String args[]) throws IOException{
int score, sum;
float avg;
sum=0;
InputStreamReader ir;
BufferedReader in;
for (int i=0; i<5; i++) {
//下面7行语句的作用是从键盘输入score的值
ir=new InputStreamReader(System.in);
in=new BufferedReader(ir);
System.out.println("Input score is:");
String s=in.readLine();
score=Integer.parseInt(s);
sum=sum+score;
}
avg=sum/5;
System.out.println("Average="+avg);
}
}
4．归纳与提高
本例中，应掌握for循环的定义的形式和方法。在使用for循环时，通常循环次数已知。
3.3.3 while语句
当不清楚循环会被重复执行多少次时，可以选择while循环和do-while循环。
while语句首先测试一个表达式，如果表达式的值为真，则会重复执行下面的语句体，直到表达式的值为假。其一般语法格式如下：
while（表达式）
{
语句体；
}
表达式可以是任何表达式。如果语句体内只有一条语句，花括号可省略。
while循环首先计算表达式的值，当值为真时才去执行循环体中的语句；若首次表达式的值为假，则语句体一次都不会被执行。
while循环结构的流程图如图3-6所示。
图3-6 while循环结构流程图
【例3-7】 求自然数1～10之和。
//文件名：NumAdd.java
public class NumAdd {
static final int MAX_INDEX=10; //定义静态常量
public static void main(String args[]) {
int n=MAX_INDEX;
int sum=0;
while (n>0) { //n>0时，累加求和；否则结束循环
sum+=n; //将自然数n的值加到sum中
n--; //n的值减1成为下一个自然数
}
System.out.println("1+2+...+10="+sum); //输出和
}
}
程序的运行结果如下：
1+2+...+10=55
3.3.4 案例分析：计算平均成绩2
1．案例描述
创建一个程序，实现计算学生各科成绩的平均成绩。要求利用while循环实现此案例。
2．案例分析
根据案例描述中的信息，本案例需利用while循环实现，当前学生的科目总数未知，即循环输入数据的次数未知，故需设定一个循环的结束条件，即在输入最后一科成绩后，输入一个特殊字符$，以此作为输入数据的结束符。同时，须在循环内设定一个计数器count，每输入一科成绩，计数器值加1。结束循环后，各科成绩的总分存放在sum变量中，科目总数存放在计数器count中，利用sum/count即可计算出学生的平均成绩。
3．案例实现
本例的代码如下：
//文件名：AverageGrade2.java
import java.io.*;
public class AverageGrade2{
public static void main(String args[]) throws IOException{
int score=0, sum, count=0;
String score =null;
float avg;
sum=0;
InputStreamReader ir;
BufferedReader in;
ir=newInputStreamReader(System.in);
in=newBufferedReader(ir);
System.out.println("Input score is:");
score =in.readLine();
while (! score.equals('$')){
//下面7行语句的作用是从键盘输入score的值
score=Integer.parseInt(score);
sum=sum+score;
count++;
System.out.println("Input score is:");
score =in.readLine();
}
if(count! =0){
avg=sum/count;
System.out.println("Average="+avg);
}else
System.out.println("No numbers here");
}
}
4．归纳与提高
本例中，应掌握while循环的定义形式和方法。在使用while循环时，由于循环次数未知，我们需在while循环的条件处设置退出循环的条件，在这一点上与for循环是不同的。在此例中，需要熟悉两种循环语句使用上的区别。
3.3.5 do-while语句
while循环从顶部开始测试，因此，若初始条件为假，则循环体中的代码永远也得不到执行。如果想让循环体至少执行一次，则需要在循环结构底部进行循环条件测试。do-while语句可以实现“直到型”循环，其一般语法格式如下：
do
{
语句体；
} while (表达式)；
do-while循环结构的流程如图3-7所示。关于do-while循环结构有以下几点说明：
图3-7 do-while循环结构的流程示意图
（1）do-while结构首先执行循环体，然后终止条件，若结果为true，则循环执行花括号中的语句或代码块，直到布尔表达式的结果为false。
（2）与while结构不同的是，do-while结构的循环体至少被执行一次，这是“直到型”循环的特点。
【例3-8】 输入一个正整数，将各位数字反转后输出。
分析：将一正整数反转输出，即先输出个位，然后输出十位、百位……可采用不断除以10取余数的方法，直到商数等于0为止，是一个循环过程。由于无论整数是几，至少要输出一个个位数，因此可以使用do-while循环结构。
//文件名：IntTurn.java
import java.io.*;
public class IntTurn{
public static void main(String args[]) throws IOException {
int x; //x用来存放由键盘键入的正整数
//下面7行语句的作用是从键盘输入x的值
InputStreamReader ir;
BufferedReader in;
ir=new InputStreamReader(System.in);
in=new BufferedReader(ir);
System.out.println("Input x is:");
String s=in.readLine();
x=Integer.parseInt(s);
//下面用do-while循环结构进行反转输出
do{
System.out.print(x%10); //除以10取余数输出
x/=10; //将x刷新为除以10的商
}while (x! =0); //如x(商数)为0则结束循环
System.out.print("\n");
}
}
程序的运行结果如下：
Input x is:
1893
3981