Циклы while и for

Давайте представим, что мы хотим разделить целое число m на другое целое число n.

И мы хотим получить результат целочисленного деления, то есть самое большое количество раз, которое n вписывается в m.

Например, целочисленное деление 7 на 2, равно 3, потому что 2 по 3 раза, это 6.

Остаток равен 1.

И представьте себе, что у нас нет встроенной операции, которая выполняет эту операцию для нас.

Поэтому нам нужно сделать повторяемые вычитания.

И если нам удастся вычесть 2 из 7 три раза, это означает, что целочисленное деление равно 3.

Целочисленное деление y и целочисленный остаток x соответствуют формуле, m равно y умножить на n плюс x.

Предположим, что нам даны целые числа m и n.

А в x сохраняется оставшееся значение после вычитаний.

Итак, давайте начнем с x равно m.

y содержит результат целочисленного деления.

Мы инициализируем y 0 и приращиваем y на 1 каждый раз, когда мы вычитаем n из x.

И мы продолжаем вычитать n из x, пока x не меньше n.

Если x больше или равно n, мы вычитаем n из x и увеличим y на 1.

Таким образом, эта программа делает то, что мы хотим, но тут есть проблема.

Мы не знаем, сколько операторов if мы должны добавить.

Потому что это зависит от фактических значений m и n.

Например, с 7 и 2, это будет три выражения if.

При других входных данных это должно быть другое число if выражений.

В Java эту проблему решает оператор while.

Теперь эта программа делает то же самое, что и прежде, повторяет выражение, пока выполняется условие.

Но теперь у нас есть одно большое преимущество.

Выражения повторяются столько раз, сколько это необходимо, автоматически.

Но теперь вы должны быть очень осторожны при написании условия while.

Потому что есть опасность войти в бесконечный цикл, если условие while никогда не прекратится.

Преимущество цикла while заключается в том, что нам не нужно заранее знать, сколько раз мы должны что-либо повторять.

Мы повторяем, пока не будет достигнута цель, выраженная логическим условием.

Иногда, однако, мы знаем, сколько раз нам нужно что-либо повторить.

Это легко реализовать подсчетом.

Хитрость заключается в том, чтобы ввести счетчик.

Это целочисленная переменная, которую мы обновляем на каждой итерации.

Здесь существует три важных элемента: величина, с которой мы хотим начать, значение в конце и шаг между значениями.

Здесь мы начинаем с 0 и заканчиваем 3. И шаг 1.

Поэтому мы выполняем четыре итерации для i равного 0, 1, 2 и 3.

Теперь, помимо подсчета, мы можем захотеть что-то сделать в теле цикла.

В этом случае предположим, что у нас есть другая переменная, n, которую мы хотим умножать на 2 при каждой итерации.

Так как такого рода подсчет используется часто, в Java для этого есть специальная конструкция.

А именно, цикл for.

Этот цикл объединяет три важных момента для переменной счетчика:

Ее инициализацию, условие остановки, и выражение обновления.

Имейте в виду, что обновление выполняется после того, как выполняется тело цикла, а не раньше.

Для цикла for скобки являются обязательными, а также две точки с запятой внутри.

Фигурные скобки необходимы только в том случае, если есть более одного выражения в теле цикла.

Но это хорошая практика, чтобы всегда писать их.

Как вы видели, если в начальный момент условное выражение, управляющее циклом while, ложно, тело цикла вообще не будет выполняться.

Однако иногда желательно выполнить тело цикла хотя бы один раз, даже если в начальный момент условное выражение ложно.

Иначе говоря, существуют ситуации, когда проверку условия прерывания цикла желательно выполнять в конце цикла, а не в его начале.

И в Java есть именно такой цикл: do-while.

Этот цикл всегда выполняет тело цикла хотя бы один раз, так как его условное выражение проверяется в конце цикла.

В приведенном примере тело цикла выполняется до первой проверки условия завершения.

Мы уже видели оператор break в выражении switch.

Но оператор break также может прерывать любой цикл.

Предположим, у вас есть цикл.

И иногда желательно немедленно завершить цикл, не проверяя условие.

В таких случаях используется оператор break.

Оператор break немедленно завершает цикл, и управление программой переходит к следующему выражению, следующему за циклом.

Оператор break почти всегда используется вместе с выражением if else.

Также иногда желательно не прервать цикл, а пропустить код тела цикла и перейти к следующей итерации.

Оператор continue пропускает текущую итерацию цикла и когда выполняется оператор continue, управление программой переходит к концу цикла.

Затем проверяется условие, которое управляет циклом.

Оператор continue также почти всегда используется вместе с выражением if else.

Массивы

На почте мы могли арендовать ячейку, чтобы получать письма.

Есть также много других мест, где мы можем арендовать ячейку: в банке, для хранения ценностей, на вокзале, чтобы оставить багаж.

Ячейки обычно обозначаются последовательными номерами.

Ячейки или шкафчики могут быть разного размера.

В программировании мы видели переменные, которые позволяют хранить значения.

Здесь размеры также могут отличаться в зависимости от того, хотим ли мы сохранить логическое значение или число с плавающей запятой.

Однако в некоторых случаях нам может понадобиться упорядоченный набор значений одного и того же типа.

Например, когда мы хотим хранить оценки учеников класса, или температуры каждого дня месяца.

Точно так же, как мы могли бы арендовать ряд ячеек, нам может потребоваться зарезервировать набор или массив переменных одного и того же типа.

Как нам к этим переменным обращаться?

Мы привыкли свободно выбирать имена переменных.

И таким же образом мы можем дать имя массиву переменных.

Для обозначения местоположения одной переменной используется индекс.

Так, например, мы могли бы назвать массив a.

Предположим, что у него четыре элемента в четырех позициях.

Мы будем ссылаться на каждую позицию, добавляя индекс в квадратные скобки.

Обратите внимание, что мы начинаем с индекса 0 и увеличиваем его на единицу.

Здесь мы видим примеры массивов.

Массивы могут содержать разные типы значений, но в каждом массиве, тип является одинаковым для всех значений.

Массив может иметь любую длину, но после определения длины при создании массива его длина остается фиксированной.

Надо помнить, что есть два шага при работе с массивами. Объявление массива и его создание.

Элементы в массиве можно получить с помощью индекса.

Мы не должны путать значение элемента с его индексом.

Еще одна вещь, которую следует помнить, это то, что первым элементом массива является элемент с индексом 0.

Таким образом, индексы начинаются с 0 и до длины массива минус 1.

Мы объявляем массив, указывая тип элементов, затем открываем и закрываем квадратные скобки, и затем указываем имя, которое мы выбрали для нашего массива.

После объявления, создавая массив с помощью ключевого слова new, мы физически резервируем для него место в памяти, как в почтовом отделении.

Мы также можем сделать это вместе: объявить и создать массив в одной строке.

Теперь мы можем хранить значения в разных позициях.

Как мы сохраняем значения?

Мы используем оператор присваивания, как раньше мы использовали его для переменных.

Имя массива с индексом используется, как мы раньше использовали идентификаторы переменных.

Мы также можем объявить, создать и инициализировать массив сразу, как мы видим здесь, в последней строке, используя фигурные скобки.

Обратите внимание, что в этом случае нам не нужно писать ключевое слово «new».

Теперь, если строки – это упорядоченные последовательности символов, вопрос, является ли строка и массив символов одним и тем же.

Это не так, хотя можно конвертировать одно в другое.

Другой вопрос заключается в том, может ли элемент массива быть массивом.

Здесь ответ да.

Таким образом, мы получаем то, что мы называем двумерными массивами.

Но возможны и многомерные массивы.

Таким образом, массивы – это упорядоченные последовательности элементов одно и того же типа.

И длина фиксируется при создании массива.

И элементы массива могут быть массивами.

Массивы и циклы for имеют нечто общее.

Массив состоит из последовательности данных, а цикл for выполняет выражения последовательно несколько раз подряд.

Здесь мы видим массив с четырьмя целыми числами от 0 до 3.

И ниже приведена структура цикла for, которая повторяет выражения четыре раза.

Теперь, если мы хотим сделать одно и то же преобразование для всех значений в массиве, цикл for является хорошим для этого способом.

Например, если применить операцию возведения в степень 2 к целому числу 3, получим 9.

Теперь представьте, что мы хотим применить эту операцию ко всем целым числам в массиве.

Цикл for поможет нам последовательно брать все значения в массиве и возводить их в степень 2, начиная с индекса 0 до индекса 3.

Другой пример – сложить все числа в массиве.

Если вы хотите сделать это для любой длины массива, используйте x. length вместо 4.

Перебор элементов массива в цикле for, начиная с индекса 0 до длины массива, настолько распространен, что для этого существует специальный цикл for.

В этом цикле for мы можем проинструктировать переменную elem последовательно использовать все элементы массива.