四层循环字节数组组合技巧

本文深入剖析了四层嵌套while循环遍历字节数组时仅输出14行而非预期38416种组合的根本原因——内层计数器未在外层迭代开始前重置，导致循环提前终止；并给出了两种切实可行的解决方案：一是修复嵌套逻辑，在每次进入内层循环前显式将对应变量归零；二是采用更优雅、可扩展的单循环+14进制分解法，将四维组合映射为0到38415的整数序列再逐位还原，不仅彻底规避重置错误，还大幅提升代码可读性、可维护性与并行潜力，堪称处理此类固定基数全排列问题的工程最佳实践。

本文详解为何原四层 while 循环仅输出 14 行结果，并提供两种可靠解决方案：修复嵌套重置逻辑，以及用单循环+模运算高效生成全部 14⁴ = 38416 种组合。

你遇到的问题并非逻辑错误，而是变量状态未重置导致的循环提前终止。原始代码中，moveSet[1]、moveSet[2] 和 moveSet[3] 在首次内层循环结束后持续保持为 14（即超出 < 14 条件），后续外层迭代时，内层 while 的条件立即失败，导致对应层级循环体完全跳过——因此只有 moveSet[0] == 0 时的 14 次输出（moveSet[3] 从 0 到 13），之后 moveSet[0] 增至 1，但 moveSet[1] 仍为 14，第二层 while(moveSet[1] < 14) 直接不执行，整个内三层被跳过。

✅ 正确做法：每次进入更外层循环前，显式将所有内层计数器重置为 0：

public static void iterateThroughMoves() {
    byte[] moveSet = {0, 0, 0, 0};

    while (moveSet[0] < 14) {
        moveSet[1] = 0; // ← 关键：重置第2位
        while (moveSet[1] < 14) {
            moveSet[2] = 0; // ← 关键：重置第3位
            while (moveSet[2] < 14) {
                moveSet[3] = 0; // ← 关键：重置第4位
                while (moveSet[3] < 14) {
                    System.out.println(Arrays.toString(moveSet));
                    moveSet[3]++;
                }
                moveSet[2]++;
            }
            moveSet[1]++;
        }
        moveSet[0]++;
    }
}

⚠️ 注意事项：

• byte 类型范围是 -128 ~ 127，14 完全安全，但若将来扩展上限（如 ≥ 128），需改用 int 或显式类型转换；
• 上述修复后总迭代次数为 14 × 14 × 14 × 14 = 38,416，符合预期；
• 嵌套过深（尤其 ≥ 4 层）易出错且难维护，推荐更通用的替代方案。

? 更优雅的解法：使用单层 for 循环 + 进制分解思想。将四维组合视为「14 进制」的 4 位数，从 0 到 14⁴−1 编号，再逐位取模还原：

public static void iterateThroughMovesOptimized() {
    int total = 14 * 14 * 14 * 14; // 38416
    for (int i = 0; i < total; i++) {
        byte[] moveSet = new byte[4];
        moveSet[3] = (byte) (i % 14);           // 个位（最低位）
        moveSet[2] = (byte) ((i / 14) % 14);    // 十位
        moveSet[1] = (byte) ((i / 14 / 14) % 14); // 百位
        moveSet[0] = (byte) ((i / 14 / 14 / 14) % 14); // 千位（最高位）
        System.out.println(Arrays.toString(moveSet));
    }
}

该方法优势明显：
✔️ 无嵌套，逻辑清晰，易于扩展（如改为 5 位只需增加一行）；
✔️ 避免手动重置错误；
✔️ 时间复杂度相同，但常数开销更低（无重复赋值）；
✔️ 天然支持并行化（如 IntStream.range(0, total).parallel().forEach(...)）。

总结：嵌套循环必须严格管理各层变量的生命周期——外层推进时，内层应“归零重启”。而对固定基数的全排列问题，进制映射法是更健壮、可扩展的工程实践。

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