3.3 循環(huán)語句

循環(huán)語句用于重復執(zhí)行特定語句塊，直到循環(huán)終止條件成立或遇到跳轉語句。程序中經(jīng)常需要將一些語句重復執(zhí)行，使用基本語句順序執(zhí)行將使開發(fā)人員重復工作，影響效率。

如1+2+3+…+100，使用順序語句需要將100個數(shù)相加；若加至1000、10000或更大的數(shù)，使得數(shù)據(jù)量加大，容易出錯，不便管理。

循環(huán)語句簡化了這個過程，將指定語句或語句塊根據(jù)條件重復執(zhí)行。循環(huán)語句分為4種：

□ for for循環(huán)重復執(zhí)行一個語句或語句塊，但在每次重復前驗證循環(huán)條件是否成立。

□ do while do while循環(huán)同樣重復執(zhí)行一個語句或語句塊，但在每次重復結束時驗證循環(huán)條件是否成立。

□ while while語句指定在特定條件下重復執(zhí)行一個語句或語句塊。

□ foreach in foreach in語句為數(shù)組或對象集合中的每個元素重復一個嵌入語句組。

3.3.1 for語句

for循環(huán)在重復執(zhí)行的語句塊之前加入了循環(huán)執(zhí)行條件，循環(huán)條件通常用來限制循環(huán)次數(shù)，執(zhí)行流程圖如圖3-13所示。

圖3-13 for循環(huán)流程圖

如圖3-13所示，從開始進入判斷循環(huán)條件是否成立：若成立，執(zhí)行語句塊，并重新判斷循環(huán)條件是否成立；若不成立，結束這個循環(huán)。語法格式如下：

for(<初始化>; <條件表達式>; <增量>)
{語句塊}

for語句執(zhí)行括號里面語句的順序如下：

首先是初始化的語句，如int num=0；若for循環(huán)之前已經(jīng)初始化，可以省略初始化表達式，但不能省略分號。

接著是條件表達式，如num<5；表達式?jīng)Q定了該循環(huán)將在何時終止。表達式可以省略，但省略條件表達式，該循環(huán)將成為無限死循環(huán)。

最后是增量，通常是針對循環(huán)中初始化變量的增量，如num++；增量與初始值和表達式共同決定了循環(huán)執(zhí)行的次數(shù)。增量可以省略，但省略的增量將導致循環(huán)無法達到條件表達式的終值，因此需要在循環(huán)的語句塊中修改變量值。

增量表達式后不需要分號，因for語句()內的3個表達式均可以省略，表達式間的分號不能省略，因此有以下空循環(huán)語句：

for (;;)
{
}

循環(huán)條件中的變量也可用于實際意義，如以下示例。

【練習3-5】

定義整型變量num，計算1+2+3+4+…+1000的數(shù)值并賦值給num，輸出num的值。使用for循環(huán)語句如下：

int num = 0;
for (int x = 1; x <= 1000; x++)
{
    num = num + x;
}
Console.WriteLine(num);

執(zhí)行結果為：500500。練習3-5中將1遞加至1000，相當于求等差數(shù)列的值，省略for循環(huán)中的初始值和增量，可以使用以下語句。

int num = 0;
int x = 1;
for (; x <= 100; )
{
    num = num + x;
    x++;
}
Console.WriteLine(num);

以上代碼的運行結果與練習3-5是一樣的。除了數(shù)字，條件表達式同樣可用于字符，根據(jù)字符的ASCII值順序進行，如練習3-6所示。

【練習3-6】

定義字符串變量num和字符變量x，將字符從a到z組合在一起賦值給字符串num，并輸出，使用語句如下：

string num="";
char x = 'a';
for (; x <= 'z'; )
{
    num = num + x;
    x++;
}
Console.WriteLine(num);

執(zhí)行結果如下所示：

abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

3.3.2 do while語句

do while循環(huán)在重復執(zhí)行的語句塊之后加入了循環(huán)執(zhí)行條件，與for循環(huán)執(zhí)行順序相反。除了條件判斷順序的不同，do while語句雖然同樣使用小括號“()”來放置條件表達式，但小括號里面只能有一條語句，不需要分號結尾。執(zhí)行流程圖如圖3-14所示。

圖3-14 do while流程圖

如圖3-14所示，程序在開始時首先執(zhí)行循環(huán)中的語句塊，在語句塊執(zhí)行結束再進行循環(huán)條件的判斷。條件成立，重新執(zhí)行語句塊；條件不成立，結束循環(huán)。語法結構如下：

do
{語句塊}
while(條件表達式);

與for循環(huán)不一樣的有：

□ do關鍵字與while關鍵字分別放在循環(huán)的開始和結束。

□ 條件表達式放在循環(huán)最后。

□ while關鍵字后的括號()內，表達式只有一個。

□ 表達式的括號后需要加分號。

與for循環(huán)相比，do while循環(huán)將初始化放在了循環(huán)之前，將條件變量的變化放在了循環(huán)語句塊內。同樣是1到1000遞加，使用do while語句過程如下。

【練習3-7】

定義整型變量num，計算1+2+3+4+…+1000的數(shù)值并賦值給num，輸出num的值。使用do while語句如下：

int num = 0;
int x=1;
do
{
    num = num + x;
    x = x + 1;
}
while (x <=1000);
Console.WriteLine(num);

執(zhí)行結果與練習3-5相同。for主要控制循環(huán)的次數(shù)，而對于不確定次數(shù)的循環(huán)，使用do while比較合適，如練習3-8所示。

【練習3-8】

定義整型變量num，計算143除了1以外的最小約數(shù)，并賦值給num，輸出num。求約數(shù)即相除余數(shù)為0的整數(shù)，只能從最小的數(shù)依次計算，則語句如下：

int num=2;
do
{
    num=num+1;
}
while(143%num!=0);
Console.WriteLine(num);

程序開始，余數(shù)都不為0，直到余數(shù)為0，循環(huán)條件不成立，就找到了143的最小約數(shù)。若使用for循環(huán)，語句如下：

int num = 2;
for (; 143%num!=0; )
{
    num++;
}
Console.WriteLine(num);

執(zhí)行結果為：11。

3.3.3 while語句

while語句在條件表達式判定之后執(zhí)行循環(huán)，與for循環(huán)的執(zhí)行順序一樣。不同的是語句格式和適用范圍。

while的使用比較靈活，甚至在某些情況下能替代條件語句和跳轉語句。while循環(huán)流程圖如圖3-15所示。

圖3-15 while語句流程圖

如圖3-15所示，在執(zhí)行至while語句時首先判斷循環(huán)條件是否成立：若成立，執(zhí)行語句塊，并重新判斷循環(huán)條件是否成立；若不成立，結束這個循環(huán)。語法格式如下：

while(條件表達式)
{語句塊}

從while使用格式看出，while的使用與for很接近，滿足條件表達式即進行while語句塊，否則結束循環(huán)。

while后的括號()只能使用一個條件表達式語句，若在循環(huán)中不改變條件表達式中的變量值，循環(huán)將無限進行下去，因此循環(huán)語句塊中包含改變變量值的語句。如使用while計算1到1000這1000個數(shù)字的和，如練習3-9所示。

【練習3-9】

定義整型變量num，計算1+2+3+4+…+1000的數(shù)值并賦值給num，輸出num的值。使用while循環(huán)語句如下：

int i=0,num=0;
while(i<=1000)
{
    num = num + i;
    i++;
}
Console.WriteLine(num);

運行上述代碼，其結果與練習3-5結果一樣。代碼中，i變量在循環(huán)中改變了數(shù)值，否則循環(huán)將永遠進行下去，Console.WriteLine(num);語句將無法被執(zhí)行。

3.3.4 foreach in語句

foreach in語句主要用于數(shù)組、集合等元素成員的訪問。單個變量的賦值是最為簡單的，之前介紹過。但C#中有數(shù)組、集合之類數(shù)據(jù)類型，這些數(shù)據(jù)類型變量中，不止包含一個數(shù)據(jù)，而是一系列數(shù)據(jù)。對這些數(shù)據(jù)類型的訪問，可以使用foreach in語句。

使用foreach in語句，可以在不確定元素成員個數(shù)的前提下，對元素成員執(zhí)行遍歷，如數(shù)組（在本書第2章有簡單介紹）類型的元素。

數(shù)組成員的訪問需要指定成員的索引，而若要遍歷數(shù)組中所有成員，則需要知道數(shù)組成員的個數(shù)（也叫作數(shù)組長度），但使用foreach in語句可以在沒有獲取數(shù)組長度的情況下對元素成員進行遍歷。

數(shù)組中的數(shù)可多可少，若一個個賦值會加大開發(fā)人員工作量，使用foreach in語句可以對數(shù)組及對象集合成員進行操作，如賦值、讀取等。

數(shù)組中的成員數(shù)量各不相同，foreach in循環(huán)不需要指定循環(huán)次數(shù)或條件。如針對有N個成員的數(shù)組，foreach in循環(huán)流程圖如圖3-16所示。

圖3-16是foreach in循環(huán)作用的形象圖，并非標準流程圖。foreach語句為數(shù)組或對象集合中的每個元素重復一個嵌入語句組，循環(huán)訪問集合以獲取所需信息。

圖3-16 foreach in循環(huán)流程圖

嵌入語句為數(shù)組或集合中的每個元素順序執(zhí)行。當為集合中的所有元素完成操作后，控制傳遞給foreach語句塊之后的下一個語句。語法格式如下：

foreach (變量聲明 in 數(shù)組名或集合類名)
{
    語句塊   // 使用聲明的變量替代數(shù)組和集合類成員完成操作
}

foreach語句聲明的變量替代了數(shù)組成員，由于格式過于模糊、不易理解，通過練習來講解foreach語句的使用，如練習3-10所示。

【練習3-10】

定義整型數(shù)組num并賦值，定義整型變量替代num成員，輸出數(shù)組成員，使用語句如下。

int[] num = new int[] { 0, 1, 2, 3, 5, 8, 13 };
foreach (int i in num)
{
    Console.Write(i);
    Console.Write(" ");
}

執(zhí)行結果為：

0 1 2 3 5 8 13

代碼中的Console.Write();表示輸出()中的字符串，不進行換行。Console.Write(" ");語句輸出一個空格。

在foreach語句塊內的任意位置都可以使用跳轉語句跳出當前循環(huán)或整個foreach語句塊。跳轉語句在本章3.5節(jié)介紹。