Java 多重迴圈（巢狀迴圈）執行機制圖解與程式碼範例

Java 中的多重迴圈（Nested Loop）是指在一個迴圈內部再嵌套另一個迴圈。最常見的是雙層 for 迴圈，外層控制行，內層控制列，執行順序為外層執行一次，內層完整跑完一圈。

執行流程圖解

for (int i = 0; i < 3; i++) {      // 外層：i = 0, 1, 2
    for (int j = 0; j < 2; j++) {  // 內層：j = 0, 1
        System.out.println("i=" + i + ", j=" + j);
    }
}
// 輸出順序：
// i=0, j=0
// i=0, j=1   ← 內層跑完一圈
// i=1, j=0
// i=1, j=1   ← 內層跑完一圈
// i=2, j=0
// i=2, j=1   ← 內層跑完一圈

關鍵觀念

• 內層迴圈的初始化、條件判斷、遞增每次外層迴圈進入時都會重新執行。
• 若內層使用 break，僅跳出內層；若需跳出外層，需使用標籤 break outer;。
• 時間複雜度為 O(n*m)，資料量大時需注意效能。

實務應用場景

• 二維陣列/矩陣操作（矩陣乘法、轉置）
• 排列組合生成（雙重迴圈產生座標對）
• 巢狀資料結構遍歷（如樹狀結構的層級處理）

進階：多重迴圈優化技巧

1. 將不變的計算移出內層迴圈（Loop-invariant code motion）。
2. 若順序無關，考慮平行串流 IntStream.range(0, n).parallel().forEach(...)。
3. 避免在內層進行昂貴的 I/O 或資料庫操作，改為批次處理。