122.Java_控制语句

控制语句

0.前定义

语句块(有时叫做复合语句)，是用花括号扩起的任意数量的简单Java语句。

块确定了局部变量的作用域。块中的程序代码，作为一个整体，是要被一起执行的。

块可以被嵌套在另一个块中，但是不能在两个嵌套的块内声明同名的变量。

语句块可以使用外部的变量，而外部不能使用语句块中定义的变量，因为语句块中定义的变量作用域只限于语句块。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int n;
        int a;
        {
            int k;
            int n; //编译错误：不能重复定义变量n
        } //变量k的作用域到此为止
    }
} 

Java里的语句可分为以下六类

• 方法调用语句：如：System.out.println(" Hello");
• 表达式语句：表示式尾加上分号。比如赋值语句：x=23;
• 复合语句：可以用{ }把一些语句括起来构成复合语句， 如：{ z=123+x; System.out.println("How are you"); }
• 空语句：一个分号也是一条语句，称做空语句。
• 控制语句：控制语句分为条件分支语句、开关语句和循环语句。
• package语句和 import语句：它们和类、对象有关，package是java放在哪，import指定导入包

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1.综述

流程控制语句是用来控制程序中各语句执行顺序的语句，可以把语句组合成能完成一定功能的小逻辑模块。

控制语句分为三类：顺序、选择和循环。
顺序结构：代表“先执行a，再执行b”的逻辑。
选择结构：代表“如果…，则…”的逻辑，
循环结构：代表“如果…，则再继续…”的逻辑。

递归结构：自己调用自己
迭代结构：不停调用另一个

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2.介绍

2.1  选择结构

选择结构用于判断给定的条件，然后根据判断的结果来控制程序的流程。

有如下结构：
if单选择结构
if-else双选择结构
if-else if-else多选择结构
switch结构

 

2.1.1  if单选择结构

if语句是单条件分支语句，即根据一个条件来控制程序执行的流程

if(布尔表达式){
    语句块
} 

if语句对布尔表达式进行一次判定，

若判定为真，则执行{}中的语句块，否则跳过该语句块
 

        if(count >= 10 && count <= 15) { //错误写法：10<=count<=15
            System.out.println("1");
        } 

注意：如果if语句不写{}，则只能作用于后面的第一条语句。

　　　表达式的值必须是boolean型的；不能用0代表false；用1代表true；

 

//例子2将变量a，b，c内存中的数值按大小顺序进行互换（从小到大排列）。 
public class Example3_2 {
   public static void main(String args[]) {
      int a = 9,b = 5,c = 7,t=0;
      if(b<a) {
        t = a;  a = b; b = t;
      }
      if(c<a) {
        t = a; a = c;c = t;
      }
      if(c<b) {
        t = b;  b = c; c = t;
      }        
    System.out.println("a="+a+",b="+b+",c="+c);
   }
}

 2.1.2  if-else双选择结构

if-else 语句是双条件分支语句，即根据一个条件来控制程序执行的流程

if(布尔表达式){
    语句块1
}else{
       语句块2
} 

当布尔表达式为真时，执行语句块1，否则，执行语句块2。也就是else部分。
 

if (a<b) {
            System.out.println(a);
} else {
            System.out.println(b);
}
 

注意：条件运算符有时候可用于代替if-else

 System.out.println((a<b)?a:b); 

2.1.3 if-else if-else多选择结构  

if-else-if 语句是多条件分支语句，即根据多个条件来控制程序执行的流程

 if(布尔表达式1) {
     语句块1;
 } else if(布尔表达式2) {
     语句块2;
 }……else if(布尔表达式n){
     语句块n;
} else {
     语句块n+1;
} 

当布尔表达式1为真时，执行语句块1;否则，判断布尔表达式2，当布尔表达式2为真时，执行语句块2;否则，继续判断布尔表达式3······;如果1~n个布尔表达式均判定为假时，则执行语句块n+1，也就是else部分。
 

if (age < 15) {
            System.out.println("儿童");
        } else if (age < 25) {
            System.out.println("青年");
        } else if (age < 45) {
            System.out.println("中年");
        } else if (age < 65) {
            System.out.println("中老年");
        } else if (age < 85) {
            System.out.println("老年");
        } else {
            System.out.println("老年");
        } 

 

2.1.4 switch多选择结构

switch 语句是单条件多分支的开关语句

它的一般格式定义如下(其中break语句是可选的）：

switch(表达式)
{
   case 常量值1:
               若干个语句
               break;
   case  常量值2:
               若干个语句
               break;
    ...
   case  常量值n:
              若干个语句
              break;
   default:
         若干语句
}

说明：

1)表达式的值必须是：byte，short， Int，char不能是String或者long型的； （与int兼容类型）

2)default语句放的位置是任意的。

3)检查时case 常量必须与switch表达式 可用的类型相同。

4)switch语句会根据表达式的值从相匹配的case标签处开始执行，

一直执行到break语句处或者是switch语句的末尾。

如果表达式的值与任一case值不匹配，则进入default语句(如果存在default语句的情况)。
 

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        char c = 'a';
        int rand = (int) (26 * Math.random());
        char c2 = (char) (c + rand);
        System.out.print(c2 + ": ");
        switch (c2) {
        case 'a':
        case 'e':
        case 'i':
        case 'o':
        case 'u':
            System.out.println("元音");
            break;
        case 'y':
        case 'w':
            System.out.println("半元音");
            break;
        default:
            System.out.println("辅音");
        }
    }
}

注意：

1）根据表达式值的不同可以执行许多不同的操作。

switch语句中case标签在JDK1.5之前必须是整数(long类型除外)或者枚举，不能是字符串，

在JDK1.7之后允许使用字符串(String)。

2）当布尔表达式是等值判断的情况，可以使用if-else if-else多选择结构或者switch结构，

如果布尔表达式区间判断的情况，则只能使用if-else if-else多选择结构。

//例子4使用了switch语句判断用户从键盘输入的正整数是否为中奖号码。 
import java.util.Scanner;
public class Example3_4{
      public static void main(String args[]) {
      int number = 0;
      System.out.println("输入正整数(回车确定)");
      Scanner reader = new Scanner(System.in);
      number = reader.nextInt();
      switch(number) {
            case 9 :
            case 131 :
            case 12 :       System.out.println(number+"是三等奖");
                                  break;
             case 209 :
             case 596 :
             case 27 :      System.out.println(number+"是二等奖");
                                  break;
             case 875 :
             case 316 :
             case 59 :       System.out.println(number+"是一等奖");
                                   break;
              default:       System.out.println(number+"未中奖");
      }
   }
} 

2.2 循环结构

循环结构分两大类，一类是当型，一类是直到型。
 当型： 当布尔表达式条件为true时，反复执行某语句，当布尔表达式的值为false时才停止循环，比如：while与for循环。
 直到型： 先执行某语句， 再判断布尔表达式，如果为true，再执行某语句，如此反复，直到布尔表达式条件为false时才停止循环，比如do-while循环。

 

2.2.1 while循环

while (布尔表达式) {
    循环体;
} 

在循环刚开始时，会计算一次“布尔表达式”的值，若条件为真，执行循环体。而对于后来每一次额外的循环，都会在开始前重新计算一次。

        int  i = 0;
        int  sum = 0;
        // 1+2+3+…+100=?
        while (i <= 100) {
            sum += i;//相当于sum = sum+i;
            i++;
        }  

注意：语句中应有使循环趋向于结束的语句，否则会出现无限循环–––"死"循环。 

2.2.2 do-while循环

do {
        循环体;
 } while(布尔表达式) ; 

do-while循环结构会先执行循环体，然后再判断布尔表达式的值，若条件为真，执行循环体，当条件为假时结束循环。
 

        int i = 0;
        int sum = 0;
        do {
            sum += i; // sum = sum + i
            i++;
        } while (i <= 100);//此处的；不能省略
        System.out.println("Sum= " + sum); 

注意：while与do-while的区别

do-while循环的循环体至少执行一次

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        //while循环：先判断再执行
        int a = 0;
        while (a < 0) {
            System.out.println(a);
            a++;
        }
        System.out.println("-----");
        //do-while循环：先执行再判断
        a = 0;
        do {
            System.out.println(a);
            a++;
        } while (a < 0);
    } 

 

2.2.3 for循环

for (初始表达式; 布尔表达式; 迭代因子) {
      循环体;
} 

for循环语句是支持迭代的一种通用结构，是最有效、最灵活的循环结构。

for循环在第一次反复之前要进行初始化，即执行初始表达式;

随后，对布尔表达式进行判定，若判定结果为true，则执行循环体，

否则，终止循环;

最后在每一次反复的时候，进行某种形式的“步进”，即执行迭代因子。
A. 初始化部分设置循环变量的初值
B. 条件判断部分为任意布尔表达式
C. 迭代因子控制循环变量的增减

for循环在执行条件判定后，先执行的循环体部分，再执行步进。
 

        //求1-100之间的累加和
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            sum += i;
        }
        System.out.println("Sum= " + sum); 

注意：
1）在控制表达式的初始化和步进控制部分，可以使用一系列由逗号分隔的表达式，而且那些表达式均会独立执行。
        1. 无论在初始化还是在步进部分，语句都是顺序执行的。
        2. 尽管初始化部分可设置任意数量的定义，但都属于同一类型。
        3. 约定:只在for语句的控制表达式中写入与循环变量初始化，条件判断和迭代因子相关的表达式。
        4.初始化部分、条件判断部分和迭代因子可以为空语句，但必须以“;”分开

public class Test {
    public static void main(String[] args) { 
        for(int i = 1, j = i + 10; i < 5; i++, j = i * 2) {
            System.out.println("i= " + i + " j= " + j); 
        } 
    }
} 

2）无限循环

for ( ; ; ) {    // 无限循环: 相当于 while(true)
            System.out.println("北京尚学堂");)
} 

3）初始化变量的作用域

for ( int i=1; i<10; i++) {               
System.out.println("1");
}
System.out.println(i+“、”)
//编译错误，无法访问在for循环中定义的变量i 

 

2.2.4 嵌套循环

在一个循环语句内部再嵌套一个或多个循环，称为嵌套循环。

while、do-while与for循环可以任意嵌套多层。

 for (int i=1; i <=5; i++) {
            for(int j=1; j<=5; j++){
                System.out.print(i+"  ");
            }
            System.out.println();
 } 

 

2.2.5 break语句和continue语句

1）在任何循环语句的主体部分，均可用break控制循环的流程。

break用于强行退出循环，不执行循环中剩余的语句。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int total = 0;//定义计数器
        System.out.println("Begin");
        while (true) {
            total++;//每循环一次计数器加1
            int i = (int) Math.round(100 * Math.random());
            //当i等于88时，退出循环
            if (i == 88) {
                break;
            }
        }
        //输出循环的次数
        System.out.println("Game over， used " + total + " times.");
    }
} 

2）continue 语句用在循环语句体中，用于终止某次循环过程，

即跳过循环体中尚未执行的语句，

接着进行下一次是否执行循环的判定。

注意事项
      1. continue用在while，do-while中，continue 语句立刻跳到循环首部，越过了当前循环的其余部分。
      2. continue用在for循环中，跳到for循环的迭代因子部分。

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        int count = 0;//定义计数器
        for (int i = 100; i < 150; i++) {
            //如果是3的倍数，则跳过本次循环，继续进行下一次循环
            if (i % 3 == 0){
                continue;
            }
            //否则（不是3的倍数），输出该数
            System.out.print(i + "、");
            count++;//没输出一个数，计数器加1
            //根据计数器判断每行是否已经输出了5个数
            if (count % 5 == 0) {
                System.out.println();
            }
        }
    }
} 

3)“标签”是指后面跟一个冒号的标识符，例如：“label:”。
对Java来说唯一用到标签的地方是在循环语句之前。

而在循环之前设置标签的理由是：在其中嵌套另一个循环，

由于break和continue关键字通常只中断当前循环，

但若随同标签使用，它们就会中断到存在标签的地方。

public class Test {
    public static void main(String args[]) {
        outer: for (int i = 101; i < 150; i++) {
            for (int j = 2; j < i / 2; j++) {
                if (i % j == 0){
                    continue outer;
                }
            }
            System.out.print(i + "  ");
        }
    }
} 

4）goto关键字很早就在程序设计语言中出现。尽管goto仍是Java的一个保留字，但并未在Java语言中得到正式使用;Java没有goto语句。然而，在break和continue这两个关键字的身上，仍然能看出一些goto的影子---带标签的break和continue。      
在 “goto有害”论中，最有问题的就是标签，而非goto， 随着标签在一个程序里数量的增多，产生错误的机会也越来越多。 但Java标签不会造成这方面的问题，因为它们的活动场所已被限死，不可通过特别的方式到处传递程序的控制权。

 

 

2.3 递归结构

1）递归是一种常见的解决问题的方法，即把问题逐渐简单化。

递归的基本思想就是“自己调用自己”，一个使用递归技术的方法将会直接或者间接的调用自己。
利用递归可以用简单的程序来解决一些复杂的问题。比如：斐波那契数列的计算、汉诺塔、快排等问题。

 2）递归结构包括两个部分：
      1.定义递归头。解答：什么时候不调用自身方法。如果没有头，将陷入死循环，也就是递归的结束条件。
      2.递归体。解答：什么时候需要调用自身方法。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        long d1 = System.currentTimeMillis();  
        System.out.printf("%d阶乘的结果:%s%n", 10, factorial(10));
        long d2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.printf("递归费时：%s%n", d2-d1);  //耗时：32ms
    }
    /** 求阶乘的方法*/
    static long  factorial(int n){
        if(n==1){//递归头
            return 1;
        }else{//递归体
            return n*factorial(n-1);//n! = n * (n-1)!
        }
    }
}

使用循环求n!
public class Test23 {
    public static void main(String[] args) {
        long d3 = System.currentTimeMillis();
        int a = 10;
        int result = 1;
        while (a > 1) {
            result *= a * (a - 1);
            a -= 2;
        }
        long d4 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(result);
        System.out.printf("普通循环费时：%s%n", d4 - d3);
    }
}

   

3）递归的缺陷
简单的程序是递归的优点之一。

但是递归调用会占用大量的系统堆栈，内存耗用多，

在递归调用层次多时速度要比循环慢的多，所以在使用递归时要慎重

4）注意事项
任何能用递归解决的问题也能使用迭代解决。

当递归方法可以更加自然地反映问题，并且易于理解和调试，并且不强调效率问题时，可以采用递归;
在要求高性能的情况下尽量避免使用递归，递归调用既花时间又耗内存。

参考：

https://www.cnblogs.com/zhizhan/p/4892886.html