Lua 控制结构：3.4 循环结构 - while 循环

在 Lua 编程语言中，控制结构是程序逻辑的核心部分。循环结构允许我们重复执行一段代码，直到满足特定条件为止。while 循环是 Lua 中最基本的循环结构之一，它在条件为真时持续执行代码块。本文将详细探讨 while 循环的语法、使用场景、优缺点以及注意事项，并提供丰富的示例代码。

1. while 循环的基本语法

while 循环的基本语法如下：

while condition do
    -- 循环体
end

condition 是一个布尔表达式，当其值为 true 时，循环体内的代码将被执行。
do 关键字后面跟随的是循环体，包含了需要重复执行的代码。
end 关键字用于结束 while 循环。

示例代码

以下是一个简单的 while 循环示例，计算从 1 到 5 的和：

local sum = 0
local i = 1

while i <= 5 do
    sum = sum + i
    i = i + 1
end

print("从 1 到 5 的和是: " .. sum)  -- 输出: 从 1 到 5 的和是: 15

在这个示例中，i 从 1 开始，每次循环将其加 1，直到 i 大于 5。循环体内的代码将 i 的值累加到 sum 中。

2. 使用场景

while 循环适用于以下场景：

未知循环次数：当循环的次数在开始时未知，且依赖于某个条件的变化时，while 循环是一个理想的选择。
等待条件满足：在某些情况下，程序可能需要等待某个条件满足，例如等待用户输入或等待某个事件发生。

示例代码

以下示例展示了如何使用 while 循环等待用户输入一个有效的数字：

local number

while true do
    print("请输入一个数字:")
    number = io.read("*n")  -- 读取一个数字
    if number then
        break  -- 如果输入有效，退出循环
    else
        print("无效输入，请重新输入。")
        io.read()  -- 清空输入缓冲区
    end
end

print("您输入的数字是: " .. number)

在这个示例中，程序会持续提示用户输入，直到用户输入一个有效的数字为止。

3. 优点与缺点

优点

灵活性：while 循环可以处理未知的循环次数，适用于多种场景。
简单易懂：语法简单，易于理解，适合初学者。

缺点

可能导致无限循环：如果条件永远为真，可能会导致程序陷入无限循环，造成程序崩溃或无响应。
性能问题：在某些情况下，while 循环可能会导致性能问题，尤其是在循环体内执行复杂操作时。

4. 注意事项

确保条件会变：在使用 while 循环时，务必确保循环条件在某个时刻会变为 false，以避免无限循环。
使用 break 语句：可以使用 break 语句提前退出循环，尤其是在需要根据某些条件动态决定是否继续循环时。
输入验证：在处理用户输入时，确保对输入进行验证，以避免程序因无效输入而崩溃。

示例代码

以下示例展示了如何使用 break 语句提前退出循环：

local count = 0

while true do
    count = count + 1
    print("当前计数: " .. count)
    
    if count >= 10 then
        print("计数达到 10，退出循环。")
        break
    end
end

在这个示例中，程序会持续计数，直到计数达到 10 时使用 break 语句退出循环。

5. 总结

while 循环是 Lua 中一种强大而灵活的控制结构，适用于多种场景。通过合理使用 while 循环，可以有效地处理未知循环次数的情况。然而，开发者在使用时需谨慎，确保循环条件能够在适当的时候变为 false，以避免无限循环的发生。通过本文的示例和讨论，希望能帮助您更好地理解和使用 Lua 中的 while 循环。