Java基础（三）—— 循环

其他 2018-07-11 10:13:26 阅读次数: 0

3.1 循环

3.1.1 while和do-while循环

自动售票机
  • 如何能不断地投币-出票？
package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class SimpleTicketDispenser {
    public static void main(String[] args) {
//        初始化
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int balance = 0;
//        读入投币金额
        while (true) {
            System.out.print("请投币：");
            int amount = in.nextInt();
            balance = balance + amount;
            if (balance >= 10) {
                //        打印车票
                System.out.println("**********");
                System.out.println("Java城际铁路专线");
                System.out.println("  无指定座位票  ");
                System.out.println("  票价：10元  ");
                System.out.println("**********");
                //        计算并打印找零
                System.out.println("找零：" + (balance - 10));
                balance = 0;
            }
        }
    }
}

3.1.2 数数字的例子

  • 程序要读入一个正整数，然后输出这个整数的位数
  • 输入：352，输出：3
package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class CountNumber {
    public static void main(String[] args) {
//        初始化
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int number;
        int count = 0;
        number = in.nextInt();
        while (number > 0) {
            number /= 10;
            count++;
        }
        System.out.println(count);
    }
}

3.1.3 while循环

  • 如果我们把while翻译作“当”，那么一个while循环的意思就当条件满足时，不断地重复循环体内的语句
  • 循环执行之前判断是否继续循环，所以有可能循环一次也没有被执行
  • 条件成立是循环继续的条件
分析程序的运行
  • 看程序的运行结果
    • 人脑模拟计算机的运行，在纸上列出所有的变量，随着程序的进展不断重新计算变量的值。当程序运行结束时，留在表格最下面的就是程序的最终结果
  • 调试
    • 在程序适当的地方插入输出来显示变量的内容
      • 在while循环的最后把变量打印出来
      • System.out.println("number="+number+";count="+count);
    • 在程序适当的地方插入断点，进行Debug调试
验证
  • 测试程序常使用边界数据，如有效范围两端的数据、特殊的倍数等
  • 个位数
  • 10
  • 0
  • 负数

3.1.4 do-while循环

  • 上面的程序，我们发现当输入0时，输出数字的位数为0，这是错的，可以用do-while循环改正。
  • 在进入循环的时候不做检查，而是在执行完一轮循环体的代码之后，再来检查循环的条件是否满足，如果满足则继续下一轮
package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class CountNumber {
    public static void main(String[] args) {
//        初始化
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int number;
        int count = 0;
        number = in.nextInt();
        do {
            number /= 10;
            count++;
            System.out.println("number=" + number + ";count=" + count);
        } while (number > 0);
        System.out.println(count);
    }
}
  • do-while循环和while循环很像，区别是在循环体执行结束的时候才来判断条件。也就是说，无论如何，循环都会执行至少一遍，然后再来判断条件。与while循环相同的是，条件满足时执行循环，条件不满足时结束循环。

3.2 for循环

3.2.1 for循环

阶乘
  • n! = 1×2×3×4×…×n
  • 写一个程序，让用户输入n，然后计算输出n!
  • 变量：
    • 读用户的输入需要一个int的n，然后计算的结果需要用一个变量保存，可以是int的factor,在计算中需要有一个变量不断地从1递增到n，那可以是int的i
package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class factorial {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int n = in.nextInt();
        int i = 1;
        int factor = 1;
        /*while (i <= n) {
            factor = factor * i;
            i = i + 1;
        }*/
        for (i = 1; i <= n; i++) {
            factor = factor * i;
        }
        System.out.println(factor);
    }
}

  • 算到20的阶乘这个程序就算不对了

    • 原因是使用int存储factor的值
    • int在计算机中占4个字节，一个字节8位
    • 计算机使用二进制存储
    • 1位可以表示2个数，0或者1，最大的数为2^1-1=1
    • 2位就可以表示4个数00、01、10、11，分别对应十进制的0，1，2，3，最大的数为2^2-1=3
    • int一共有32位，一共可以表示2^32=4294967296个数，其中拿出一位作为符号位，剩下31位，int可以表示的最大的整数为：2^31-1=2147483648-1=2147483647，int可以表示的最小的数为：-2^31=-2147483648
    • 20的阶乘为：2432902008176640000>2147483647远远超过了int的范围

  • for循环像一个计数循环：设定一个计数器，初始化它，然后在计数器到达某值之前，重复执行循环体，而每执行一轮循环，计数器值以一定步进进行调整，比如加1或者减1

  • 第一个部分是一个初始化，可以定义一个新的变量：int count=10或者直接赋值i=10
  • 第二个部分是循环维持的条件。这个条件是先验的，与while循环一样，进入循环之前，首先要检验条件是否满足，条件满足才执行循环；条件不满足就结束循环。
  • 第=个部分是步进，即每轮执行了循环体之后，必须执行的表达式。通常我们在这里改变循环变量，进行加或减的操作。
  • for=对于
  • for(;条件;) == while(条件)
循环次数
  • for ( i=0; i<n; i=i+1)这个循环次数是n
Tips for loop
  • 如果有固定次数，用for
  • 如果必须执行一次，用do_while
  • 其他情况用while

3.2.2 复合赋值

  • 5个算术运算符，+-/％，可以和赋值运算符“=”结合起来，形成复合赋值运算符：“+=”、“-=”、“=”、“/=”和“%=”
  • total += 5;
  • total = total + 5;
  • “++”和“–”是两个很特殊的运算符，它们是单目运算符，这个算子还必须是变量。这两个运算符分别叫做递增和递减运算符，他们的作用就是给这个变量+1或者-1
  • count++;
  • count += 1;
  • count = count + 1;
  • ++和–可以放在变量的前面，叫做前缀形式，也可以放在变量的后面，叫做后缀形式
  • a++的值是a加1以前的值，而++a的值是加了1以后的值，无论哪个，a自己的值都加了1

3.3 循环控制（含复合赋值、逻辑类型）

3.3.1 循环控制

素数
  • 只能被1和自己整除的数，不包括1
    • ·2,3,5,7,11,13,17,19
package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class Prime {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int n = in.nextInt();
        int isPrime = 1;
        for (int i = 2; i < n; i++) {
            if (n % i == 0) {
                isPrime = 0;
                System.out.println(n + "不是素数,i="+i);
            }
        }
        if (isPrime == 1) {
            System.out.println(n + "是素数");
        }
//        14
//        14不是素数,i=2
//        14不是素数,i=7
//        14不是素数
    }
}
  • 上面的程序如果一个数如14不是素数，会输出多次，实际上只需要输出一次，可以用break来跳出循环
package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class Prime {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int n = in.nextInt();
        int isPrime = 1;
        for (int i = 2; i < n; i++) {
            if (n % i == 0) {
                isPrime = 0;
                System.out.println(n + "不是素数,i="+i);
                break;
            }
        }
        if (isPrime == 1) {
            System.out.println(n + "是素数");
        }
//        14
//        14不是素数,i=2
    }
}
  • break:跳出循环
  • continue：跳过循环这一轮，剩下的语句进入下一轮

3.3.2 多重循环

  • 如何写程序输出100以内的素数？
package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class Prime {
    public static void main(String[] args) {
        for (int n = 2; n < 100; n++) {
            int isPrime = 1;
            for (int i = 2; i < n; i++) {
                if (n % i == 0) {
                    isPrime = 0;
                    break;
                }
            }
            if (isPrime == 1) {
                System.out.print(n + " ");
            }
            //2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83 89 97
        }
    }
}
  • 九九乘法表
package com.meteor.loop;

public class Multi {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 9; i++)
        {
            for (int j = 1; j <= 9; j++)
            {
                System.out.println("\t"+(i * j));
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
  • 如何写程序输出前50个素数。不知道准确的循环次数。
    /**
     * 前50个素数
     */
    private static void primeCount() {
        int count = 0;
        int n = 2;
        while (count < 50) {
            int isPrime = 1;
            for (int i = 2; i < n; i++) {
                if (n % i == 0) {
                    isPrime = 0;
                    break;
                }
            }
            if (isPrime == 1) {
                count++;
                System.out.print(n + " ");
            }
            n++;
        }
    }
  • 凑钱数，如何用1元、5元、10元和20元的凑出输入的金额呢？
package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class Coin {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int amount = in.nextInt();
        for (int one = 0; one <= amount; one++) {
            for (int five = 0; five <= amount / 5; five++) {
                for (int ten = 0; ten <= amount / 10; ten++) {
                    for (int twenty = 0; twenty <= amount / 20; twenty++) {
                        if (one + 5 * five + 10 * ten + 20 * twenty == amount) {
                            System.out.println(one + "张1元，" + five + "张5元，" + ten + "张10元，" + twenty + "张20元->" + amount);
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}
  • 现在只要有一个结果，程序就停止，如何跳出多重循环呢？
  • 在循环前可以放一个标号来标示循环：
    • label:
  • 带标号的break和continue对那个循环起作用
package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class Coin {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int amount = in.nextInt();
        OUT://标号
        for (int one = 0; one <= amount; one++) {
            for (int five = 0; five <= amount / 5; five++) {
                for (int ten = 0; ten <= amount / 10; ten++) {
                    for (int twenty = 0; twenty <= amount / 20; twenty++) {
                        if (one + 5 * five + 10 * ten + 20 * twenty == amount) {
                            System.out.println(one + "张1元，" + five + "张5元，" + ten + "张10元，" + twenty + "张20元->" + amount);
                            break OUT;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

3.3.3 逻辑类型与逻辑运算

逻辑类型
  • 关系运算的结果是一个逻辑值，true或false。这个值可以保存在一个对应的逻辑类型的变量中，这样的变量类型是boolean
  • 布尔（Boolean)是为了纪念George Boole对逻辑计算的贡献
  • boolean flag = true;
  • boolean done = false;
逻辑运算
  • 逻辑运算是对逻辑量进行的运算，只有逻辑量可以参与运算
    • 逻辑非：!
    • 逻辑与：&&
    • 逻辑或：||
优先级

这里写图片描述

3.4 循环应用

3.4.1 平均数

  • 让用户输入一系列的正整数，最后输入-1表示输入结束，然后程序计算出这些数字的平均数，输出输入的数字的个数和平均数
package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class Avg {
    public static void main(String[] args) {
        int number;
        int sum = 0;
        int count = 0;
        Scanner in = new Scanner(System.in);
/*        number = in.nextInt();
        while (number != -1) {
            sum += number;
            count++;
            number = in.nextInt();
        }*/
        do {
            number = in.nextInt();
            if (number != -1) {
                sum = sum + number;
                count++;
            }
        } while (number != -1);
        if (count > 0) {
            System.out.println("平均数=" + (double)sum / count);
        }
    }
}

3.4.2 猜数游戏

-让计算机来想一个数，然后让用户来猜，用户每输入一个数，就告诉它是大了还是小了，直到用户猜中为止，最后还要告诉用户它猜了多少次。

package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class GuessNumber {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int number = (int) (Math.random()*100+1);
        int a;
        int count = 0;
        do {
            a = in.nextInt();
            count++;
            if (a > number) {
                System.out.println("偏大");
            } else if (a < number) {
                System.out.println("偏小");
            }
        } while(a!=number);
        System.out.println("恭喜你猜对了，你猜了" + count + "次");
    }
}

3.4.3 整数分解

  • 一不数是由1至多位数字组成的，如何分解出整数的各个位上的数字，然后实现数的逆序
package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class InvertedSequence {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int number;
        number = in.nextInt();
        int result = 0;
        do {
            int digit = number % 10;
            number = number / 10;
            result = result * 10 + digit;
        } while (number > 0);
        System.out.println(result);
    }
}

3.4.4 求最大公约数

package com.meteor.loop;

import java.util.Scanner;

public class GreatestCommonDivisor {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int a = in.nextInt();
        int b = in.nextInt();
        int oa = a;
        int ob = b;
        while (b != 0) {
            int r = a % b;
            System.out.println(a + "," + b + "," + r);
            a = b;
            b = r;
        }
        System.out.println(oa + "和" + ob + "的最大公约数是" + a);
    }
}

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