Java基础—控制流程语句(条件语句与循环结构)

时间:2021-08-21 12:20:49

  与任何程序设计语言一样,Java使用条件语句和循环结构确定控制流程。Java的控制流程结构与C和C++的控制流程机构一样,只有很少的例外情况。没有goto语句,但break语句可以带标签,可以利用它实现从内层循环跳出的目的(这种情况C语言采用goto语句实现)。另外,Java SE 5.0还添加了一种变形的for循环,在C或者C++中没有这类循环。它有点类似于C#中的foreach循环。

1.块作用域

  在学习控制结构之前,需要了解块(block)的概念。

  块(即复合语句)是指由一对花括号括起来的若干条简单的Java语句。块确定了变量的作用域。一个块可以嵌套在另一个块中。下面就是在main方法中嵌套另一个语句块的示例:

public static void main(String[]  args){
int n;
...
{
int k;
...
} //k is only defined up to here
}

  但是,不能在嵌套的两个块中声明同名的变量。例如,下面的代码就有错误,而无法通过编译:

public static void main(String[]  args){
int n;
...
{
int k;
int n;
...
} //error -- cannot redefine n in inner block
}

2.条件语句

  在Java中,条件语句的格式为:

if (condition) statement

  这里的条件必须用括号括起来。

  与绝大多数程序设计语言一样,Java常常希望在某个条件为真时执行多条语句。在这种情况下,应该使用块语句(block statement),格式为:

{
statement1
statement2
...
}

  例如:

if (youSales >= target){
performance = "Satisfactory";
bonus = 100;
}

  当youSales大于或等于target时,将执行括号中的所有语句。在Java中,比较常见的条件语句格式还有:

  if (condition) statement1 else statement2

  例如:

if (youSales >= target){
performance = "Satisfactory";
bonus = 100;
} else {
performance = "Unsatisfactory";
bonus = 0;
}

  其中else部分是可选的,else字句与 最邻近的if构成一组。所以,在重复的交替出现 if...else...if...时,用一对括号将会使代码更加清晰。

if (youSales > 2 * target){
performance = "How";
bonus = 200;
} else if (youSales > 1.5 * target){
performance = "are";
bonus = 150;
} else if (youSales > target){
performance = "you";
bonus = 100;
} else{
performance = "?";
bonus = 0;
}

3.循环

  ①、while循环

  当条件为true时,while循环执行一条语句(也可以是一个语句块)。常用的格式为:

  while (condition) statement;

  如果开始循环条件的值就为false,则while循环体一次也不执行,例如:

while (balance < goal){
balance += payment;
double interest = balance + interestRate / 10;
balance += interest;
years++;
}
System.out.println(years + "years.");

  从上述例子可以看得出来,只有满足 balance < goal 这个条件时,才会执行while循环体中的语句,否则,一次也不执行。

  while循环语句首先检测的是循环条件。因此,循环体中的代码有可能不被执行。如果希望循环体至少执行一次,则应该将检测条件放在最后。使用do/while循环语句可以实现这种操作方式。

  ②、do/while 循环

  它的语法格式为:

  do statement while (condition);

  这种循环语句先执行语句(通常是一个语句块),再检测循环条件;然后重复语句,再检测循环条件,以此类推。例如:

do {
balance += payment;
double interest = balance + interestRate / 10;
balance += interest;
years++;
// print current balance
...
// ask if ready to retire and input
...
} while ("N".equals(input));

  只要输入的字母是 N,循环就重复执行。这是一个至少执行一次的循环示例。

  ③、for循环

  for循环语句是支持迭代的一种通用结构,利用每次迭代之后更新的计数器或类似的变量来控制迭代次数。如下面程序所示:

for (int i = 1; i <=10; i++)
System.out.println(i); // 将 1~10 输出到屏幕上

  for循环的第1部分通常用于对计数器初始化;第2部分给出每次新一轮循环执行前要检测的循环条件;第3部分指示如何更新计数器。

  与C++一样,尽管Java允许在for循环各个部分放置任何表达式,但有一条不成文的规则:for语句的3个部分应该对同一个计数器变量进行初始化、检测和更新。若不遵守这一规则,编写的循环往往晦涩难懂。

  当for语句的第1部分中声明了一个变量之后,这个变量的作用域就为for循环的整个循环体。

for (int i = 1; i <= 10; i++){
...
}
// i no longer defined here

  特别指出,如果在for循环语句内部定义了一个变量,这个变量就不能在循环体之外使用。因此,如果希望在for循环体之外使用循环计数器的最终值,就要确保这个变量在循环语句的前面且在外部声明!

int i;
for (i = 1; i <= 10; i++){
...
}
// i still defined here

  另一方面,可以在各自独立的不同for循环中定义同名的变量:

for (int i = 1; i <= 10; i++){
...
} ... for (int i = 11; i <= 20; i++){ // ok to defined another variable named i
...
}

  for循环语句只不过是while循环的一种简化形式。例如:

for (int i = 10; i > 0; i--)
System.out.println("Counting down ..." + i); //可以重写为: int i = 10;
while (i > 0){
System.out.println("Counting down ..." + i);
i--;
}

  ④、For each循环

  Java SE 5.0增加了一种功能很强的循环结构,可以用来一次处理数组中的每个元素(其他类型的元素集合亦可),而不必为指定下标值而分心。这种增强的 for 循环的语句格式为:

  for (variable : collection) statement

  定义一个变量用于暂存集合中的每一个元素,并执行相应的语句(当然,也可以是语句块)。collection这一表达式必须是一个数组或者是一个实现了Iterable 接口的类对象(例如ArrayList)。例如:

int[] a = {2,3,4,5,6,7,8};
for (int element : a){
System.out.println(element); // for each element in a
}

  ⑤、多重选择: switch语句

  在处理多个选项时,使用 if/else 结构显得有些笨拙。Java有一个与C/C++完全一样的switch语句。

  例如,如果建立一个包含4个选项的菜单系统,就应该使用下列代码:

Scanner in = new Scanner(System.in);
System.out.println("Select an option (1,2,3,4)");
int choice = in.nextInt();
switch (choice){
case 1:
...
break;
case 2:
...
break;
case 3:
...
break;
case 4:
...
break;
default:
// bad input
...
break;
}

  switch 语句将从与选项值想匹配的case标签处开始执行直到遇到break语句,或者执行到switch语句的结束处为止。如果没有相匹配的case标签,而有default子句,就执行这个子句。

  注意:有可能触发多个case分支。如果case分支语句的末尾没有break语句,那么就会执行下一个case分支语句。这种情况相当危险,常常会引发错误。为此,我们在程序中从不使用switch语句。

  在JDK 7 开始之前,case标签必须是整数或枚举常量,不能测试字符串。但JDK 7以后,我们可以针对字符串使用switch语句了。当switch语句中使用枚举常量时,不必再每个标签中指明枚举名,可以由switch的表达式值确定。例如:

Size sz = ...;
switch (sz){
case SMALL: //no need to use Size.SMALL
...
break;
...
}

  ⑥、中断控制流程语句

  Java语言中增加了一条带标签的break语句,用于退出循环语句。例如:

while (years <= 100){
balance += payment;
double interest = balance + interestRate / 10;
balance += interest;
if (balance >= goal) break;
years++;
}

  在循环开始时,如果years > 100,或者在循环体中balance >= goal,则退出循环语句。

  与C++不同,Java还提供了一种带标签的break语句,用于跳出多重嵌套的循环语句。有时候,在嵌套很深的循环语句中会发生一些不可预料的事情,此时可能更加希望跳到嵌套的所有循环语句之外。通过添加一些额外的条件判断实现各层循环的检测很不方便。

  这里有一个示例说明了break语句的工作状态。请注意,标签必须放在希望跳出的最外层循环之前,并且必须紧跟一个冒号。

Scanner in = new Scanner(System.in);
int n;
read_data:
while (...) { // this loop statement is tagged with the label
...
for (...){
System.out.print("Enter a number >= 0:");
n = in.nextInt();
if (n < 0){ // should never happen-cannot go on
break read_data;
// break out of read_data loop
...
}
}
// this statement is executed immediately after the labeled break
if (n < 0){
// deal with bad situation
} else{
// carry out normal processing
}
}

  如果输入有误,通过执行带标签的break跳到带标签的语句块末尾。对于任何使用break语句的代码都需要检测循环是正常结束,还是有break跳出。

  事实上,可以将标签应用到任何语句中,甚至可以应用到if语句或者块语句中

label:
{
...
if (condition) break label; //exits block
...
}
// jumps here when the break statement executes

  最后,还有一个 continue 语句。与break语句一样,它将中断正常的控制流程。continue 语句将控制转移到最内层循环的首部(俗话讲,就是终止本次循环,进入下一次循环)。例如:

Scanner in = new Scanner(System.in);
int n;
int sum;
while (){
System.out.print("Enter a number :");
n = in.nextInt();
if (n < 0) continue;
sum += n; // not executed if n < 0
}

  如果 n < 0,则 continue 语句越过了当前循环体的剩余部分,立刻跳到循环首部,进行下一次循环。如果将 continue 用于 for 循环中,就可以跳到 for 循环的 "更新" 部分。例如:

for (count = 1; count <=100; count++){
System.out.print("Enter a number, -1 to quit :");
n = in.nextInt();
if (n < 0) continue;
sum += n; // not executed if n < 0
}

  如果n < 0,则 continue 语句跳到 count++语句。当然,还有一种带标签的 continue 语句,将跳到与标签匹配的循环首部。