Циклы в Java: for, while, do-while, for-each

Виды циклов в Java

Цикл — это конструкция языка, которая многократно выполняет один и тот же фрагмент программы.

В Java четыре оператора цикла, и их удобно разделить на два типа: тип «пока» и тип «n раз».

Первый тип — «пока» — повторяет действие до тех пор, пока выполняется некоторое условие. Пример: увеличивать число на 5, пока оно не станет трёхзначным. Это циклы while и do-while:

while (boolexpr) { /*операторы*/ }

do { /*операторы*/ } while (boolexpr);

Второй тип — «n раз» — повторяет действия заранее известное количество раз. Пример: умножить число само на себя 4 раза. Это циклы for и for-each:

for (инициализация; условие; итерация) { /*операторы*/ }

for (тип итерационная_переменная : массив_или_коллекция) { /*операторы*/ }

Условие завершения должно быть очевидным, чтобы цикл не «сорвался» в бесконечный. Рассмотрим каждый из этих циклов.

Цикл while в Java

Цикл while — это цикл типа «пока». Он используется, когда фрагмент кода должен выполняться, пока истинно какое-то условие, а количество повторений заранее неизвестно.

После ключевого слова while в круглых скобках указывается выражение типа boolean — это условие цикла. Далее в фигурных скобках пишется тело цикла — код, который будет повторяться, пока условие возвращает true. В примере ниже, пока выполняется условие n > 0, будет вызываться System.out.println. Переменная n изменяется внутри тела цикла — именно это в конце концов позволяет из него выйти.

public class WhileExample1 {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 10;
        while (n > 0) {
            System.out.println("Тик " + n--);
        }
    }
}

Условие цикла while проверяется перед выполнением тела. Если при первой же проверке оно ложно, тело не выполнится ни разу. В этом главное отличие while от do-while.

Следующий пример показывает цикл while без тела. Даны два числа, 100 и 200, и нужно найти середину между ними. Значение i увеличивается на 1 на каждой итерации, а j уменьшается, пока они не станут равны. Изменение i и j происходит прямо в условии цикла, поэтому тело не нужно — вместо него ставится точка с запятой:

public class NoBodyExample {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 100;
        int j = 200;        // найти середину между i и j
        while (++i < --j) ; // цикл без тела
        System.out.println("Середина: " + i);
    }
}

Цикл while применяется и для организации бесконечных циклов в виде while (true). Такой цикл сам никогда не завершится, поэтому внутри него должен быть оператор break (или return), иначе программа зависнет:

public class EndlessLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        while (true) {
            System.out.println(i++);
            if (i == 5) {
                break; // выход из бесконечного цикла
            }
        }
    }
}

Цикл do-while

Цикл do-while похож на while — это тоже цикл типа «пока», у него тоже есть тело и условие. Единственное отличие: условие записывается после тела и проверяется после его выполнения. Поэтому тело do-while выполнится хотя бы один раз, даже если условие сразу возвращает false.

Пример цикла do-while:

public class DoWhileExample {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 10;
        do {
            System.out.println("Тик " + n--);
        } while (n > 0);
    }
}

Классический сценарий для do-while — запрос данных у пользователя: значение нужно прочитать как минимум один раз, а затем повторять запрос, пока пользователь не введёт корректное значение.

Цикл for

Цикл for используется в Java, когда блок кода нужно выполнить несколько раз и количество повторений известно заранее.

Общая форма цикла for:

for (инициализация; условие; итерация) { /*операторы*/ }

Пример цикла for:

public class ForTickExample {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("Тик " + i);
        }
    }
}

В первом параметре (инициализация) обычно объявляют переменную, с помощью которой подсчитывается количество повторений цикла. Её называют счётчиком и чаще всего обозначают i. Счётчику задаётся начальное значение.

Во втором параметре (условие) указывают ограничение на счётчик — до какого значения он будет изменяться.

В третьем параметре (итерация) указывают выражение, изменяющее счётчик после каждого шага цикла. Обычно это инкремент или декремент, но подойдёт любое выражение, присваивающее счётчику новое значение. Изменять счётчик внутри тела цикла не рекомендуется — такой код сложнее читать и легче сломать.

Перед каждым шагом цикла (но после инициализации) проверяется условие. Если оно истинно, выполняется очередная итерация тела. Как и в while, тело может не выполниться ни разу, если условие ложно уже при первой проверке.

В первом и третьем параметрах можно через запятую указать несколько переменных и выражений:

public class ForExample {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1, j = 4; i < j; i++, j--) {
            System.out.println("i = " + i);
            System.out.println("j = " + j);
        }
    }
}

Все три секции цикла for необязательны. Если опустить их все, получится ещё одна форма бесконечного цикла: for (;;) { }.

Цикл for-each

Цикл for-each (часто пишут слитно — foreach, или раздельно — for each; официальное название — «улучшенный for», enhanced for) — разновидность цикла for, появившаяся в Java 5. Он используется для последовательного перебора элементов массивов и коллекций (любых объектов, реализующих интерфейс Iterable). Его запись короче и безопаснее, чем у обычного for: невозможно ошибиться с границами индекса.

Общая форма:

for (тип итерационная_переменная : массив_или_коллекция) { /*операторы*/ }

В следующем примере на каждой итерации переменной str автоматически присваивается значение очередного элемента массива args:

public class ForEachExample {
    public static void main(String[] args) {
        for (String str : args) {
            System.out.println("Значение: " + str);
        }
    }
}

Если нужно просто пройти по всем элементам массива или коллекции, выбирайте for-each — код получается короче и понятнее.

Операторы break и continue

Работой любого цикла можно управлять двумя операторами:

• break — немедленно завершает цикл, выполнение продолжается со строки после него;
• continue — прерывает только текущую итерацию и переходит к следующей проверке условия.

public class BreakContinueExample {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                continue; // пропускаем чётные числа
            }
            if (i > 7) {
                break;    // выходим из цикла совсем
            }
            System.out.println(i); // выведет 1, 3, 5, 7
        }
    }
}

Во вложенных циклах break и continue действуют только на тот цикл, внутри которого они непосредственно находятся. Чтобы выйти сразу из нескольких уровней, в Java используются метки (labeled break).

Какой цикл выбрать

Презентация с видео на Patreon →