1二重循环结构
通过前面的学习，我们已经知道了什么是循环，以及循环的三种形式，即 while 循环、 do-while循环和 for 循环，本章我们将深入学习循环——二重循环，并使用二重循环解决更复杂的问题。
1.1 技能训练
上机练习1
练习——计算竞赛平均分
需求说明
- 某次程序大赛，某班有四名学员参加，学员的成绩由用户输入，计算该班参赛学员的平均分。
程序运行结果如图 9.1 所示。
图 9.1 上机练习 1 的运行结果
提示：参考实现步骤如下。
(1) 定义一个数组，保存学员成绩。
(2) 利用循环将数组中的成绩累加。
(3) 计算平均成绩并输出。
1.2 为什么使用二重循环
问题：在上机练习 1 中通过编写程序，计算出了一个班级的平均分，但如果有三个班级各四名学员参赛，如何计算每个班级参赛学员的平均分呢？
分析：循环能够解决计算机重复执行的动作，所以对于上机练习 1, 利用循环重复输入一个班级四位参赛学员的成绩。现在是三个班级，因此需要循环三次计算每个班的平均分。而每个班有四名学员，所以对每个班级需要循环四次累加总分。可以用一个循环控制班级的数量，用另一个循环控制每个班级学员的数量，这样就得到了二重循环。
1.3 什么是二重循环
什么是二重循环呢？简单地说，二重循环就是一个循环体内又包含另一个完整的循环结构。前面我们学习了三种循环： while 循环、 do-while 循环和 for 循环。这三种循环之间是可以互相嵌套的，一个循环要完整地包含在另一个循环中，如下面四种形式都是合法的。
语法
//while与while循环嵌套
while() {
//循环操作1
while(循环条件2) {
//循环操作2;
}
}
//do-while与do-while循环嵌套
do {
//循环操作1
do {
//循环操作2
}while(循环条件2);
}while(循环条件1);
//for与for循环嵌套
for(循环条件1){
//循环操作1
for(循环操作2) {
//循环操作2
}
}
//while与for循环嵌套
while(循环条件1){
//循环操作1
for(循环条件2){
//循环操作2
}
}
上面四种形式中，循环条件 1 和循环操作 1 对应的循环称为外层循环，循环条件 2 和循环操作 2对应的循环称为内层循环，内层循环结束后才执行外层循环的语句。在二重循环中，外层循环变量变化一次，内层循环变量要从初始值到结束值变化一遍。
1.4 如何使用二重循环
知道了二重循环的形式，下面就利用二重循环解决计算三个班级平均分的问题。
示例1
package cn.jbit.array;
import java.util.Scanner;
/*
* 计算3个班级的平均分
*/
public class AvgScore {
public static void main(String args[]){
int[] score = new int[4]; //成绩数组
int classNum = 3; //班级数目
double sum = 0.0; //成绩总和
double average = 0.0; //平均成绩
//循环输入学员成绩
Scanner input = new Scanner(System.in);
for(int i = 0; i < classNum; i++){
sum = 0.0f; //成绩总和归0
System.out.println("请输入第" + (i+1) + "个班级的成绩");
for(int j = 0; j < score.length; j++){
System.out.print("第" + (j+1) + "个学员的成绩：");
score[j] = input.nextInt();
sum = sum + score[j]; //成绩累加
}
average = sum / score.length; //计算平均分
System.out.println("第" + (i+1) + "个班级参赛学员的平均分是：" + average + "\n");
}
}
}
示例 1 演示了如何用二重循环计算每个班级平均分的问题。在这个示例中，使用了两个 for 循环，其中外层循环控制班级的数量，内层循环控制每个班参赛学员的人数。程序运行结果如图 9.2所示。
图 9.2 示例 1 的运行结果
二重循环使用起来很方便。下面通包一个示例，学习如何用二重循环打印图形。
问题：用字符*打印矩形图案，效果如下。
*****
*****
*****
*****
*****
分析：上面的图形共有五行，需循环五次打印每行，每行有五个字符*，需循环五次打印字符*，可以用二重循环实现。外层循环控制行数，内层循环控制每行的字符*的个数。所以外层循环变量i的值为 1〜5，内层循环变量j 的值也为1〜5 。
用二重循环打印矩形字符*的代码如示例 2 所示。
示例2
package cn.jbit.array;
/**
* 打印矩形
*/
public class Rectangle {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("打印矩形");
for(int i = 0; i < 5; i++){
for(int j = 0; j <5; j++){
System.out.print("*");
}
System.out.print("\n"); //换行
}
}
}
循环结构包括循环条件和循环操作。上述代码中，变量 i 表示第 i 行，现在要打印五行，可以得到外层循环条件。内层循环操作就是打印字符*,变量 j 控制了内层循环的循环条件。根据分析，每行打印五个字符*,这样就得到了内层循环条件，打印完一行后要换行。程序运行结果如图 9.3 所示。
图 9.3 示例 2 的运行结果
2 跳转语句进阶
如果希望循环在某种条件下不按正常流程执行，需要用到continue或break语句。那么，如何在二重循环中使用continue和break语句呢？它们怎样控制程序的执行呢？
2.1 在二重循环中使用 continue 语句
示例3的代码是在示例1的基础上扩展的，同学们能看出它的作用吗？这段代码的作用就是统计成绩在85分及以上的学员共有多少名。
示例3
package cn.jbit.array;
import java.util.Scanner;
/**
* continue断点演示：计算成绩85分以上的学员人数
*
*/
public class ContinueDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] score = new int[4]; //成绩数组
int classnum = 3; //班级数目
double sum = 0.0; //成绩总和
double average = 0.0; //平均成绩
int count = 0; //记录85分以上学员人数
//循环输入学员成绩
Scanner input = new Scanner(System.in);
for(int i = 0; i < classnum; i++){
sum = 0.0f; //成绩总和归0
System.out.println("请输入第" + (i+1) + "个班级的成绩");
for(int j = 0; j < score.length; j++){
System.out.print("第" + (j+1) + "个学员的成绩：");
score[j] = input.nextInt();
sum = sum + score[j]; //成绩累加
if(score[j] < 85){ //成绩小于85，则跳出本轮循环
continue;
}
count++;
}
average = sum / score.length;
System.out.println("第" + (i+1) + "个班级参赛学员的平均分是：" + average + "\n");
}
System.out.println("成绩85分以上的学员人数有" + count + "人");
}
}
程序运行结果如图9.9所示。
从运行结果中可以看出，当输入的成绩小于85分时，continue语句后面的count++不会执行，而是回到内层for循环的开始继续输入下一个学员的成绩。如果输入的成绩大于85分，则会执行count++。输入完三个班级所有参赛学员的成绩后，打印出count的值。所以在内层循环中的continue语句，跳转时是跳过了内层循环中的剩余语句进入内层循环的下一次循环。
图9.9示例3的运行结果
2.2 在二重循环中使用 break 语句
问题：使用循环和break语句模拟购物结账问题。假设有五家衣服专卖店，每家限购三件衣服。用户可以选择离开，也可以买衣服。最后打印出总共购买了几件衣服。
分析：使用二重循环解决，其中外层循环控制去每个专卖店的过程，内层循环控制买衣服的过程。如果用户选择离开，则进入下一家店，因此购物过程大致如下。
for (int i = 0; i < 5; i++) { //每次进入一家店
for(int j = 0; j < 3; j ++) { //每家店限购三件衣服
if (离开这家店){
break;
}
//选购一件衣服；
}
//结账；
}
示例4是实现的代码。
示例4
package cn.jbit.array;
import java.util.Scanner;
/*
* break断点演示：实现购物结账
*/
public class BreakDemo {
public static void main(String[] args) {
int count = 0; //记录一共买了几件衣服
String choice; //顾客选择是否离开
Scanner input = new Scanner(System.in);
for(int i = 0; i < 5; i++){
System.out.println("欢迎光临第" + (i+1) + "家专卖店");
for(int j = 0; j < 3; j++){
System.out.print("要离开吗（y/n）？");
choice = input.nextLine();
if("y".equals(choice)){ //如果离开，则跳出，进入下一家店
break;
}
System.out.println("买了一件衣服");
count++;
}
System.out.println("离店结账\n");
}
System.out.println("总共买了" + count + "件衣服");
choice = input.nextLine();
}
}
根据专卖店的数量得到外层循环的条件，根据限购衣服的数量得到内层循环的条件。在内层循环中，如果用户选择离开，则跳出内层循环，离店结账，进入下一家店。当五家专卖店都购物完毕时，打印出总共购买了几件衣服。程序运行结果如图9.10所示。
图9.10示例4的运行结果
2.3 二重循环中 continue 和 break 语句的对比
当continue和break语句用在内层循环时，只会影响内层循环的执行，对外层循环没有影响，它们的不同点在于执行该语句后，程序跳转的位置不同，以二重for循环为例，两个语句的对比如表9-1所示。
表9-1 continue和break语句的对比
Continue |
break |
for(……) { for(……) { …… continue; …… } …… } |
for(……) { for(……) { …… break; …… } …… } |
由表9_1可以看出，continue语句是跳出本次循环，进入下一次循环。而break是跳出本层循环,即提前结束本层循环，执行循环下面的语句。
