迴圈

為什麼需要迴圈

要印出 1 到 100、把 50 位學生的分數加總、反覆詢問直到使用者輸入正確為止，這些工作都是「同樣的步驟做很多次」。 把同一行程式複製 100 次既費力又容易出錯，迴圈（loop）讓你只寫一次，交給電腦重複執行。

Java 有四種迴圈：

學過 Python 的話：Java 的 for (int i = 0; i < 5; i++) 相當於 Python 的 for i in range(5)； Java 的 for-each for (int s : scores) 相當於 Python 的 for s in scores。 不同的是 Java 用大括號 { } 圍出迴圈本體，不靠縮排；條件一定要放在小括號裡，而且結果必須是 boolean。

for 迴圈的三個部分

for (int i = 1; i <= 4; i++) {
    System.out.println(i);
}

小括號裡用兩個分號隔成三個部分，執行順序是：

1. 初始化 int i = 1：只在最開始執行一次
2. 條件 i <= 4：每一圈開始前檢查；true 就執行本體，false 就離開迴圈
3. 執行本體（大括號裡的程式）
4. 更新 i++：本體執行完才做，做完回到第 2 步

所以順序是「初始化 → 條件 → 本體 → 更新 → 條件 → 本體 → 更新 → …」，直到條件為 false。 最後一次檢查時 i 已經是 5，條件不成立，本體不會再執行。

更新不一定是 i++：i += 2 每次加 2、k-- 倒數都可以。在動畫裡，本體跑完之後執行箭頭會回到 for 那一行，那一步就是「更新、再檢查條件」。

while 與 do-while

while 只有條件，沒有初始化和更新的位置：

int n = 20;
while (n > 1) {      // 條件成立才執行本體
    n = n / 2;
}

不知道要跑幾圈、只知道「什麼時候停」的時候用 while 比較自然，例如「一直除以 2，直到剩下 1」「一直讀取輸入，直到使用者輸入 0」。 條件一開始就不成立的話，本體一次都不會執行。

do-while 把條件放在最後面，所以本體至少執行一次，然後才檢查條件決定要不要再來一次：

do {
    System.out.print("請輸入 1～5：");
    choice = sc.nextInt();
} while (choice < 1 || choice > 5);   // 注意結尾的分號

「先做一次再說」的情況（例如顯示選單、要求輸入，輸入不合法就再問一次）很適合 do-while。 while (…) 後面那個分號是 do-while 語法的一部分，忘了寫會編譯錯誤。

for-each 與巢狀迴圈

for-each（也叫加強型 for）依序取出陣列或集合裡的每個元素，不需要自己管索引：

int[] scores = {72, 85, 90};
for (int s : scores) {      // 讀作「對 scores 裡的每一個 s」
    System.out.println(s);
}

冒號左邊是變數（型別要和元素一樣），右邊是要走訪的陣列。陣列的細節（怎麼建立、索引、長度）在第 06 課介紹。 for-each 只能從頭到尾依序讀取；需要知道「現在是第幾個」、要倒著走，或要修改陣列裡的元素時，還是要用一般的 for 搭配索引。

巢狀迴圈是在迴圈本體裡再放一個迴圈。外層每跑一圈，內層就從頭到尾完整跑一輪， 適合處理「列 × 行」的資料，例如乘法表、表格、二維陣列。外層跑 3 圈、內層每次跑 3 圈，內層本體一共執行 3 × 3 = 9 次。 內外層的計數器要用不同名稱（習慣用 i、j），否則會編譯錯誤。

break、continue 與標籤

• break：立刻離開整個迴圈，跳到迴圈後面的第一行
• continue：跳過這一圈剩下的程式，直接進入下一圈（for 迴圈會先執行更新，再檢查條件）

break 與 continue 只影響最內層的那個迴圈。在巢狀迴圈裡想一次離開外層，可以替外層迴圈加上標籤（label）：

outer:                               // 標籤：名稱加冒號，放在迴圈前面
for (int r = 1; r <= 3; r++) {
    for (int c = 1; c <= 3; c++) {
        if (r * c == 4) {
            break outer;             // 直接離開外層迴圈
        }
    }
}

continue outer; 也可以用：結束內層，直接進入外層的下一圈。標籤只用在真的需要一次跳出多層的時候； 迴圈太複雜時，把它拆成一個方法、找到答案就 return（第 07 課），通常更好讀。

無窮迴圈：條件永遠成立的迴圈，例如 while (true) { … } 或 for (;;) { … }。刻意寫成無窮迴圈時，本體裡一定要有 break（或 return）作為出口； 不小心寫出來的無窮迴圈，最常見的原因是忘了更新計數器，例如 while (i < 10) 的本體裡沒有 i++。

常見錯誤

差一錯誤（off-by-one error）：迴圈多跑或少跑一圈，是寫迴圈最常見的錯誤。

int[] a = {10, 20, 30};                 // 索引是 0、1、2，a.length 是 3
for (int i = 0; i <= a.length; i++) {   // 錯：i 會跑到 3
    System.out.println(a[i]);           // i 是 3 時拋出 ArrayIndexOutOfBoundsException
}

從 0 開始數、要跑 n 次時，條件寫 i < n；從 1 開始數到 n，才寫 i <= n。不確定時，代入最小的情況（n = 1）想一遍迴圈跑幾次。

變數的有效範圍（scope）：

• 在 for 小括號裡宣告的變數，只在迴圈裡有效；迴圈結束後再用會編譯錯誤 cannot find symbol
• 在迴圈本體大括號裡宣告的變數，每一圈都是新的，離開本體就不存在；要在迴圈外累加的變數（例如 sum），一定要宣告在迴圈前面
• 迴圈裡不能宣告和外面同名的區域變數：

int i = 0;
for (int i = 0; i < 3; i++) { }   // 編譯錯誤：variable i is already defined in method main(String[])

Python 允許這樣寫（迴圈會直接改掉外面的 i），Java 不允許，可以防止你不小心蓋掉外面的變數。 兩個前後並列的迴圈各自宣告 int i 則沒有問題，因為第一個 i 在第二個迴圈開始前就已經消失了。

分號放錯位置：for (int i = 0; i < 3; i++); 小括號後面多一個分號，迴圈本體變成空的，下面的大括號只會執行一次。while (…); 更糟，可能變成無窮迴圈。

重點回顧

• for (初始化; 條件; 更新)：初始化只做一次，之後每圈「條件 → 本體 → 更新」，條件為 false 時離開
• while 先檢查條件，可能一次都不執行；do { … } while (條件); 先執行再檢查，至少執行一次，結尾要有分號
• for-each for (int s : scores) 依序取出每個元素，不需要索引；要索引或要修改元素時用一般 for
• 巢狀迴圈：外層每跑一圈，內層完整跑一輪
• break 離開迴圈、continue 跳過這一圈，都只影響最內層；加上標籤（break outer;）可以一次跳出外層
• 常見錯誤：差一錯誤（< 和 <=）、忘了更新計數器造成無窮迴圈、迴圈結束後使用迴圈內宣告的變數、在迴圈裡宣告和外面同名的變數