Java 循环结构 – for, while 及 do…while（长文讲解）

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循环结构的基础概念

什么是循环结构？

在编程中，循环结构是重复执行一段代码的机制，如同生活中的“重复性任务”——比如每天定时浇水的植物、工厂流水线上的重复操作。Java 提供了三种核心循环结构：for、while 和 do…while，它们各自适用于不同场景，共同构成了程序逻辑中的“重复引擎”。

循环的必要性

想象一个场景：你需要将 1 到 100 的数字相加。如果手动编写 100 次加法运算，不仅效率低下，还容易出错。而循环结构能通过简洁的代码，自动完成这一重复任务。循环的引入，使程序能高效处理大量重复性操作，是编程中不可或缺的控制结构。

Java 循环结构详解

1. for 循环：明确步数的“计数器”

语法结构

for 循环适合已知重复次数的场景，其语法如下：

for (初始化表达式; 条件表达式; 迭代表达式) {  
    // 循环体  
}  

• 初始化表达式：定义循环变量（如 int i = 0）。
• 条件表达式：判断循环是否继续执行。
• 迭代表达式：更新循环变量（如 i++）。

执行流程

1. 执行初始化表达式，定义循环变量。
2. 判断条件表达式是否为 true。
3. 若为 true，执行循环体；若为 false，退出循环。
4. 执行迭代表达式，更新变量，返回步骤 2。

示例：计算 1 到 10 的和

int sum = 0;  
for (int i = 1; i <= 10; i++) {  
    sum += i;  
}  
System.out.println("总和为：" + sum); // 输出：55  

比喻：这如同每天数步数，从 1 数到 10，每数一步就记录一次总和。

扩展：增强型 for 循环

Java 5 引入了“增强型 for 循环”，专为遍历数组或集合设计：

int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};  
for (int num : numbers) {  
    System.out.print(num + " "); // 输出：1 2 3 4 5  
}  

2. while 循环：灵活的“条件守门人”

语法结构

while 循环适合条件不确定的场景，语法如下：

初始化表达式;  
while (条件表达式) {  
    // 循环体  
    迭代表达式;  
}  

与 for 不同，while 需手动管理初始化、条件和迭代。

执行流程

1. 执行初始化表达式。
2. 判断条件表达式是否为 true。
3. 若为 true，执行循环体；否则退出循环。
4. 执行迭代表达式，返回步骤 2。

示例：猜数字游戏

int secretNumber = 42;  
int guess;  
Scanner scanner = new Scanner(System.in);  

System.out.println("猜一个 1-100 的数字！");  
while (true) { // 无限循环，直到条件满足  
    guess = scanner.nextInt();  
    if (guess == secretNumber) {  
        System.out.println("恭喜猜对！");  
        break; // 退出循环  
    } else if (guess < secretNumber) {  
        System.out.println("太小了！");  
    } else {  
        System.out.println("太大了！");  
    }  
}  

比喻：这如同红绿灯前的等待，只有当条件（绿灯）满足时，车辆才会通过。

3. do…while 循环：至少执行一次的“先行动后判断”

语法结构

do…while 循环确保循环体至少执行一次，语法如下：

初始化表达式;  
do {  
    // 循环体  
    迭代表达式;  
} while (条件表达式);  

执行流程

1. 执行初始化表达式。
2. 执行循环体一次（即使条件不满足）。
3. 判断条件表达式是否为 true。
4. 若为 true，重复步骤 2；否则退出循环。

示例：菜单系统

int choice;  
do {  
    System.out.println("1. 查看余额");  
    System.out.println("2. 转账");  
    System.out.println("3. 退出");  
    System.out.print("请选择：");  
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);  
    choice = scanner.nextInt();  
    // 处理选择逻辑…  
} while (choice != 3); // 直到用户选择退出  

比喻：这如同自助餐厅，你必须至少尝试一道菜后，才决定是否继续点餐。

三种循环的对比与选择

对比表格

如何选择？

• 已知循环次数：优先 for，因其结构清晰，可读性强。
• 条件驱动的未知次数：使用 while，例如用户输入验证。
• 强制至少执行一次：选择 do…while，例如菜单系统。

常见问题与注意事项

1. 避免无限循环

如果循环条件永远为 true（如 while (true) 未设置退出条件），程序将无限运行。需通过 break 或修改条件避免。

2. 变量作用域

在 for 循环的初始化表达式中定义的变量（如 int i），其作用域仅限于循环体内。

3. 复合条件表达式

可结合逻辑运算符（如 &&、||）构建复杂条件，例如：

while (count < 10 && !isGameOver) {  
    // 游戏逻辑  
}  

实战案例：综合应用循环结构

案例 1：计算阶乘

Scanner scanner = new Scanner(System.in);  
System.out.print("请输入一个正整数：");  
int n = scanner.nextInt();  
int factorial = 1;  

// 使用 for 循环计算阶乘  
for (int i = 1; i <= n; i++) {  
    factorial *= i;  
}  
System.out.println(n + "! = " + factorial);  

案例 2：斐波那契数列

int a = 0, b = 1, c;  
System.out.print(a + " " + b + " ");  

// 使用 while 循环生成前 10 项  
while (b < 100) {  
    c = a + b;  
    System.out.print(c + " ");  
    a = b;  
    b = c;  
}  

结论

Java 循环结构（for、while、do…while）是编程中的“重复利器”，其核心在于通过不同语法适应多样场景。理解它们的执行流程、适用条件，并结合实际案例练习，能显著提升代码效率与可读性。无论是处理已知次数的任务，还是动态条件下的循环，选择合适的循环结构，如同为程序安装最适合的“引擎”，让代码运行得更高效、更可靠。

通过本篇文章的学习，读者应能掌握以下技能：

1. 根据需求选择 for、while 或 do…while。
2. 避免常见错误，如无限循环或变量作用域问题。
3. 在实际项目中灵活运用循环，优化代码逻辑。

编程之路，循环是基础也是进阶的跳板。通过不断练习与实践，循环结构将成为你解决问题的得力工具。