陣列與迴圈

內 容 大 綱 陣列的宣告與建構 陣列元素初始值設定與存取 多維陣列 for迴圈敘述 巢狀迴圈 while迴圈敘述 do迴圈敘述

陣列的宣告與建構(1/3) 陣列(array)變數可以使用有順序的方式儲存任意個數的相同型別(type)或同一類別(class)的資料，其中每一個儲存在陣列變數中的資料稱為元素(element)。 陣列變數的宣告與一般的變數的宣告非常類似，一般變數的宣告再加上一組中刮號配對就可以構成陣列變數宣告，最簡單的陣列變數宣告語法如下： 型別[] 變數識別名稱; 或 型別 變數識別名稱[]; 在Java語言中，實際上是將陣列視為類別來處理。因此，在上述的兩種陣列變數宣告法中，以第一種方法比較好，因為它較能表達陣列是一種類別的概念(我們可以將型別加上中括號視為是一種能處理陣列資料的特殊類別)

陣列的宣告與建構(2/3) 我們首先說明陣列的建構(construction)，陣列的建構指的是在記憶體中配置一段空間來儲存陣列的元素，既然陣列是一種類別，那麼陣列變數的建構就要使用與類別相同的方式，也就是使用new運算子來建構，其使用法如下所示：變數名稱＝new 型別[陣列大小]; 下的程式碼片段中宣告一個可以儲存12個int型別資料的陣列變數陣列1及一個可以儲存7個String類別資料的陣列變數陣列2： int[] 陣列1; String[] 陣列2; 陣列1 = new int[12]; 陣列2 = new String[7];

陣列的宣告與建構(3/3) 我們也可以採取較精簡的寫法，如下： int[] 陣列1 = new int[12]; 　String[] 陣列2 = new String[7];

陣列元素初始值設定與存取(1/3) 使用new運算子來建構陣列變數時，陣列中的每個元素都會設定成其所屬型別的預設初始值，如int型別之資料初始值為0，boolean型別的初始值為false等等，請參考表4-1以查閱相關的型別初始值設定。 若讀者要將陣列中元素的初始值設定為預設初始值以外的值，則可以將元素初始值置於大括號，並且用逗點隔開，其寫法如下: 型別[] 變數識別名稱={元素0初始值,元素1初始值,……}; 讀者可以發現我們在大括號中第一個寫的是元素0初始值,這是因為在Java語言中陣列中的元素是使用元素編號來區別的，而Java語言中元素編號是從0開始的

陣列元素初始值設定與存取(2/3) 以下兩個實例使用直接列出初始值的寫法宣告陣列: int[] 陣列1={31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}; String[] 陣列2= {“星期一”,“星期二”,“星期三”,“星期四”,“星期 五”,“星期六”,“星期天”}; 這種採用將初始值直接置於大括號中的寫法就不用指定陣列大小(元素個數)了，Java編譯程式會自動計算初始值的個數來決定陣列大小。 陣列元素存取的方式相當容易，只要在陣列變數名稱之後加上中括號配對，並於中括號配對中指出元素編號即可 System.out.println(陣列1[0])； System.out.println(陣列1[11])；

陣列元素初始值設定與存取(3/3) 陣列實際上被當作類別來處理，而所有的陣列變數都可以使用一個唯讀變數length，這個變數存放陣列的長度(即陣列元素個數)，如同類別的用法 陣列變數識別名稱.length 來取得陣列的長度

多維陣列(1/2) 陣列的元素也可以是另一個陣列，我們稱之為陣列的陣列(array of array)或多維陣列(multi-dimension array) 型別[][]… 變數識別名稱; 或 型別 變數識別名稱[][]…; 多維陣列也是使用new運算子來建構，例如以下敘述： int[][] 二維陣列=new int[3][4]; 宣告一個2維陣列變數二維陣列，此變數第一維度有3個元素，第二維度有4個元素，2維陣列變的第一維度數又稱為列(row)，第二維度數又稱為欄(column)，因此，變數二維陣列是一個3列4行的維度為2的陣列變數，其儲存資料元素的方式如圖4-1所示

多維陣列(2/2) 要存取二維陣列中的元素時，只要利用二個中括號刮起元素編號即可；例如：二維陣列[2][3] 所謂巢狀(nesting)大括號，指的是一組配對大括號中又有另一組配對大括號出現，多維陣列可以透過巢狀(nesting)的大括號來設定初始值 Example： 　int[][] 二維陣列={ {0,0,0,0}, 　　　　　 {1,1,1,1}, {2,2,2,2} }; Example：此例子可以利用變數陣列1中的元素值來印出公元2000年每個月份的天數

for迴圈敘述(1/10) for(初始值設定敘述;條件式;遞增敘述) 迴圈敘述區塊 for迴圈敘述的語法如下： for迴圈敘述的流程圖 我們先舉一個能夠讓變數i由0,1,…,變動到11的實例,然後以此實例來解釋迴圈敘述的語法，此實例如下所示: for (i=0;i<12;i++) { System.out.println(陣列1[i])；}

for迴圈敘述(2/10) for (i=0;i<12;i++) 上列的迴圈敘述區塊中僅有一個敘述，故此迴圈敘述區塊的左右大括號可以省略，因此，上列的迴圈敘述也可以寫成： for (i=0;i<12;i++) System.out.println(陣列1[i])； 上列的迴圈敘述中初始值設定敘述為 i=0; 條件式為 i<12; 遞增敘述為i++;

for迴圈敘述(3/10) 此迴圈敘述會執行以下步驟： 步驟1. 執行初始值設定敘述，本例中的初始值設定敘述為 i=0;此敘述設定變數i的初始值為0。 步驟2. 檢查條件式 i<12 是true還是false(條件式成立其值為true，條件式不成立其值為false)，若條件式不成立則跳至步驟6結束迴圈敘述的執行，否則(即條件式成立)直接進入步驟3。 步驟3. 依序執行迴圈敘述區塊中的敘述。 在本例中迴圈敘述區塊中唯一的敘述為 System.out.println(陣列1[i]);

for迴圈敘述(4/10) 步驟4. 執行遞增敘述。 本例中的遞增敘述為 i++;此敘述會將i的值增加1。 步驟5. 跳回步驟2。 步驟6. 離開迴圈。 迴圈敘述的停止與否是依賴條件式(conditional expression)是否成立來作判斷的。表4-2所列是各種成條件式的運算子。

for迴圈敘述(5/10) 條件式的值只有兩種，一為true，一為false。例如，以下條件式的值均為true： 8>5 (8是否大於5) 8>=5 (8是否大於或等於5) 5<8 (5是否小於8) 又例如，以下條件式的值均為false： 8<5 (8是否小於5) 8<=5 (8是否小於等於5) 5>8 (5是否大於8)

for迴圈敘述(6/10) 我們也可以用邏輯且(AND) 、邏輯或(OR)來形成複合的 (8>5) && (3>5) (是否8大於5而且3大於5) (8>5) || (3>5) (是否8大於5或者3大於5) 我們也可以使用邏輯反相(NOT)來反轉條件式的值由true為false或由false為true !(5>8) (5大於8是否不成立) !(8>5) (8大於5是否不成立)

for迴圈敘述(7/10) 如同算術運算式的運算子一樣，我們也是分群列出條件運算子，最先列出的運算子有最高的運算優先順序，例如 x>5 || y<8 && y>=10 與 (x>5) || ( (y<8) && (y>=10) ) 因為>與<與>=的優先順序高於||及&&，所以x>5與y<8與y>=10會先行運算；而&&之的優先順序又高於||，因此(y<8) && (y>=10)會先進行運算，而最後才會執行(x>5) || ( (y<8) && (y>=10) )運算。

for迴圈敘述(8/10) Example 程式執行結果 //檔名:每月天數.java //說明:此程式可顯示出公元2000年各月份天數 public class 每月天數{ public static void main(String[] 變數){ int[] 陣列1={31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}; System.out.println("公元2000年各月份之天數表"); for (int i=0;i<陣列1.length;++i) System.out.println((i+1)+"月份天數為"+陣列1[i]+"天"); } //方法:main() 定義區塊結束 } //類別:每月天數 定義區塊結束 程式執行結果

for迴圈敘述(9/10) Example //檔名:連和連積分數連和.java //說明:輸入一整數n，並計算1+2+…+n(連和)，及1*2*…*n(連積) //及(1/1)+(1/2)+…+(1/n)(分數連和)之值 import javax.swing.JOptionPane; public class 連和連積分數連和 { public static void main(String[] 參數) { int n; //用於儲存使用者輸入之整數 int 連和=0; //用於儲存1+2+…之累加值 double 連積=1.0; //用於儲存1*2*…之累乘值 double 分數連和=0.0;//用於儲存1(1/1)+(1/2)+…之累加值 String 輸入字串=JOptionPane.showInputDialog(“請輸入一正整 數”); n=Integer.parseInt(輸入字串);

for迴圈敘述(10/10) for(int i=1;i<=n;++i){ //for迴圈敘述中i之值為1,2,…,n } String 顯示字串=”你輸入的正整數為”+n; 顯示字串 = 顯示字串+”\n1到”+n+”的連和為”+連和; 顯示字串 = 顯示字串+”\n1到”+n+”的連積為”+連積; 顯示字串 = 顯示字串+”\n1到”+n+”的分數連和為”+分數連和; JOptionPane.showMessageDialog(null,顯示字串); System.exit(0); } //方法:main() 定義區塊結束 } //類別:連和連積分數連和 定義區塊結束 程式執行結果

巢狀迴圈(1/2) 以下我們介紹巢狀迴圈(nesting loop)，所謂巢狀迴圈就是迴圈中還有迴圈(loop of loop)的用法，我們使用以下的實例來說明巢狀迴圈。

巢狀迴圈(2/2) 巢狀迴圈程式碼 for (int i=1;i<=12;++i){ for (int j=1;j<=i;++j) System.out.print(”*”); System.out.println(); } 上列的程式碼中，以變數i控制的迴圈稱為外迴圈(outer loop)，以變數j控制的迴圈稱為內迴圈(inner loop)，我們可以看出來，外迴圈將整個的內迴圈包覆在內，這也是內外迴圈說法的由來。

while迴圈敘述(1/1) while (條件式) 一個while敘述的語法如下 迴圈敘述區塊 此敘述在執行時會先檢查條件式是否為true，若條件式為true，則執行迴圈敘述區塊中的敘述，之後，再度檢查條件式是否為true，若條件式為true，則再度執行迴圈敘述區塊中的敘述，如此週而復始，若條件式為true，則迴圈敘述區塊中的敘述會不斷的執行直到條件式為false為止。 while敘述流程圖

do迴圈敘述(1/3) do敘述的型式與while敘述十分接近，主要的差別是執行條件檢查的地方不同而已，while敘述的條件檢查在執行迴圈敘述區塊之前，而do敘述的條件檢查在執行迴圈敘述區塊之後。 do敘述的語法如下: do 迴圈敘述區塊 while(條件式)； do敘述的迴圈敘述區塊會不斷的執行直到條件式為fasle為止 do敘述流程圖

do迴圈敘述(2/3) //檔名:累加總合超過10000及20000.java //說明:1+2+…+n>10000，利用while敘述求n // 1+2+…+m>20000，利用do敘述求m public class 累加總合超過10000及20000{ public static void main (String[] 參數){ int i=0; //變數i用以紀錄目前將累加的整數 int 連和=0; //變數連和用以紀錄目前已累加的總和 while (連和<=10000) 連和 += ++i;

do迴圈敘述(3/3) System.out.println(”1+2+…+”+i+”>10000”); do 連和 += ++i; while(連和<=20000); System.out.println(”1+2+…+”+i+”>20000”); }//方法:main() 定義區塊結束 } //類別:累加總合超過10000及20000 定義區塊結束 程式執行結果

The End

圖4-1

For迴圈流程圖

While迴圈流程圖

do敘述流程圖

表4-1

表4-2 請注意，表4-2依各運算子的運算優先順序(precedence)來列出運算子，先列出的運算子其運算優先順序較高，而列在同一組的運算子則有相同的優先順序。

例子 System.out.println(陣列1[0])； System.out.println(陣列1[1])；

例子 上列的12個敘述可以印出變數陣列1中的第1個元素(編號0)到第12個元素(編號11)，我們若仔細觀察這12個敘述，我們會發現這12個敘述幾乎完全一樣，它們之間唯一的差別是中括號中間的元素編號不同而已，假如我們有一種機制能夠將中括號間的編號用變數(假定其識別名稱是i)來取代，並且能夠指定這個變數能夠由0變數變到11，則以下的1個敘述就可以取代上列的12個敘述了: System.out.println(陣列1[i])；//假設i由0,1,…變動到11 Java語言提供的迴圈(loop)敘述可以明確的指定上述這種情況Java語言的迴圈敘述有以下三個：for敘述 ，while敘述，do敘述

程式說明 第5行 5: int[] 陣列1={31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}; 此敘述宣告一個具有12個元素的陣列變數陣列1，並利用配對大括號的方式設定變數陣列1個別元素的初值分別為31、29、31、30、31、30、31、31、30、31、30及31。 第6行 System.out.println("以下為公元2000年各月份之天數"); 此敘述會於命令視窗中印出 以下為公元2000年各月份之天數 第7行及第8行 7: for (int i=0;i<陣列1.length;++i) 8: System.out.println((i+1)+"月份天數為"+陣列1[i]+"天");

程式說明 此二行合在一起為一個for迴圈敘述，這一個for迴圈敘述一共會執行 8行的 System.out.println((i+1)+"月份天數為"+陣列1[i]+"天"); 12次，其中第1次執行時，變數i的值為0；第2次執行時，變數i的值為1；…；依此類推，第12次執行時，變數i的值為11。 當第1次執行時，變數i的值為0，則(i+1)的值為1，陣列1[i]的值(變數陣列1編號為0的元素值)為31，1與31這二個數值會轉為字串"1"與"31"之後與"月份天數為"及"天"二個字串連結為單一字串"1月份天數為31天"並顯示於命令視窗中。 請注意，第7行for敘述的初值設定敘述中才使用了int關鍵字宣告了變數i，這是迴圈敘述中經常使用的方式，程式設計師經常在迴圈敘述初值設定中才宣告控制迴圈用的變數。

程式說明 第8行 8: int 連和=0; 宣告一個int整數型別的變數連和，並設定其初始值為0，請注意，變數連和是用來儲存1+2+…的累加值的，因為加上0不會影響任何累加值，因此用來儲存累加值的變數的初始值都會設為0。 第9行 9: double 連積=1.0;; 宣告一個double倍精準度浮點數型別的變數連積，並設定其初始值為1.0，請注意，變數連積是用來儲存12…的累乘值的，因為乘上1不會影響任何累乘值，因此用來儲存累乘值的變數的初始值都會設為1。

程式說明 第13-17行 13: for(int i=1;i<=n;++i) { //for迴圈敘述中i之值為1,2,…,n 17: } 此5行構成一個for迴圈敘述，此迴圈敘述會執行14行、15行及16行的敘述n次，其中第1次執行時，變數i的值為1；第2次執行時，變數i的值為2；…；依此類推，第n次執行時，變數i的值為n。 敘述連和+=i;會將變數i的值加至變數連和中，此敘述在變數i的值為1、2、…、n的情況下執行n次後，可將1、2、…、n等n個值加至變數連和中，而變數連和的初始值為0，因此，變數連和在迴圈敘述執行完畢之後所紀錄的值即為0+1+2+…+n(即1至n的連和)。

程式說明 敘述連積*=i;會將變數i的值累乘至變數連積中，此敘述在變數i的值為1、2、…、n的情況下執行n次後，可將1、2、…、n等n個值累乘至變數連積中，而變數連積的初始值為1，因此，變數連積在迴圈敘述執行完畢之後所紀錄的值即為112…n(即1至n的連積)。 同樣的，敘述分數連和+=(1.0/i);會將(1.0/i)的值加至變數分數連和中，此敘述在變數i的值為1、2、…、n的情況下執行n次後，可將(1.0/1)、(1.0/2)、…、(1.0/n)等n個值加至變數分數連和中，而變數分數連和的初始值為0，因此，變數分數連和在迴圈敘述執行完畢之後所紀錄的值即為0+(1.0/1)+(1.0/2)+…+(1.0/n)(即1至n的分數連和)。

程式說明 第9-10行 9: while (連和<=10000) 10: 連和 += ++i; <=10000，因此，當連和的值小於等於10000時，迴圈敘述區 塊中的敘述都會一再的執行。而本例中迴圈敘述區塊僅含有 一個敘述：連和 += ++i;此敘述執行時會先進行++i的運算 (也就是將變數i的值加1)，然後再將變數i新運算出來的值加入 變數連和之中。所以，當變數連和的值超過10000，使得條件 式連和<=10000不成立而讓while迴圈敘述終止時，變數i的值 所紀錄的就是第一個使連和1+2+…的值超過10000的整數。

程式說明 第12行 12: do 連和 += ++i; while(連和<=20000); 此行構成do迴圈敘述，此迴圈敘述的條件式為連和<=20000，因此，當連和的值小於等於20000時，迴圈敘述區塊中的敘述都會一再的執行。而本例中迴圈敘述區塊僅含有一個敘述：連和 += ++i;此敘述執行時會先進行++i的運算(也就是將變數i的值加1)，然後再將變數i新運算出來的值加入變數連和之中。所以，當變數連和的值超過20000，使得條件式連和<=20000不成立而讓do迴圈敘述終止時，變數i的值所紀錄的就是第一個使連和1+2+…的值超過20000的整數。

執行結果 執行結果(命令視窗指令：java Run每月天數)

執行結果 執行結果(命令視窗指令：java Run 連和連積分數連和)

執行結果 執行結果(命令視窗指令：java Run 累加總合超過10000及20000)