不學 JAVA 換學 C# 之覺得心累 - L1：ch6 迴圈

發表於 2024-12-30 分類於 Csharp(C#)

前言

迴圈 (loop) 是執行重複邏輯和運算的基礎結構。透過迴圈，程式可以根據條件反覆執行程式碼區塊，直到滿足指定的終止條件為止。

`while` 迴圈

某條件為 true 時執行程式碼，並在條件變為 false 時停止，結束 while 迴圈。

語法

while (條件)
{
    // 重複執行的程式碼
}

注意

條件先測試：在執行程式碼前，會先檢查條件是否為 true。
避免無窮迴圈：務必確保條件能變成 false，否則會導致無窮循環。

例子

int i = 0;
while (i < 5)
{
    Console.WriteLine($"迴圈次數：{i}");
    i++;
}

// 輸出：
// 迴圈次數：0
// 迴圈次數：1
// 迴圈次數：2
// 迴圈次數：3
// 迴圈次數：4

`do...while` 迴圈

確保程式碼區塊至少執行一次，然後在條件為 true 時重複執行。

語法

do
{
    // 重複執行的程式碼
} while (條件);

適用場景

適合用在需要先執行某些操作再檢查條件的場合，例如：要求使用者輸入直到符合條件。

例子

int i = 0;
do
{
    Console.WriteLine($"迴圈次數：{i}");
    i++;
} while (i < 5);

// 輸出：
// 迴圈次數：0
// 迴圈次數：1
// 迴圈次數：2
// 迴圈次數：3
// 迴圈次數：4

`for` 迴圈

適用於已知執行次數的情況，將初始化、條件檢查和更新集中於一個結構中。

語法

for (初始化; 條件; 疊代器)
{
    // 重複執行的程式碼
}

初始化 - int i = 0：在開始迴圈前，宣告和初始化迴圈變數，這個迴圈變數無法從 for 外部存取。
條件 - i < 5：當條件為 true 時執行程式碼，並在條件變為 false 時停止，結束 for 迴圈。
疊代器 - i++：每次程式碼區塊被執行之後，變數所進行的更新，要確保更新後的變數會讓條件變成 false，否則會導致無窮循環。

例子

for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    Console.WriteLine($"迴圈次數：{i}");
}

// 輸出：
// 迴圈次數：0
// 迴圈次數：1
// 迴圈次數：2
// 迴圈次數：3
// 迴圈次數：4

`foreach` 迴圈

專門用來遍歷集合物件，例如：陣列。

語法

foreach (var 元素 in 集合物件)
{
    // 重複執行的程式碼
}

特點

不需要管理索引：迴圈會自動遍歷集合中的每個元素，有效避免陣列越界等問題。
唯讀性：用來讀取集合中的元素，但無法修改元素值。如果需要更改元素值，建議使用 for 迴圈。

例子

int[] numbers = { 0, 1, 2, 3, 4 };
foreach (int number in numbers)
{
    Console.WriteLine($"迴圈次數：{number}");
}

// 輸出：
// 迴圈次數：0
// 迴圈次數：1
// 迴圈次數：2
// 迴圈次數：3
// 迴圈次數：4

巢狀迴圈

巢狀迴圈是將一個迴圈嵌套在另一個迴圈內部。每次外部迴圈執行一次，內部迴圈會完整執行。

for (int i = 1; i <= 3; i++)
{
    for (int j = 1; j <= 3; j++)
    {
        Console.WriteLine($"外部：{i}，內部：{j}");
    }
}

最佳化迴圈效能技巧

避免不必要的運算：將不變的運算移出循環。
1
2
3
4
5
int sum = a + b;
while (x < sum)
{
// ...
}
最佳化短路運算：讓常見條件出現在 && 或 || 運算子的前面。

合併循環（loop fusion）：將結構相似的兩個循環合併。

// 合併前
for (int i = 0; i < 100; i++) a[i] = 1;
for (int i = 0; i < 100; i++) b[i] = 2;

// 合併後
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    a[i] = 1;
    b[i] = 2;
}

使用 Stopwatch：觀察程式執行時間

using System.Diagnostics;

Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
// 在這裡執行需要測試的迴圈
for (int i = 0; i < 1000000; i++)
{
    // ...
}
sw.Stop();

Console.WriteLine($"執行時間：{sw.ElapsedMilliseconds} 毫秒");

`break` 和 `continue` 的使用

break 表示強制結束迴圈，不再執行後續的迴圈邏輯。適合用於當條件滿足時，不需要繼續執行的情境。

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    if (i == 5)
    {
        break; // 當 i 等於 5 時，跳出迴圈
    }
    Console.WriteLine(i);
}
// 輸出：0, 1, 2, 3, 4

在巢狀迴圈中，break 只會終止包含它的該層迴圈，外部迴圈還是會繼續執行。

continue 表示強制結束該次迴圈，不執行剩下的程式碼，重新開始新的一輪。適合用於忽略不符合條件的元素，並繼續處理剩餘項目。

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    if (i % 2 == 0)
    {
        continue; // 當 i 是偶數時，跳過後續的迴圈邏輯，重新開始新的一輪
    }
    Console.WriteLine(i);
}
// 輸出：1, 3, 5, 7, 9

參考資料：
反覆運算陳述式：for、foreach、do 和 while
跳躍陳述式 - break、continue、return 和 goto

前言

while 迴圈

語法

注意

例子

do...while 迴圈

語法