JavaSE：掌握重复执行的艺术

循环是编程中实现重复执行的核心结构，Java提供了多种循环机制以适应不同场景。本文将全面解析while、do-while、for和for-each四种循环语句，通过具体示例和最佳实践帮助你高效控制程序流程。

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一、循环基础：为何需要循环？

循环结构解决三类常见问题：

1. 重复操作：如批量处理数据
2. 遍历集合：如数组/列表处理
3. 条件迭代：如游戏主循环

Java提供四种循环结构：

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二、while循环：条件前置迭代

语法结构：

while (条件表达式) {
    // 循环体
}

执行流程：

1. 先检查条件表达式
2. 若为true则执行循环体
3. 重复步骤1-2直到条件为false

特点：

• 循环次数：0到多次（可能完全不执行）
• 适用于未知迭代次数的场景

示例1：计算1到10的累加和

int sum = 0;
int number = 1;
final int UPPERBOUND = 10;

while (number <= UPPERBOUND) {
    sum += number;  // 累加
    number++;       // 更新计数器
}
System.out.println("Sum is: " + sum); // 输出55

示例2：用户输入控制循环

Scanner scanner = new Scanner(System.in);
String input = "None";

while (!input.equals("Quit")) {
    System.out.print("Type a Name: ");
    input = scanner.nextLine();
    System.out.println("You wrote: " + input);
}
scanner.close();

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三、do-while循环：条件后置迭代

语法结构：

do{
  //循环体
}while(条件表达式)

执行流程：

1. 先执行循环体一次
2. 检查条件表达式
3. 若为true则重复执行

特点：

• 循环次数：1到多次（至少执行一次）
• 适用于必须执行至少一次的场景

示例1：1到10累加（do-while实现）

int sum = 0;
int number = 1;
final int UPPERBOUND = 10;

do {
    sum += number;
    number++;
} while (number <= UPPERBOUND);
System.out.println("Sum is: " + sum); // 输出55

示例2：用户输入（至少执行一次）

Scanner scanner = new Scanner(System.in);
String input;

do {
    System.out.print("Type a Name: ");
    input = scanner.nextLine();
    System.out.println("You wrote: " + input);
} while (!input.equals("Quit"));
scanner.close();

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四、for循环：精确控制迭代

标准语法：

for (初始化; 条件判断; 迭代更新) {
    // 循环体
}

执行流程：

1. 执行初始化语句（仅一次）
2. 检查条件表达式
3. 若为true则执行循环体
4. 执行迭代更新
5. 重复步骤2-4

最佳实践：

• 计数器变量声明在for内部（限制作用域）
• 避免循环内修改计数器
• 支持嵌套实现多维迭代

基础示例：打印1-10

for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    System.out.println(i);
}

进阶用法1：双变量控制

for (int i = 0, j = 10; i < j; i++, j--) {
    System.out.println(i + " vs " + j);
}

进阶用法2：递减迭代

for (int i = 10; i > 0; i--) {
    System.out.println("Countdown: " + i);
}

数学应用：∑求和

int k = scanner.nextInt();
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= k; i++) {
    sum += i;
}

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五、特殊for循环技术

1. 嵌套循环

处理二维数据的利器：

// 打印乘法表
for (int i = 1; i <= 9; i++) {
    for (int j = 1; j <= i; j++) {
        System.out.print(j + "×" + i + "=" + (i*j) + "\t");
    }
    System.out.println(); // 换行
}

2. 循环控制语句

• break
  

  ：立即退出整个循环

  for (int i = 0; i <= 4; i++) {
      if (i == 3) break;
      System.out.println("Value: " + i);
  }
  // 输出0,1,2
  

• continue
  

  ：跳过当前迭代

  for (int i = 0; i < 5; i++) {
      if (i == 2) continue;
      System.out.println(i);
  }
  // 输出0,1,3,4
  

3. 灵活变体

• 省略初始化/条件/更新：

  int i = 0;
  for (;;) {  // 等效while(true)
      if (i >= 5) break;
      System.out.println(i);
      i++;
  }
  

• 浮点数计数器（谨慎使用）：

  for (double d = 0.0; d <= 1.0; d += 0.2) {
      System.out.printf("%.1f ", d); // 0.0 0.2...1.0
  }
  

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六、for-each循环：集合遍历利器

语法：

for (元素类型 变量 : 集合/数组) {
    // 使用变量
}

优势：

• 简化集合/数组遍历
• 避免索引越界错误
• 代码可读性更高

示例：遍历数组

int[] numbers = {2, 1, 2, 6, 3};
for (int num : numbers) {
    System.out.println(num); // 依次输出每个元素
}

限制：

• 无法修改原始集合元素
• 不能获取当前索引位置
• 不适用于需要反向遍历的场景

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七、循环控制高级技巧

1. 布尔标志控制

boolean gameOver = false;
while (!gameOver) {
    // 游戏逻辑...
    if (playerHealth <= 0) {
        gameOver = true; // 条件满足时退出
    }
}

2. 循环选择指南

循环类型	适用场景	特点
while	未知迭代次数	可能零次执行
do-while	至少执行一次	条件后置
for	已知迭代次数	计数器精确控制
for-each	集合遍历	简洁安全
嵌套循环	多维数据处理	外层控制行，内层控制列

3. 避免常见陷阱

• 无限循环：

  // 错误示范
  for (int i = 5; i > 4; i++) {
      System.out.println("Infinite!");
  }
  

  解决方案：确保循环条件能变为false

• 浮点数精度问题：

  for (float f = 0.1f; f != 1.0f; f += 0.1f) {
      // 可能因精度缺失导致无限循环
  }
  

  解决方案：改用整数计数器或设置误差范围

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八、总结与最佳实践

选择原则：

• 已知次数 → for
• 至少一次 → do-while
• 可能零次 → while
• 遍历集合 → for-each

性能优化：

• 避免循环内重复计算

// 优化前
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {...}

// 优化后
int size = list.size();
for (int i = 0; i < size; i++) {...}

• 减少循环嵌套层数
• 优先使用局部变量

可读性技巧：

• 循环体不超过20行
• 复杂逻辑提取为方法
• 使用有意义的计数器名

掌握循环结构是成为Java高手的必经之路。结合条件语句和函数封装，您可以构建出高效可靠的程序逻辑。