С недавних пор в распоряжение программирующих на Java предоставлен так называемый расширенный цикл for, обеспечивающий специальные средства для перебора объектов из коллекции, например из массива. Расширенный цикл for будет представлен в главе 5 при рассмотрении массивов.Цикл while
Еще одной разновидностью циклов в Java является while. Ниже приведена общая форма этого цикла.while (условие) оператор;
где оператор — это единственный оператор или блок операторов, а условие означает конкретное условие управления циклом и может быть любым логическим выражением. В этом цикле оператор выполняется до тех пор, пока условие истинно. Как только условие становится ложным, управление программой передается строке кода, следующей непосредственно после цикла.
Ниже приведен простой пример использования цикла while для вывода на экран букв английского алфавита.// Демонстрация цикла while,class WhileDemo { public static void main(String args[]) { char ch; // вывести буквы английского алфавита, используя цикл while ch = 'а'; while(ch <= 1z1) { System.out.print(ch); ch++; } }}
В данном примере переменная ch инициализируется кодом буквы а. На каждом шаге цикла на экран сначала выводится значение переменной ch, а затем это значение увеличивается на единицу. Процесс продолжается до тех пор, пока значение переменной ch не станет больше кода буквы z.
Как и в цикле for, в цикле while проверяется условное выражение, указываемое в самом начале цикла. Это означает, что код в теле цикла может вообще не выполняться, а кроме того, избавляет от необходимости производить отдельную проверку перед самим циклом. Данное свойство цикла while демонстрируется в следующем примере программы, где вычисляются целые степени числа 2 от 0 до 9.// Вычисление целых степеней числа 2.class Power { public static void main(String args[]) { int e; int result; for(int i=0; i < 10; i++) { result = 1; e = i; while(e > 0) { result *= 2; e--; } System.out.println("2 to the " + i + " power is " + result); }}
Ниже приведен результат выполнения данной программы.2 to the 0 power is 12 to the 1 power is 22 to the 2 power is 42 to the 3 power is 82 to the 4 power is 162 to the 5 power is 322 to the 6 power is 642 to the 7 power is 1282 to the 8 power is 2562 to the 9 power is 51.2
Обратите внимание на то, что цикл while выполняется только в том случае, если значение переменной е больше нуля. А когда оно равно нулю, как это имеет место на первом шаге цикла for, цикл while пропускается.Цикл do-while
Третьей и последней разновидностью циклов в Java является do-while. В отличие от циклов for и while, в которых условие проверялось в самом начале, в цикле do-while условие выполнения проверяется в самом конце. Это означает, что цикл do-while всегда выполняется хотя бы один раз. Ниже приведена общая форма цикла do-while.do {операторы;} while (условие) ;
При наличии лишь одного оператора фигурные скобки в данной форме записи необязательны. Тем не менее они зачастую используются для того, чтобы сделать конструкцию do-while более удобочитаемой и не путать ее с конструкцией цикла while. Цикл do-while выполняется до тех пор, пока условное выражение истинно.// Демонстрация цикла do-while.class DWDemo { public static void main(String args[]) throws java.io.IOException { char ch; do { System.out.print("Press a key followed by ENTER: ") ; ch = (char) System.in.read(); // ввести символ с клавиатуры } while(ch != 1q1); }}
Используя цикл do-while, мы можем усовершенствовать игру в угадывание букв, созданную в начале этой главы. На этот раз выполнение цикла будет продолжаться до тех пор, пока пользователь не угадает букву.// Игра в угадывание букв, четвертая версия,class Guess4 { public static void main(String args[]) throws java.io.IOException { char ch, ignore, answer = 'S'; do { System.out.println("I'm thinking of a letter between A and Z."); System.out.print("Can you guess it: "); // ввести символ с клавиатуры ch = (char) System.in.read(); // отвергнуть все остальные символы во входном буфере do { ignore = (char) System.in.read(); } while(ignore != '\n'); if(ch == answer) System.out.println("** Right **"); else { System.out.print("...Sorry, you're "); if(ch < answer) System.out.println("too low"); else System.out.println("too high"); System.out.println("Try again!\n"); } } while(answer != ch) ; }}
Ниже приведен один из возможных вариантов выполнения данной программы в интерактивном режиме.I'm thinking of a letter between A and Z.Can you guess it: A...Sorry, you're too lowTry again!I'm thinking of a letter between A and Z.Can you guess it: Z...Sorry, you're too highTry again!I'm thinking of a letter between A and Z.Can you guess it: S** Right **
Обратите внимание на еще одну интересную особенность данной программы: в ней применяются два цикла do-while. Первый цикл выполняется до тех пор, пока пользователе не введет правильную букву. А второй цикл приведен ниже и требует дополнительных пояснений.// отвергнуть все остальные символы во входном буфереdo {ignore = (char) System.in.read();} while(ignore != ’\n');
Как пояснялось ранее, консольный ввод буферизуется построчно. Это означает, что для передачи символов, вводимых с клавиатуры, приходится нажимать клавишу , что приводит к формированию последовательности символов перевода строки и возврата каретки. Эти символы сохраняются во входном буфере вместе с введенными с клавиатуры. Кроме того, если ввести с клавиатуры несколько символов подряд, не нажав клавишу , они так и останутся во входном буфере.
В рассматриваемом здесь цикле эти символы отвергаются до тех пор, пока не будет достигнут конец строки. Если не сделать этого, лишние символы будут передаваться программе как отгадываемые, что не соответствует правилам игры в отгадывание. (Для того чтобы убедиться в этом, попробуйте закомментировать внутренний цикл do-while в исходном коде программы.) После представления ряда других языковых средств Java в главе 10 рассматриваются некоторые более совершенные способы обработки консольного ввода. Но применение метода read () в данной программе дает элементарное представление о принципе действия системы ввода-вывода в Java. А кроме того, в данной программе демонстрируется еще один пример применения циклов в практике программирования на Java.
Пример для опробования 3.2.Расширение справочной системы Java
В этом проекте предстоит расширить справочную систему Java, созданную в примере для опробования 3.1. В эту версию программы будут добавлены сведения о синтаксисе циклов for, while и do-while. Кроме того, будет реализована проверка действий пользователя, работаю щего с меню. Цикл будет повторяться до тех пор, пока пользователь не введет допустимое значение.
Последовательность действий
Скопируйте файл Help.java в новый файл Help2.java.
Измените часть программы, ответственную за отображение вариантов, предлагаемых пользователю на выбор. Реализуйте ее с помощью циклов так, как показано ниже. public static void main(String args[]) throws java.io.IOException { char choice, ignore; do { System.out.println("Help on:"); System.out.println(" 1. if"); System.out.println(" 2. switch"); System.out.println(" 3. for"); System.out.println(" 4. while"); System.out.println (" 5. do-while\n"); System.out.print("Choose one: "); choice = (char) System.in.read(); do { ignore = (char) System.in.read(); } while(ignore != '\n'); } while ( choice < 'l1 | choice > '5'); }
Обратите внимание на вложенные циклы do-while, используемые с целью избавиться от нежелательных символов, оставшихся во входном буфере. После внесения приведенных выше изменений программа будет отображать меню в цикле до тех пор, пока пользователь не введет числовое значение в пределах от 1 до 5.
Дополните оператор switch выводом на экран сведений о синтаксисе циклов for, while и do-while, как показано ниже.switch(choice) {case '1': System.out.println("The if:\n"); System.out.println("if(condition) statement;"); System.out.println("else statement;"); break;case '2': System.out.println("The switch:\n"); System.out.println("switch(expression) {"); System.out.println(" case constant:"); System.out.println(" statement sequence"); System.out.println (" break;"); System.out.println(" // ..."); System.out.println("}"); break;case '3': System.out.println("The for:\n"); System.out.print("for(init; condition; iteration)"); System.out.println(" statement;"); break;case ' 4 ' : System.out.println("The while:\n"); System.out.println("while(condition) statement;"); break;case '5': System.out.println("The do-while:\n"); System.out.println("do {"); System.out.println(" statement;"); System.out.println("} while (condition);"); break;}
Обратите внимание на то, что в данном варианте оператора switch отсутствует ветвь default. А поскольку цикл отображения меню будет выполняться до тех пор, пока пользователь не введет допустимое значение, необходимость в обработке неправильных значений отпадает.
Ниже приведен весь исходный код программы из файла Help2.java. /* Пример для опробования 3.2. Расширенная справочная система, в которой для обработки результатов выбора из меню используется цикл do-while. */ class Help2 { public static void main(String args[]) throws java.io.IOException { char choice, ignore; do { System.out.println("Help on:"); System.out.println(" 1. if"); System.out.println(" 2. switch"); System.out.println(" 3. for"); System.out.println(" 4. while"); System.out.println(" 5. do-while\n"); System.out.print("Choose one: "); choice = (char) System.in.read(); do { ignore = (char) System.in.read(); } while(ignore != '\n'); } while ( choice < '1' | choice > '5'); System.out.println("\n"); switch(choice) { case '1': System.out.println("The if:\n"); System.out.println("if(condition) statement;"); System.out.println("else statement;"); break; case '2': System.out.println("The switch:\n"); System.out.println("switch(expression) {"); System.out.println(" case constant:"); System.out.println(" statement sequence"); System.out.println(" break;"); System.out.println(" // ..."); System.out.println("}"); break; case '3': System.out.println("The for:\n"); System.out.print("for(init; condition; iteration)"); System.out.println(" statement;"); break; case '4': System.out.println("The while:\n"); System.out.println("while(condition) statement;"); break; case '5': System.out.println("The do-while:\n"); System.out.println("do {"); System.out.println(" statement;"); System.out.println("} while (condition);"); break; } } }Применение оператора break для выхода из цикла
С помощью оператора break можно специально организовать немедленный выход из цикла в обход любого кода, оставшегося в теле цикла, а также минуя проверку условия цикла. Когда в теле цикла встречается оператор break, цикл завершается, а выполнение программы возобновляется с оператора, следующего после этого цикла. Рассмотрим следующий краткий пример программы:// Применение оператора break для выхода из цикла,class BreakDemo { public static void main(String args[]) { int num; num = 100; // выполнять цикл до тех пор, пока квадрат значения // переменной i меньше значения переменной num for(int i=0; i < num; i++) { if(i*i >= num) break; //прекратить цикл, если i*i >= 100 System.out.print(i + " "); } System.out.println("Loop complete."); }}
Выполнение этой программы дает следующий результат:0123456789 Loop complete.
Как видите, цикл for организован для выполнения в пределах значений переменной num от 0 до 100. Но, несмотря на это, оператор break прерывает этот цикл раньше, когда квадрат значения переменной i становится больше значения переменной num.
Оператор break можно применять в любых циклах, предусмотренных в Java, включая и те, что намеренно организованы бесконечными. В качестве примера ниже приведен простой пример программы, в которой вводимые данные читаются до тех пор, пока пользователь не введет с клавиатуры букву q.// Чтение вводимых данных до тех пор, пока не будет получена буква q.class Break2 { public static void main(String args[]) throws java.io.IOException { char ch; // "Бесконечный" цикл, завершаемый с помощью оператора break. for ( ; ; ) { ch = (char) System.in.read(); // ввести символ с клавиатуры if(ch == 'q1) break; } System.out.println("You pressed q!"); }}
Если оператор break применяется в целом ряде вложенных циклов, то он прерывает выполнение только самого внутреннего цикла. В качестве примера рассмотрим следующую программу:// Применение оператора break во вложенных циклах,class ВгеакЗ { public static void main(String args[]) { for(int i=0; i<3; i++) { System.out.println("Outer loop count: " + i); System.out.print(" Inner loop count: "); int t = 0; while(t < 100) { if(t == 10) break; // прервать цикл, если t = 10 System.out.print(t + " "); t++; } System.out.println(); } System.out.println("Loops complete."); }}
Выполнение этой программы дает следующий результат:Outer loop count: 0Inner loop count: 0123456789Outer loop count: 1Inner loop count: 0123456789Outer loop count: 2Inner loop count: 0123456789Loops complete.
Как видите, оператор break из внутреннего цикла вызывает прерывание только этого цикла. А на выполнение внешнего цикла он не оказывает никакого влияния. В отношении оператора break необходимо также иметь в виду следующее. Во-первых, в теле цикле может присутствовать несколько операторов break, но применять их следует очень аккуратно, поскольку чрезмерное количество операторов break обычно приводит к нарушению нормальной структуры кода. И во-вторых, оператор break, выполняющий выход из оператора switch, оказывает воздействие только на этот оператор, но не на объемлющие его циклы.Оператор break в качестве оператора goto
Помимо оператора switch и циклов, оператор break может быть использован как “цивилизованный” вариант оператора goto. В языке Java оператор goto отсутствует, поскольку он дает возможность произвольного перехода в любую точку программы, что способствует созданию плохо структурированного кода. Программы, в которых часто используется оператор goto, обычно сложны для восприятия и сопровождения. Но в некоторых случаях оператор goto может оказаться полезным. Его удобно, например, использовать для экстренного выхода из многократно вложенных циклов.
Для решения подобных задач в Java определена расширенная форма оператора break. Используя этот вариант оператора break, можно, например, выйти за пределы одного или нескольких кодовых блоков. Эти блоки должны быть частью циклов или оператора switch. Кроме того, нужно явно указать точку, с которой должно быть продолжено выполнение программы. Для этой цели в расширенной форме оператора break предусмотрена метка. Как будет показано далее, оператор break позволяет воспользоваться всеми преимуществами оператора goto и в то же время избежать сложностей, связанных с его применением.
Ниже приведена общая форма оператора break с меткой,break метка;
Как правило, метка — это имя, обозначающее кодовый блок. При выполнении расширенного оператора break управление передается за пределы именованного кодового блока. Оператор break с меткой может содержаться непосредственно в именованном кодовом блоке или в одном из блоков, входящих в состав именованного блока. Следовательно, рассматриваемый здесь вариант оператора break можно использовать для выхода из ряда вложенных блоков. Но это языковое средство не позволяет передать управление в кодовый блок, не содержащий оператор break.
Для того чтобы присвоить имя кодовому блоку, нужно поставить перед ним метку. Именовать можно как независимый блок, так и оператор, адресатом которого является кодовый блок. Роль метки может выполнять любой допустимый в Java идентификатор с двоеточием. Пометив кодовый блок, метку можно использовать в качестве адресата оператора break. Благодаря этому выполнение программы возобновляется с конца именованного блока. Например, в приведенном ниже фрагменте кода используются три вложенных блока.// Применение оператора break с меткой,class Break4 { public static void main(String args[]) { int i; for(i=l; i<4; i++) { one: { two: { three: { System.out.println ("\ni is " + i) ; // Переходы no меткам. if(i==l) break one; if(i==2) break two; if(i==3) break three; // Эта строка кода никогда не будет достигнута. System.out.println("won't print"); } System.out.println("After block three."); } System.out.println("After block two."); } System.out.println("After block one."); } System.out.println("After for."); }}