死循環（endless loop）

死循環

• 死循環就是一個無法結束的循環。(endless loop / infinite loop)
• 出現死循環是因為沒有設置好結束條件，循環的結束條件很重要，要充分考慮各種邊界情況。

以上一篇隨筆中的習題（找到 n 個可以被整除的數）為例，如果缺少累計次數的條件，那么就會讓條件表達式永遠滿足，這樣程序就會永遠執行。這樣就會產生一個死循環。

public class FindDivEndless {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 5;
        int dividend = 100;
        int divisor = 89;

        int found = 0;

        while(found<n) {
            if(dividend%divisor == 0) {
                System.out.println(dividend + "可以被" + divisor + "整除。商為" + (dividend/divisor));
            }
            dividend++;
        }
    }
}

 

一個特殊的例子

• 用 while 找出 5 個能被 20 0000 0000 整除的數
• 程序最終依然會結束

public class FindNDivNotEndless {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 5;

        int dividend = 100;
        int divisor = 2000000000; // 數值會溢出int的取值范圍

        int found = 0;

        while (found < n) {

            if (dividend % divisor == 0) {
                found++;
                System.out.println(dividend + "可以被" + divisor + "整除。商為" + (dividend / divisor));
            }

            dividend++;
        }
    }
}

 

 出現這種情況的原因是，20億接近 int 的最大取值，再往下累加就會導致數值溢出。

按照二進制的加法，那么加着加着，最高位就會是1，而在計算機中，二進制數值是用補碼的形式表示和存儲的，

因此最高位符號位是1時，就變成了負數，這就是為什么第二個找到的數是負數的原因。

於是，如果不僅僅找5個可以被整除的數時，就會不斷的1、 -1、 0、 1、 -1 這樣重復下去。

那么又如何解決數值溢出而產生負數結果的問題呢？

 

使用 break 語句結束循環

• break語句可以結束任何循環
• 不考慮負數的情況，使用 break 解決問題

public class FindNDivBetter {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 5;

        int dividend = 100;
        int divisor = 2000000000;

        int found = 0;

        String start = "從" + dividend + "開始，";

        while (found < n) {
            // 當被除數數值溢出時，跳出整個while循環。
            if (dividend < 0) {
                System.out.println("被除數溢出，計算結束！");
                break;
            }

            if (dividend % divisor == 0) {
                found++;
                System.out.println(dividend + "可以被" + divisor + "整除。商為" + (dividend / divisor));
            }

            dividend++;
        }

        System.out.println(start + "共找到" + found + "個可以被" + divisor + "整除的數。");
        System.out.println(dividend); // 結果是-2147483648，確實是一個負數。
    }
}