For迴圈

编程语言语句

for迴圈(英語:for loop)在電腦科學是一種程式語言迭代陳述,能夠讓程式碼反覆的執行。

For loop flow diagram

它跟其他的迴圈,如while迴圈,最大的不同,是它擁有一個迴圈計數器,或是迴圈變數。這使得for迴圈能夠知道在迭代過程中的執行順序。

for 迴圈的種類

傳統的 for 迴圈 for-loops

C語言中傳統的for-loop包含三個部分:初始化、條件、遞增,這三個部分都是可有可無的。[1]

以Java為例:
for (INITIALIZATION; CONDITION; AFTERTHOUGHT) {    // Code for the for-loop's body goes here.}

初始化是宣告(或者賦值)任何需要的變數的動作。如果你要使用多個變數,則變數的種類要一致。條件的部分則是檢查是否離開這個迴圈,也就是讓程式碼往下執行。如果條件判斷為假,則離開迴圈。遞增在每跑一次迴圈都會重複執行一次。

在此以Java為例:
for (int i=0; i<100; i++)   // Prints the numbers 0 to 99 (and not 100), each separated by a space.{    System.out.print(i);    System.out.print(' ');}System.out.println();

使用指標的for迴圈

這種形式的for迴圈是大多數其他for迴圈的變革:他允許除了數字以外的計數方式。他通常用隱含或外顯指標的方式呈現,而在此迴圈變數會依序表示。以下是一個代表性的例子(語言:Python):

for item in some_iterable_object:    do Something    do Something Else

矩陣化for迴圈

有一些語言支援比較特別的for迴圈,如同它可以同時處理所有的指標in parallel,像是在FORTRAN 95中的for all語法。舉例來說,在以下的for迴圈虛擬碼片段,當計算A(i)的新的值,除了第一個(也就是 i = 2),A(i - 1)的參照會得到新的值。然而,在for all 版本,每個計算都會使用一開始的值,不會更改 A.

for     i := 2 : N - 1 do A(i) := [A(i - 1) + A(i) + A(i + 1)] / 3; next i;for all i := 2 : N - 1 do A(i) := [A(i - 1) + A(i) + A(i + 1)] / 3;

和一般的for迴圈可能差距比較大。

應用範例

以c語言為例:

for (;;)   printf("just keep going on!");

這個程式碼會不斷的印出"just keep going on!"。

配合矩陣

矩陣賦值:

for(int i=0;i<bound_of_matrix;i++)   matrix[i] = i;

以上給予矩陣 matrix 依序從0到bound_of_matrix-1 的值。

巢狀迴圈

就像巢穴一樣,一層包覆一層,所以以下這個程式碼一共會執行(bound_of_x)乘上(bound_of_y)次。

for(int i=0;i<bound_of_x;i++)   for(int j=0;j<bound_of_y;j++)      matrix[i][j] = j;

常見的錯誤

無窮迴圈

這裡指的是無意產生的無窮迴圈,容易導致當機。

以C語言為例:
for (int i=0;i<10;i--)   printf("confused");

超出界限

編譯器會顯示out of bound,通常是指嘗試取矩陣界限外的值。

迴圈內的變數

迴圈內的變數在出迴圈之後,便無法使用。

發展概論

主要緣起為許多需要重複執行的程式碼,而不一樣的程式語言也會有不一樣的語法型式。

1957: FORTRAN

在Fortran 的DO 迴圈 同等於for迴圈。Fortran的 DO 迴圈語法為:

         DO label counter = first, last, step         statements  label  statement

接下來的兩個例子做出來的結果等同於其他語言的三個參數的for迴圈。其中變數COUNTER被初始化為1,以1遞增,並且到5的時候停下。

   DO 9, COUNTER = 1, 5, 1     WRITE (6,8) COUNTER8    FORMAT( I2 )9  CONTINUE

Fortran 77 或之後的版本,也可能寫成:

do counter = 1, 5  write(*, '(i2)') counterend do

如果遞增為1,則遞增的部分可以省略。例如:

* DO loop example.       PROGRAM MAIN         SUM SQ = 0         DO 199 I = 1, 9999999           IF (SUM SQ.GT.1000) GO TO 200199        SUM SQ = SUM SQ + I**2200      PRINT 206, SUMSQ206      FORMAT( I2 )       END

1958: Algol

Algol 在Algo158首次正式格式化。

1960: COBOL

COBOL在許多努力之下,在1959年終正式格式化。他使用PERFORM 動詞,而PERFORM動詞有很多功能,像是後來加上的"結構化"的語法,像是 END-PERFORM。忽略宣告和初始化變數的必要,類似for迴圈的語法為:

      PERFORM VARYING I FROM 1 BY 1 UNTIL I > 1000             ADD I**2 TO SUM-SQ.      END-PERFORM

如果PERFORM有TEST AFTER,這個迴圈的執行的結果會有點不同:迴圈內的程式會被執行至少一次。

1964: BASIC

BASIC 中的迴圈有時稱為 for-next迴圈。

For I = 1 to 5; Print I;Next I

1964: PL/I

由IBM公司在1950年代發明的第三代高級程式語言, 有些類似PASCAL語言。

以下為PLI使用例:
do counter = 1 to 5 by 1; /* "by 1" is the default if not specified */  /*statements*/;  end;

LEAVE 指令可以用來結束迴圈,像c語言的break,而ITERATE則像continue。

1968: Algol 68

Algol68 很類似現在的for語言了:

FOR i FROM 1 BY 2 TO 3 WHILE i≠4 DO ~ OD


1970: Pascal

for Counter := 1 to 5 do  (*statement*);

1972: C/C++

for (initialization; condition; increment/decrement)    statement

1972: Smalltalk

1980: Ada

for Counter in 1 .. 5 loop   -- statementsend loop;

1980: Maple

Maple有兩種型式的for迴圈,一個是指標一定範圍的值,另一個是指標一定大小的容器。第一種:


for i from f by b to t while w do    # loop bodyod;

第二種:

for e in c while w do    # loop bodyod;


1982: PostScript

他的for迴圈 [initial] [increment] [limit] { ... } for 初始化一個內部的變數, 並且執行到他不大於限制的值(若遞增為負則以此類推)。[2]

1 1 6 {STATEMENTS} for

1983: Ada 83 and above

procedure Main is  Sum_Sq : Integer := 0;begin  for I in 1 .. 9999999 loop     if Sum_Sq <= 1000 then      Sum_Sq := Sum_Sq + I**2    end if;  end loop;end;

1984: MATLAB

for i = 1:5      -- statementsend

1987: Perl

for ($counter = 1; $counter <= 5; $counter++) { # implictly or predefined variable  # statements;}for (my $counter = 1; $counter <= 5; $counter++) { # variable private to the loop  # statements;}for (1..5) { # variable impicitly called $_; 1..5 creates a list of these 5 elements  # statements;}statement for 1..5; # almost same (only 1 statement) with natural language orderfor my $counter (1..5) { # variable private to the loop  # statements;}


1988: Mathematica

Do[f[x], {x, 0, 1, 0.1}]


For[x= 0 , x <= 1, x += 0.1,    f[x]]

1989: Bash

*第一種for i in 1 2 3 4 5do    # must have at least one command in loop    echo $i  # just print value of idone
*第二種for (( i = 1; i <= 5; i++ ))do    # must have at least one command in loop    echo $i  # just print value of idone

1990: Haskell

forM_ [1..5] $ \indx -> do statements


如果你想要用更正式的方式存 [1..5]的內容,一個比較官方的方式為:

import Control.Monad as MforLoopM_ :: Monad m => a -> (a -> Bool) -> (a -> a) -> (a -> m ()) -> m ()forLoopM_ indx prop incr f = do        f indx        M.when (prop next) $ forLoopM_ next prop incr f  where          next = incr indx

並且可以這樣使用:

  forLoopM_ (0::Int) (< len) (+1) $ \indx -> do -- whatever with the index

1991: Oberon-2, Oberon-07, or Component Pascal

FOR Counter := 1 TO 5 DO  (* statement sequence *)END

1991: Python

for counter in range(1, 6):  # range(1, 6) gives values from 1 to 5 inclusive (but not 6)  # statements

1993: AppleScript

repeat with i from 1 to 5-- statementslog iend repeat

1993: Lua

for i = start, stop, interval do     -- statementsend

這個程式碼

for i = 1, 5, 2 do     print(i)end

即會印出:

1 3 5


1995: Java

for (int i = 0; i < 5; i++) {    //perform functions within the loop;    //can use the statement 'break;' to exit early;    //can use the statement 'continue;' to skip the current iteration}

1995: JavaScript

JavaScript 支援像是C語言的三個參數的迴圈,並且支援break和continue。

for (let i = 0; i < 5; i++) {    // ...}

1995: PHP

for ($i = 0; $i <= 5; $i++){  for ($j = 0; $j <= $i; $j++)  {    echo "*";  }  echo "<br>";}

1995: Ruby

for counter in 1..5  # statementsend5.times do |counter|  # counter iterates from 0 to 4  # statementsend1.upto(5) do |counter|  # statementsend

1996: OCaml

請參考[3]

 (* for_statement := "for" ident '='  expr  ( "to" ∣  "downto" ) expr "do" expr "done" *)for i = 1 to 5 do    (* statements *)  done ;;for j = 5 downto 0 do    (* statements *)  done ;;

1998: ActionScript 3

for (var counter:uint = 1; counter <= 5; counter++){  //statement;}

參考文獻

https://web.archive.org/web/20180906124543/http://terms.naer.edu.tw/detail/2337520/

參見