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2.4.4  程序控制結(jié)構(gòu)（2）

3. 循環(huán)結(jié)構(gòu)

循環(huán)結(jié)構(gòu)是指程序中那些指定一次但可以多次執(zhí)行的語句序列。在程序設(shè)計(jì)語言中，有多種不同的循環(huán)結(jié)構(gòu)。一般地，根據(jù)控制循環(huán)的方式可以分為計(jì)數(shù)控制式循環(huán)結(jié)構(gòu)、條件控制式循環(huán)結(jié)構(gòu)、集合控制式循環(huán)結(jié)構(gòu)等。

如果循環(huán)方式是由指定的循環(huán)次數(shù)控制的，這種循環(huán)結(jié)構(gòu)就是計(jì)數(shù)控制式循環(huán)結(jié)構(gòu)。例如，如果某個(gè)循環(huán)指定循環(huán)10次，那么循環(huán)體語句將被重復(fù)執(zhí)行10次。達(dá)到循環(huán)次數(shù)后，循環(huán)結(jié)束。

在計(jì)數(shù)控制式循環(huán)結(jié)構(gòu)中，大多數(shù)語言都支持三表達(dá)式循環(huán)結(jié)構(gòu)是典型的循環(huán)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的基本形式如下：

for (initializer_expression; loop_test_expression; counting_expression)  
/* loop_statements_body */ 

在上面的結(jié)構(gòu)形式中，第一個(gè)表達(dá)式initializer_expression表示初始值表達(dá)式，該表達(dá)式只是在循環(huán)開始時(shí)計(jì)算一次且僅一次；loop_test_expression表達(dá)式在每次循環(huán)開始時(shí)進(jìn)行計(jì)算，判斷此次循環(huán)是否執(zhí)行；counting_expression表達(dá)式是在每次循環(huán)結(jié)構(gòu)之后進(jìn)行計(jì)算，主要用于修改控制循環(huán)的變量。loop_statements_body表示循環(huán)語句體。表達(dá)式循環(huán)結(jié)構(gòu)的流程圖如圖2-4所示。

圖2-4  三表達(dá)式循環(huán)結(jié)構(gòu)流程圖

在下面的示例中，初始表達(dá)式是i=0，循環(huán)判斷表達(dá)式是i<10，循環(huán)變量控制表達(dá)式是i++，循環(huán)語句體是print i。首先，i=0滿足i<10的條件，因此i=0時(shí)執(zhí)行一次循環(huán)。結(jié)束之后，i=0經(jīng)過i++運(yùn)算之后變?yōu)閕=1，繼續(xù)滿足i<10的條件，因此i=1時(shí)執(zhí)行第二次循環(huán)。繼續(xù)，直到i=9時(shí)執(zhí)行第10次循環(huán)。當(dāng)i=10時(shí)，由于不滿足i<10的條件，所以程序退出循環(huán)結(jié)構(gòu)。

for (i = 0; i < 10; i++)  
print i;  

除了前面的三表達(dá)式循環(huán)結(jié)構(gòu)之外，計(jì)數(shù)控制式循環(huán)結(jié)構(gòu)還有其他一些形式。下面列出了一些典型的循環(huán)結(jié)構(gòu)形式。在這些循環(huán)結(jié)構(gòu)中，默認(rèn)的循環(huán)變量增量都是1。

//for-next形式的計(jì)數(shù)控制式循環(huán)  
for i = 1 to N  
    loop_statements_body  
next i  
//for-end形式的計(jì)數(shù)控制式循環(huán)  
for i := 1 to N do begin  
    loop_statements_body  
end  
//DO-END DO形式的計(jì)數(shù)控制式循環(huán)  
DO i =1, N  
    loop_statements_body  
END DO 

條件控制式循環(huán)結(jié)構(gòu)是指在滿足循環(huán)條件時(shí)執(zhí)行循環(huán)操作的循環(huán)結(jié)構(gòu)。在這種形式的循環(huán)結(jié)構(gòu)中，有些循環(huán)語句是在循環(huán)開始時(shí)進(jìn)行條件判斷，有些循環(huán)語句則是在循環(huán)結(jié)束時(shí)進(jìn)行條件判斷。有兩種典型的條件控制式循環(huán)結(jié)構(gòu)：一種是while循環(huán)結(jié)構(gòu)，另一種是do-while循環(huán)結(jié)構(gòu)。

while循環(huán)結(jié)構(gòu)類似于for語句循環(huán)。while循環(huán)由循環(huán)判斷條件和循環(huán)語句體組成。在執(zhí)行時(shí)，首先計(jì)算循環(huán)判斷條件，如果該布爾條件的值為true，則執(zhí)行循環(huán)語句體。循環(huán)語句體一直被循環(huán)執(zhí)行，直到循環(huán)判斷條件的值為false為止。這是一種先判斷后執(zhí)行循環(huán)的語句結(jié)構(gòu)。下面是兩個(gè)while循環(huán)語句的示例。第一個(gè)示例是Java、C#語言的示例，第二個(gè)是Visual Basic .NET語言示例。值得注意的是，在Visual Basic .NET語言示例中，雖然也出現(xiàn)了Do關(guān)鍵字，但是由于該循環(huán)方式依然是先判斷后執(zhí)行，因此也屬于while循環(huán)結(jié)構(gòu)。

//Java語言和C#語言  
int counter = 100;  
int factorial = 1;  
while (counter > 1)  
{  
   factorial *= counter--;  
}  
 
'Visual Basic.NET語言  
Dim counter As UInteger = 100 
Dim factorial As UInteger = 1 
Do While counter > 0  
  factorial *= counter  
  counter -= 1 
Loop 

與while循環(huán)結(jié)構(gòu)不同的是，do-while循環(huán)結(jié)構(gòu)是先執(zhí)行循環(huán)體語句，然后再進(jìn)行循環(huán)條件判斷。在do-while循環(huán)結(jié)構(gòu)中，首先執(zhí)行循環(huán)體，然后計(jì)算循環(huán)條件，如果循環(huán)條件的值為true，則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體，一直到循環(huán)條件為false為止。在下面的示例中，可以看到先執(zhí)行循環(huán)然后再進(jìn)行條件判斷的情景。從示例中可以看出，Pascal語言使用repeat-until的形式進(jìn)行循環(huán)，這種循環(huán)結(jié)構(gòu)的形式也是先執(zhí)行循環(huán)體再進(jìn)行條件判斷。

//C和C++語言  
int counter = 100;  
long factorial = 1;  
do {  
  factorial *= counter--;  
} while (counter > 0);  
 
//Pascal語言  
var  
  counter, factorial: integer;  
begin  
  counter := 100;  
  factorial := 1;  
  repeat  
    factorial := factorial * counter;  
    Dec(counter);  
  until counter = 0;  
end. 

集合控制式循環(huán)結(jié)構(gòu)是一種通過在集合中遍歷集合元素的循環(huán)方式，其典型的語句是foreach。該結(jié)構(gòu)的基本語法形式如下：

foreach item in collection:  
do something to item 

下面是幾個(gè)集合控制式循環(huán)示例。第一個(gè)示例是C#語言的foreach用法，第二個(gè)示例是Perl語言中的示例(變量$x是@arr集合中的元素)，第三個(gè)示例是Visual Basic .NET語言示例(使用For Each..Next語句)。

// C#語言示例  
foreach (type item in set)  
{  
  // do something to item  
}  
#Perl語言示例  
foreach $x(@arr) { #$x is the element in @arr  
print $x;  
}  
'Visual Basic .NET語言示例  
For Each item As type In set  
 'do something to item  
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