7.2 while 循环

while 循环的概念

while 循环是 Java 中另一种常用的循环结构，它用于重复执行一段代码，直到条件不再满足。与 for 循环不同，while 循环更适合循环次数不确定的场景。

while 循环的语法

while (条件表达式) {
    // 循环体：需要重复执行的代码
}

• 条件表达式：每次循环开始前检查，返回布尔值，为 true 时执行循环体，为 false 时结束循环
• 循环体：需要重复执行的代码块

while 循环的执行流程

1. 检查条件表达式：
   • 如果为 true，执行循环体
   • 如果为 false，结束循环
2. 执行完循环体后，再次检查条件表达式
3. 重复步骤 1-2，直到条件表达式为 false

while 循环的使用

基本用法

public class WhileLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 打印 1 到 5
        int i = 1;
        while (i <= 5) {
            System.out.println("i = " + i);
            i++;
        }
    }
}

输出结果：

i = 1
i = 2
i = 3
i = 4
i = 5

示例：计算 1 到 100 的和

public class SumExample {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0;
        int i = 1;
        while (i <= 100) {
            sum += i;
            i++;
        }
        System.out.println("Sum of 1 to 100: " + sum);
    }
}

输出结果：

Sum of 1 to 100: 5050

示例：猜数字游戏

import java.util.Scanner;

public class GuessNumberGame {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int secretNumber = 42;
        int guess = 0;
        
        System.out.println("Guess a number between 1 and 100:");
        
        while (guess != secretNumber) {
            System.out.print("Enter your guess: ");
            guess = scanner.nextInt();
            
            if (guess < secretNumber) {
                System.out.println("Too low!");
            } else if (guess > secretNumber) {
                System.out.println("Too high!");
            } else {
                System.out.println("Congratulations! You guessed the number.");
            }
        }
        
        scanner.close();
    }
}

示例：读取用户输入直到输入特定值

import java.util.Scanner;

public class ReadInputExample {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String input = "";
        
        System.out.println("Enter 'exit' to quit:");
        
        while (!input.equals("exit")) {
            System.out.print("Enter something: ");
            input = scanner.nextLine();
            System.out.println("You entered: " + input);
        }
        
        System.out.println("Goodbye!");
        scanner.close();
    }
}

while 循环的应用场景

1. 不确定次数的循环

// 读取用户输入直到输入正确
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int age = -1;
while (age < 0 || age > 120) {
    System.out.print("Enter your age: ");
    age = scanner.nextInt();
    if (age < 0 || age > 120) {
        System.out.println("Invalid age. Please try again.");
    }
}
System.out.println("Your age is: " + age);

2. 基于条件的循环

// 计算一个数的阶乘
int n = 5;
int factorial = 1;
int i = 1;
while (i <= n) {
    factorial *= i;
    i++;
}
System.out.println(n + "! = " + factorial);

3. 无限循环

// 无限循环，需要在循环体中使用 break 语句退出
while (true) {
    System.out.println("Press Ctrl+C to exit");
    // 执行一些操作
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

示例：while 循环的使用

public class WhileLoopApplication {
    public static void main(String[] args) {
        // 计算斐波那契数列的前 10 项
        System.out.println("Fibonacci Sequence:");
        int a = 0, b = 1;
        int count = 2;
        System.out.print(a + " " + b + " ");
        
        while (count < 10) {
            int c = a + b;
            System.out.print(c + " ");
            a = b;
            b = c;
            count++;
        }
        System.out.println();
        
        // 寻找第一个大于 1000 的 2 的幂
        System.out.println("\nFirst power of 2 greater than 1000:");
        int power = 1;
        while (power <= 1000) {
            power *= 2;
        }
        System.out.println(power);
        
        // 计算 1 到 n 的和，直到和大于 100
        System.out.println("\nSum of numbers until sum > 100:");
        int sum = 0;
        int i = 1;
        while (sum <= 100) {
            sum += i;
            i++;
        }
        System.out.println("Sum: " + sum);
        System.out.println("Last number added: " + (i - 1));
    }
}

常见问题

1. 死循环

症状：循环永远不会结束

解决方案：确保循环条件最终会变为 false，或在循环体中使用 break 语句

2. 循环变量未更新

症状：循环变量没有在循环体中更新，导致死循环

解决方案：确保在循环体中更新循环变量

3. 条件表达式错误

症状：循环次数不符合预期

解决方案：仔细检查条件表达式，确保它能够在适当的时候变为 false

4. 初始条件不满足

症状：循环体一次也不执行

解决方案：确保循环的初始条件是正确的

while 循环与 for 循环的比较

特性	while 循环	for 循环
语法	简洁，只有条件表达式	更结构化，包含初始化和更新表达式
适用场景	循环次数不确定	循环次数确定
变量作用域	循环变量在循环外声明，作用域更大	循环变量在循环内声明，作用域局限于循环
可读性	对于简单循环，可读性好	对于复杂循环，结构更清晰

总结

while 循环是 Java 中常用的循环结构之一，它适用于循环次数不确定的场景。while 循环的语法简洁，执行流程清晰。

在使用 while 循环时，需要注意：

• 条件表达式的正确设置
• 循环变量的更新
• 避免死循环
• 确保循环体的逻辑正确性

通过合理使用 while 循环，可以处理各种需要重复执行的任务，提高程序的灵活性和可读性。