本文中使用到的工具是Intellij IDEA和JDK 8，需要安裝兩款工具的請查看這兩篇教程：點我查看安裝JDK8/11/17教程、點我查看安裝Intellij IDEA教程。

假設輸出1~100之間的所有整數，正常情況下我們需要寫100行代碼才能對所有數字輸出。

System.out.println(1);
System.out.println(2);
System.out.println(3);
System.out.println(4);
// 其他數字輸出省略...
System.out.println(100);

雖然這種辦法能達到預期的效果，但是代碼量屬實有點大(?_?|||)

為了解決上述問題，Java為我們提供了一個強大的控制結構——循環結構。

循環結構是一種常用的程序控制結構，它允許程序在執行的過程中反復執行一段代碼，直到滿足特定條件為止。循環結構可以大大簡化重復性任務的編寫，提高代碼編寫效率和可讀性。

在Java中，循環結構主要由while循環、do-while循環、for循環組成。

一、while循環

while循環的語法格式如下：

while (條件表達式) {
    執行代碼...
}

執行流程：如果條件表達式結果為true，此時進入while循環內部執行代碼，直到while循環的條件表達式的結果為false為止。

while結構如下圖所示：

案例1：使用while循環解決1~100的輸出和1~100的和

我們先解決1~100的輸出，使用while需要循環100次，我們可以在while循環外定義一個變量number并賦值為1，由于是1~100是遞增輸出，條件表達式需要設定為number <= 100。

在循環體中，我們先將number的值進行輸出。但是此時number的值并沒有增加，因此每次在輸出后需要對number進行自增1的操作，即number++，部分代碼如下：

int number = 1;
while (number <= 100) {
    System.out.println("number = " + number);
    number++;
}

這樣就完成了1~100的輸出，但是我們還需要輸出它們相加的和，我們可以對上述的代碼進行進一步改造：

在while循環外部再定義一個變量sum，默認值為0，用于存儲數字相加的和。

在循環體中，輸出語句后面實現兩數相加的操作：sum = sum + number;（簡寫為sum += number;）

• 第一次循環：sum = 0 + 1 = 1
• 第二次循環：sum = 1 + 2 = 3
• 第三次循環：sum = 3 + 3 = 6
• 以此類推......

在while循環內部即可完成1~100的計算，最終sum的結果直接到while循環外部進行輸出即可，完整代碼如下：

/**
 * while循環--輸出1~100并求和
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-11-30
 */
public class WhileLoop1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 定義一個變量number用于輸出數字
        int number = 1;
        // 2. 定義一個變量sum用于存儲1~100相加的和
        int sum = 0;
        // 3. 定義while循環，條件表達式為number <= 100，需要保證number在while循環內相加
        while (number <= 100) {
            sum += number;
            System.out.println("number = " + number);
            number++;
        }
        System.out.println("sum = " + sum);
    }
}

運行結果符合我們的預期：

案例2：斐波那契數列

已知每對兔子（一雌一雄）每個月能生殖一對小兔子，每對兔子前兩個月沒有生育能力，從第三個月每個月能生一對小兔子，假設兔子不存在死亡現象，那么從第一對剛出生兔子開始，第n個月以后會有多少只兔子？

數學解法可以看這位老師的文章：點我查看，我只能說一句：太強了，膜拜大佬！

根據上述題意可以得出：

• 第1個月兔子無生育能力，因此兔子只有1對；
• 第2個月兔子無生育能力，此時兔子仍為1對；
• 第3個月兔子生育了一對兔子，此時兔子為2對；
• 第4個月最開始的兔子又生育了一對兔子，此時兔子為3對；
• 第5個月，最開始的兔子又生育了一對兔子，第三個月的兔子也生育了一對兔子，此時兔子為5對；

由此我們可以得出一個數列：

\[1,1,2,3,5…… \]

可以看出，從第三個數起，每個數都是前1個數和前兩個數相加得到的和。由此，我們可以得到一個通用公式：

\[f(n)=f(n-1)+f(n-2), n\geqslant3 \]

我們可以定義三個變量：number1、number2和totalNumber。其中number1和number2存儲前兩個月兔子的數量，totalNumber存儲前兩月兔子數量的和（也就是上述公式的實現），具體實現代碼如下：

import java.util.Scanner;

/**
 * while循環解決斐波那契數列
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-12-11
 */
public class FibonacciSequence {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("請輸入月數: ");
        int monthNumber = scanner.nextInt();

        // number1和number2代表前兩個月兔子的數量
        int number1 = 1, number2 = 1;
        // i的含義是從第三個月開始繁殖。totalNumber用于計算前兩個月兔子的數量
        // totalNumber初始化值為1的目的：如果用戶輸入的月數為1或2，此時兔子對數為1
        int i = 3, totalNumber = 1;
        // 限制條件：從第三個月開始計算到第monthNumber個月
        while (monthNumber > 2 && i <= monthNumber) {
            // 計算前兩個月兔子總數
            totalNumber = number1 + number2;
            // number1存儲i-2個月兔子數量，用于下一輪循環的運算
            number1 = number2;
            // number2存儲i-1個月兔子數量，用于下一輪循環的運算
            number2 = totalNumber;
            i++;
        }
        System.out.println("第" + monthNumber + "個月兔子的數量是" + totalNumber + "對");
    }
}

運行結果：

當然，循環只是解決斐波那契數列的一種方式，它還可以使用遞歸的方式解決。后續講到方法的時候還會講到這個問題的遞歸解法。

二、do-while循環

do-while循環的語法格式如下：

do {
    執行代碼...
} while (條件表達式);

執行流程：先執行do內部的代碼，內部代碼執行完畢以后，再對while中的條件表達式進行判斷，如果條件表達式為true，再次進入do內部執行代碼；如果條件表達式為false，此時就跳出do-while循環。

和while循環相比，do-while循環即使其條件表達式為false，也會執行一次do內部的代碼，因為它會先執行do內部的代碼再進行條件判斷。

do-while循環的執行流程如下圖所示：

案例：計算一個數的所有因子之和（不包括1和自身）。輸入一個正整數，輸出其所有因子之和。

例如：

• 正整數6的所有因子是：2，3。因此所有的因子的和是\(2 + 3 = 5\)
• 正整數20的所有因子是：2，4，5，10。所有因子的和是\(2+4+5+10=21\)

如果使用do-while循環來解決這個問題，我們首先需要確定循環的范圍是什么？

其實題目中已經告訴我們了一個關鍵點：不包括1和自身。那么由此可以確定循環的范圍是：\([2, number)\)。

如何確定上述區間的數字是正整數number的因子呢？其實很簡單，只需要判斷這個數字能否被number整除即可。

由于我們輸入的是正整數，需要在執行循環做一手判斷，如果不是正整數，需要給出一個提示。

綜合上述內容，代碼如下：

import java.util.Scanner;

/**
 * do-while解決一個數所有因子的和
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-12-15
 */
public class DoWhileDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("請輸入一個正整數: ");
        int number = scanner.nextInt();
        // 正整數判斷
        if (number > 0) {
            // 定義一個變量sum，用于存儲所有因子的和
            int sum = 0;
            // 由于正整數中因子不包含1和數字本身，因此循環需要從2開始，計算到number - 1
            int i = 2;
            do {
                // 判斷條件：i能被number整除的，那么i就是number的因子
                if (number % i == 0) {
                    sum += i;
                }
                i++;
            } while (i < number);
            System.out.println("正整數" + number + "所有因子的和是: " + sum);
        } else {
            System.out.println("您輸入的不是正整數！！！");
        }
    }
}

運行結果：

在開發中，使用do-while循環的頻率要比while循環少很多。這主要是因為do-while循環本身是先執行循環體，然后再進行條件判斷。即使條件判斷結果是false，do-while也執行了一次循環體，這可能會導致不必要的計算和操作。

三、普通for循環

普通for循環的語法格式如下：

for (初始化表達式; 條件表達式; 迭代表達式) {
    執行代碼...
}

for循環的執行流程如下圖所示：

這里解釋一下for內部的三個表達式：

1. 初始化表達式，指的是初始化Java變量表達式，即數據類型 變量名 = 變量值

例如：int i = 0;，或者把int i寫到for循環之前，然后在for循環第一個位置將i = 0補齊即可。

當然，初始化表達式也可以同時定義多個變量，例如：int i = 0, j = 0;

2. 條件表達式，如果計算結果為true，就進入for循環內部執行代碼，如果條件表達式為false，就會跳出for循環。

一般而言，條件表達式和初始化表達式中定義的變量有關。例如：i < 100、i > -30等等。

3. 迭代表達式，絕大多數情況下針對初始化表達式定義的變量進行增加或減少的操作。

以前面定義的初始化表達式int i = 0;為例，假設讓變量的值增加，我們可以使用如下方式：

i++;	// 自增1
++i;	// 自增1
i += number;	// 讓i每次增加number

4. 一般在寫for循環代碼時，推薦將初始化表達式、條件表達式、迭代表達式都寫上。

事實上，不寫上述三個表達式也會執行for循環代碼，但是如果在for循環內部不寫合理的條件判斷的話，很容易造成死循環的情況的發生。

那么for循環的執行流程是怎么樣的呢？

• 在首次執行for循環的時候，先執行初始化表達式，然后根據條件表達式結果進行判斷，如果條件表達式為true，則進入for循環內部執行代碼，如果條件表達式為false就跳出for循環。在執行完for循環內部代碼以后，會針對前面初始化表達式的變量進行迭代操作（常見的是變量相加/相減操作）。
• 后續執行for循環的時候，就會根據for循環迭代表達式的計算結果到條件表達式中進行比較，如果比較結果為true執行for內部代碼，反之就會跳出for循環。

這里舉兩個案例來說明一下for循環的使用：

案例1：求1~100（包含100）所有的偶數和

解決本題的關鍵點是偶數的獲取，判斷一個數是否是偶數，即數字對2求余等于0，再定義一個變量sum對所有符合條件的偶數累加即可。

/**
 * for計算1~100所有偶數和
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-12-15
 */
public class NumberPrint {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            // 偶數判斷條件：對2求余是否等于0
            if (i % 2 == 0) {
                // 偶數累加
                sum += i;
            }
        }
        System.out.println("1~100之間所有的和: " + sum);
    }
}

運行結果：

案例2：水仙花數是指一個3位數，它的每個數位上的數字的3次冪之和等于這個數的本身。例如：

\[1^3 + 5^3+3^3 = 153 \]

請使用for循環列舉所有的水仙花數。

1. 確定范圍：水仙花是一個三位數，三位數的數字范圍在\([100, 999]\)區間內

2. 個位、十位、百位數的獲取：

\[百位數 = 數字 / 100 \]

\[十位數 = 數字/10\%10 \]

\[個位數=數字\%10 \]

3. 符合水仙花數的條件：

\[數字 = 百位數^3+十位數^3+個位數^3 \]

綜合以上的分析，使用for循環的代碼如下圖所示：

/**
 * for循環列舉水仙花數
 *
 * @author iCode504
 * @date 2023-12-15
 */
public class NarcissisticNumber {
    public static void main(String[] args) {
        // 定義三個變量a, b, c分別存儲百位數、十位數、個位數
        int a, b, c;
        // 循環范圍設定在[100, 999] --> [100, 1000)
        for (int i = 100; i < 1000; i++) {
            // 百位數、十位數、個位數的獲取
            a = i / 100;
            b = i / 10 % 10;
            c = i % 10;
            // 水仙花數的判斷條件
            if (i == a * a * a + b * b * b + c * c * c) {
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

運行結果即\([100, 999]\)以內的所有水仙花數：

正如這節標題：“普通for循環”，其實JDK 5還為我們設計了foreach循環（也稱作增強for循環），這類循環主要用于遍歷數組和列表等結構，使用foreach循環會簡化代碼結構，在后續學習數組是我們會用到它，敬請期待°??'?'??°

四、死循環

死循環，即條件表達式計算結果恒定為true而不斷執行循環內部的代碼。是一種無法自行終止的循環。在死循環中，程序會反復執行同一段代碼，而且永遠無法跳出這個循環，除非手動中斷程序或者遇到未處理的異常。

下面使用上述三種循環演示以下死循環：

// while形式的死循環
while (true) {
    System.out.println("我是死循環");
}

// do-while形式的死循環
do {
    System.out.println("我是死循環");
} while (true);

// for形式的死循環：不寫初始化表達式和迭代表達式，條件表達式為true
for (; true; ) {
    System.out.println("我是死循環");
}

運行代碼的過程中，如果不進行人為停止程序，它們就會不停輸出“我是死循環”：

死循環會導致程序無法正常執行其他任務，并且可能會占用大量資源。在編寫循環結構時，務必要保證正確設置循環條件和提供適當的跳出機制，以避免死循環的發生。

五、Intellij IDEA關于循環的快捷鍵

1. 在Intellij IDEA中，如果快捷生成一個循環結構，可以輸入fori，然后會出現一個提示，按回車即可生成一個for循環結構。這個for循環是從0開始的：

2. 如果想生成一個從0~n的for循環，可以使用n.for快捷生成。例如：如果我想生成0~100之間的循環，可以直接按100.for，出現提示后直接按回車即可生成這個區間的for循環：

3. 輸入n.forr可以生成一個從n到0依次遞減的for循環，還是以100.forr為例，生成的效果如下圖所示：

4. 在編寫代碼的過程中，如果條件表達式可以確定的話，可以直接使用條件表達式.while快捷生成一個while循環，例如：

總結

以上是生活随笔為你收集整理的入门篇-其之十-流程控制之循环结构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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