Java for 循环，同时将变量保持在一个范围内

Question

我尝试运行两个 for 循环，迭代诸如彩色大正方形(例如 300x300)之类的东西，并将其替换为较小正方形(例如 100x100)的颜色(或像素)，这就是 k 和 l 所代表的。

本质上，我想知道如何保持 k 和 l 在 0-100 之间运行，并在达到 100 后重新启动，同时又保持 i 和 j 始终运行。我尝试使用 4 个嵌套 for 循环，但它无法正常工作，尽管我开始认为这可能是一个解决方案，但效率非常低。

如果这听起来有点令人困惑，请告诉我，我会尽力解释得更清楚，谢谢。

请原谅伪代码

for (i=0; i < width; i++)
        for (j=0; i< height; j++)
           set(i, j , pixel(k,l));

Answer 1

问题似乎是将一个图像平铺到另一个图像上。您有目标图像尺寸的 width 和 height，因此假设 sourceWidth 和 sourceHeight 是源图像的尺寸(在您的示例中为 100 x 100)。

要平铺图像，您需要 k == i % sourceWidth 和 l == j % sourceHeight，以便从源图像读取的像素“包裹”围绕”的边界。这些应该是invariant conditions 。满足它们的最简单方法是直接这样声明它们:

for(int i = 0; i < width; ++i) {
    int k = i % sourceWidth;
    for(int j = 0; j < height; ++j) {
        int l = j % sourceHeight;
        set(i, j, pixel(k, l));
    }
}

这会执行大量 % 操作，效率可能相当低，但它为我们提供了一段正确的代码进行转换。如果我们递增 k 和 l，则需要两个属性来维持不变量:

1. k 和 i 一致递增； l 和 j 一致递增。
2. 当k达到sourceWidth时，它必须回绕到0，对于l和sourceHeight也是如此。<

for(int i = 0, k = 0; i < width; ++i, ++k) {
    if(k == sourceWidth) { k = 0; }
    for(int j = 0, l = 0; j < height; ++j, ++l) {
        if(l == sourceHeight) { l = 0; }
        set(i, j, pixel(k, l));
    }
}

请注意，for 循环初始化器和步进器现在为两个循环声明和更新两个变量。 Java 中允许这样做。

这可能比执行大量 % 操作更快，但请注意使用 if 语句进行分支 can also slow down an algorithm ，因此您可能需要对其进行基准测试以确保确定。

在源图像的尺寸为 2 的幂的特殊情况下，我们可以通过快速按位运算获得相同的结果:i % sourceWidth 将相当于 i & (sourceWidth - 1):

// special case: sourceWidth and sourceHeight are powers of 2
int wMask = sourceWidth - 1, hMask = sourceHeight - 1;
for(int i = 0, k = 0; i < width; ++i, ++k) {
    for(int j = 0, l = 0; j < height; ++j, ++l) {
        set(i, j, pixel(i & wMask, j & hMask));
    }
}