Зачем нужны циклы в java. Циклы. Использование breakв качестве goto
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.
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.
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.
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 ; [условие]; [изменение счетчика]) { // действия }
Рассмотрим стандартный цикл for:
For (int i = 1; i < 9; i++){ System.out.printf("Квадрат числа %d равен %d \n", i, i * i); }
Первая часть объявления цикла - int i = 1 создает и инициализирует счетчик i. Счетчик необязательно должен представлять тип int . Это может быть и любой другой числовой тип, например, float. Перед выполнением цикла значение счетчика будет равно 1. В данном случае это то же самое, что и объявление переменной.
Вторая часть - условие, при котором будет выполняться цикл. В данном случае цикл будет выполняться, пока i не достигнет 9.
И третья часть - приращение счетчика на единицу. Опять же нам необязательно увеличивать на единицу. Можно уменьшать: i-- .
В итоге блок цикла сработает 8 раз, пока значение i не станет равным 9. И каждый раз это значение будет увеличиваться на 1.
Нам необязательно указывать все условия при объявлении цикла. Например, мы можем написать так:
Int i = 1; for (; ;){ System.out.printf("Квадрат числа %d равен %d \n", i, i * i); }
Определение цикла осталось тем же, только теперь блоки в определении у нас пустые: for (; ;) . Теперь нет инициализированной переменной-счетчика, нет условия, поэтому цикл будет работать вечно - бесконечный цикл.
Либо можно опустить ряд блоков:
Int i = 1; for (; i<9;){ System.out.printf("Квадрат числа %d равен %d \n", i, i * i); i++; }
Этот пример эквивалентен первому примеру: у нас также есть счетчик, только создан он вне цикла. У нас есть условие выполнения цикла. И есть приращение счетчика уже в самом блоке for.
Цикл for может определять сразу несколько переменных и управлять ими:
Int n = 10; for(int i=0, j = n - 1; i < j; i++, j--){ System.out.println(i * j); }
Цикл do
Цикл do сначала выполняет код цикла, а потом проверяет условие в инструкции while. И пока это условие истинно, цикл повторяется. Например:
Int j = 7; do{ System.out.println(j); j--; } while (j > 0);
В данном случае код цикла сработает 7 раз, пока j не окажется равным нулю. Важно отметить, что цикл do гарантирует хотя бы однократное выполнение действий, даже если условие в инструкции while не будет истинно. Так, мы можем написать:
Int j = -1; do{ System.out.println(j); j--; } while (j > 0);
Хотя переменная j изначально меньше 0, цикл все равно один раз выполнится.
Цикл while
Цикл while сразу проверяет истинность некоторого условия, и если условие истинно, то код цикла выполняется:
Int j = 6; while (j > 0){ System.out.println(j); j--; }
Операторы continue и break
Оператор break позволяет выйти из цикла в любой его момент, даже если цикл не закончил свою работу:
Например:
< nums.length; i++){ if (nums[i] > 10) break; System.out.println(nums[i]); }
Так как в цикле идет проверка, больше ли элемент массива 10, то мы не увидим на консоли последние два элемента, так как когда nums[i] окажется больше 10 (то есть равно 12), сработает оператор break, и цикл завершится.
Правда, мы также не увидим и последнего элемента, который меньше 10. Теперь сделаем так, чтобы если число больше 10, цикл не завершался, а просто переходил к следующему элементу. Для этого используем оператор continue :
Int nums = new int { 1, 2, 3, 4, 12, 9 }; for (int i = 0; i < nums.length; i++){ if (nums[i] > 10) continue; System.out.println(nums[i]); }
В этом случае, когда выполнение цикла дойдет до числа 12, которое не удовлетворяет условию проверки, то программа просто пропустит это число и перейдет к следующему элементу массива.
Цикл - это блок команд, который выполняется снова и снова, пока соблюдается определённое условие. Повторяемый фрагмент кода называют «телом цикла». Одно выполнение тела цикла называют итерацией.
В Яве можно работать с циклами нескольких типов - для этого есть следующие операторы:
while – цикл с предусловием – сначала проверяем условие, затем выполняем тело цикла;
do… while – цикл с постусловием – сначала выполняем один раз тело цикла, затем проверяем условие и, если оно соблюдается, продолжаем;
for – цикл со счётчиком – выполняется и при каждой итерации обновляет счётчик, пока условие в объявлении цикла соблюдается (т.е. проверка условия возвращает true);
сокращенный for (в других языках известен как foreach) – перебирает массив от первого элемента до последнего и на каждой итерации выполняет тело цикла.
Суть условия цикла – проверка выражения с одной или несколькими переменными: «Пока a<11, в каждой итерации выполняем тело цикла и увеличиваем "а" на 1». Но чему равно «а» при первом выполнении цикла?
Если мы используем конструкции с while, значение нужно указать перед началом цикла:
int a = 1;
while (a < 11) {
System.out.println(a);
a++; //увеличиваем а на единицу
}
Если же переменная работает как счётчик цикла, а за его пределами не используется, её инициализируют прямо в условии. И тут же пишут, что с ней делать в конце каждой итерации. Всё это – в одну строку – с помощью for:
for (а=1, a<11, i++) {
System.out.println(a);
}
Получаем тот же результат. Список можно было начать с нуля или с отрицательного значения – диапазон определяем сами.
Сокращенный вариант цикла for не содержит указаний ни на число повторов, ни на действия в конце шага. Цикл типа foreach используют для перебора массивов. От первого элемента нужно переходить к следующему – пока массив не кончится.
int ms = { 1, 2, 3, 4}; //создаем массив
int s = 0;
for(int i: ms) { //указываем, что перебирать
s *= i; //последовательно перемножаем элементы
}
System.out.println(s);
Вложенные циклы Java
Циклы можно вкладывать один в другой. При этом число повторов наружного и вложенных циклов умножается. Если внешний должен выполняться 5 раз и внутренний – 5, всего цикл будет выполнен 25 раз.
Выведем таблицу умножения с помощью двух массивов:
int a, b, result = 0;
for (a = 2; a < 10; a++) {
for (b = 2; b < 10; b++) {
result = a*b;
System.out.println(a+"x"+b+" = "+result);
}
}
Cоздание объектов в цикле Java
Циклы удобны, когда нужно создать и пронумеровать множество объектов. Их число бывает неизвестно заранее: объекты могут создаваться по запросу пользователя. Вот мы спросили, сколько нужно чего-то, и записали число в переменную n. Теперь создадим объекты в нужном количестве:
Something array = new Something[n]; //создаем массив типа “что-то” из n элементов
for(int i = 0; i < n; i++){
array[i] = new Something(); //создаем “что-то” и помещаем его в массив
}
Как выйти из цикла Java
Для выхода из цикла есть ключевые слова break - «прервать», continue - «возобновить» и return - «вернуться». Команда break переключает программу на выполнение следующих за циклом операторов. Условия прерывания цикла в Java оформляют через if-ветвление. Главное, чтобы проверка выполнялась перед основной частью тела цикла.
//после создания массива m пишем:
for (a: m) {
if (a==5) break;
System.out.println(a);
}
Операторы ветвления и цикла в Java часто работают вместе: запускаем цикл, а внутри него проверяем, не выполнено ли еще условие, при котором нужно прервать цикл или сделать что-то ещё.
Если использовать break во вложенном цикле, прервётся только он, а внешний продолжит выполняться.
Для досрочного прерывания итерации цикла for в Java используют continue. Когда программа до него доходит, она пропускает невыполненную часть итерации, обновляет счётчик и переходит к следующей итерации.
В конструкциях while тот же continue работает иначе: возвращает нас к проверке условия продолжения цикла. Другая команда – return – возвращает программу к месту, откуда был вызван метод, в котором цикл находится.
И continue, и break можно использовать с меткой - для перехода к нужной части кода - по аналогии с goto:
break Mark1; //при условии, что где-то выше стоит метка Mark1:
Бесконечный цикл Java
Создать бесконечный цикл легко - достаточно не указывать параметры в for:
for (; ;) {}
Сложнее извлечь из этого пользу. Обычно бесконечность цикла – критическая ошибка, которая мешает выполнению программы. Поэтому каждый цикл стоит проверять на способность корректно завершиться в нужный момент. Для этого нужно:
- указать в теле цикла условия прерывания,
- убедиться, что переменная в условии прерывания может принять значение, при котором цикл будет остановлен.