C# 教學 – C# 迴圈 (loop)
學習 for、while、do-while迴圈基礎
介紹
此篇文章幫助讀者全面了解和掌握C#中的迴圈。不僅將從最基礎的for迴圈開始介紹，還會深入探討更複雜的while和do-while迴圈。每一種迴圈都將配有詳細的程式碼範例和實際應用場景，讓讀者能夠直觀地理解它們在解決實際問題中的作用。
此外，本篇還將深入探討控制迴圈流程的關鍵語句，如break和continue。將透過豐富的範例展示這些語句如何精確控制迴圈的行為，從而提高程式碼的效率和可讀性。這些深入的分析將幫助讀者不僅學會使用這些工具，而且能夠靈活運用它們來優化和創新自己的編程方案。
總之，通過本篇文章的學習，讀者將能夠掌握C#迴圈的核心概念，並學會如何在各種編程挑戰中靈活應用這些強大的工具。
Outline
- C# 迴圈 – 基本概念（Basic Concepts of C# Loops）
- 不同類型的C#迴圈（Types of Loops in C#）
- C# For迴圈詳解（In-Depth: C# For Loop）
- C# While迴圈與Do-While迴圈（Understanding C# While and Do-While Loops）
- 迴圈控制語句（Loop Control Statements in C#）
- 常見問題解答（FAQs on C# Loops）
- 總結（Conclusion）
- 參考資料（References）
C# 迴圈 – 基本概念（Basic Concepts of C# Loops）
在深入探索C#中迴圈的不同類型之前，讓我們先了解一下迴圈的基本概念。迴圈是程式設計中一種基礎結構，它允許我們重複執行一段程式碼多次，直到滿足特定條件。這不僅使我們能夠有效地處理重複任務，還能在處理大量數據時提高程式的效率和簡潔性。(建議先閱讀C# 變數宣告、C# 條件陳述式，有助於本文章的理解)
為什麼使用迴圈？
在C#中，迴圈主要用於兩種情況：
- 重複執行：當需要多次執行相同的操作時，如計算數字的總和、遍歷數組或列表中的元素。
- 條件處理：當需要根據特定條件重複執行操作，直到條件不再成立，如等待用戶輸入或檢查某個條件是否滿足。
C# 迴圈 – 類型
在C#中，主要有三種類型的迴圈：
- For迴圈：用於當你提前知道需要執行迴圈的確切次數時。它通過一個初始化的變量、一個條件表達式和一個增量表達式來控制迴圈的執行。
- While迴圈：當希望迴圈繼續執行直到特定條件不再滿足時使用。它在每次迴圈開始前檢查條件。
- Do-While迴圈：與while迴圈類似，但它在每次迴圈結束後檢查條件，確保迴圈至少執行一次。
C# 迴圈 – 基本結構
每種迴圈都有其獨特的結構，但它們都遵循以下基本模式：
- 初始化表達式：設置迴圈開始前的初始條件。
- 條件表達式：決定迴圈是否應該繼續執行。
- 迭代表達式：在每次迴圈的結束時更新某些變量（通常是在for迴圈中使用）。
- 迴圈體：要重複執行的程式碼塊。
以上是C# 迴圈的基本概念。
不同類型的C#迴圈（Types of Loops in C#）
C#提供了多種迴圈結構，每種迴圈都有其獨特的使用場景和優勢。了解這些迴圈及其適用情況對於寫出高效和清晰的C#代碼至關重要。
1. For迴圈
For迴圈是C#中最常用的迴圈類型之一。它的結構簡潔，非常適合在已知迴圈次數的情況下使用。其基本語法如下：
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for (初始化; 條件; 迭代器) { // 迴圈體 } |
- 初始化：設置計數器的初始值。
- 條件：決定迴圈是否繼續執行的條件。
- 迭代器：在每次迴圈結束時更新計數器。
For迴圈適合遍歷數組、集合或任何需要預定次數迭代的場景。
2. While迴圈
While迴圈在其條件為真時將持續執行。這種迴圈更適合於迴圈次數未知或依賴於動態條件的場景。其基本結構為：
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while (條件) { // 迴圈體 } |
While迴圈在每次迭代前檢查條件。如果條件一開始就不滿足，迴圈體將不會執行。
3. Do-While迴圈
Do-While迴圈與While迴圈類似，但它至少執行一次迴圈體，然後再檢查條件。這使得Do-While迴圈適合於至少需要執行一次操作的情況。其結構如下：
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do { // 迴圈體 } while (條件); |
在這種結構中，即使條件最初是假的，迴圈體也會至少執行一次。
選擇合適的C#迴圈
下方是幫各位整理迴圈類型中的使用時機、優點、情境:
| 迴圈類型 | 使用時機 | 優點 | 範例情境 |
|---|---|---|---|
| For迴圈 | 當您知道迴圈需要執行的確切次數時。通常用於遍歷數組或集合。 | 提供一個簡潔的方式來初始化迴圈變量、設置終止條件和定義迴圈的增量或減量步驟。 | 對一個固定大小的數據集合進行操作，或按順序訪問集合中的每個元素。 |
| While迴圈 | 當迴圈的終止條件依賴於動態數據或程序運行時的狀態時。 | 適合於迴圈次數不確定或依賴於外部條件的情況。 | 讀取檔案直到結尾，或者等待用戶輸入。 |
| Do-While迴圈 | 當至少需要執行迴圈一次，之後再根據某些條件判斷是否繼續時。 | 確保迴圈體至少執行一次，即使條件一開始就不滿足。 | 至少需要一次的用戶互動，比如菜單選擇。 |
決策因素
選擇迴圈時，考慮以下因素：
- 迴圈次數的確定性：如果迴圈次數固定或容易計算，選擇for迴圈。如果迴圈次數取決於不確定的條件，則考慮while或do-while迴圈。
- 程式碼可讀性：選擇可以使您的代碼更容易理解和維護的迴圈類型。
- 性能考慮：雖然在現代編程中迴圈類型對性能的影響微乎其微，但在極端情況下，選擇最適合您特定需求的迴圈結構可能會有所幫助。
以上是不同類型的C#迴圈的基礎。
C# For迴圈詳解（In-Depth: C# For Loop）
For迴圈是C#中最基本且廣泛使用的迴圈形式之一，它提供了一種高效的方法來重複執行代碼塊特定次數。For迴圈的典型用途包括遍歷數組、集合或執行任何預定次數的重複操作。
For迴圈的基本結構
For迴圈的基本語法結構如下：
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for (初始化表達式; 條件表達式; 迭代表達式) { // 迴圈體 } |
- 初始化表達式：在迴圈開始前只執行一次。通常用於設置計數器的初始值。
- 條件表達式：在每次迴圈開始前評估。如果條件為真，則執行迴圈體；如果為假，則結束迴圈。
- 迭代表達式：在每次迴圈執行完畢後執行。通常用於更新計數器。
使用範例
讓我們看一個簡單的例子來演示for迴圈的使用：
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for (int i = 0; i < 5; i++) { Console.WriteLine("迴圈迭代：" + i); } |
這個例子中，迴圈將打印出數字0到4。迴圈開始時，i被初始化為0。在每次迴圈後，i增加1 (i++)，直到i小於5的條件不再滿足。
實用技巧
- 範圍迭代：For迴圈可以用於遍歷數組或集合的元素。例如，使用for迴圈遍歷一個數組的所有元素。
- 嵌套迴圈：for迴圈可以嵌套在另一個for迴圈內部，這在處理多維數據結構時特別有用。
- 迴圈控制：可以使用break和continue語句來控制迴圈的執行。break用於立即結束迴圈，而continue用於跳過當前迭代並繼續下一次迴圈。
結語
C#的for迴圈真的超級實用和靈活，特別適合做各種重複的事情和遍歷數據。只要你搞懂了它是怎麼運作的，並且學會怎麼巧妙地用它，就能寫出既簡潔又有效率的C#代碼，讓寫成式變得更加輕鬆。
C# While迴圈與Do-While迴圈（Understanding C# While and Do-While Loops）
在C#中，while迴圈和do-while迴圈提供了更加靈活的方式來執行基於條件的重複操作。這兩種迴圈在某些情境下比for迴圈更適合，特別是在迴圈的次數不是事先確定的情況下。
While迴圈
While迴圈在每次迴圈開始前檢查條件，只有在條件為真時才執行迴圈體。這意味著如果初始條件不成立，迴圈體可能一次都不執行。
基本語法結構：
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while (條件) { // 迴圈體 } |
如果條件始終為真，迴圈將無限循環。因此，確保在迴圈體內部有使條件最終變為假的機制是很重要的。
範例：
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int i = 0; while(i < 5) { Console.WriteLine(i); i++; } |
這個例子將打印數字0到4。迴圈每次執行時，變量i都會增加，直到不再滿足i < 5的條件。
Do-While迴圈
Do-while迴圈至少執行一次迴圈體，然後再檢查條件。這是它與while迴圈的主要區別。
基本語法結構：
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do { // 迴圈體 } while (條件); |
即使條件一開始就不滿足，迴圈體也至少執行一次。
範例：
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int i = 0; do { Console.WriteLine(i); i++; } while (i < 5); |
這個例子的效果與前面的while迴圈相同，但即使初始條件為假，迴圈體也至少會執行一次。
選擇While還是Do-While
選擇使用while或do-while迴圈通常取決於是否需要迴圈至少執行一次。如果迴圈的開始取決於某個條件，使用while迴圈；如果至少需要執行一次迴圈操作，即使條件一開始就不成立，則使用do-while迴圈。
迴圈控制語句（Loop Control Statements in C#）
在C#中，迴圈控制語句是用來管理迴圈的執行流程的工具。最常見的兩種迴圈控制語句是break和continue，它們在迴圈的行為控制中扮演著關鍵角色。
Break語句
break語句用於立即結束迴圈的執行，無論是在for迴圈、while迴圈或do-while迴圈中。當迴圈遇到break語句時，會跳出迴圈體，不再執行後續的迭代。
應用範例：
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for (int i = 0; i < 10; i++) { if (i == 5) { break; } Console.WriteLine(i); } |
在這個例子中，當i達到5時，迴圈會因為break語句而終止，因此只會打印出0到4的數字。
Continue語句
continue語句用於跳過迴圈的當前迭代並繼續執行下一次迭代。它不會終止迴圈，而是跳過迴圈體中continue之後的代碼，直接進行下一次迭代的條件判斷。
應用範例：
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1 2 3 4 5 6 7 8 |
for (int i = 0; i < 10; i++) { if (i % 2 == 0) { continue; } Console.WriteLine(i); } |
這個例子中，continue會跳過所有i為偶數的情況，因此只有1、3、5、7和9被打印出來。
使用建議
在使用這些迴圈控制語句時，重要的是要確保它們不會導致不可預料的行為或無限循環。合理地使用break和continue可以使代碼更加清晰、更易於理解，並可以處理更複雜的邏輯條件。
常見問題解答（FAQs on C# Loops）
Q1: 在C#中，什麼時候應該使用for迴圈而不是while迴圈？
A: 您應該使用for迴圈當您知道迴圈需要執行的確切次數或範圍。for迴圈提供了一個簡潔的方式來初始化計數器、設置終止條件，並定義每次迭代後的更新。相比之下，while迴圈更適合於迴圈次數未知或依賴於動態條件的情況。
Q2: 如何避免在C#中出現無限迴圈？
A: 為了避免無限迴圈，您應該確保迴圈的條件最終會變為假。在while和do-while迴圈中，這意味著迴圈內部必須有某種機制來改變條件，導致其最終不滿足。在for迴圈中，確保迭代表達式會使迴圈最終達到終止條件。
Q3: C#中的break和continue有什麼不同？
A: break語句用於完全終止迴圈的執行，而continue語句僅跳過迴圈當前迭代的剩餘部分並繼續下一次迭代。使用break時，控制會跳出迴圈體；使用continue時，迴圈將執行其下一次的迭代判斷。
Q4: 在C#中，do-while迴圈有什麼獨特之處？
A: Do-while迴圈的獨特之處在於它至少會執行迴圈體一次，即使迴圈的條件在一開始就不滿足。這是因為條件檢查是在迴圈體執行後進行的。這使得do-while迴圈特別適合於那些至少需要執行一次操作的情況，然後再基於某些條件決定是否繼續。
Q5: 如何在C#迴圈中處理異常或錯誤？
A: 在C#迴圈中處理異常，您可以在迴圈體內使用try-catch塊。當迴圈體內的代碼拋出異常時，控制會轉移到catch塊，您可以在此處理異常。根據您的需求，您可以選擇在捕獲異常後終止迴圈，或者忽略異常並繼續迴圈的下一次迭代。
總結（Conclusion）
隨著這篇文章”C# 迴圈“一步步深入探索了C#中的迴圈概念，從for迴圈的基礎到while和do-while迴圈的靈活應用，再到迴圈控制語句的精確管理，我們現在擁有了一個更全面的視角來理解這些強大的編程工具。通過本文的學習，希望您不僅能夠掌握迴圈的技術細節，更重要的是能夠理解如何在實際的編程中靈活運用這些知識。(延伸閱讀: C# 迴圈效能分析)