Бесконечный for (Java) цикл. Циклы в Java – как создать и прервать
В этом уроке мы узнаем, как повторно выполнять части нашего кода контролируемым образом, глядя на различные типы циклов в Java . Подробнее познакомимся с циклами: while , do- while , for . Постараемся определить в каких случаях, какой из циклов наиболее пригоден для использования.
Затем мы кратко рассмотрим тему случайных чисел (random numbers ). Посмотрим на Java -класс Random и как он нам может помочь в нашей игре.
Цикл как следует из названия – это способ выполнения одной и той же части кода необходимое количество раз (при этом результат выполнения кода в цикле необязательно будет повторяться). Количество повторений выполнения цикла может быть, как определенно заранее, так и быть неизвестным самому программисту. Мы рассмотрим основные типы циклов, которыми нам предлагает воспользоваться язык Java. А после внедрим некоторые из них в нашу игру тем самым усовершенствовав её.
Цикл While
Цикл while имеет самый простой синтаксис. Вспомните if -инструкцию, которую мы изучали чуть ранее. В условное выражение оператора if (то, что заключено в скобочки после слова if ) можно поместить практически любую комбинацию операторов и переменных. Если выражение будет истинным (true ), то код, заключенный в тело блока if будет выполнен. Аналогичным образом в цикле while мы помещаем выражение, которое может вычисляться в true или false , как показано в этом коде:
Int x = 10; while(x > 0){ x--; //x уменьшается на один каждый проход цикла }
Что здесь происходит? Первым делом за пределами цикла while мы объявили переменную x типа int и присвоили этой переменной значение “10”. Далее начинается цикл while , в условии которого написано “ x > 0” – это означает, что код, написанный в теле цикла while будет выполняться до тех пор, пока переменная x больше 0 и условие не достигнет значения false . Следовательно, код выполнится 10 раз(x=10,x>0 ; x=9,x>0 ; x=8,x>0 ; x=7,x>0 ; x=6,x>0 ; x=5,x>0 ; x=4,x>0 ; x=3,x>0 ; x=2,x>0 ; x=1,x>0). В первый проход цикла x = 10 , во второй уже 9 , в третий 8 и т.д. И когда x будет равен 0 , то условие захода в цикл не выполнится, и программа продолжится со следующей строки после окончания цикла.
Также, как и в операторе if , возможна такая ситуация, при которой цикл не будет выполнен ни разу. Взгляните на следующий пример:
Int x = 10; while(x > 10){ //какой-нибудь код //но он никогда не выполнится, пока x больше 10 }
Кроме того, нет ограничений на сложность выражения условия или объем кода, который может быть записан в теле цикла:
Int playerLives = 3; int alienShips = 10; while(playerLives >0 && alienShips >0){ //Весь игровой код здесь //... //... // и т.д. } //программа продолжится здесь, когда или playerLives или alienShips = 0
Этот цикл будет выполняться до тех пор, пока либо переменная playerLives , либо alienShips не станут равны или меньше нуля. Как только одно из этих условий наступит, выражение в условии примет значение false и программа продолжится со следующей строки после завершения цикла.
Стоит отметить, что как только программа входит в тело цикла, он будет выполнен, даже если условие цикла станет false , где-нибудь в теле цикла, т.к. условие проверяется только при входе:
Int x = 1; while(x > 0){ x--; //x теперь равен 0 и условие в следующий раз примет значение false //Но эта строка выполнится //И эта //И даже эта }
В примере выше тело цикла выполнится один раз. Помимо этого, можно установить такое условие, что цикл будет выполняться вечно – это называется бесконечный цикл. Вот пример:
Int x = 0; while(true){ x++; //Я буду становиться очень большим! }
Выход их цикла. Ключевое слово break
А вдруг нам действительно понадобится воспользоваться бесконечным циклом, но так чтобы мы могли решить в какой момент из него выйти. Для этой цели в Java существует ключевое слово break . Мы можем использовать break , когда нам нужно будет «выйти» из цикла:
Int x = 0; while(true){ x++; //Я буду становиться очень большим! break; //Нет, не будешь! //код здесь не будет достигнут }
Наверняка вы уже догадались о том, что возможно сочетать различные инструменты принятия решений, такие как if, else, switch внутри нашего цикла while и других циклах, которые рассмотрим чуть ниже. К примеру:
Int x = 0; int tooBig = 10; while(true){ x++; //Я буду становиться очень большим! if(x == tooBig){ break; //Нет, не будешь. } //код здесь будет доступен до тех пор пока x не станет равен 10 }
Можно исписать еще множество различных вариаций, но для нас важнее практическое применение этих знаний, так что не будем сейчас сильно углубляться. Посмотрим на еще одну концепцию, которой можно оперировать в цикле.
Ключевое слово continue
continue действует почти так же, как и break . Ключевое слово continue выкинет вас из тела цикла, но затем проверит выражение условия, а не продолжит с места после закрывающейся фигурной скобки цикла, как это случилось бы в случае с break . В следующем примере показано использование continue :
Int x = 0; int tooBig = 10; int tooBigToPrint = 5; while(true){ x++; //Я буду становиться очень большим! if(x == tooBig){ break; } //Нет, не будешь. //код здесь будет доступен только пока x не станет равен 10 if(x >= tooBigToPrint){ //больше не будет выводиться на экран, но цикл будет продолжаться continue; } //код здесь будет доступен пока x не станет равен 5 //код для вывода x на экран }
Пояснение: объявляем и инициализируем переменные. Заходим в цикл — прибавляем к значению переменной x единицу (теперь x = 1). Проверка «1 равно 10?» — false — первый оператор if не выполняется. Следующая проверка «1 больше или равен 5?» — false — второй оператор if не выполняется. Выводим x на экран.
Рассмотрим вариант, когда x будет принимать значение 5 при входе в цикл. Заходим в цикл — прибавляем к значению переменной x единицу (теперь x = 6). Проверка «6 равно 10?» — false — первый оператор if не выполняется. Следующая проверка «6 больше или равен 5?» — true — заходим в тело if — continue , выходим из цикла и проверяем условие входа в цикл.
Теперь вариант, когда x будет принимать значение 9 при входе в цикл. Заходим в цикл — прибавляем к значению переменной x единицу (теперь x = 10). Проверка «10 равно 10?» — true — заходим в тело if — break , выходим из цикла и код продолжится за закрывающейся фигурной скобкой цикла while .
Цикл do-while
Почти тоже самое, что и предыдущий цикл за исключением одной особенности – проверка выполнения условного выражения будет происходить после тела цикла. Это означает, что цикл do- while всегда будет выполняться хотя бы один раз. Взгляните на пример:
Int x = 0; do { x++; } while(x < 10); //x теперь = 10
Ключевые слова break, continue
Цикл for
Цикл for имеет более сложный синтаксис, чем while и do- while , поскольку для его инициализации требуется немного больше манипуляций. Давайте сначала взглянем на него и потом разберём по частям:
For(int i = 0; i < 10; i++){ //Что-то, что должно произойти 10 раз будет записано здесь }
Как это видит компилятор? Вот так:
For(объявление и инициализация; условие; изменить после каждого прохождения цикла){ // тело цикла }
- Объявление и инициализация – мы создали новую переменную типа int с именем i и присвоили ей значение 0 ;
- Условие – подобно другим рассмотренным ранее циклам, тут мы проверяем условие вхождения в цикл. Если значение вычисляется как true , то входим в тело цикла;
- Изменить после каждого прохождения цикла – в примере выше i ++ означает то, что после очередного прохода цикла мы к значению переменной i добавляем единицу (1). Более того, мы можем в изменении переменной написать и i — , чтобы отнимать единицу, например:
Ключевые слова break, continue также можно использовать в данном цикле.
Цикл for берёт на себя управление инициализацией, проверкой условия и изменением переменной. Испробуем на практике в нашем приложении данный цикл сразу же после того, как ознакомимся со случайными числами и методами.
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.
Вы задумывались когда-нибудь над тем, зачем вообще существуют программы? Если упростить и обобщить ответ на этот вопрос, то выяснится, что программы необходимы для автоматизации рабочего процесса, увеличения скорости выполняемой работы, избавления человека от тысяч монотонных действий и так далее. Давайте остановимся на повторяющихся друг за другом действиях, или говоря простым языком циклах.
Цикл – это последовательное выполнение повторяющихся действий на основе заданного предусловия. Например, нужно переставить сто ящиков из одного угла в другой. Если это каким-то образом записать на языке Java (к сожалению, переставить за вас ящики Java не сможет), то получится запись в сто строк:
1. взять ящик №1 и поставить в другой угол;
2. взять ящик №2 и поставить в другой угол;
3. взять ящик №3 и поставить в другой угол;
…
100. взять ящик №100 и поставить в другой угол;
Сто строк кода – это уже много, но бывает тысяча, две, три и так далее. Для этих целей, а именно – упрощения записи повторяющихся действий и служат циклы.
Существует три оператора представляющих циклы в языке Java – это while, do/white и for. Каждый из операторов необходим в своей ситуации, но все же чаще всего используется оператор for. Рассмотрим по порядку каждый из операторов.
Оператор while
Синтаксическая запись оператора while выглядит следующим образом:
While(условие) { // действия }
Так же имеет место выполнение определенного предусловия, но в отличие от оператора if/else, данная конструкция построена на циклах проверки условия. Когда программа доходит до оператора while, если предложенное условие истинно, происходит выполнение всех действий в блоке из фигурных скобок {…}. После выполнения этих действий, программа снова делает очередную проверку условия после оператора while и если условие опять истинно, происходит повторное выполнение действий в блоке. Действия в блоке выполняются до тех пор, пока условие не станет ложным и только тогда происходит выход из цикла while.
Для выхода из циклов чаще всего используются так называемые счетчики. Рассмотрим не большой пример:
Int i = 0; while (i < 10) { // действия i++; }
Сначала переменной i присваивается значение 0, далее происходит проверка условия i0)
{ // действия i--; }
Те же действия, но уже в обратную сторону. Дополнительно в цикле while (да и вовсе других циклах) имеется возможность использования булевых переменных, содержащих значения false или true. В этом случае происходит проверка определенного предусловия.
Boolean i = true; while (i) { // действия }
Переменная i истинна, ей присвоено значение true, поэтому происходит выполнение цикла while, до тех пор пока переменной i не будет присвоено значение false. Поэтому необходимо позаботиться о выходе из такого цикла, иначе цикл while будет выполняться бесконечно и такие циклы носят названия бесконечных циклов.
Напоследок хочу еще обратить ваше внимание на оператор равно ==. Если записать цикл таким образом:
Int i = 0 while (i == 5) { // действия i++; }
То получится вполне работоспособный цикл, а вот если вы ошибетесь или по привычке воспользуетесь классическим вариантом оператора равно =, использующимся в математике, то у вас будет проблема в виде бесконечного цикла.
Int i = 0 while (i = 5) { // действия i++; }
В предусловии происходит присвоение переменной i значения 5, а это действие не запрещено и что мы имеем в итоге? Начнется выполнение этого блока цикла в конце которого значение i увеличится на один, но в предусловии после оператора while, переменной i новь будет присвоено значение пять и цикл продолжит свою работу до бесконечности. Это пример простого бесконечного цикла и как следствие, классическая ошибка, случающаяся очень часто с начинающими программистами.
Цикл do/while
Только что рассмотренный нами цикл while, при определенных условиях может и не заработать. Например, если условие будет изначально ложно, то цикл не выполнится ни разу. Программа, дойдя до строки кода с оператором while, проверит условие и если оно будет равно false, проигнорирует весь цикл и перейдет к коду, следующему сразу за циклом while. Но иногда возникает необходимость в выполнении цикла по крайней мере один раз. Для этих целей в Java существует цикл do/while. Запись и создание цикла do/while осуществляется следующим образом:
Do { // действия }while (условие)
Между операторами do и while существует тело цикла, которое будет выполняться до тех пор, пока постусловие, следующее за оператором while, не будет ложно. Тело цикла выполнится, по меньшей мере, один раз, после чего будет произведена проверка условия. Цикл do/while используется не часто, но порой оказывается незаменим.
Цикл for
Это самый распространенный цикл в программировании. Работа цикла for основан на управлении счетчиком. Смысл работы этого цикла схож с рассмотренными выше циклами while и do/while. Посмотрите как выглядит синтаксическая запись цикла for:
For (int i = 0; i < 10; i++) { // действие }
После ключевого слова for, следует условие выполнения цикла. Само же условие объединяет в себе три этапа. Сначала следует инициализация счетчика i = 0, затем проверка условия i < 10 и в конце увеличение переменной i на единицу.
Работает цикл for следующим образом. Когда программа доходит до цикла, то происходит инициализация счетчика i = 0 и проверяется условие i < 10. Далее программа переходит в тело цикла. По окончанию всех действий в цикле for, происходит обращение к третьему этапу цикла: i++, увеличивая счетчик на единицу. После чего сразу же происходит переход ко второму этапу – проверке переменной i < 10 и повторный выход в тело цикла. Весь цикл продолжается до тех пор, пока условие i < 10 не станет ложным. Цикл for используется постоянно при инициализации массива данных, где без него очень сложно, а порой и не возможно обойтись. Так же как и в цикле while возможно использование оператора декремента, например.
Цикл — это многократно повторяющийся фрагмент программы.
В java существует два типа циклов: типа «пока» и типа «n-раз».
Первый тип «пока» предназначен для повторения какого-то действия до тех пор, пока выполняется некоторое условие. Пример: увеличивать число на 5 до тех пор, пока оно не станет трёхзначным.
Второй тип «n-раз» предназначен для повторения каких-то действий заранее известное количество раз. Пример: умножить число само на себя 4 раза.
Цикл типа «пока» (операторы while и do…while)
Оператор while повторяет указанные действия до тех пор, пока его параметр имеет истинное значение.
Например, такой цикл выполнится 4 раза, а на экран будет выведено «1 2 3 4 »:
Int i = 1; while (i < 5) { System.out.print(i + " "); i++; }
Такой цикл не выполнится ни разу и на экран ничего не выведется:
Int i = 1; while (i < 0) { System.out.print(i + " "); i++; }
Такой цикл будет выполняться бесконечно, а на экран выведется «1 2 3 4 5 6 7 …»:
Int i = 1; while (true) { System.out.print(i + " "); i++; }
Условие, определяющее будет ли цикл повторятся снова, проверяется перед каждым шагом цикла, в том числе перед самым первым. Говорят, что происходит предпроверка условия.
Бывает цикл типа «пока» с постпроверкой условия. Для его записи используется конструкция из операторов do…while.
Такой цикл выполнится 4 раза, а на экран будет выведено «2 3 4 5 »:
< 5);
Такой цикл выполнится 1 раз, а на экран будет выведено «2 »:
Int i = 1; do { i++; System.out.print(i + " "); } while (i < 0);
Тело цикла do…while выполняется по крайней мере один раз. Этот оператор удобно использовать, когда некоторое действие в программе нужно выполнить по крайней мере единожды, но при некоторых условиях придётся повторять его многократно.
Ознакомьтесь со следующей программой (она загадывает случайное целое число из отрезка и просит пользователя его угадать, вводя варианты с клавиатуры, пока пользователь не угадает число, программа будет ему подсказывать, сообщая больше или меньше число загаданное, чем то, что ввёл пользователь):
Import java.util.Scanner; public class Main { public static void main(String args) { // prog - число созданное программой // user - число введённое пользователем int prog, user; // Генерируем случайное целое число от 1 до 10 prog = (int)(Math.random() * 10) + 1; System.out.println("Я загадала число от 1 до 10, отгадайте его."); System.out.print("Вводите ваше число: "); Scanner input = new Scanner(System.in); // Проверяем, есть ли в потоке ввода целое число if(input.hasNextInt()) { do { // Читаем с потока ввода целое число user = input.nextInt(); if(user == prog) { System.out.println("Вы угадали!"); } else { // Проверяем, входит ли число в отрезок if (user > 0 && user <= 10) { System.out.print("Вы не угадали! "); // Если число загаданное программой меньше... if(prog < user) { System.out.println("Моё число меньше."); } else { System.out.println("Моё число больше."); } } else { System.out.println("Ваше число вообще не из нужного отрезка!"); } } } while(user != prog); } else { System.out.println("Ошибка. Вы не ввели целое число!"); } System.out.println("До свиданья!"); } }
Внесите в программу следующие доработки:
Программа должна загадывать число не из отрезка , а целое число из отрезка от [−10;10], исключая ноль. При этом, постарайтесь, чтобы распределение случайных чисел генерируемых программой было равномерных (т. е. в случае выпадения нуля его нельзя просто заменить на какое-то другое число, например, на 1, ведь тогда 1 будет выпадать с вдвое большей вероятностью, чем остальные числа).
Программа должна подсказывать пользователю, что он ошибся в знаке, если программа загадала положительное число, а пользователь ввёл отрицательное. И наоборот.
Цикл типа «n-раз» (оператор for)
Оператор for содержит три параметра. Первый называется инициализацией, второй — условием повторения, третий — итерацией.
For (инициализация; условие; итерация) { //тело цикла, т. е. действия повторяемые циклично }
В первом параметре обычно выбирают какую-то переменную, с помощью которой будет подсчитываться количество повторений цикла. Её называют счетчиком. Счётчику задают некоторое начальное значение (указывают, начиная с какого значения он будет изменяться).
Во втором параметре указывают некоторое ограничение на счётчик (указывают, до какого значения он будет изменяться).
В третьем параметре указывают выражение, изменяющее счётчик после каждого шага цикла. Обычно это инкремент или декремент, но можно использовать любое выражение, где счётчику будет присваиваться некоторое новое значение.
Перед первым шагом цикла счётчику присваивается начальное значение (выполняется инициализация). Это происходит лишь однажды.
Перед каждым шагом цикла (но после инициализации) проверяется условие повторения, если оно истинно, то в очередной раз выполняется тело цикла. При этом, тело цикла может не выполниться ни разу, если условие будет ложным в момент первой же проверки.
После завершения каждого шага цикла и перед началом следующего (и, значит, перед проверкой условия повторения) выполняется итерация.
Представленная программа выводит на экран числа от 1 до 100:
For (int i = 1; i <= 100; i++) { System.out.print(i + " "); }
Представленная программа выводит на экран числа от 10 до −10:
For (int s = 10; s > -11; s--) { System.out.print(s + " "); }
Представленная программа выводит на экран нечётные числа от 1 до 33:
For (int i = 1; i <= 33; i = i + 2) { System.out.print(i + " "); }
Представленная программа вычислит сумму элемнтов фрагмента последовательности 2, 4, 6, 8,… 98, 100. Итак:
Int sum = 0; // Сюда будем накапливать результат for (int j = 2; j
Представленная программа будет возводить число из переменной a в натуральную степень из переменной n :
Double a = 2; int n = 10; double res = 1; // Сюда будем накапливать результат for (int i = 1; i <= n; i++) { res = res * a; } System.out.println(res);
Представленная программа выведет на экран 10 первых элементов последовательности 2n+2, где n=1, 2, 3…:
For (int i = 1; i < 11; i++) { System.out.print(2*i + 2 + " "); }
Представленная программа выведет на экран 10 первых элементов последовательности 2a n−1 +3, где a 1 =3:
Int a = 3; for (i=1; i<=10;i++) { System.out.print(a + " "); a = 2*a + 3; }
В одном цикле можно задавать сразу несколько счётчиков. При этом несколько выражений в итерации и в инициализации разделяются запятыми. Условие повторения можно задавать только одно, но оно может быть выражением, содержащим сразу несколько счётчиков.
Представленная программа выведет на экран 10 первых элементов последовательности 2a n−1 -2, где a 1 =3:
For (int a=3, i=1; i<=10; a=2*a-2, i++) { System.out.print(a + " "); }
Представленная программа выведет на экран такую последовательность «0 -1 -4 -9 -16 -25»:
For (int a=0, b=0; a-b<=10; a++, b--) { System.out.print(a*b + " "); }
Досрочное завершение цикла (оператор break)
Как цикл типа «пока» так и цикл типа «n-раз» можно завершить досрочно, если внутри тела цикла вызвать оператор break . При этом произойдёт моментальный выход из цикла, не будет закончен даже текущий шаг (т. е. если после break присутствовали какие-то ещё операторы, то они не выполнятся).
В результате работы следующего примера на экран будут выведены только числа «1 2 3 4 Конец»:
For (int a=1; a
Когда программа будет выполнять цикл в пятый раз(войдёт в цикл с счётчиком равным 5), сразу же будет проверено и окажется истинным условие при котором выполнится оператор break. Оставшаяся часть тела цикла (вывод на экран) уже производится не будет: программа сразу перейдёт к выполнению операций указанных после цикла и далее.
C помощью оператор break можно прервать заведомо бесконечный цикл. Пример (на экран выведется «100 50 25 12 6 3 1 0 » и после этого цикл остановится):
Int s = 100; while (true) { System.out.print(s + " "); s = s / 2; if(s == 0) { break; } }
Оператор break имеет смысл вызывать только при наступлении какого-то условия, иначе цикл будет завершен досрочно на первом же своём шаге.
Int a; for (a=25; a>0; a--) { break; System.out.print(a + " "); } System.out.print("a=" + a);
В представленном выше примере вывода в цикле на экран не произойдёт ни разу, а когда переменная a выведется на экран после цикла, то окажется, что её значение ни разу не менялось, т. е. выведено будет «a=25» (и ничего больше).
Обратите внимание также на то, что переменная была объявлена до начала цикла. Когда переменная объявляется в параметрах цикла, то она оказывается недоступной за его приделами, а в данном случае требовалось иное — узнать какое значение будет у счётчика после завершенияцикла.
Задачи
Создайте программу, выводящую на экран все четырёхзначные числа последовательности 1000 1003 1006 1009 1012 1015 ….
Создайте программу, выводящую на экран первые 55 элементов последовательности 1 3 5 7 9 11 13 15 17 ….
Создайте программу, выводящую на экран все неотрицательные элементы последовательности 90 85 80 75 70 65 60 ….
Создайте программу, выводящую на экран первые 20 элементов последовательности 2 4 8 16 32 64 128 ….
Выведите на экран все члены последовательности 2a n-1 -1, где a 1 =2, которые меньше 10000.
Выведите на экран все двузначные члены последовательности 2a n-1 +200, где a 1 = -166.
Создайте программу, вычисляющую факториал натурального числа n, которое пользователь введёт с клавиатуры.
Выведите на экран все положительные делители натурального числа, введённого пользователем с клавиатуры.
Проверьте, является ли введённое пользователем с клавиатуры натуральное число — простым. Постарайтесь не выполнять лишних действий (например, после того, как вы нашли хотя бы один нетривиальный делитель уже ясно, что число составное и проверку продолжать не нужно). Также учтите, что наименьший делитель натурального числа n, если он вообще имеется, обязательно располагается в отрезке .
Создайте программу, выводящую на экран 12 первых элементов последовательности 2a n-2 -2, где a 1 =3 и a 2 =2.
Выведите на экран первые 11 членов последовательности Фибоначчи. Напоминаем, что первый и второй члены последовательности равны единицам, а каждый следующий — сумме двух предыдущих.
Для введённого пользователем с клавиатуры натурального числа посчитайте сумму всех его цифр (заранее не известно сколько цифр будет в числе).
В городе N проезд в трамвае осуществляется по бумажным отрывным билетам. Каждую неделю трамвайное депо заказывает в местной типографии рулон билетов с номерами от 000001 до 999999. «Счастливым» считается билетик у которого сумма первых трёх цифр номера равна сумме последних трёх цифр, как, например, в билетах с номерами 003102 или 567576. Трамвайное депо решило подарить сувенир обладателю каждого счастливого билета и теперь раздумывает, как много сувениров потребуется. С помощью программы подсчитайте сколько счастливых билетов в одном рулоне?
В городе N есть большой склад на котором существует 50000 различных полок. Для удобства работников руководство склада решило заказать для каждой полки табличку с номером от 00001 до 50000 в местной типографии, но когда таблички напечатали, оказалось что печатный станок из-за неисправности не печатал цифру 2, поэтому все таблички, в номерах которых содержалась одна или более двойка (например, 00002 или 20202) — надо перепечатывать. Напишите программу, которая подсчитает сколько всего таких ошибочных табличек оказалось в бракованной партии.
Электронные часы показывают время в формате от 00:00 до 23:59. Подсчитать сколько раз за сутки случается так, что слева от двоеточия показывается симметричная комбинация для той, что справа от двоеточия (например, 02:20, 11:11 или 15:51).
В американской армии считается несчастливым число 13, а в японской — 4. Перед международными учениями штаб российской армии решил исключить номера боевой техники, содержащие числа 4 или 13 (например, 40123, 13313, 12345 или 13040), чтобы не смущать иностранных коллег. Если в распоряжении армии имеется 100 тыс. единиц боевой техники и каждая боевая машина имеет номер от 00001 до 99999, то сколько всего номеров придётся исключить?
2010, Алексей Николаевич Костин. Кафедра ТИДМ математического факультета МПГУ.
Как в практически любом языке программирования, в Java имеются инструменты, предназначенные для многократного повторения определенного фрагмента кода. Такие инструменты принято называть циклами. В Java циклы представлены такими операторами, как while и for, а также их разновидностями. Циклы, как правило, используются для прохода по одномерным и многомерным массивам и структурам данных для нахождения определенны элементов и дальнейших операций с ними. Но это далеко не единственный способ применения такого инструмента, как цикл Java. По мере их рассмотрения будут приводиться примеры использования.
Цикл while Java: описание и примеры
While является основополагающим оператором цикла в Java. Заключенный в его теле фрагмент кода будет повторяться до тех пор, пока условие выражения, заключенного в скобки после него, будет удовлетворять истинному значению. Оператор while в общем виде имеет следующий вид: while (условие){//тело цикла}. Как только значение логического условия перестанет быть истинным, код, заключенный в тело цикла, перестанет выполняться. Управление передастся строке, которая идет сразу после него. Если в теле цикла заключен всего один оператор, то можно не ставить фигурные скобки. Однако, среди программистов считается хорошим тоном всегда ставить их. Давайте разберем пример:
Public class whileDemo (
System.out.println (“Printing Numbers from 1 to 10”);
while (count<=10) {
System.out.println(count);
Изначально объявленная переменная count имеет значение 1. Далее мы видим логическое выражение, которое заключено в скобки после названия оператора. Если значение будет истинным, то цикл будет возвращать значение true до тех пор, пока значение переменной countне будет равно или меньше 10.С каждым проходом или итерацией значение переменной будет увеличиваться на 1 и выводится на консольный экран. Когда значение переменной достигло значения 11, цикл завершил работу. Если бы значение переменной count равнялось изначально 11, то тогда условие цикла было бы ложным. Программа даже не зашла бы в тело. Необходимо отметить, что синтаксис Java дает возможность использовать оператор While без тела. Рассмотрим следующий пример. Предположим, у вас есть две переменные: i=100 иj=200. Перед нами стоит задача вычислить программным путем их среднее арифметическое значение, для этой цели можно использовать «пустотелый» цикл while:
While (++i<- — j);
В результате данной операции значение любой из этих двух переменных будет равняться среднему от их начальных значений. Как можно увидеть в этом примере, цикл прекрасно работал без тела и выполнил в условном выражении все необходимые действия.
Цикл do-while
В предыдущих примерах если выражение условия возвращало значение false, то программа игнорировала тело цикла и продолжала дальнейшее выполнение. Но иногда возникают ситуации, когда выполнение кода, который содержится в теле цикла обязательно хотя бы один раз вне зависимости от истинности выражения условия. Иначе говоря, иногда бывает так, что необходимо проверять истинность условного выражения в начале, а не в конце цикла. Подобную функциональность может обеспечить разновидность цикла while с условным названием do-while. Он имеет такую форму: do {// тело цикла} while (условие). Как вы можете убедиться, сначала здесь идет выполнение тела цикла, а потом проверяется истинность условия. Так делается на каждой итерации. Приведенный выше код отработает примерно так же, как и в случае с while. Но если бы мы присвоили переменной count значение 11, тело цикла все равно выполнилось бы один раз, прежде чем оператор смог бы проверить истинность выражения.
Примеры и описание: for – Java цикл
Цикл for является универсальной и эффективной языковой формой в языке Java. Вплоть до пятой версии JavaSDK существовала только одна традиционная форма оператора for. После нее появилась новая – foreach. В этом разделе речь пойдет о традиционной форме оператора. Циклforвjava имеетследующийвид:
for (inti=0; i<10; i++) {//Loop statements to be executed
Прежде чем управление передастся коду в конце цикла, выполняется инициализация переменной i, которая выступает в качестве счетчика. Далее необходимо проверить условное выражение, в котором счетчик сравнивался с определенным значением. Если программа возвращает true, тело цикла выполняется. При этом значение счетчика меняется на заданный заранее шаг и снова проверяется условное выражение. Так происходит до тех пор, пока условие не станет ложным. Для лучшего понимания приведем пример того, как работает цикл for Java.
public class ForLoops {
public static void main (String args) {
intend_value =11;
for }
