🔀 Merge pull request #1661 from ouuan/lang-loop

有时，我们需要做一件事很多遍，为了不写过多重复的代码，我们需要循环。

有时，循环的次数不是一个常量，那么我们无法将代码重复多遍，必须使用循环。

## for 语句

以下是 for 语句的结构：

```cpp

for (初始化; 判断条件; 更新) {

  循环体;

}

```

执行顺序：

![](images/loop1.png)

e.g. 读入 n 个数：

```cpp

for (int i = 1; i <= n; ++i) {

  cin >> a[i];

}

```

for 语句的三个部分中，任何一个部分都可以省略。其中，若省略了判断条件，相当于判断条件永远为真。

## while 语句

以下是 while 语句的结构：

```cpp

while (判断条件) {

  循环体;

}

```

执行顺序：

![](images/loop2.png)

e.g. 验证 3x+1 猜想：

```cpp

while (x > 1) {

  if (x % 2 == 1) {

    x = 3 * x + 1;

  } else {

    x = x / 2;

  }

}

```

## do...while 语句

以下是 do...while 语句的结构：

```cpp

do {

  循环体;

} while (判断条件);

```

执行顺序：

![](images/loop3.png)

与 while 语句的区别在于，do...while 语句是先执行循环体再进行判断的。

e.g. 枚举排列：

```cpp

do {

  // do someting...

} while (next_permutation(a + 1, a + n + 1));

```

## 三种语句的联系

```cpp

// for 语句

for (statement1; statement2; statement3) {

  statement4;

}

// while 语句

statement1;

while (statement2) {

  statement4;

  statement3;

}

```

这两种方式是等价的。

```cpp

// while 语句

statement1;

while (statement2) {

  statement1;

}

// do...while 语句

do {

  statement1;

} while (statement2);

```

这两种方式也是等价的。

```cpp

while (1) {

  // do something...

}

for (;;) {

  // do something...

}

```

这两种方式都是永远循环下去。

可以看出，三种语句可以彼此代替，但一般来说，语句的选用遵守以下原则：

1.  枚举一个变量时，使用 for 语句；

2.  “到何时为止”时，使用 while 语句；

3.  使用 while 语句时，若要先执行循环体再进行判断，使用 do...while 语句。

## break 与 continue 语句

break 语句的作用是退出循环。

continue 语句的作用是跳过循环体的余下部分，回到循环的开头（for 语句的更新，while 语句的判断条件）。

```cpp

for (int i = 1; i <= 10; ++i) {

  std::cout << i << std::endl;

  if (i > 3) break;

  if (i > 2) continue;

  std::cout << i << std::endl;

}

/*

输出如下：

1

1

2

2

3

4

*/

```

break 与 continue 语句均可在三种循环语句的循环体中使用。

一般来说，break 与 continue 语句用于让代码的逻辑更加清晰，例如：

```cpp

// 逻辑较为不清晰，大括号层次复杂

for (int i = 1; i <= n; ++i) {

  if (i != x) {

    for (int j = 1; j <= n; ++j) {

      if (j != x) {

        // do something...

      }

    }

  }

}

// 逻辑更加清晰，大括号层次简单明了

for (int i = 1; i <= n; ++i) {

  if (i == x) continue;

  for (int j = 1; j <= n; ++j) {

    if (j == x) continue;

    // do something...

  }

}

```

```cpp

// for 语句判断条件复杂，没有体现“枚举”的本质

for (int i = l; i <= r && i % 10 != 0; ++i) {

  // do something...

}

// for 语句用于枚举，break 用于“到何时为止”

for (int i = l; i <= r; ++i) {

  if (i % 10 == 0) break;

  // do something...

}

```

```cpp

// 语句重复，顺序不自然

statement1;

while (statement3) {

  statement2;

  statement1;

}

// 没有重复语句，顺序自然

while (1) {

  statement1;

  if (!statement3) break;

  statement2;

}

```