計算機最擅長做的事情就是“重復”——像兒童一樣不厭其煩地重復做一件事，而且重復的速度很快，可以在1毫秒內列出你的全部Facebook好友。 本章將學習如何用有限的幾個塊來編寫可以重復執行的程序，而不必反復拷貝粘貼同一段代碼；還將學習與列表有關的操作，如給電話號碼列表中的每個號碼發送一條短信，以及為列表項排序。通過學習，你將了解到如何用循環塊來有效地簡化程序。  ## **控制程序的執行：分支及循環** 在前幾章中，我們學習了用一組事件處理程序來定義應用中的行為：事件以及對事件做出響應的函數。在這些響應函數中，程序通常不是按照線性的順序執行，有些程序塊只能在滿足某些條件時才能執行。 重復塊是程序的另一種非線性運行方式。就像if及ifelse塊讓程序產生分支一樣，重復塊讓程序循環執行，換句話說，在執行完一組指令后，重新跳回到這組指令的起點并再次運行，如圖20-1所示。在應用的運行過程中，內部的計數器會跟蹤即將執行的下一步操作，因此，對于整個事件處理程序來說，從頭至尾的每一步操作都在程序計數器的監控之下（有條件地）完成。程序計數器隨著這些重復執行的塊循環，不斷地重復這些功能。  **圖 20-1　讓程序循環執行的重復塊** 在App Inventor中有兩種類型的重復塊：foreach及while.foreach，其作用是對列表中的每一項實施某些特定的操作，如，向電話號碼列表中的每個號碼發送一條短信。 塊while的應用比foreach要普遍，while塊中的程序塊會一直重復運行，直到某個條件不再滿足。while塊可用于數學公式的計算，如求n個連續自然數的和，或求n的階乘，此外，while也可以用于同時處理兩個列表；foreach每次只能處理一個列表。 ## **使用foreach對列表實施迭代** 在第18章里，我們討論了一個“隨機撥號”應用。這種隨機撥打朋友電話的方式有時能撥通，但如果你有一個像我這樣的朋友，這種呼叫卻不總是能得到應答。可以采取另一種方式，給所有列表中的朋友發短信說“想你”，然后看誰最先回復你（或許還有更令人愉快的方式！）。 這個應用可以通過點擊一次按鈕向多個朋友發送短信，最簡單的方法是，先寫好發給一個人的代碼塊，然后拷貝粘貼并修改接收人的電話號碼，如圖20-2所示。  **圖 20-2　拷貝并粘貼向不同號碼發送短信的塊** 如果只有少量的塊，用這種“強力”的拷貝粘貼方式也還說得過去，但是像朋友列表這樣的數據表會時常變化，而你不希望每次添加或刪除一個電話號碼，都要動手去修改程序。 塊foreach提供了一個更好的解決方案，可以定義一個包括所有電話號碼的列表變量phoneNumberList，然后用foreach塊將發送一次短信的塊包圍起來，從而實現群發功能，如圖20-3所示。  **圖 20-3　使用foreach塊對列表中的每一項執行同一套指令** 上述代碼可以解讀為： 對于phoneNumberList列表中的每一項（電話號碼），設置Texting對象的PhoneNumber屬性為列表中的項，并發送該條短信。 對于foreach塊，一個必須的參數是一個列表，它所要處理的列表，將列表插入“in list”參數插槽。此時，從phoneNumberList變量的初始化塊中拖出“get global phoneNumberList”塊，并插入“in list”插槽，以便為即將發送的短信提供電話號碼列表。 foreach塊的第一行使用了foreach自帶的占位符變量，在默認情況下，變量名為item，你可以修改它，也可以就用默認值，該變量代表了列表中正在被處理的當前項。 foreach中的所有塊都將對列表中的每一項執行同樣的操作，其中的占位符變量（例子中的phoneNumber）始終保存的是當前正被處理的項。如果列表中有三項，則foreach中包含的塊將被執行三次，這些塊可以說是從屬于foreach塊，或處于foreach塊的內部，這些內部塊執行到最后一行時，我們所說的程序計數器將要循環回第一行。 ### **循環過程詳細分析** 我們來詳細地分析一下foreach塊的運行機制，因為理解循環是編程的基礎。當點擊TextGroupButton時，觸發事件處理程序，首先執行的是“set Texting1.Message to”塊，要將短信內容設置為“想你...”，這個塊只執行一次。 然后開始執行foreach塊。在foreach內部塊開始執行前，占位符變量item被設置為列表phoneNumberList的第一項（111-1111），這一步是自動完成的，代替了你自己使用select list item來調出列表項。在完成將列表中的第一項賦給item之后，foreach內部的塊開始第一次運行，Texting1.PhoneNumber屬性被設為item的值（111-1111），并發出短信。 當運行到foreach中的最后一行時（Texting1.SendMessage塊），程序將循環會到foreach的首行，并自動將列表中的下一項（222-2222）設為變量item的值，然后重復操作foreach內部的兩個塊，即發送短信“想你...”到號碼222-2222。然后程序再次循環會首行，并將item的值設為列表中的第三項（333-3333），并執行第三次重復操作，第三次發送短信。 由于列表中最后一項，即本例子中的第三項已經被處理完畢，因此foreach循環到此結束，程序將跳出循環，這意味著程序計數器將繼續下移來處理foreach下面的塊。在本例中，foreach之后沒有塊，因此整個事件處理程序結束。 ### **書寫可維護的代碼** 在最終用戶看來，使用foreach的方法還是“強力”的拷貝粘貼法，在最終結果上并無分別，但從程序員的角度來看，foreach方法讓代碼有更好的可維護性，即使數據（電話號碼列表）是動態輸入的，程序也可以適用。 可維護軟件指的是可以很容易地對軟件進行修改，而不會引入程序的漏洞。使用foreach方法，一旦需要修改短信接收人，只需要修改列表變量，而絲毫不需要修改程序的邏輯（事件處理程序）。相反，采用強力的方法，如果需要添加新的接收人，則需要在事件處理程序中添加新的塊。任何時候，只要你改動了程序的邏輯，都會冒帶來漏洞的風險。 更重要的是，即便電話列表是動態的，即，不僅是程序員，最終用戶也可以向列表中添加新的號碼，foreach方法也能奏效。在我們的例子中只有三個固定的號碼，而且號碼直接寫在了代碼中，與此相比，采用動態數據的應用，其信息來源可能是最終用戶，或其他來源。如果你要重新設計應用，讓最終用戶來輸入電話號碼，你就必須使用foreach方法，因為在你寫程序的時候，根本無法知道會有哪些號碼，因此也就無從采用強力的拷貝粘貼法。 ### **foreach的第二個例子：顯示列表** 顯示列表項最簡單的方式就是將列表變量插入Label的Text屬性，如圖20-4所示。  **圖 20-4　列表的簡單顯示方法：將列表直接插入label** 這樣做的結果是，列表項在label中顯示為一行，項之間以空格分隔，整個列表被一對括號包圍：（111-1111 222-2222 333-3333）。 這些號碼可能顯示為多行或單行，取決于號碼的多少。最終用戶能看到這個數據，也可能將它們當做電話號碼的列表，但這樣的顯示方式很不美觀。通常會將列表項分行顯示或用逗號分隔。 為了適當地顯示列表，需要將每個列表項轉換為一段帶格式的單獨的文本。文本對象通常有字母、數字、標點符號組成，但也可能包含特殊的控制字符，它們對應一些不可見的字符，如tab被表示為\t(更多關于控制字符的內容，請查閱文本表示的統一碼[Unicode]標準：[http://www.unicode.org/standard/standard.html](http://www.unicode.org/standard/standard.html))。 為了逐行顯示我們的電話號碼列表，需要一個換行符“\n”。當“\n”出現在一段文本中，意味著“到下一行來顯示后面的東西”。因此文本對象“111-1111\n222-2222\n333-3333”將顯示為： > 111-1111 > 222-2222 > 333-3333 要構造出這樣的文本對象，需要用到foreach塊，將每個列表項附加換行符后再添加到PhoneNumberLabel.Text屬性中，如圖20-5所示。  **圖 20-5　使用foreach處理列表：在每個列表項后添加換行符** 我們來跟蹤一下這些塊的作用。在第15章中討論過在程序運行過程中跟蹤變量及屬性變化的相關內容，在foreach塊中，我們考慮每一次迭代之后的值，所謂一次迭代，就是foreach循環執行一次。 在foreach之前，PhoneNumberLabel的Text屬性被初始化為空文本；從foreach開始，程序會自動將列表的第一項賦給占位符變量phoneNumber。然后將PhoneNumberLabel.Text、\n、phoneNumber連接起來之后，再將其設為PnoneNumberLabel.Text的屬性值。這樣，在完成foreach的第一次迭代后，相關的變量值如表20-1所示。 **表20-1 第一次foreach迭代之后的變量值** | phoneNumber | PhoneNumberLabel.Text | | --- | --- | | 111-1111 | \n111-1111 | 此時已經是foreach內的最后一行，程序進入第二次迭代，下一個列表項（222-2222）被設為占位符變量phoneNumber的值，并重復執行foreach內部的塊：將PhoneNumberLabel.Text的原值（\n111-1111）與“\n”及phoneNumber（此時是222-2222）連接起來。第二次迭代后，變量及屬性值如表20-2所示。 **表20-2 第二次foreach迭代之后的變量值** | phoneNumber | PhoneNumberLabel.Text | | --- | --- | | 222-2222| \n111-1111\n222-2222 | 列表中的第三項被設為phoneNumber的值，第三次重復運行foreach內部的塊，在完成最后一次迭代后，最終結果如表20-3所示。 **表20-3 第三次foreach迭代之后的變量值** | phoneNumber | PhoneNumberLabel.Text | | --- | --- | | 333-3333 | \n111-1111\n222-2222\n333-3333 | 三次迭代完成之后，label包含了所有的電話號碼，文本變得很長，在foreach執行完成后，PhoneNumberLabel.Text的顯示如下： > 111-1111 > 222-2222 > 333-3333 ## **用while實現迭代** 循環塊while的使用比foreach要稍顯復雜，但while塊的優勢在于它的通用性：foreach可以遍歷一個列表，而while可以為循環設定任意的條件。隨便舉個例子，假設你想給電話號碼表中每隔一個人發短信，foreach則做不到，但while中可以將每次循環中index的遞增值設為2。 在第18章中，條件測試的結果將返回一個值：true或false，在while-do塊中也包含了一個想if塊一樣的條件測試。如果while測試的結果為true，程序會執行while內部的塊，然后返回并再次進行條件測試。只要測試結果為true，while內部的塊就會重復運行。當測試值為false時，程序將跳出循環（如同foreach中一樣）并繼續執行while下面的塊。 ### **使用while同步處理兩個列表** 關于while的更具啟發性的例子中，涉及到了一種常見的情形，即，需要同步處理兩個列表。例如，在總統測試（第10章）應用中，有兩個分別存放問題和答案的列表，以及一個變量index來跟蹤當前的問題序號。為了同時顯示問題-答案對，需要同步遍歷兩個列表，并從兩個列表中獲取序號為index的項。foreach只允許遍歷一個列表，但在while循環中，則可以使用index從每個列表中抓取對應的項。圖20-6中顯示了用while塊逐行顯示問題-答案對的方法。  **圖 20-6　使用while循環逐行顯示問題-答案對** 由于用while替代了foreach，因而需要直接初始化index、檢查是否到達列表結尾、在每次循環中選擇各個列表中對應的項，并使得index遞增。 ### **使用while做公式計算** 這里是使用while循環的另一個例子：與列表無關的重復操作。想想看，圖20-7中的塊在做什么？高水平？要想弄清楚，就要跟蹤每一個塊（關于程序跟蹤的更多內容見第15章），隨著程序的進展，跟蹤每個變量的值。  **圖 20-7　你能說出這些塊的功能嗎？** 當變量number的值小于或等于變量N時，while中的塊將重復執行。在這個應用中，N值等于最終用戶在界面上的文本框（NTextBox）中輸入數字，假設用戶輸入3。當程序運行到while塊時，程序中的變量如表20-4所示。 **表20-4 程序運行到while塊時，各個變量的值** | N | number | tota | | --- | --- | --- | | 3 | 1 | 0 | 在第一次循環中，while塊詢問：number值小于或等于（≤）N 嗎？第一次詢問得到的結果是true，于是執行while中的塊：total值等于它現在的值（0）加上number（1），number值遞增1。第一次while循環之后，各變量的值如表20-5所示。 **表20-5 while中的塊完成第一次循環使用，各個變量的值** | N | number | total | | --- | --- | --- | | 3 | 2 | 1 | 第二次循環中，繼續測試“number≤N”,結果仍然是true（2≤3），因而while內部的塊再次運行。total值等于它自身（1）加上number（2），number繼續遞增。第二次迭代完成時，各變量的值如表20-6所示。 **表20-6 兩次循環結束時，各個變量的值** |N | number | total | | --- | --- | --- | | 3 | 3 | 3 | 程序再次返回到條件測試，這次的結果仍然是true（3≤3），于是while內的塊第三次運行。現在total值為它自身（3）加上number（3），結果為6；number遞增到4，如表20-7所示。 **表20-7 三次循環之后各個變量的值** | N | number | total | | --- | --- | --- | | 3 | 4 | 6 | 在完成第三次迭代之后，程序再次返回測試“number≤N”,或“4≤3”，此時結果為false，因此while內部的塊不再執行，事件處理程序完成。 現在該知道這些塊的作用了吧？它們在做一個最基本的數學運算：數字計算。每當用戶輸入數字，程序就給出從1到N的自然數的和，這里的N就是輸入的數。在這個例子中，我們假設用戶輸入了3，因此加和的結果是6；如果用戶輸入4，最后的結果為10。 ## **小結** 計算機擅長于做重復的事情。想象一下所有的銀行賬戶都要做利息的累計核算，所有計算學生平均績點的成績處理，以及日常生活中計算機所做的各種無計其數的重復的工作。 App Inventor 提供了兩種用于循環操作的塊。foreach塊適合于針對列表中的每一項實施一組相同的操作。與那些具體的數據相比，foreach更適合于處理抽象的列表，其編碼更具可維護性，尤其是對于動態數據來說，foreach是必需的。 與foreach相比，while則更為通用：既可以處理單個列表，也可以同步處理兩個列表，還能進行公式計算。在執行while循環時，只要條件測試結果為真，while內部的塊就會順次執行；在內部塊運行完成后，程序將返回并重新進行條件測試，直到測試結果為false，則循環結束。