For迴圈

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

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：

作為無窮迴圈

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) COUNTER
8    FORMAT( I2 )
9  CONTINUE

Fortran 77 或之後的版本，也可能寫成：

do counter = 1, 5
  write(*, '(i2)') counter
end 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 200
199        SUM SQ = SUM SQ + I**2
200      PRINT 206, SUMSQ
206      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
   -- statements
end 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 body
od;

第二種：

for e in c while w do
    # loop body
od;

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 
     -- statements
end

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 order
for 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 5
do
    # must have at least one command in loop
    echo $i  # just print value of i
done

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

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 M

forLoopM_ :: 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
	-- statements
	log i
end repeat

1993: Lua

for i = start, stop, interval do
     -- statements
end

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
  # statements
end

5.times do |counter|  # counter iterates from 0 to 4
  # statements
end

1.upto(5) do |counter|
  # statements
end

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

^ For loops in C++. [2016-03-06]. （原始内容存档于2016-03-05）.
^ PostScript Language Reference. Addison-Wesley Publishing Company. : 596. ISBN 0-201-37922-8.
^ OCaml expression syntax. [2016-03-06]. （原始内容存档于2013-04-12）.

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

參見

Foreach循环

[1] For loops in C++. [2016-03-06]. （原始内容存档于2016-03-05）.

[2] PostScript Language Reference. Addison-Wesley Publishing Company. : 596. ISBN 0-201-37922-8.

[3] OCaml expression syntax. [2016-03-06]. （原始内容存档于2013-04-12）.

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[2]

[3]