【Kotlin】第3課－迴圈

迴圈是程式流程控制的一環，用來重複執行相似的工作。Kotlin 提供的迴圈種類與 Java 相同，有「while」、「do-while」與「for」。此外 Kotlin 也提供了範圍敘述及迴圈標籤的語法，讓可讀性更佳。本文就來認識它們。

一、while 迴圈

Kotlin 的 while 迴圈跟 Java 一模一樣，每一次的循環之前會檢查條件式，筆者在此就簡單帶過。下面的範例是計算存款與利息的總和，情境是本金10萬元，利率2%，每年複利一次，存5年。

var money = 100000.0
val rate = 0.02
val year = 5

var i = 1
while (i <= year) {
    money += money * rate
    i++
}

println(money)

二、do-while 迴圈

Kotlin 的 do-while 迴圈也與 Java 相同。它至少會執行一次，且在每次的循環後才檢查條件式。筆者這裡也簡單帶過，情境沿用第一節存款利息的範例。

var money = 100000.0
val rate = 0.02
val year = 5

var i = 1
do {
    money += money * rate
    i++
} while (i <= year)

println(money)

三、範圍

在學習 for 迴圈前，需要先認識 Kotlin 的「範圍」敘述。Java 的 for 迴圈用了如 int i=0; i<10; i=i+1 的語法，使得每次循環的 i 值都不同。而範圍敘述融合了這三項，執行迴圈時透過類似 for each 的語法給予 i 值。

範圍類似數學上用大於、小於和等於定義的「區間」，只是加入了大小順序的概念。它也像陣列一樣可以逐一取出元素（迭代）。以下介紹相關語法的使用方式。

1. ..：
   用於遞增，寫法如「1..5」
   順序為1、2、3、4、5
2. downTo：
   用於遞減，寫法如「5 downTo 1」
   順序為5、4、3、2、1
3. until：
   用於遞增，寫法如「1 until 5」
   順序為1、2、3、4
4. step：
   搭配以上語法，可以改變遞增減的量，寫法如「1..5 step 2」
   順序為1、3、5

Kotlin 的 for 迴圈需要搭配「範圍」來使用。第四節將用程式碼示範，讀者會更清楚它們的效果。

四、for 迴圈

Kotlin 的 for 迴圈，寫法跟 Java 有一些差別。它會透過「in」語法，按照順序讀取該範圍內的值，賦予給迴圈的臨時變數，與 for each 的概念相似。

以下是遞增迴圈的範例，相關的語法包含「..」、「until」與「step」。

// 印出1、2、3、4、5
for (i in 1..5) {
    println(i)
}

// 範圍到5之前，印出1、2、3、4
for (i in 1 until 5) {
    println(i)
}

// 間隔2，印出1、3、5
for (i in 1..5 step 2) {
    println(i)
}

// 範圍到9之前，間隔3，印出1、4、7
for (i in 1 until 9 step 3) {
    println(i)
}

以下是遞減迴圈的範例，相關的語法包含「downTo」與「step」。

// 印出5、4、3、2、1
for (i in 5 downTo 1) {
    println(i)
}

// 間隔2，印出5、3、1
for (i in 5 downTo 1 step 2) {
    println(i)
}

若想透過自己的變數來定義 for 迴圈的範圍，可以寫成如下。

val length = 5

// 印出0、1、2、3、4
for (i in 0 until length) {
    println(i)
}

五、跳出或循環指定的迴圈

有時我們會需要一層以上的迴圈來完成工作，例如在二維陣列中走訪元素。但若在內層迴圈執行到一半時就想結束，並繼續外層迴圈的新循環或是再跳出，可能會宣告一個作為旗標（flag）用途的變數來處理。

根據這種做法，以下的程式是累計九九乘法表的乘積，按照1x1、1x2、1x3、…、2x1的順序持續累計。若加總值剛好遇到24的倍數，就把目前的值印出來，並中止該被乘數的累計，轉往下一個。

var total = 0

for (i in 1..9) {
    var flag = false
    
    for (j in 1..9) {
        total += i * j

        flag = (total % 24 == 0)
        if (flag) {
            println(total)
            break
        }
    }

    if (flag) {
        continue
    }

    println("第${i}部份已結束")
}

若透過 flag 變數的做法，會有點麻煩，程式碼也長了一些。但 Kotlin 提供了特別的語法，我們可以給迴圈加上「標籤」（Label），並在內部指定要「break」或「continue」哪一個迴圈。因此上面的範例能改寫成如下。

var total = 0

multiplicand@ for (i in 1..9) {
    for (j in 1..9) {
        total += i * j

        if (total % 24 == 0) {
            println(total)
            continue@multiplicand
        }
    }

    println("第${i}部份已結束")
}

透過「@」符號，對外層迴圈添加標籤，筆者取名為 multiplicand（被乘數）。接著在內部使用 break 或 continue 語法時，再簡單地加上迴圈標籤，就能跳離或循環指定的迴圈，十分方便。在第4課的第四節，也會以二維陣列為對象來使用這種標籤，讀者可以參考。

除了 for 迴圈，while 與 do-while 迴圈也能利用這種添加標籤的方式。

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