滚雪球学Java(15)：节约时间，提升效率：掌握JavaSE-while循环语句的技巧与窍门

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前言

在Java编程语言中，有很多种类型的循环语句，其中while循环语句是一种基本的循环语句。它允许程序执行重复操作，直到某个条件被满足。在这篇文章中，我们将探讨while循环语句的基本原理和用法。

摘要

while循环语句允许代码重复执行，直到条件被满足。它可以用于处理需要重复执行的任务，例如计算数字之和或处理列表中的数据。在while循环中，条件被检查，如果条件为true，则代码块将继续执行。如果条件为false，则代码块将被跳过。

正文

while循环的语法

while循环语句的语法如下：

while (condition) {
    // statements
}

• condition：循环的条件。如果这个条件是true，语句块会持续执行，否则循环会终止。
• statements：要执行的语句块。

while循环的工作原理

while循环的工作原理很简单：当循环条件为true时，循环会一直执行，直到循环条件为false。

int i = 0;
while (i < 5) {
    System.out.println(i);
    i++;
}

在这个例子中，我们初始化一个计数器i，并在while循环中使用它。循环条件是i < 5，当i小于5时，循环会一直执行。在每次循环中，我们打印出i的值，然后将i加1。当i等于5时，循环条件为false，循环结束。

while循环的注意事项

1. 循环条件可以是任何返回布尔值的表达式，包括变量、常量、方法和关系运算符。如果条件为true，则执行循环代码块。如果条件为false，则跳过循环代码块，继续执行程序的下一部分。
2. 如果循环条件一开始就为false，则while循环不会执行。
3. while循环可能会无限循环，这通常是由于代码中的错误造成的。为了避免这种情况，我们应该始终确保循环条件最终会变为false。
4. 在while循环中，不要忘记更新循环条件。如果你不这样做，循环可能会永远持续下去。
5. 如果在循环中没有对计数器进行更新，或者更新的计数器值不符合循环条件，那么它可能会导致死循环。

while循环示例

下面是一个简单的例子，用while循环语句计算数字之和：

int i = 1;
int sum = 0;

while (i <= 10) {
    sum += i;
    i++;
}

System.out.println("The sum is " + sum);

在这个例子中，我们初始化一个计数器i和一个变量sum，然后在while循环中计算从1到10的数字之和。在每次循环中，我们将i添加到sum中，然后将i加1。当i等于11时，循环条件为false，循环结束。最后，我们将结果打印到控制台上。

代码解析：

  这段代码使用了while循环，计算了1到10的整数和。

  首先，定义了两个变量i和sum。变量i用于迭代，初始值为1，变量sum用于保存累加的结果，初始值为0。

  然后，进入while循环，判断条件为i <= 10，即i小于等于10时继续循环。

  在循环内部，使用sum += i来累加i的值到sum上，相当于sum = sum + i。然后，使用i++递增i的值，相当于i = i + 1。

  循环会重复执行，每次累加当前的i值到sum上，并且递增i的值，直到i大于10时跳出循环。

  最后，使用System.out.println输出结果，即"The sum is "加上最终的sum的值。

while循环的限制

while循环是一种非常有用的控制结构，但它也有一些限制。下面是一些while循环的限制：

1. while循环可能会无限循环，这通常是由于代码中的错误造成的。
2. while循环只能在已知循环次数的情况下使用。
3. 如果循环体中没有更新循环变量的语句，那么while循环将会无限循环。因此，每个while循环都应该有一个明确的退出点。
4. while循环可能会由于并发访问而出现问题，这是因为它们的执行不可预测。

代码方法介绍

计算数字之和

public static int sumNumbers(int n) {
    int i = 1;
    int sum = 0;
    while (i <= n) {
        sum += i;
        i++;
    }
    return sum;
}

这个方法使用while循环计算从1到n的数字之和，其中n是一个整数，由用户传递给方法。在循环中，我们将i添加到sum中，然后将i递增。当i等于n + 1时，循环终止，并返回计算的总和。

代码解析：

  这段代码的功能是计算从1到n的所有整数的总和，并返回这个总和。

  首先，在main方法中定义了一个名为sumNumbers的静态方法，该方法接受一个整数n作为参数，并返回一个整数类型的值。

  在方法体中，声明了两个整数变量i和sum，分别用于记录当前遍历到的整数和总和。

  然后，使用while循环来遍历从1到n的所有整数。在每一次循环中，将当前的整数值累加到sum中，并将i递增1。

  最后，返回计算得到的总和sum。

  总结：这段代码的功能是计算从1到n的所有整数的总和，并返回这个总和。

查找列表中的元素

public static boolean findElement(List<Integer> list, int target) {
    boolean found = false;
    int i = 0;
    while (!found && i < list.size()) {
        if (list.get(i) == target) {
            found = true;
        } else {
            i++;
        }
    }
    return found;
}

  这个方法使用while循环在一个整数列表中查找特定的元素。在循环中，我们将列表中的每个元素与目标元素进行比较，直到找到目标元素或到达列表的末尾。如果找到目标元素，我们将变量found设置为true，并终止循环。否则，我们将i递增，并继续查找下一个元素。最终，如果找到目标元素，方法将返回true，否则将返回false。

代码解析：

  上述代码是一个在列表中查找特定元素的方法。代码通过一个while循环来遍历列表，直到找到目标元素或者遍历完整个列表。具体分析如下：

1. 声明一个布尔变量found，并将其初始化为false。用于判断是否找到目标元素。
2. 声明一个整数变量i，并将其初始化为0。用于遍历列表的索引。
3. 进入while循环，条件是found为false并且i小于列表的大小。
4. 在循环中，通过调用list.get(i)方法获取列表中索引i处的元素，并与目标元素进行比较。
5. 如果列表中索引i处的元素等于目标元素，将found设置为true，表示找到了目标元素。
6. 如果列表中索引i处的元素不等于目标元素，将i增加1，继续遍历列表。
7. 循环结束后，返回found的值，表示是否找到了目标元素。

  这个方法的时间复杂度是O(n)，其中n是列表的大小。在最坏情况下，需要遍历整个列表才能找到目标元素。

测试用例

我们可以编写一些测试用例来测试while循环的正确性。下面是一些测试用例：

计算数字之和

@Test
public void testSumNumbers() {
    assertEquals(55, sumNumbers(10));
    assertEquals(3, sumNumbers(2));
    assertEquals(28, sumNumbers(7));
}

这些测试用例测试了sumNumbers()方法的正确性。我们分别测试了传递到方法中的不同参数，并验证方法返回的结果是否是预期的值。

代码解析：

  根据给定的代码，可以分析出以下几点：

  根据上述代码，可以看出这是一个单元测试方法，用来测试sumNumbers方法的准确性。测试方法中调用了sumNumbers方法，并对其返回结果进行断言。

  根据代码中的断言语句，我们可以推断出sumNumbers方法的功能是计算从1到给定参数的所有整数的和。因此，sumNumbers方法的实现可能如下：

public int sumNumbers(int n) {
    int sum = 0;
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        sum += i;
    }
    return sum;
}

  根据此实现，我们可以推断出测试方法的预期结果，即sumNumbers(10)应该等于55，sumNumbers(2)应该等于3，sumNumbers(7)应该等于28。因此，测试方法中的断言语句是正确的，用于验证sumNumbers方法的正确性。

查找列表中的元素

@Test
public void testFindElement() {
    List<Integer> list1 = Arrays.asList(1, 5, 8, 10, 15);
    assertTrue(findElement(list1, 5));
    assertTrue(findElement(list1, 10));
    assertFalse(findElement(list1, 7));

    List<Integer> list2 = Arrays.asList(2, 4, 6, 8, 10);
    assertTrue(findElement(list2, 4));
    assertTrue(findElement(list2, 10));
    assertFalse(findElement(list2, 12));
}

这些测试用例测试了findElement()方法的正确性。我们分别测试了传递到方法中的不同参数，并验证方法返回的结果是否是预期的值。

代码解析：

  根据给定的代码，可以分析出以下几点：

1. 测试方法名称为testFindElement，说明该方法用于测试findElement方法。
2. 测试方法使用@Test注解进行标记，表示该方法是一个单元测试方法。
3. 测试方法内部定义了两个List对象list1和list2，并分别初始化为不同的整数集合。
4. 调用了findElement方法，并使用assertTrue和assertFalse进行断言验证结果是否符合预期。
5. 具体的断言逻辑如下：
   • 第一组断言：验证在list1中查找5和10应该返回true，查找7应该返回false。
   • 第二组断言：验证在list2中查找4和10应该返回true，查找12应该返回false。

  综上所述，该测试方法主要用于验证findElement方法的功能是否正确，并测试了不同的输入情况下的预期输出。

全文小结

在Java编程中，while循环语句是一种基本的循环语句。它允许程序执行重复操作，直到某个条件被满足。在while循环中，条件被检查，如果条件为true，则代码块将继续执行。如果条件为false，则代码块将被跳过。在使用while循环时，需要注意循环可能会无限循环的风险，因此我们需要始终确保循环条件最终会变为false。最后，我们编写了两个基本的示例来演示while循环的使用，然后编写了测试用例来测试这些示例的正确性。

总结

  在Java编程语言中，while循环是一种基本的循环语句，它允许程序根据条件重复执行一段代码块，直到条件不满足为止。在使用while循环时，我们需要注意循环条件的设置，避免造成无限循环的情况。同时，我们还需要确保在循环体内更新循环变量的值，以控制循环的执行。在使用while循环时，我们可以根据不同的需求写出不同的代码逻辑，例如计算数字的和、查找列表中的元素等。在编写代码的过程中，我们可以编写测试用例来验证代码的正确性。通过对while循环的学习和实践，我们可以更好地理解和运用这个循环语句，提高我们的编程能力。

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