Java
程式設計(一)
：第
五章
重複性流程
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第五章 重複性流程 5-1 重複性流程簡介
重複性流程表是在符合某一條件下，重複的執行特定『敘述區塊』（Body），又稱之為『迴圈』。執行方法是，首先判斷條件是否成立，如成立則執行迴圈一次；否則跳過迴圈而不執行。迴圈與選擇敘述之間最大不同是，條件成立的話，選擇敘述僅執行一次；迴圈敘述則不然，執行『敘述區塊』之後，會再回來測試條件是否再成立，如成立則再執行迴圈一次，如此重複執行迴圈，一直到條件不成立才結束。如果條件一直都成立的話，則程式可能永遠無法離開迴圈敘述，一般程式語言都有下列三種迴圈： (1) for 迴圈（for loop）。 (2) while 迴圈（while loop）。 (3) do/while 迴圈（do/while loop）。 雖然以上三種迴圈都可以達到一般重複敘述的功能，但之間還是有稍微不同的地方，並沒有孰好孰壞的問題，完全看程式設計師自己喜好決定。 5-2 for 迴圈控制 5-2-1 for 迴圈敘述 最典型的迴圈功能莫過於 for 迴圈（for loop）了，它明確表示迴圈可能出現的狀況。圖 5-1 為 for 迴圈的流程圖，首先設定初始條件，接著再測試條件是否成立，條件不成立（no）則立即結束該敘述；成立（yes）的話，則執行 for 敘述區塊。執行完畢後，則計算條件參數的『增減量』，接著再次測試條件是否成立（yes/no）；如此重複執行 for 敘述區塊，一直到條件不成立（no）才結束該 for 敘述。
圖 5-1 for 敘述的流程圖 為了達成條件敘述的演算功能，在 for 敘述內必須指定一個或一個以上的條件變數，並初始設定條件變數內容、測試內容是否滿足條件、以及增減變數內容的數值。For 敘述句的語法與範例如下：
For 敘述的小括號內包含 3 個敘述句，之間以『分號』（;）分隔。第一個敘述句為條件變數的初值設定（如 k = 1）；第二個為測試變數內容是否滿足條件（如 k < =10）；第三個敘述句為執行 for 區塊敘述（如 sum = sum + k）後，再針對條件變數做增量或減量的變動（如 k = k +1）。另一重點，如果區塊敘述超過一行的話，則必須利用左右大掛號包起來（{ ….}）。 在上述範例中，變數 k 作為 for 迴圈的計數基數，此變數有僅運用於 for 迴圈內，完成迴圈敘述後，該變數即失效了。許多情況下，為了減少變數宣告數量，期望宣告判斷變數僅存活於迴圈內就好，離開迴圈該變數自動消失，而將計數（或判斷）變數宣告成迴圈區域變數（本書第 6-3 節介紹）。宣告方法是在 for 迴圈控制敘述的小掛號內指定，如 for(int k=0; k<=10; k++) { …}。 5-2-2 範例研討：連續累加程式 （A）程式功能： 請製作一只由 1 累加到 10（sum = 1 + 2 +3 + … + 10）的程式，並輸出其運算結果；期望操作介面如下：
（B）製作技巧研討： 計算大串無聊複雜的數字，是『計算機』（Computer）最主要的能耐，由 1 加到 10、100、1000、10000...等，對自然人來說有差別，對程式設計師來講卻都是一樣的，只要下對指令，電腦會不厭其煩地默默工作，絕不偷懶。累加程式需準備一個稱之為『累積器』（Accumulator，如 sum）的箱子，將連續數字累積加進去（sum = sum + count），如圖 5-2 所示。
圖 5-2 累積器功能 吾人可利用 for 敘述句來製作連續由 1 到 10 重複運作，宣告產生一個整數變數 sum 作為累加器，並設定初始值為 0（sum = 0）。再利用 count 變數作為計數指標（count = 1, 2, …, 10），也作為條件判斷數值。首先將指標設定初始值 1（count = 1）、運作到 10 為止，表示滿足 count <= 10 條件，需重複執行迴圈，指標每次增值 1（count = count + 1）；條件成立則執行『敘述區塊』，其內容為 sum = sum + count。將上述技巧套入 for 敘述句內，如圖 5-3 所示。
圖 5-3 連續累加流程圖 吾人將圖 5-3 運作流程，製表如下所示： 吾人將圖 5-3 運作流程，製表如下所示：
（C）程式範例：Ex5_1.java
（D）程式重點分析：
5-2-3 自我挑戰：累加程式變化 累加程式最能表現出程式設計的特性。在現實環境中，資料越多或數值越大的情況下，處理事物起來就會越困難；但利用電腦處理則不然，無論處理資料多寡，都是一樣的，只不過時間較長一點而已（如電腦速度過快，也不會有很大的感覺）。以銀行查詢哪些客戶存款不足為範例，如利用人工查詢，當然客戶越多則越困難；但如利用電腦查詢，無論客戶有 100、1000、或 10000 筆，對程式設計師而言都沒什麼分別。我們利用 Ex5_1 範例，增加一點變化，吾人就可以瞭解其中奧妙。 (A)程式變化(一)：PM5_1_1.java 功能：修改 Ex5_1.java 程式中一個地方，使其功能為 sum = 1 + 2, …, 1000，執行結果如下：
(B)程式變化(二)：PM5_1_2.java 功能：修改 Ex5_1.java，使其功能為 sum = 100 + 99 …, + 1，執行結果如下： sum = 100 + 99 …, + 1，執行結果如下：
(C)程式變化(三)：PM5_1_3.java 功能：修改 Ex5_1.java，使其功能為 sum = 0 + 2 + 4+ ,…, 1000，其結果如下： 其結果如下：
(D)程式變化(四)：PM5_1_4.java 功能：修改 Ex5_1.java，使其功能為 sum = 1 + 3 + 5 +,…, 999，執行結果如下：
5-2-4 範例研討：連續累乘程式 （A）程式功能：Ex5_2.java 請編寫一個 total = 1 * 2 * 3 * … *10（10!）程式，並顯示每次累乘的計算結果。期望操作介面模式如下：
（B）製作技巧研討： 其實，連續累乘程式與累加程式非常相同，都是利用一個累積器，連續累積或累乘進入；兩者之間最大不同是，累加程式的累積器初始值必須設定為 0（sum = 0）；累乘程式的累積器必須設定為 1（total = 1），否則任何數與 0 相乘結果都是 0。另外，累乘計算的敘述句為 total = total * count。吾人利用虛擬碼規劃程式設計概要，如下：
（C）程式範例：
（D）程式重點分析：
5-2-5 自我挑戰：九九乘法評分系統 （A）程式功能：PM5_2.java 請幫國民小學老師製作一套九九乘法的測試系統，系統會連續出現 10 題兩個 1 ~ 9 之間亂數，學生輸入自己計算相乘的結果，最後評定學生得分多寡（每題 10 分）。期望操作介面如下：
（B）製作技巧提示： 系統要求連續出現 10 次九九乘法練習題，這方面可利用 for 迴圈達成，其中，計數器（count）由 1 到 10，每次增量 1（count++，或 count = count + 1）。迴圈內必須產生兩個 1 ~ 9 的亂數，如此需要導入 java.util.Random 套件；另外，也需要導入鍵盤輸入套件，吾人可選用 java.util.Scanner 套件。兩套件都是屬於 java.util 套件底下，因此只要導入該套件即可，即是『import java.util.*;』。系統虛擬碼如下：(參考 Ex4_3.java)
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