Nasze pierwsze programy były sekwencją instrukcji wykonywanych jedna po drugiej. Bez widelców. Obejmuje to HelloWorld, który wyświetla powitanie. Zawiera obliczenia arytmetyczne. Po naszych pierwszych programach nauczyliśmy się rozgałęziać, czyli jak sprawić, by program wykonywał różne akcje w zależności od konkretnych warunków. Oto kod do sterowania systemem centralnego ogrzewania i klimatyzacji:
Powiedzmy, że masz dziesięć jabłek, dwie ręce i jeden nóż. W prawdziwym życiu kolejno obierasz cały tuzin, postępując zgodnie z tym samym algorytmem dla każdego jabłka. Ale jak zmusić program do powtarzania akcji dla każdego jabłka?
Kontynuować.
if (tempRoom>tempComfort)
airConditionerOn();
if (tempRoom<tempComfort)
heaterOn();
Zrób następny krok. W życiu codziennym często wykonujemy jednolite, powtarzalne czynności, na przykład obieranie jabłek na placek. Ten fascynujący proces można opisać jako:
-
Jeśli w misce znajdują się jabłka, wykonujemy kroki od 1.1 do 1.4:
- 1.1. Weź jabłko
- 1.2. Obierz go i pokrój w plasterki
- 1.3. Ułóż plasterki jabłka w cieście na patelni
- 1.4. Wróć do kroku 1.

- Przywiązujemy się do liczby jabłek, ale jeśli mamy ich za mało, to niektóre polecenia zostałyby wykonane bez „ładunku” (i moglibyśmy się skaleczyć, próbując obrać nieistniejące jabłko).
- Jeśli jest więcej jabłek niż nakazów obierania, to część jabłek pozostanie nieobrana.
- Taki kod jest trudny do odczytania. Ma wiele powtórzeń i jest trudny do modyfikacji.
Pętle to instrukcje umożliwiające wielokrotne wykonywanie akcji
Pętla while w Javie będzie działać dobrze w naszym przypadku. Ta konstrukcja umieszcza wiele działań w zwięzłej i zrozumiałej strukturze. Korzystając z pętli while , algorytm krojenia jabłek dla ciasta może wyglądać tak w Javie:
while (numberOfApplesInBowl > 0) {
apple = bowl.grabNextApple();
arrangeInPie(apple.peel().slice());
numberOfApplesInBow--; // "--" is the decrement operator, which reduces the number of apples by one
}
System.out.println("The apples for the pie have been processed.");
Składnia polecenia
Pierwszy wariant instrukcji while wygląda następująco:
while (Boolean expression) {
// Loop body — the statement(s) that are repeatedly executed
}
Oto wyjaśnienie krok po kroku, co się dzieje, gdy ten kod jest wykonywany:
- Oceniamy wyrażenie logiczne znajdujące się w nawiasach po słowie kluczowym while .
- Jeśli wyrażenie boolowskie ma wartość true, wówczas wykonywane są instrukcje w treści pętli . Po wykonaniu ostatniej instrukcji w ciele pętli przechodzimy do kroku 1
- Jeśli wyrażenie boolowskie ma wartość false, wówczas przeskakujemy do pierwszej instrukcji po pętli while .
Pętla z warunkiem wstępnym
Ponieważ zawsze oceniamy wyrażenie boolowskie (warunek wejścia do pętli) przed wykonaniem ciała pętli, ta forma pętli while jest często nazywana pętlą z warunkiem wstępnym . Zbudujmy tabelę pierwszych dziesięciu potęg liczby:
public static void main(String[] args) {
int base = 3; // The number that will be exponentiated
int result = 1; // The result of exponentiation
int exponent = 1; // The initial exponent
while (exponent <= 10) { // The condition for entering the loop
result = result * base;
System.out.println(base + " raised to the power of " + exponent + " = " + result);
exponent++;
}
}
Wyjście konsoli:
3 raised to the power of 1 = 3
3 raised to the power of 2 = 9
3 raised to the power of 3 = 27
3 raised to the power of 4 = 81
3 raised to the power of 5 = 243
3 raised to the power of 6 = 729
3 raised to the power of 7 = 2187
3 raised to the power of 8 = 6561
3 raised to the power of 9 = 19683
3 raised to the power of 10 = 59049
Process finished with exit code 0
Pętla z warunkiem końcowym
Oto drugi wariant tej pętli:
do {
// Loop body — the statement(s) that are repeatedly executed
} while (Boolean expression);
Oto wyjaśnienie, co się dzieje, gdy ten kod jest wykonywany:
- Treść pętli jest wykonywana (bezpośrednio po słowie kluczowym do ).
- Oceniamy wyrażenie logiczne znajdujące się w nawiasach po słowie kluczowym while .
- Jeśli wyrażenie boolowskie ma wartość true, przechodzimy do kroku 1
- Jeśli wyrażenie boolowskie ma wartość false, wówczas przeskakujemy do pierwszej instrukcji po pętli while .
public static void main(String[] args) {
int base = 3; // The number that will be exponentiated
int result = base; // The result of exponentiation
int exponent = 1; // The initial exponent
do {
System.out.println(base + " raised to the power of " + exponent + " = " + result);
exponent++;
result = result * base;
} while (result < 10000); // The condition for exiting the loop
}
Wyjście konsoli:
3 raised to the power of 1 = 3
3 raised to the power of 2 = 9
3 raised to the power of 3 = 27
3 raised to the power of 4 = 81
3 raised to the power of 5 = 243
3 raised to the power of 6 = 729
3 raised to the power of 7 = 2187
3 raised to the power of 8 = 6561
Process finished with exit code 0
Zwróć uwagę na zmiany w kodzie. Porównaj to z pętlą z warunkiem wstępnym.
Interesujące fakty dotyczące pracy z pętlami
Instrukcje rozgałęziające w ciele pętli
Istnieją dwie instrukcje, które wpływają na wykonanie pętli: break (omówimy to bardziej szczegółowo w następnym rozdziale) i- Kontynuuj — pomija wykonanie reszty ciała pętli w bieżącej iteracji i przeskakuje do oceny wyrażenia boolowskiego instrukcji while. Jeśli wyrażenie ma wartość true, pętla jest kontynuowana.
- break — natychmiast kończy wykonywanie bieżącej iteracji i przekazuje sterowanie do pierwszej instrukcji po pętli. Zatem ta instrukcja kończy wykonywanie bieżącej pętli. Rozważymy to bardziej szczegółowo w następnym artykule.
while (numberOfApplesInBowl > 0) {
apple = bowl.grabNextApple();
numberOfApplesInBow--; // "--" is the decrement operator, which reduces the number of apples by one
if (apple.isBad()) { // This method returns true for rotten apples
apple.throwInGarbage();
continue; // Continue the loop. Jump to evaluation of numberOfApplesInBowl > 0
}
arrangeInPie(apple.peel().slice());
}
Instrukcja
continue jest często używana, gdy instrukcje w ciele pętli muszą zostać wykonane, jeśli spełniony jest określony warunek. Na przykład możemy chcieć wykonać akcje, gdy czujnik sprzętowy zostanie wyzwolony (w przeciwnym razie po prostu kontynuujmy pętlę, w której dokonujemy odczytów czujnika) lub możemy chcieć obliczyć wyrażenie tylko na określonych iteracjach pętli. Przykład tego ostatniego przypadku można zobaczyć w naszym użyciu pętli while do obliczenia sumy sześcianów liczb naturalnych, których kwadrat jest mniejszy od liczby liczb. Zdezorientowany? Sprawdź następujący kod:
public static void main(String[] args) {
int sum = 0; // Total amount
int i = 0; // Initial number in the series
int count = 20; // Number of numbers
while (i <= count) {
i++; // Get the next number — "i++" is equivalent to "i = i + 1"
if (i * i <= count) // If the square of the number is less than
continue; // the number of numbers, then we won't calculate the sum
// Jump to the next number in the loop
sum += i * i * i; // Otherwise, we calculate the sum of the cubes of numbers
} // "sum += i * i * i" is notation that is equivalent to "sum = sum + i * i * i"
System.out.println(sum); // Print the result
}
Nieskończona pętla
Te instrukcje rozgałęziające są najczęściej używane w nieskończonych pętlach. Pętlę nazywamy nieskończoną, jeśli warunek logiczny wyjścia z pętli nigdy nie jest spełniony. W kodzie wygląda to mniej więcej tak:
while (true) {
// Loop body
}
W tym przypadku instrukcja
break pomaga nam wyjść z pętli. Ten typ pętli jest odpowiedni do oczekiwania na warunki zewnętrzne określone poza ciałem pętli. Na przykład w systemach operacyjnych lub grach (wyjście z pętli oznacza wyjście z gry). Lub gdy używasz algorytmów, które z każdą iteracją pętli próbują poprawić jakiś wynik, ale ograniczają liczbę iteracji na podstawie czasu, który upłynął lub wystąpienia zdarzenia zewnętrznego (np. warcaby, szachy lub prognoza pogody). Pamiętaj, że w normalnych warunkach nieskończone pętle nie są pożądane. Aby zademonstrować, wróćmy do potęgowania:
public static void main(String[] args) {
int base = 3; // The number that will be exponentiated
int result = 1; // The result of exponentiation
int exponent = 1; // The initial exponent
while (true) {
result = result * base;
System.out.println(base + " raised to the power of " + exponent + " = " + result);
exponent++;
if (exponent > 10)
break; // Exit the loop
}
}
Wyjście konsoli:
3 raised to the power of 1 = 3
3 raised to the power of 2 = 9
3 raised to the power of 3 = 27
3 raised to the power of 4 = 81
3 raised to the power of 5 = 243
3 raised to the power of 6 = 729
3 raised to the power of 7 = 2187
3 raised to the power of 8 = 6561
3 raised to the power of 9 = 19683
3 raised to the power of 10 = 59049
Process finished with exit code 0
Pętle zagnieżdżone
A teraz dochodzimy do ostatniego tematu dotyczącego pętli. Przypomnij sobie tę szarlotkę (mam nadzieję, że nie jesteś w tej chwili głodny) i naszą pętlę obierania jabłek:-
Jeśli w misce znajdują się jabłka, wykonujemy kroki od 1.1 do 1.4:
- 1.1. Weź jabłko
- 1.2. Obierz go i pokrój w plasterki
- 1.3. Ułóż plasterki jabłka w cieście na patelni
- 1.4. Wróć do kroku 1.
- Liczba plasterków = 0
-
Jeśli liczba warstw wynosi < 12, wykonaj kroki od 2.1 do 2.3
- 2.1. Odetnij kolejny plasterek jabłka
- 2.2. Liczba plasterków++
- 2.3. Wróć do kroku 2
-
Jeśli w misce znajdują się jabłka, wykonujemy kroki od 1.1 do 1.6:
- 1.1. Weź jabłko
- 1.2. Obierz to
- 1.3. Liczba plasterków = 0
- 1.4. Dopóki liczba warstw wynosi < 12, wykonaj kroki od 1.4.1 do 1.4.3
- 1.4.1. Odetnij kolejny plasterek jabłka
- 1.4.2. Liczba plasterków++ 1.4.3. Wróć do kroku 1.4
- 1.5. Ułóż plasterki jabłka w cieście na patelni
- 1.6. Wróć do kroku 1.
public static void main(String[] args) {
// Print the second factors in a row
System.out.println(" 2 3 4 5 6 7 8 9");
int i = 2; // Assign the first factor to the variable
while (i < 10) { // First loop: execute as long as the first factor is less than 10
System.out.print(i + " | "); // Print the first factor at the beginning of the line
int j = 2; // The starting value of the second factor
while (j < 10) { // Second loop: execute as long as the second factor is less than 10
int product = i * j; // Calculate the product of the factors
if (product < 10) // If the product is a single digit, then we print two spaces after the product
System.out.print(product + " ");
else // Otherwise, print the product and one space after it
System.out.print(product + " ");
j++; // Increment the second factor by one
} // Go to the beginning of the second loop, i.e. "while (j < 10)"
System.out.println(); // Move to the next line on the console
i++; // Increment the first factor by one
} // Go to the beginning of the first loop, i.e. "while (i < 10)"
}
Wyjście konsoli:
2 3 4 5 6 7 8 9
2 | 4 6 8 10 12 14 16 18
3 | 6 9 12 15 18 21 24 27
4 | 8 12 16 20 24 28 32 36
5 | 10 15 20 25 30 35 40 45
6 | 12 18 24 30 36 42 48 54
7 | 14 21 28 35 42 49 56 63
8 | 16 24 32 40 48 56 64 72
9 | 18 27 36 45 54 63 72 81
Process finished with exit code 0
Pętle (w szczególności instrukcja
while ) są jednym z podstawowych elementów składowych oprogramowania. Rozwiązując zadania w CodeGym, nauczysz się różnych rodzajów pętli, zrozumiesz ich zawiłości i zdobędziesz praktyczne umiejętności ich używania.
GO TO FULL VERSION