22、使用 for 语句创建计数循环

落叶知秋263

于 2025-07-14 10:11:09 发布

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分类专栏：探索Processing：编程新手的创意之旅文章标签： for循环 Java编程阶乘计算

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使用 for 语句创建计数循环

在编程中， for 语句是一种强大的工具，可用于创建计数循环，实现各种功能。下面将详细介绍 for 语句的多种应用场景及示例代码。

1. 绘制星星

首先，我们来看一个简单的程序，它允许用户输入星星的数量，并在画布上绘制相应数量的星星。

String input;
input = showInputDialog("Enter the number of stars:");
int stars;
stars = int(input);
for (int count = 1; count <= stars; count = count + 1)
{
    stroke(255, 255, 255);
    point( random(width), random(height) );
}

这个程序的流程如下：
1. 提示用户输入星星的数量。
2. 将用户输入的字符串转换为整数。
3. 使用 for 循环，循环次数为用户输入的星星数量。
4. 在每次循环中，设置笔触颜色为白色，并在画布上随机位置绘制一个点。

2. 计算阶乘

阶乘是一个数学概念，对于一个非负整数 n ，其阶乘 n! 是所有小于或等于 n 的正整数的乘积。我们可以使用 for 语句来计算阶乘。

int integer;
integer = 5;
int factorial;
factorial = 1;
for (int count = 1; count <= integer; count = count + 1)
{
    factorial = factorial * count;
    println(count + "! = " + factorial);
}
println("Answer: " + integer + "! is " + factorial);

这个程序的执行步骤如下：
1. 初始化变量 integer 为 5，表示要计算 5 的阶乘。
2. 初始化变量 factorial 为 1。
3. 使用 for 循环，从 1 到 integer 进行循环。
4. 在每次循环中，将 factorial 乘以当前的 count 值，并更新 factorial 的值。
5. 打印当前 count 的阶乘结果。
6. 循环结束后，打印最终的阶乘结果。

下面是不同 integer 值的运行结果：
| integer 值 | 输出结果 |
| ---- | ---- |
| 5 | 1! = 1
2! = 2
3! = 6
4! = 24
5! = 120
Answer: 5! is 120 |
| 6 | 1! = 1
2! = 2
3! = 6
4! = 24
5! = 120
6! = 720
Answer: 6! is 720 |
| 1 | 1! = 1
Answer: 1! is 1 |
| 0 | Answer: 0! is 1 |

需要注意的是，当 integer 为 0 时， for 循环的条件一开始就为假，循环体不会执行，但由于 factorial 初始化为 1，最终结果仍然正确。

另外，阶乘的值增长非常快，当 integer 超过 16 时， int 类型可能会溢出。我们可以使用 long 类型来存储更大的阶乘值。

int integer;
integer = 5;
long factorial;
factorial = 1;
for (int count = 1; count <= integer; count = count + 1)
{
    factorial = factorial * count;
    println(count + "! = " + factorial);
}
println("Answer: " + integer + "! is " + factorial);

3. 嵌套 `for` 循环

嵌套 for 循环是指在一个 for 循环内部再嵌套一个 for 循环。下面通过几个例子来介绍嵌套 for 循环的应用。

3.1 教室座位示例

假设有一个教室，有 4 行，每行有 6 个座位。我们可以使用嵌套 for 循环来遍历所有座位。

for (int row = 1; row <= 5; row = row + 1)
{
    println("Row: " + row);
    for (int seat = 1; seat <= 6; seat = seat + 1)
    {
        print(" Seat " + seat);
    }
    println(" -- end of row");
}

这个程序的执行流程如下：
1. 外层 for 循环控制行数，从 1 到 5。
2. 在每次外层循环中，打印当前行号。
3. 内层 for 循环控制每行的座位号，从 1 到 6。
4. 在内层循环中，打印当前座位号。
5. 内层循环结束后，打印“ – end of row”表示该行结束。

运行结果如下：

Row: 1
 Seat 1 Seat 2 Seat 3 Seat 4 Seat 5 Seat 6 -- end of row
Row: 2
 Seat 1 Seat 2 Seat 3 Seat 4 Seat 5 Seat 6 -- end of row
Row: 3
 Seat 1 Seat 2 Seat 3 Seat 4 Seat 5 Seat 6 -- end of row
Row: 4
 Seat 1 Seat 2 Seat 3 Seat 4 Seat 5 Seat 6 -- end of row
Row: 5
 Seat 1 Seat 2 Seat 3 Seat 4 Seat 5 Seat 6 -- end of row

3.2 像素操作示例

我们可以使用嵌套 for 循环来操作画布上的每个像素。

size(300, 200);
for (int row = 0; row < height; row = row + 1)
{
    for (int column = 0; column < width; column = column + 1)
    {
        stroke(random(256), random(256), random(256));
        point(column, row);
    }
}

这个程序的执行步骤如下：
1. 设置画布大小为 300x200 像素。
2. 外层 for 循环控制行号，从 0 到画布高度。
3. 内层 for 循环控制列号，从 0 到画布宽度。
4. 在每次内层循环中，设置随机笔触颜色，并在当前像素位置绘制一个点。

我们还可以通过修改循环步长和绘制图形来实现不同的效果，例如绘制不同大小的随机颜色方块。

import static javax.swing.JOptionPane.*;
size(300, 200);
String input;
input = showInputDialog("Enter tile size:");
int tile;
tile = int(input);
for (int row = 0; row < height; row = row + tile)
{
    for (int column = 0; column < width; column = column + tile)
    {
        noStroke();
        fill(random(256), random(256), random(256));
        rect(column, row, tile, tile);
    }
}

这个程序的操作步骤如下：
1. 导入 javax.swing.JOptionPane 包。
2. 设置画布大小为 300x200 像素。
3. 提示用户输入方块大小。
4. 将用户输入的字符串转换为整数。
5. 使用嵌套 for 循环，外层循环控制行号，内层循环控制列号，循环步长为用户输入的方块大小。
6. 在每次内层循环中，关闭笔触，设置随机填充颜色，并绘制一个指定大小的方块。

4. 总结

通过以上示例，我们可以看到 for 语句在编程中的强大功能。它可以用于计数、重复执行一组操作、嵌套循环等。在使用 for 语句时，需要注意循环条件和循环变量的更新，以确保循环能够正确执行。同时，对于一些复杂的问题，嵌套 for 循环可以帮助我们更方便地处理。

下面是一个简单的 for 循环使用总结流程图：

graph TD;
    A[开始] --> B[初始化循环变量];
    B --> C{循环条件是否满足};
    C -- 是 --> D[执行循环体];
    D --> E[更新循环变量];
    E --> C;
    C -- 否 --> F[结束];

5. 练习

以下是一些使用 for 语句的练习，你可以尝试完成这些练习来巩固所学知识。
1. 编写 for 语句，在控制台输出：

代码示例：

for (int i = 1; i <= 6; i++) {
    println(i);
}

编写 for 语句，在控制台输出：

代码示例：

for (int i = 2; i <= 5; i++) {
    println(i);
}

编写 for 语句，在控制台输出：

代码示例：

for (int i = 2; i <= 12; i += 2) {
    println(i);
}

编写 for 语句，在控制台输出：

代码示例：

for (int i = 5; i <= 30; i += 5) {
    println(i);
}

编写 for 语句，在控制台输出 10 次“Processing”。

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    println("Processing");
}

编写 for 语句，在控制台输出：

line: 1
line: 2
line: 3
line: 4
line: 5
line: 6
line: 7
line: 8
line: 9

代码示例：

for (int i = 1; i <= 9; i++) {
    println("line: " + i);
}

编写 for 语句，在控制台输出：

代码示例：

for (int i = 50; i >= 0; i -= 5) {
    println(i);
}

编写 for 语句，在控制台输出 1 到 6 的整数的平方：

代码示例：

for (int i = 1; i <= 6; i++) {
    println(i * i);
}

编写 for 语句，在控制台输出：

代码示例：

for (int i = 0; i <= 200; i += 20) {
    println(i);
}

修改上一个程序，设置画布大小为 200x200 像素，并在 for 语句中添加 line() 函数调用，在画布上绘制指定线段。
代码示例：

size(200, 200);
for (int i = 0; i <= 200; i += 20) {
    line(0, i, width, i);
    println(i);
}

11 - 15 题涉及到对 line() 函数的不同修改，你可以根据具体要求进行调整。
16. 编写 for 语句，在控制台输出：

代码示例：

for (int i = 30; i <= 180; i += 30) {
    println(i);
}

修改上一个程序，设置画布大小为 200x200 像素，并在 for 语句中添加 ellipse() 函数调用，在画布上绘制直径为 20 像素的圆。
代码示例：

size(200, 200);
for (int i = 30; i <= 180; i += 30) {
    ellipse(i, height / 2, 20, 20);
    println(i);
}

编写 for 语句，在控制台输出：

代码示例：

for (int i = 150; i >= 50; i -= 25) {
    println(i);
}

修改上一个程序，设置画布大小为 200x200 像素，并在 for 语句中添加 rect() 函数调用，在画布上绘制正方形。
代码示例：

size(200, 200);
for (int i = 150; i >= 50; i -= 25) {
    rect(i, height / 2 - 25 / 2, 25, 25);
    println(i);
}

编写程序，设置画布大小为 200x200 像素，使用 for 语句在画布上随机位置绘制 5 个直径为 20 像素的圆。
代码示例：

size(200, 200);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    ellipse(random(width), random(height), 20, 20);
}

修改上一个程序，在 for 语句中插入 fill() 函数调用，使每个圆具有随机填充颜色。
代码示例：

size(200, 200);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    fill(random(256), random(256), random(256));
    ellipse(random(width), random(height), 20, 20);
}

修改上一个程序，使 for 语句绘制 100 个圆。
代码示例：

size(200, 200);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    fill(random(256), random(256), random(256));
    ellipse(random(width), random(height), 20, 20);
}

编写程序，使用 for 循环计算所有正整数到某个数的和。
代码示例：

int number = 5;
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= number; i++) {
    println(i);
    sum += i;
}
println("Total: " + sum);

修改上一个程序，让用户输入该数字。
代码示例：

import static javax.swing.JOptionPane.*;
String input = showInputDialog("Enter a number:");
int number = int(input);
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= number; i++) {
    println(i);
    sum += i;
}
println("Total: " + sum);
println("Gauss: " + number * (number + 1) / 2);

通过完成这些练习，你可以更好地掌握 for 语句的使用，提高编程能力。

5. 练习（续）

23. 计算正整数和

编写程序，使用 for 循环计算所有正整数到某个数的和。

int number = 5;
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= number; i++) {
    println(i);
    sum += i;
}
println("Total: " + sum);

操作步骤如下：
1. 定义变量 number 并赋值为 5，表示要计算到 5 的正整数和。
2. 定义变量 sum 并初始化为 0，用于存储累加的和。
3. 使用 for 循环，从 1 到 number 进行循环。
4. 在每次循环中，打印当前的正整数 i ，并将其累加到 sum 中。
5. 循环结束后，打印累加的总和。

24. 用户输入计算正整数和

修改上一个程序，让用户输入该数字。

import static javax.swing.JOptionPane.*;
String input = showInputDialog("Enter a number:");
int number = int(input);
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= number; i++) {
    println(i);
    sum += i;
}
println("Total: " + sum);
println("Gauss: " + number * (number + 1) / 2);

操作步骤如下：
1. 导入 javax.swing.JOptionPane 包，用于弹出输入对话框。
2. 使用 showInputDialog 函数弹出对话框，提示用户输入一个数字，并将用户输入的内容存储在 input 变量中。
3. 将 input 转换为整数类型，存储在 number 变量中。
4. 定义变量 sum 并初始化为 0，用于存储累加的和。
5. 使用 for 循环，从 1 到 number 进行循环。
6. 在每次循环中，打印当前的正整数 i ，并将其累加到 sum 中。
7. 循环结束后，打印累加的总和。
8. 使用高斯公式 number * (number + 1) / 2 计算理论上的总和并打印，用于验证结果。

6. 总结与回顾

6.1 `for` 语句的核心要点

计数功能 ： for 循环可以方便地对数字序列进行计数，通过设置合适的初始值、循环条件和步长，能够精确控制计数范围。例如在计算阶乘和输出数字序列的练习中，都充分体现了这一点。
重复操作 ：可以将一组操作重复执行指定的次数，提高代码的复用性。如绘制星星、绘制图形等示例，通过循环不断执行绘制操作。
嵌套循环 ：嵌套 for 循环可以处理更复杂的任务，如遍历教室座位和操作画布像素。外层循环控制大的范围，内层循环在每个外层循环的迭代中进行更细致的操作。

6.2 注意事项

循环条件 ：要确保循环条件的正确性，避免出现无限循环或循环次数不足的情况。例如在计算阶乘时，循环条件 count <= integer 保证了循环能够正确计算到指定数字的阶乘。
数据类型 ：对于可能产生较大结果的计算，如阶乘，要注意数据类型的选择，避免数据溢出。可以使用 long 类型替代 int 类型来存储更大的数值。

7. 拓展思考

7.1 优化代码

在实际编程中，可以对代码进行优化，提高代码的性能和可读性。例如，在计算正整数和的程序中，可以使用更简洁的方式，或者添加错误处理机制，防止用户输入非法数据。

7.2 应用场景

for 循环在很多领域都有广泛的应用，如游戏开发中物体的移动和动画效果、数据处理中对数组元素的遍历和计算等。可以根据不同的需求，灵活运用 for 循环来解决实际问题。

8. 练习总结表格

练习编号	题目描述	代码示例
1	在控制台输出 1 - 6	`for (int i = 1; i <= 6; i++) { println(i); }`
2	在控制台输出 2 - 5	`for (int i = 2; i <= 5; i++) { println(i); }`
3	在控制台输出 2, 4, 6, 8, 10, 12	`for (int i = 2; i <= 12; i += 2) { println(i); }`
4	在控制台输出 5, 10, 15, 20, 25, 30	`for (int i = 5; i <= 30; i += 5) { println(i); }`
5	在控制台输出 10 次“Processing”	`for (int i = 0; i < 10; i++) { println("Processing"); }`
6	在控制台输出 line: 1 - line: 9	`for (int i = 1; i <= 9; i++) { println("line: " + i); }`
7	在控制台输出 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 0	`for (int i = 50; i >= 0; i -= 5) { println(i); }`
8	在控制台输出 1 - 6 的整数平方	`for (int i = 1; i <= 6; i++) { println(i * i); }`
9	在控制台输出 0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200	`for (int i = 0; i <= 200; i += 20) { println(i); }`
10	设置画布 200x200 像素，绘制指定线段	`size(200, 200); for (int i = 0; i <= 200; i += 20) { line(0, i, width, i); println(i); }`
16	在控制台输出 30, 60, 90, 120, 150, 180	`for (int i = 30; i <= 180; i += 30) { println(i); }`
17	设置画布 200x200 像素，绘制直径 20 像素的圆	`size(200, 200); for (int i = 30; i <= 180; i += 30) { ellipse(i, height / 2, 20, 20); println(i); }`
18	在控制台输出 150, 125, 100, 75, 50	`for (int i = 150; i >= 50; i -= 25) { println(i); }`
19	设置画布 200x200 像素，绘制正方形	`size(200, 200); for (int i = 150; i >= 50; i -= 25) { rect(i, height / 2 - 25 / 2, 25, 25); println(i); }`
20	设置画布 200x200 像素，随机绘制 5 个直径 20 像素的圆	`size(200, 200); for (int i = 0; i < 5; i++) { ellipse(random(width), random(height), 20, 20); }`
21	为上一个程序的圆添加随机填充颜色	`size(200, 200); for (int i = 0; i < 5; i++) { fill(random(256), random(256), random(256)); ellipse(random(width), random(height), 20, 20); }`
22	绘制 100 个带随机颜色的圆	`size(200, 200); for (int i = 0; i < 100; i++) { fill(random(256), random(256), random(256)); ellipse(random(width), random(height), 20, 20); }`
23	计算正整数到某个数的和	`int number = 5; int sum = 0; for (int i = 1; i <= number; i++) { println(i); sum += i; } println("Total: " + sum);`
24	用户输入数字计算正整数和	`import static javax.swing.JOptionPane.; String input = showInputDialog("Enter a number:"); int number = int(input); int sum = 0; for (int i = 1; i <= number; i++) { println(i); sum += i; } println("Total: " + sum); println("Gauss: " + number (number + 1) / 2);`

9. 流程图回顾

graph TD;
    A[开始] --> B[初始化循环变量];
    B --> C{循环条件是否满足};
    C -- 是 --> D[执行循环体];
    D --> E[更新循环变量];
    E --> C;
    C -- 否 --> F[结束];

这个流程图清晰地展示了 for 循环的执行过程，从初始化循环变量开始，判断循环条件，满足条件则执行循环体并更新循环变量，直到循环条件不满足为止。通过对这个流程的理解，可以更好地编写和调试 for 循环代码。

通过学习和练习 for 循环，你已经掌握了一种强大的编程工具。在今后的编程实践中，要不断运用和拓展这些知识，提高自己的编程水平。

22、使用 for 语句创建计数循环

使用 for 语句创建计数循环

1. 绘制星星

2. 计算阶乘

3. 嵌套 for 循环

3.1 教室座位示例

3.2 像素操作示例

4. 总结

5. 练习

5. 练习（续）

23. 计算正整数和

24. 用户输入计算正整数和

6. 总结与回顾

6.1 for 语句的核心要点

6.2 注意事项

7. 拓展思考

7.1 优化代码

7.2 应用场景

8. 练习总结表格

9. 流程图回顾

3. 嵌套 `for` 循环

6.1 `for` 语句的核心要点