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C# for循环

提示
  1. for循环的基础：在 C# 中，for 循环通过初始化、条件测试和迭代器来重复执行代码块，直到条件不再为真。
  2. for循环的工作机制：for 循环首先执行一次初始化语句，然后在每次循环迭代之前检查条件，并在每次迭代后执行迭代器。
  3. for循环的变体：C# 允许创建带有多个初始化和迭代器的 for 循环，也可以创建无初始化和迭代器的循环，甚至创建无限循环。

在编程中，我们经常希望将特定的代码块执行特定次数。一种可能的解决方案是将这些语句重复输入所需的次数。然而，重复的次数可能事先未知（在编译时）或可能非常多（比如 10000 次）。

对于此类问题，最佳解决方案是循环。在编程中，循环用于重复执行特定的代码块，直到满足某些条件。

在本文中，我们将看看 C# 中的 for 循环。

C# for 循环​

for 关键字用于在 C# 中创建 for 循环。for 循环的语法是：

for (初始化; 条件; 迭代器)
{
	// for 循环体
}

for 循环如何工作？​

  1. C# for 循环有三个语句：初始化、条件 和 迭代器。
  2. 初始化 语句首先执行且仅执行一次。这里通常声明并初始化变量。
  3. 然后，评估 条件。条件 是一个布尔表达式，即它返回 true 或 false。
  4. 如果 条件 被评估为 true：
  5. for 循环内的语句被执行。
  6. 然后，执行 迭代器 语句，通常会改变初始化变量的值。
  7. 再次评估 条件。
  8. 这个过程持续进行，直到 条件 被评估为 false。

如果 条件 被评估为 false，for 循环终止。

for 循环流程图​

C# for 循环流程图

示例 1：C# for 循环​

using System;

namespace Loop
{
	class ForLoop
	{
		public static void Main(string[] args)
		{
			for (int i=1; i<=5; i++)
			{
				Console.WriteLine("C# For 循环：迭代 {0}", i);
			}
		}
	}
}

当我们运行程序时，输出将是：

C# For 循环：迭代 1
C# For 循环：迭代 2
C# For 循环：迭代 3
C# For 循环：迭代 4
C# For 循环：迭代 5

在这个程序中，

  • 初始化 语句是 int i=1
  • 条件 语句是 i<=5
  • 迭代器 语句是 i++

当程序运行时，

  • 首先，变量 i 被声明并初始化为 1。
  • 然后，评估条件 (i<=5)。
  • 由于条件返回 true，程序接着执行 for 循环的循环体。它打印出带有迭代 1 的给定行（迭代简单来说就是重复）。
  • 现在，评估迭代器 (i++)。这使 i 的值增加到 2。
  • 再次评估条件 (i<=5)，并且最终，i 的值每次增加 1。前 5 次条件将评估为 true。
  • 当 i 的值为 6 且条件为 false 时，循环将终止。

示例 2：for 循环计算前 n 个自然数的和​

using System;

namespace Loop
{
	class ForLoop
	{
		public static void Main(string[] args)
		{
			int n = 5, sum = 0;

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

			Console.WriteLine("前 {0} 个自然数的和 = {1}", n, sum);
		}
	}
}

当我们运行程序时，输出将是：

前 5 个自然数的和 = 15

这里，sum 和 n 的值分别初始化为 0 和 5。迭代变量 i 初始化为 1，并在每次迭代时递增。

在 for 循环内部，sum 的值通过 i 增加，即 sum = sum + i。for 循环继续进行，直到 i 小于或等于 n（用户输入）。

让我们看看在给定程序的每次迭代中会发生什么。

最初，i = 1，sum = 0，n = 3

for 循环执行步骤

迭代次数i 的值i<=5sum 的值
11真0+1 = 1
22真1+2 = 3
33真3+3 = 6
44真6+4 = 10
55真10+5 = 15
66假循环终止

因此，当 n = 5 时，sum 的最终值将是 15。

for 循环内部的多重表达式​

我们也可以在 for 循环中使用多重表达式。这意味着我们可以在 for 循环中有多于一个的初始化和/或迭代器语句。让我们看下面的示例。

示例 3：带有多重初始化和迭代器表达式的 for 循环​

using System;

namespace Loop
{
	class ForLoop
	{
		public static void Main(string[] args)
		{
			for (int i=0, j=0; i+j<=5; i++, j++)
			{
				Console.WriteLine("i = {0} 和 j = {1}", i, j);
			}
		}
	}
}

当我们运行程序时，输出将是：

i = 0 和 j = 0
i = 1 和 j = 1
i = 2 和 j = 2

在这个程序中，我们在初始化语句中声明并初始化了两个变量：i 和 j。

同时，迭代器部分有两个表达式。这意味着每次迭代时 i 和 j 都会增加 1。

没有初始化和迭代器语句的 for 循环​

在 for 循环中，初始化、条件和迭代器语句是可选的。这意味着我们也可以在没有这些语句的情况下运行 for 循环。

在这种情况下，for 循环作为 while 循环 来执行。让我们看下面的示例。

示例 4：没有初始化和迭代器语句的 for 循环​

using System;

namespace Loop
{
	class ForLoop
	{
		public static void Main(string[] args)
		{
			int i = 1;
			for ( ; i<=5; )
			{
				Console.WriteLine("C# For 循环：迭代 {0}", i);
				i++;
			}
		}
	}
}

当我们运行程序时，输出将是：

C# For 循环：迭代 1
C# For 循环：迭代 2
C# For 循环：迭代 3
C# For 循环：迭代 4
C# For 循环：迭代 5

在这个示例中，我们没有使用初始化和迭代器语句。

变量 i 在 for 循环上方初始化，其值在循环体内增加。这个程序与示例 1 中的程序相同。

同样，条件也是一个可选语句。然而，如果我们不使用测试表达式，for 循环将不会测试任何条件，将永远运行（无限循环）。

无限 for 循环​

如果 for 循环中的条件始终为真，for 循环将永远运行。这被称为无限 for 循环。

示例 5：无限 for 循环​

using System;

namespace Loop
{
	class ForLoop
	{
		public static void Main(string[] args)
		{
			for (int i=1 ; i>0; i++)
			{
				Console.WriteLine("C# For 循环：迭代 {0}", i);
			}
		}
	}
}

这里，i 初始化为 1，条件是 i>0。在每次迭代中，我们将 i 的值增加 1，所以条件永远不会为 false。这将导致循环无限执行。

我们也可以通过将条件替换为空来创建无限循环。例如，

for ( ; ; )
{
	// for 循环的主体
}

或

for (初始化 ; ; 迭代器)
{
	// for 循环的主体
}

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