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JavaScript 循环

在编程中，循环是一种基础且强大的结构，它允许我们重复执行特定的代码块，直到满足某个条件为止。JavaScript提供了多种循环方式，适用于不同的场景。掌握这些循环结构对于编写高效的JavaScript代码至关重要。

为什么需要循环？​

想象一下，如果你需要打印数字1到100，没有循环的话，你需要写100行几乎相同的代码。使用循环，你只需几行代码就能完成同样的任务。循环使代码更简洁、更易于维护，同时也提高了程序的性能。

JavaScript 中的循环类型​

JavaScript主要提供以下几种循环结构：

  1. for 循环
  2. while 循环
  3. do-while 循环
  4. for...in 循环
  5. for...of 循环
  6. 数组方法（如forEach、map、filter等）

让我们一一详细了解每种循环的使用方法和适用场景。

for循环​

for循环是最常用的循环类型之一，尤其当你知道循环需要执行的次数时。

基本语法​

for (初始化; 条件; 递增/递减) {
    // 循环体，当条件为true时执行
}

示例​

// 打印1到5的数字
for (let i = 1; i <= 5; i++) {
    console.log(i);
}

输出：

1
2
3
4
5

for循环的组成部分​

  1. 初始化：在循环开始前执行一次，通常用于初始化计数器。
  2. 条件：在每次循环迭代前检查，如果为true则继续循环，否则退出循环。
  3. 递增/递减：在每次循环体执行后执行，通常用于更新计数器。
提示

for循环的三个部分都是可选的，但分号是必须的。例如，for (;;) { ... }创建一个无限循环。

实际应用示例：遍历数组​

const fruits = ['苹果', '香蕉', '橙子', '葡萄', '芒果'];

for (let i = 0; i < fruits.length; i++) {
    console.log(`第${i+1}个水果是：${fruits[i]}`);
}

输出：

第1个水果是：苹果
第2个水果是：香蕉
第3个水果是：橙子
第4个水果是：葡萄
第5个水果是：芒果

while循环​

while循环在指定条件为真时重复执行代码块。它最适合当你不确定循环需要执行多少次时使用。

基本语法​

while (条件) {
    // 循环体，当条件为true时执行
}

示例​

let i = 1;
while (i <= 5) {
    console.log(i);
    i++;
}

输出：

1
2
3
4
5

实际应用示例：猜数字游戏​

const targetNumber = Math.floor(Math.random() * 10) + 1;
let guess = 0;
let attempts = 0;

// 模拟用户猜测，直到猜对为止
while (guess !== targetNumber) {
    guess = Math.floor(Math.random() * 10) + 1; // 随机生成1-10的猜测数字
    attempts++;
    console.log(`尝试 #${attempts}: 猜测 ${guess}`);
}

console.log(`恭喜！猜对了目标数字 ${targetNumber}，共用了 ${attempts} 次尝试。`);
警告

使用while循环时，务必确保循环条件最终会变为false，否则将创建无限循环，可能导致浏览器或程序崩溃。

do-while循环​

do-while循环与while循环相似，但它会先执行一次循环体，然后再检查条件。这确保循环体至少执行一次。

基本语法​

do {
    // 循环体，至少执行一次
} while (条件);

示例​

let i = 1;
do {
    console.log(i);
    i++;
} while (i <= 5);

输出：

1
2
3
4
5

与while循环的区别​

当条件一开始就为false时，while循环不会执行循环体，而do-while循环会执行一次循环体。

let i = 6;

// while循环
while (i <= 5) {
    console.log(`while: ${i}`);
    i++;
}

// 重置i
i = 6;

// do-while循环
do {
    console.log(`do-while: ${i}`);
    i++;
} while (i <= 5);

输出：

do-while: 6

实际应用示例：用户输入验证​

function simulateUserInput() {
    // 模拟用户输入，随机返回一个有效或无效的值
    return Math.random() > 0.5 ? "有效输入" : "";
}

let userInput;
let attempt = 0;

do {
    attempt++;
    userInput = simulateUserInput();
    console.log(`尝试 #${attempt}: 用户输入为 "${userInput}"`);
} while (userInput === "");

console.log(`收到有效输入：${userInput}，共尝试 ${attempt} 次`);

for...in 循环​

for...in循环主要用于遍历对象的属性。

基本语法​

for (let key in object) {
    // 使用key访问object[key]
}

示例：遍历对象属性​

const person = {
    firstName: "张",
    lastName: "三",
    age: 30,
    city: "北京"
};

for (let key in person) {
    console.log(`${key}: ${person[key]}`);
}

输出：

firstName: 张
lastName: 三
age: 30
city: 北京
注意

不建议使用for...in循环遍历数组，因为它也会遍历数组的非数字属性和原型链上的属性。如果要遍历数组，应使用for循环、for...of循环或数组方法。

for...of 循环​

ES6引入的for...of循环用于遍历可迭代对象（如数组、字符串、Map、Set等）。

基本语法​

for (let value of iterable) {
    // 使用value
}

示例：遍历数组​

const fruits = ['苹果', '香蕉', '橙子'];

for (let fruit of fruits) {
    console.log(fruit);
}

输出：

苹果
香蕉
橙子

示例：遍历字符串​

const message = "Hello";

for (let char of message) {
    console.log(char);
}

输出：

H
e
l
l
o

for...of 与 for...in 的区别​

  • for...in循环遍历对象的可枚举属性（键）。
  • for...of循环遍历可迭代对象的值。
const arr = ['a', 'b', 'c'];

// 添加一个非数字属性
arr.test = "不是数组元素";

// for...in遍历键（包括非数字属性）
for (let key in arr) {
    console.log(`for...in: ${key} -> ${arr[key]}`);
}

// for...of只遍历值（不包括非数字属性）
for (let value of arr) {
    console.log(`for...of: ${value}`);
}

输出：

for...in: 0 -> a
for...in: 1 -> b
for...in: 2 -> c
for...in: test -> 不是数组元素
for...of: a
for...of: b
for...of: c

数组迭代方法​

除了传统的循环结构外，JavaScript数组还提供了多种内置方法用于迭代。这些方法更加简洁和功能化。

forEach()​

forEach()方法对数组的每个元素执行一次提供的函数。

const numbers = [1, 2, 3, 4, 5];

numbers.forEach(function(number, index) {
    console.log(`索引 ${index} 的值是: ${number}`);
});

输出：

索引 0 的值是: 1
索引 1 的值是: 2
索引 2 的值是: 3
索引 3 的值是: 4
索引 4 的值是: 5

map()​

map()方法创建一个新数组，其结果是该数组中的每个元素调用一次提供的函数后的返回值。

const numbers = [1, 2, 3, 4, 5];
const doubled = numbers.map(function(number) {
    return number * 2;
});

console.log("原始数组:", numbers);
console.log("加倍后:", doubled);

输出：

原始数组: [1, 2, 3, 4, 5]
加倍后: [2, 4, 6, 8, 10]

filter()​

filter()方法创建一个新数组，其包含通过所提供函数实现的测试的所有元素。

const numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];
const evenNumbers = numbers.filter(function(number) {
    return number % 2 === 0;
});

console.log("所有数字:", numbers);
console.log("偶数:", evenNumbers);

输出：

所有数字: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
偶数: [2, 4, 6, 8, 10]

其他数组方法​

JavaScript还有其他有用的数组迭代方法，如reduce()、some()、every()等。这些方法各自有特定的用途，值得学习掌握。

循环控制语句​

JavaScript提供了两个特殊的语句来控制循环的执行流程：break和continue。

break​

break语句用于完全终止当前循环。

for (let i = 1; i <= 10; i++) {
    if (i === 5) {
        console.log("遇到数字5，终止循环");
        break;
    }
    console.log(i);
}

输出：

1
2
3
4
遇到数字5，终止循环

continue​

continue语句用于跳过当前迭代，直接进入下一次迭代。

for (let i = 1; i <= 5; i++) {
    if (i === 3) {
        console.log("跳过数字3");
        continue;
    }
    console.log(i);
}

输出：

1
2
跳过数字3
4
5

嵌套循环​

可以在一个循环内部包含另一个循环，这称为嵌套循环。外层循环的每次迭代都会完整执行一次内层循环。

// 打印乘法表（1-5）
for (let i = 1; i <= 5; i++) {
    let row = "";
    for (let j = 1; j <= 5; j++) {
        row += `${i}x${j}=${i*j}\t`;
    }
    console.log(row);
}

输出：

1x1=1   1x2=2   1x3=3   1x4=4   1x5=5
2x1=2   2x2=4   2x3=6   2x4=8   2x5=10
3x1=3   3x2=6   3x3=9   3x4=12  3x5=15
4x1=4   4x2=8   4x3=12  4x4=16  4x5=20
5x1=5   5x2=10  5x3=15  5x4=20  5x5=25
备注

嵌套循环的时间复杂度是外层循环次数乘以内层循环次数，例如上面的例子复杂度为O(n²)，当数据量大时要谨慎使用。

循环的性能考虑​

不同的循环在性能上有细微差别，但对于大多数应用来说，选择循环类型更应基于代码清晰度和适用场景，而不是微小的性能差异。

一般来说：

  1. 传统的for循环通常是最快的，特别是当你需要控制步长时。
  2. 数组方法（如forEach、map等）虽然可能稍慢，但代码更简洁、更容易理解。
  3. 避免在循环中修改循环变量（除了循环控制语句）。
  4. 当处理大数据集时，考虑使用for循环而非forEach以获得更好的性能。

实际应用案例：购物车总价计算​

下面是一个使用循环处理购物车数据的实例，展示了几种不同循环方式的应用：

const cart = [
    { name: "T恤", price: 99, quantity: 2 },
    { name: "牛仔裤", price: 199, quantity: 1 },
    { name: "运动鞋", price: 299, quantity: 1 },
    { name: "帽子", price: 59, quantity: 3 }
];

// 使用for循环计算总价
let totalWithFor = 0;
for (let i = 0; i < cart.length; i++) {
    totalWithFor += cart[i].price * cart[i].quantity;
}
console.log(`使用for循环计算的总价: ¥${totalWithFor}`);

// 使用for...of循环计算总价
let totalWithForOf = 0;
for (let item of cart) {
    totalWithForOf += item.price * item.quantity;
}
console.log(`使用for...of循环计算的总价: ¥${totalWithForOf}`);

// 使用forEach计算总价
let totalWithForEach = 0;
cart.forEach(item => {
    totalWithForEach += item.price * item.quantity;
});
console.log(`使用forEach计算的总价: ¥${totalWithForEach}`);

// 使用reduce计算总价
const totalWithReduce = cart.reduce((sum, item) => {
    return sum + (item.price * item.quantity);
}, 0);
console.log(`使用reduce计算的总价: ¥${totalWithReduce}`);

输出：

使用for循环计算的总价: ¥873
使用for...of循环计算的总价: ¥873
使用forEach计算的总价: ¥873
使用reduce计算的总价: ¥873

总结​

循环是JavaScript编程的基础构建块之一，掌握不同类型的循环及其适用场景对于编写高效的代码至关重要：

  • for循环：当你知道循环需要执行的精确次数时使用。
  • while循环：当你不知道循环需要执行多少次但知道循环条件时使用。
  • do-while循环：当你需要循环体至少执行一次时使用。
  • for...in循环：用于遍历对象的属性。
  • for...of循环：用于遍历数组或其他可迭代对象的值。
  • 数组方法：如forEach、map、filter等，提供了更简洁、更功能化的迭代方式。

选择合适的循环类型可以使代码更简洁、更易于理解和维护。

练习题​

为了巩固对循环的理解，尝试完成以下练习：

  1. 使用for循环打印出1到100之间的所有偶数。
  2. 使用while循环计算1到10的所有整数之和。
  3. 使用for...of循环找出数组[12, 5, 8, 130, 44]中的最大值。
  4. 使用filter和map方法筛选出数组[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]中的偶数并将它们加倍。
  5. 编写一个函数，接收一个正整数n，并使用循环打印出n阶乘的结果。

进阶资源​

通过持续练习和应用，你将能够熟练运用JavaScript中的各种循环结构，编写更高效、更简洁的代码。