3.5　选择与循环语句

到目前为止，本书所编写的程序都是简单的程序语句。如果想处理二选一或者多选一的操作，那么判断就是很好的选择；如果想处理重复的工作时，“循环”就是一个很好的选择，它可以运行相同的程序片段，还可以使程序结构化。本章将介绍选择与循环结构语句，还将学习如何利用这些不同的结构编写出有趣的程序，让程序的编写更灵活，操控更方便。

3.5.1　程序的结构

一般来说程序的结构包含3种：顺序结构、选择结构、循环结构。这三种结构有一个共同点，就是它们都只有一个入口，也只有一个出口。这些单一入、出口可以让程序易读、好维护，也可以减少调试的时间。现在以流程图的方式来让读者了解这3种结构的不同。

1．顺序结构

本书前面所讲的那些例子采用的都是顺序结构，程序自上而下逐行执行，一条语句执行完之后继续执行下一条语句，一直到程序的末尾，如图3-10所示。

顺序结构在程序设计中是最常使用到的结构，在程序中扮演了非常重要的角色，大部分的程序基本上都是依照这种由上而下的流程来设计。

2．选择结构

选择结构是根据条件的成立与否决定要执行哪些语句的一种结构，其流程图如图3-11所示。

这种结构可以依据判断条件的结构来决定要执行的语句。当判断条件的值为真时，就运行“语句1”；当判断条件的值为假时，则执行“语句2”。不论执行哪一个语句，最后都会再回到“语句3”继续执行。

【例3.26】验证选择结构

程序执行结果：

上面的程序完成了选择结果，当条件满足的时候会执行if语句中的内容，读者可以自行修改程序中x和y的内容，观察程序的运行结果。

3．循环结构

循环结构则是根据判断条件的成立与否决定程序段落的执行次数，而这个程序段落就称为循环主体。循环结构的流程图如图3-12所示。

3.5.2　选择结构

选择结构包括if、if…else及switch语句，语句中加上了选择结构之后，就像是十字路口，根据不同的选择，程序的运行会有不同的结果。

1．if语句

前面简单地介绍了if的用法。要根据判断的结构来执行不同的语句时，使用if语句就是一个很好的选择，它会准确地检测判断条件成立与否，再决定是否要执行后面的语句。

【格式3-3　if语句的格式】

若是在if语句主体中要处理的语句只有一个，则可省略左、右大括号。当判断条件的值为真（true）时，就会逐一执行大括号里面所包含的语句，if语句的流程图如图3-13所示。

选择结构中除了if语句之外，还有if…else语句。在if语句中如果判断条件成立，即可执行语句主体内的语句，但若要在判断条件不成立时可以执行其他的语句，使用if…else语句可以节省判断的时间。

2．if…else语句

当程序中存在含有分支的判断语句时，就可以用if…else语句处理。当判断条件成立，即执行if语句主体；判断条件不成立时，则会执行else后面的语句主体。if…else语句的格式如下：

【格式3-4　if…else语句的格式】

若是在if语句或else语句主体中要处理的语句只有一个，可以将左、右大括号省去。if…else语句的流程图如图3-14所示。

【例3.27】通过if…else语句判断一个数字是奇数还是偶数

程序执行结果：

上面的程序是通过取模的方式判断是奇数还是偶数，如果一个数字除以2余数为0，则肯定是偶数，相反一定是奇数。

3．三目运算符

有一种运算符可以代替if…else进行变量赋值的语句，即三目运算符，如表3-17所示。

使用三目运算符时，操作数有3个，其格式如下：

【格式3-5　三目运算符语句的格式】

将上面的格式以if语句解释，就是当条件成立时执行表达式1，否则执行表达式2，通常会将这两个表达式之一的运算结果指定给某个变量，也就相当于下面的if…else语句。

【格式3-6　?:与if…else语句的相对关系】

【例3.28】使用三目运算符求出两个数字中的最大值

程序执行结果：

可见，使用条件运算符编写程序时较为简洁，它用一个语句就可以替代一长串的if…else语句，所以三目运算符的执行速度也较高。

4．if…else if…else语句

如果需要在if…else里判断多个条件时，就需要if…else if…else语句了，其格式如下：

【格式3-7　if…else if…else语句】

这种方式用在含有多个判断条件的程序中，如下面的范例所示。

【例3.29】使用if…else if…else语句

程序执行结果：

5．switch语句

switch语句可以将多选一的情况简化，而使程序简洁易懂，本节将介绍如何使用switch语句及break语句；此外，也要讨论在switch语句中如果不使用break语句会出现的问题。下面将介绍switch语句该如何使用。

要在许多的选择条件中找到并执行其中一个符合判断条件的语句时，除了可以使用if…else不断地判断外，还可以使用另一种更方便的方式，即多重选择—switch语句。使用嵌套if…else语句最常发生的状况就是容易将if与else配对混淆，从而造成阅读及运行上的错误。使用switch语句则可以避免这种错误的发生。switch语句的格式如下：

【格式3-8　switch语句】

要特别注意的是，switch语句中的选择值只能是字符或是常量。

看看switch语句执行的流程：

（1）switch语句先计算括号中表达式的结果，结果是数字、字符或是枚举。

（2）根据表达式的值检测是否符合执行case后面的选择值，若是所有case的选择值皆不符合，则执行default所包含的语句，执行完毕即离开switch语句。

（3）如果某个case的选择值符合表达式的结果，就会执行该case所包含的语句，一直遇到break语句后才离开switch语句。

（4）若是没有在case语句结尾处加上break语句，则会一直执行到switch语句的尾端才会离开switch语句。break语句在下面的章节中会介绍到，读者只要先记住break是跳出语句即可。

（5）若是没有定义default执行语句，则什么也不会执行，直接离开switch语句。

根据上面的描述，可以绘制出如图3-15所示的switch语句流程图：

【例3.30】以下程序验证了switch语句的作用

程序执行结果：

读者可以自行将oper中的操作修改为“+”“-”“*”“/”等，如果设置的是一个未知的操作，程序将提示“未知的操作！”

从JDK 1.7开始switch语句的功能得到了加强，可以直接利用String进行数据的判断。

【例3.31】在switch语句中使用String

程序执行结果：

上面的程序实现了字符串数据的判断，但是在判断的过程之中是会区分字符串大小写的。

3.5.3　循环结构

循环结构指的是某一段代码可以实现重复的执行，在Java中支持while循环和for循环两类循环。

1．while循环

while是循环语句，也是条件判断语句。当事先不知道循环该执行多少次时，就要用到while循环。while循环的格式如下：

【格式3-9　while循环语句】

当while循环主体有且只有一个语句时，可以将大括号省去。在while循环语句中，只有一个判断条件，它可以是任何表达式，当判断条件的值为真，循环就会执行一次，再重复测试判断条件，执行循环主体，直到判断条件的值为假，才会跳离while循环。下面列出了while循环执行的流程：

（1）第1次进入while循环前，就必须先为循环控制变量（或表达式）赋起始值。

（2）根据判断条件的内容决定是否要继续执行循环，如果条件判断值为真（true），继续执行循环主体；条件判断值为假（false），则跳出循环执行其他语句。

（3）执行完循环主体内的语句后，重新为循环控制变量（或表达式）赋值（增加或减少），由于while循环不会自动更改循环控制变量（或表达式）的内容，所以在while循环中为循环控制变量赋值的工作要由设计者自己来做，完成后再回到步骤（2）重新判断是否继续执行循环。

根据上述程序流程，可以绘制出如图3-16所示的while循环流程图：

【例3.32】使用while循环进行累加操作

程序执行结果：

从上面的程序中可以发现，在while语句执行前先进行循环条件的判断（x<=10），在while语句之后对循环条件进行修改（x++），如果程序中没有修改循环条件的话，那么程序将出现“死循环”的情况。

2．do…while循环

do…while循环也是用于未知循环执行次数的情况，而while循环及do…while循环最大不同就是进入while循环前，while语句会先测试判断条件的真假，再决定是否执行循环主体，而do…while循环则是先执行一次循环主体，然后再测试判断条件的真假，所以无论循环成立的条件是什么，使用do…while循环时，至少都会执行一次循环主体。do…while循环的格式如下：

【格式3-10　do…while循环语句】

当循环主体只有一个语句时，可以将左、右大括号去除。第一次进入do…while循环语句时，不管判断条件（它可以是任何表达式）是否符合执行循环的条件，都会直接执行循环主体。循环主体执行完毕，才开始测试判断条件的值，如果判断条件的值为真，则再次执行循环主体，如此重复测试判断条件，执行循环主体，直到判断条件的值为假，才会跳离do…while循环。下面列出了do…while循环执行的流程：

（1）进入do…whle循环前，要先为循环控制变量（或表达式）赋起始值。

（2）直接执行循环主体，循环主体执行完毕，才开始根据判断条件的内容决定是否继续执行循环，条件判断值为真（true）时，继续执行循环主体；条件判断值为假（false）时，则跳出循环，执行其他语句。

（3）执行完循环主体内的语句后，重新为循环控制变量（或表达式）赋值（增加或减少），由于do…while循环和while循环一样，不会自动更改循环控制变量（或表达式）的内容，所以在do…while循环中赋值循环控制变量的工作要由自己来做，再回到步骤（2）重新判断是否继续执行循环。

根据上述的描述，可以绘制出如图3-17所示的do…while循环流程图。

【例3.33】使用do…while循环完成之前的累加操作

程序执行结果：

从上面程序的运行结果可以发现while和do…while的操作结果是一样的。但是do…while与while循环不同的是do…while操作中就算条件不满足，也会至少执行一次。而while如果条件不满足，则一次也不会被执行。

3．for循环

对于while和do…while两种循环来讲，操作时并不一定非要明确的知道循环的次数，而如果开发者已经明确的知道了循环次数的话，那么就可以使用另外一种循环语句—for循环。

【格式3-11　for循环语句】

若是在循环主体中要处理的语句只有一个，可以将“{}”省去。下面列出了for循环的流程：

（1）第一次进入for循环时，为循环控制变量赋起始值。

（2）根据判断条件的内容检查是否要继续执行循环，当判断条件值为真（true）时，继续执行循环主体内的语句；判断条件值为假（false）时，则会跳出循环，执行其他语句。

（3）执行完循环主体内的语句后，循环控制变量会根据增减量的要求，更改循环控制变量的值，再回到步骤（2）重新判断是否继续执行循环。

根据上述描述，可以绘制出如图3-18所示的for循环流程图。

【例3.34】使用for循环完成累加操作

程序执行结果：

4．循环的嵌套

多个循环语句是可以嵌套操作的，例如：如果现在要打印一个九九乘法表，则肯定要使用两层循环完成。

【例3.35】打印九九乘法表

程序执行结果；

程序说明：

（1）i为外层循环的循环控制变量，j为内层循环的循环控制变量。

（2）当i为1时，符合外层for循环的判断条件（i<=9），进入另一个内层for循环主体，由于是第1次进入内层循环，所以j的初值为1，符合内层for循环的判断条件（j<=i），进入循环主体，输出i*j的值（1*1=1），如果最后j的值仍符合内层for循环的判断条件（j<=i），再次执行计算与输出的工作，直到j的值大于i时，离开内层for循环，回到外层循环。此时，i会加1成为2，符合外层for循环的判断条件，继续执行内层for循环主体，直到i的值大于9时即离开嵌套循环。

3.5.4　循环的中断

在Java语言中，可以使用如break、continue等中断语句，站在结构化程序设计的角度上，并不鼓励用户使用，因为这些中断语句会增加调试及阅读的困难。在本节中将为读者介绍break及continue语句。

1．break语句

break语句可以强迫程序中断循环，当程序执行到break语句时，即会离开循环，继续执行循环外的下一个语句，如果break语句出现在嵌套循环中的内层循环，则break语句只会跳出当前层的循环。以下面的for循环为例，在循环主体中有break语句时，当程序执行到break，会离开循环主体，而继续执行循环外层的语句。

【格式3-12　break语句格式】

下面的程序是利用for循环输出循环变量i的值，当i除以3所取的余数为0时，使用break语句的跳离循环，并于程序结束前输出循环变量i的结果。

【例3.36】使用break

程序执行结果：

从上面程序运行结果中可以发现，当i的值为3时，判断语句满足，则执行break语句退出整个循环。

2．continue语句

continue语句可以强迫程序跳到循环的起始处，当程序运行到continue语句时，即会停止运行剩余的循环主体，而是回到循环的开始处继续运行。以下面的for循环为例，在循环主体中有continue语句，当程序执行到continue，即会回到循环的起点，继续执行循环主体的部分语句。

【格式3-13　continue语句格式】

【例3.37】将之前for循环程序修改为continue循环，观察运行结果

程序执行结果：

从上面的程序运行结果中可以发现，当i的值为3时，程序并没有向下执行输出语句，而是退回到了循环判断处继续向下执行，所以continue只是中断了一次的循环操作。