首页 > 代码库 > Swift编程语言——循环(for 、 while)

Swift编程语言——循环(for 、 while)

Swift提供了类似 C 语言的流程控制结构,包括可以多次执行任务的for和while循环,基于特定条件选择执行不同代码分支的if和switch语句,还有控制流程跳转到其他代码的break和continue语句。

 

除了 C 语言里面传统的for条件递增(for-condition-increment)循环,Swift 还增加了for-in循环,用来更简单地遍历数组(array),字典(dictionary),区间(range),字符串(string)和其他序列类型。

 

Swift 的switch语句比 C 语言中更加强大。在 C 语言中,如果某个 case不小心漏写了break,这个 case 就会贯穿(fallthrough)至下一个 case,Swift 无需写break,所以不会发生这种贯穿(fallthrough)的情况。case 还可以匹配更多的类型模式,包括区间匹配(range matching),元组(tuple)和特定类型的描述。switch的 case 语句中匹配的值可以是由 case 体内部临时的常量或者变量决定,也可以由where分句描述更复杂的匹配条件。

 

 

For 循环

for循环用来按照指定的次数多次执行一系列语句。Swift提供两种for循环形式:

 

for-in用来遍历一个区间(range),序列(sequence),集合(collection),系列(progression)里面所有的元素执行一系列语句。

for条件递增(for-condition-increment)语句,用来重复执行一系列语句直到达成特定条件达成,一般通过在每次循环完成后增加计数器的值来实现。

 

For-In

你可以使用for-in循环来遍历一个集合里面的所有元素,例如由数字表示的区间、数组中的元素、字符串中的字符。

 

下面的例子用来输出乘 5 乘法表前面一部分内容:

 

for index in 1...5 {
   println("\(index) times 5 is \(index * 5)")
}
// 1 times 5 is 5
// 2 times 5 is 10
// 3 times 5 is 15
// 4 times 5 is 20
// 5 times 5 is 25


例子中用来进行遍历的元素是一组使用闭区间操作符(...)表示的从1到5的数字。index被赋值为闭区间中的第一个数字(1),然后循环中的语句被执行一次。在本例中,这个循环只包含一个语句,用来输出当前index值所对应的乘 5 乘法表结果。该语句执行后,index的值被更新为闭区间中的第二个数字(2),之后println方法会再执行一次。整个过程会进行到闭区间结尾为止。

 

上面的例子中,index是一个每次循环遍历开始时被自动赋值的常量。这种情况下,index在使用前不需要声明,只需要将它包含在循环的声明中,就可以对其进行隐式声明,而无需使用let关键字声明。

 

注意:

 

index常量只存在于循环的生命周期里。如果你想在循环完成后访问index的值,又或者想让index成为一个变量而不是常量,你必须在循环之前自己进行声明。

如果你不需要知道区间内每一项的值,你可以使用下划线(_)替代变量名来忽略对值的访问:

 

let base = 3
let power = 10
var answer = 1
for _ in 1...power {
   answer *= base
}
println("\(base) to the power of\(power) is \(answer)")
// 输出 "3 to thepower of 10 is 59049"


这个例子计算 base 这个数的 power 次幂(本例中,是3的10次幂),从1(3的0次幂)开始做3的乘法,进行10次,使用0到9的半闭区间循环。这个计算并不需要知道每一次循环中计数器具体的值,只需要执行了正确的循环次数即可。下划线符号_(替代循环中的变量)能够忽略具体的值,并且不提供循环遍历时对值的访问。

 

使用for-in遍历一个数组所有元素:

 

let names = ["Anna","Alex", "Brian", "Jack"]
for name in names {
   println("Hello, \(name)!")
}
// Hello, Anna!
// Hello, Alex!
// Hello, Brian!
// Hello, Jack!


你也可以通过遍历一个字典来访问它的键值对(key-value pairs)。遍历字典时,字典的每项元素会以(key, value)元组的形式返回,你可以在for-in循环中使用显式的常量名称来解读(key, value)元组。下面的例子中,字典的键(key)解读为常量animalName,字典的值会被解读为常量legCount:

 

let numberOfLegs = ["spider": 8,"ant": 6, "cat": 4]
for (animalName, legCount) in numberOfLegs{
   println("\(animalName)s have \(legCount) legs")
}
// spiders have 8 legs
// ants have 6 legs
// cats have 4 legs


字典元素的遍历顺序和插入顺序可能不同,字典的内容在内部是无序的,所以遍历元素时不能保证顺序。关于数组和字典,详情参见集合类型。

 

除了数组和字典,你也可以使用for-in循环来遍历字符串中的字符(Character):

 

for character in "Hello" {
   println(character)
}
// H
// e
// l
// l
// o


 

For条件递增(for-condition-increment)

除了for-in循环,Swift 提供使用条件判断和递增方法的标准 C 样式for循环:

 

for var index = 0; index < 3; ++index {
   println("index is \(index)")
}
// index is 0
// index is 1
// index is 2


下面是一般情况下这种循环方式的格式:

 

for `initialization`; `condition`;`increment` {
   `statements`
}


和 C 语言中一样,分号将循环的定义分为 3 个部分,不同的是,Swift 不需要使用圆括号将“initialization; condition; increment”包括起来。

 

这个循环执行流程如下:

 

循环首次启动时,初始化表达式(initialization expression)被调用一次,用来初始化循环所需的所有常量和变量。

条件表达式(condition expression)被调用,如果表达式调用结果为false,循环结束,继续执行for循环关闭大括号(})之后的代码。如果表达式调用结果为true,则会执行大括号内部的代码(statements)。

执行所有语句(statements)之后,执行递增表达式(increment expression)。通常会增加或减少计数器的值,或者根据语句(statements)输出来修改某一个初始化的变量。当递增表达式运行完成后,重复执行第 2 步,条件表达式会再次执行。

上述描述和循环格式等同于:

 

`initialization`
while `condition` {
   `statements`
   `increment`
}


在初始化表达式中声明的常量和变量(比如var index = 0)只在for循环的生命周期里有效。如果想在循环结束后访问index的值,你必须要在循环生命周期开始前声明index。

 

var index: Int
for index = 0; index < 3; ++index {
   println("index is \(index)")
}
// index is 0
// index is 1
// index is 2
println("The loop statements wereexecuted \(index) times")
// 输出 "The loopstatements were executed 3 times


注意index在循环结束后最终的值是3而不是2。最后一次调用递增表达式++index会将index设置为3,从而导致index < 3条件为false,并终止循环。

 

 

While 循环

while循环运行一系列语句直到条件变成false。这类循环适合使用在第一次迭代前迭代次数未知的情况下。Swift 提供两种while循环形式:

 

while循环,每次在循环开始时计算条件是否符合;

do-while循环,每次在循环结束时计算条件是否符合。

 

While

while循环从计算单一条件开始。如果条件为true,会重复运行一系列语句,直到条件变为false。

 

下面是一般情况下 while 循环格式:

 

while `condition` {
   `statements`
}


下面的例子来玩一个叫做蛇和梯子(Snakes and Ladders)的小游戏,也叫做滑道和梯子(Chutes and Ladders):

 

 

 

游戏的规则如下:

 

游戏盘面包括 25 个方格,游戏目标是达到或者超过第 25 个方格;

每一轮,你通过掷一个 6 边的骰子来确定你移动方块的步数,移动的路线由上图中横向的虚线所示;

如果在某轮结束,你移动到了梯子的底部,可以顺着梯子爬上去;

如果在某轮结束,你移动到了蛇的头部,你会顺着蛇的身体滑下去。

游戏盘面可以使用一个Int数组来表达。数组的长度由一个finalSquare常量储存,用来初始化数组和检测最终胜利条件。游戏盘面由 26 个 Int 0 值初始化,而不是 25 个(由0到25,一共 26 个):

 

let finalSquare = 25
var board = Int[](count: finalSquare + 1,repeatedValue: 0)


一些方块被设置成有蛇或者梯子的指定值。梯子底部的方块是一个正值,使你可以向上移动,蛇头处的方块是一个负值,会让你向下移动:

 

board[03] = +08; board[06] = +11; board[09]= +09; board[10] = +02
board[14] = -10; board[19] = -11; board[22]= -02; board[24] = -08


3 号方块是梯子的底部,会让你向上移动到 11号方格,我们使用board[03]等于+08(来表示11和3之间的差值)。使用一元加运算符(+i)是为了和一元减运算符(-i)对称,为了让盘面代码整齐,小于 10 的数字都使用 0 补齐(这些风格上的调整都不是必须的,只是为了让代码看起来更加整洁)。

 

玩家由左下角编号为 0 的方格开始游戏。一般来说玩家第一次掷骰子后才会进入游戏盘面:

 

var square = 0
var diceRoll = 0
while square < finalSquare {
   // 掷骰子
   if ++diceRoll == 7 { diceRoll = 1 }
   // 根据点数移动
   square += diceRoll
   if square < board.count {
       // 如果玩家还在棋盘上,顺着梯子爬上去或者顺着蛇滑下去
       square += board[square]
    }
}
println("Game over!")


本例中使用了最简单的方法来模拟掷骰子。 diceRoll的值并不是一个随机数,而是以0为初始值,之后每一次while循环,diceRoll的值使用前置自增操作符(++i)来自增 1 ,然后检测是否超出了最大值。++diceRoll调用完成后,返回值等于diceRoll自增后的值。任何时候如果diceRoll的值等于7时,就超过了骰子的最大值,会被重置为1。所以diceRoll的取值顺序会一直是1,2,3,4,5,6,1,2。

 

掷完骰子后,玩家向前移动diceRoll个方格,如果玩家移动超过了第 25 个方格,这个时候游戏结束,相应地,代码会在square增加board[square]的值向前或向后移动(遇到了梯子或者蛇)之前,检测square的值是否小于board的count属性。

 

如果没有这个检测(square < board.count),board[square]可能会越界访问board数组,导致错误。例如如果square等于26, 代码会去尝试访问board[26],超过数组的长度。

 

当本轮while循环运行完毕,会再检测循环条件是否需要再运行一次循环。如果玩家移动到或者超过第 25 个方格,循环条件结果为false,此时游戏结束。

 

while 循环比较适合本例中的这种情况,因为在while 循环开始时,我们并不知道游戏的长度或者循环的次数,只有在达成指定条件时循环才会结束。

 

 

Do-While

while循环的另外一种形式是do-while,它和while的区别是在判断循环条件之前,先执行一次循环的代码块,然后重复循环直到条件为false。

 

下面是一般情况下 do-while循环的格式:

 

do {
   `statements`
} while `condition`


还是蛇和梯子的游戏,使用do-while循环来替代while循环。finalSquare、board、square和diceRoll的值初始化同while循环一样:

 

let finalSquare = 25
var board = Int[](count: finalSquare + 1,repeatedValue: 0)
board[03] = +08; board[06] = +11; board[09]= +09; board[10] = +02
board[14] = -10; board[19] = -11; board[22]= -02; board[24] = -08
var square = 0
var diceRoll = 0


do-while的循环版本,循环中第一步就需要去检测是否在梯子或者蛇的方块上。没有梯子会让玩家直接上到第 25 个方格,所以玩家不会通过梯子直接赢得游戏。这样在循环开始时先检测是否踩在梯子或者蛇上是安全的。

 

游戏开始时,玩家在第 0 个方格上,board[0]一直等于 0,不会有什么影响:

 

do {
   // 顺着梯子爬上去或者顺着蛇滑下去
   square += board[square]
   // 掷骰子
   if ++diceRoll == 7 { diceRoll = 1 }
   // 根据点数移动
   square += diceRoll
} while square < finalSquare
println("Game over!")


检测完玩家是否踩在梯子或者蛇上之后,开始掷骰子,然后玩家向前移动diceRoll个方格,本轮循环结束。

 

循环条件(while square < finalSquare)和while方式相同,但是只会在循环结束后进行计算。在这个游戏中,do-while表现得比while循环更好。do-while方式会在条件判断square没有超出后直接运行square += board[square],这种方式可以去掉while版本中的数组越界判断。