第3章　程序的运行轨迹——Java语言的流程控制

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学习指引

在Java中，程序之所以能够按照人们的意愿执行，主要是依靠程序的控制结构。无论多么复杂的程序，都是由这些基本的语句组成的。本章介绍Java语言的流程控制，主要内容为流程控制的3种方式——程序的顺序结构、分支结构和循环结构。

重点导读

• 熟悉Java程序运行的流程控制方式。
• 掌握Java程序运行的顺序结构。
• 掌握Java程序运行的分支结构。
• 掌握Java程序运行的循环结构。
• 掌握Java程序运行的跳转语句。

3.1　流程控制

Java程序的流程控制包括顺序控制、条件控制和循环控制。顺序控制是从头到尾依次执行每条语句操作。条件控制是基于条件选择执行语句，如果条件成立，则执行操作A，反之则执行操作B。循环控制又称为回路控制，是根据循环初始条件和终结要求执行循环体内的操作。

具体地讲，程序流程控制语句分为3类：分支语句，包括if语句和switch语句；循环语句，包括for语句、while语句和do…while语句；跳转语句，包括break语句、continue语句和return语句。

3.2　顺序结构

顺序结构是最简单、最常用的程序结构，只要按照解决问题的步骤写出相应的语句就行，它的执行顺序是自上而下依次执行。有一些程序并不按顺序执行语句，这个过程称为控制的转移，它涉及了另外两类程序的控制结构，即分支结构和循环结构。

3.3　分支结构

在实际的程序设计中，根据输入数据和中间结果的不同情况需要选择不同的语句执行，在这种情况下，必须根据某个变量或表达式的值做出判断，以决定执行哪些语句和跳过哪些语句不执行。Java有两种分支结构，分别是if语句和switch语句。

3.3.1　if语句

一个if语句包含一个布尔表达式和一条或多条语句。其语法格式如下：

     if(布尔表达式)
     {
        语句//如果布尔表达式为true将执行的语句
     }

如果布尔表达式的值为true，则执行if语句大括号中的语句，否则执行if语句后面的代码。if语句流程图如图3-1所示。

图3-1　if语句流程图

【例3-1】（实例文件：ch03\Chap3.1.txt）if语句应用实例。

     public class Test {
         public static void main(String[] args) {
             int x = 10;
             if (x < 20) {
                 System.out.print("这是 if 语句");
             }
         }
     }

程序运行结果如图3-2所示。

图3-2　if语句应用实例

3.3.2　if…else语句

if语句后面可以跟else语句，当if语句的布尔表达式值为false时，else语句会被执行。语法格式如下：

     if(布尔表达式){
        语句1 //如果布尔表达式的值为true将执行的语句
     }else{
        语句2 //如果布尔表达式的值为false将执行的语句
     }

if…else表示判断两种情况：要么满足if的条件；要么不满足if的条件，此时执行else语句。if…else语句流程图如图3-3所示。

图3-3　if…else语句流程图

【例3-2】（实例文件：ch03\Chap3.2.txt）if…else语句应用实例。

     public class Test {
         public static void main(String[] args) {
             int x = 30;
             if (x < 20) {
                 System.out.print("这是 if 语句");
             } else {
                 System.out.print("这是 else 语句");
             }
         }
     }

程序运行结果如图3-4所示。本例中若x小于20，则显示“这是if语句”；其他情况则显示“这是else语句”。x和20进行比较有3种情况，大于、小于和等于，此时的else应该包括了大于和等于两种情况，即x只要是大于或等于20就会执行else语句内的代码。

图3-4　if…else语句应用实例

3.3.3　if…else if…else语句

if语句后面可以跟else if…else语句，这种语句可以检测多种可能的情况，也被称为多条件判断语句或多分支语句。if多条件判断语句流程图如图3-5所示。

图3-5　if多条件判断语句流程图

使用if…else if…else语句的时候，需要注意下面几点：

• if语句至多有—个else语句，else语句在所有的else if语句之后。
• if语句可以有若干else if语句，它们必须在else语句之前。
• 一旦其中一个else if语句检测为true，其他的else if以及else语句都将被跳过。

if…else if…else语句应用的语法格式如下：

     if(布尔表达式 1){
        语句1//如果布尔表达式 1的值为true执行的代码
     }else if(布尔表达式 2){
        语句2//如果布尔表达式 2的值为true执行的代码
     }else if(布尔表达式 3){
        语句3//如果布尔表达式 3的值为true执行的代码
     }else {
        语句4//如果以上布尔表达式都不为true执行的代码
     }

【例3-3】（实例文件：ch03\Chap3.3.txt）多条件判断语句应用实例。

     public class Test {
         public static void main(String[] args) {
             int x = 30;
           if (x == 10) {
               System.out.print("Value of X is 10");
           } else if (x == 20) {
               System.out.print("Value of X is 20");
           } else if (x == 30) {
               System.out.print("Value of X is 30");
           } else {
               System.out.print("这是 else 语句");
           }
        }
     }

程序运行结果如图3-6所示。

图3-6　多条件判断语句应用实例

提示：多条件判断语句就是利用多个条件进行判断，如果有一个条件满足，则执行，不满足则继续向后判断。

3.3.4　嵌套的if…else语句

使用嵌套的if…else语句是合法的，也就是说可以在一个if或者else if语句中使用if或者else if语句。语法格式如下：

     if(布尔表达式 1){
        语句1//如果布尔表达式 1的值为true执行的代码
        if(布尔表达式 2){
        语句2//如果布尔表达式 2的值为true执行的代码
        }
     }

【例3-4】（实例文件：ch03\Chap3.4.txt）嵌套的if…else语句应用实例。

     public class Test {
        public static void main(String args[]){
           int x = 30;
           int y = 10;
           if( x == 30 ){
              if( y == 10 ){
                  System.out.print("X = 30 and Y = 10");
              }
           }
        }
     }

程序运行结果如图3-7所示。

图3-7　嵌套的if…else语句应用实例

3.3.5　switch语句

switch语句判断一个变量与一系列值中某个值是否相等，每个值称为一个分支。switch本身只能够支持int、char型，在JDK 1.5之后可以使用enum型，而在JDK 1.7之后可以使用String型。语法格式如下：

     switch(expression){
         case value :
            语句
            break; //可选
         case value :
            语句
            break; //可选
         //可以有任意数量的case语句
         default : //可选
            语句
     }

switch语句有如下规则：

• switch语句中的变量类型可以是byte、short、int或者char。从Java SE 7开始，switch支持字符串类型。case标签必须为字符串常量或字面量。
• switch语句可以拥有多个case语句。每个case后面跟一个要比较的值和冒号。
• case语句中的值的数据类型必须与变量的数据类型相同，而且只能是常量或者字面量。
• 当变量的值与case语句的值相等时，case语句之后的语句开始执行，直到break语句出现才会跳出switch语句。
• 当遇到break语句时，switch语句终止。程序跳转到switch语句后面的语句执行。case语句不是必须包含break语句。如果没有break语句，程序会继续执行下一条case语句，直到遇到break语句。
• switch语句可以包含一个default分支，该分支必须是switch语句的最后一个分支。default在没有case语句的值和变量值相等的时候执行。default分支不需要break语句。

【例3-5】（实例文件：ch03\Chap3.5.txt）switch语句应用实例。

     public class Test {
         public static void main(String[] args) {
             char grade = 'C';
             switch (grade) {
             case 'A':
                 System.out.println("优秀");
                 break;
             case 'B':
             case 'C':
                 System.out.println("良好");
                 break;
             case 'D':
                 System.out.println("及格");
           case 'F':
               System.out.println("你需要再努力努力");
               break;
           default:
               System.out.println("未知等级");
           }
           System.out.println("你的等级是 " + grade);
        }
     }

程序运行结果如图3-8所示。

图3-8　switch语句应用实例

提示：使用switch语句的时候，如果满足条件的语句中没有break，那么就会在执行完满足条件的case语句后，继续判断下一个case语句的值是否满足条件，一直到switch语句结束或者是遇到break为止。

3.4　循环结构

顺序结构的程序语句只能被执行一次。如果想要使同样的操作执行多次，就需要使用循环结构。Java中有3种主要的循环结构，分别是while循环、do…while循环、for循环，另外，在Java 5中引入了一种主要用于数组的增强型for循环。

3.4.1　while语句

while是最基本的循环，只要布尔表达式为true，循环体会一直执行下去。语法格式如下：

     while( 布尔表达式 ) {
       语句//循环内容
     }

while语句流程图如图3-9所示。

图3-9　while语句流程图

【例3-6】（实例文件：ch03\Chap3.6.txt）while语句应用实例。

     public class Test {
         public static void main(String[] args) {
             int x = 10;
             while (x < 20) {
                 System.out.print("value of x : " + x);
                 x++;
                 System.out.print("\n");
             }
         }
     }

程序运行结果如图3-10所示。在本实例中，给定x初始值10，当满足x小于20这个条件时，会循环执行while语句，x每循环一次自加1，直到不满足条件为止。

注意：while语句一定要在循环内有让条件不成立的代码，否则就会陷入死循环。

图3-10　while语句应用实例

3.4.2　do…while语句

对于while语句而言，如果不满足条件，则不能进入循环。但有时候需要即使不满足条件也至少执行一次。do…while循环和while循环相似，不同的是，do…while循环至少会执行一次。语法格式如下：

     do {
            语句
     }while(布尔表达式);

注意：布尔表达式在循环体的后面，所以语句块在检测布尔表达式之前已经执行了。如果布尔表达式的值为true，则语句块一直执行，直到布尔表达式的值为false。do…while语句的流程图如图3-11所示。

图3-11　do…while语句流程图

【例3-7】（实例文件：ch03\Chap3.7.txt）do…while语句应用实例。

     public class Test {
         public static void main(String[] args) {
             int x = 1;                            //定义变量x，初始值为1
             do {
                 System.out.println("x = " + x);   //打印x的值
                 x++;                              //将x的值自增
             } while (x <= 4);                     //循环条件
         }
     }

程序运行结果如图3-12所示。

提示：while语句属于先判断后执行，而do…while语句先执行一次，而后再进行判断。do…while循环和while循环能实现同样的功能。然而在程序运行过程中，这两种语句还是有差别的。如果循环条件在循环语句开始时就不成立，那么while循环的循环体一次都不会执行，而do…while循环的循环体会执行一次。

图3-12　do…while语句应用实例

3.4.3　for语句

虽然所有循环结构都可以用while或者do…while表示，但Java还提供了另一种语句——for循环，使一些循环结构变得更加简单。for循环执行的次数是在执行前就确定的。语法格式如下：

     for(初始化表达式; 循环条件; 循环控制变量) {
         语句
     }

for关键字后面()中包括3部分内容：初始化表达式、循环条件和循环控制变量，它们之间用“;”分隔，{}中的语句为循环体。关于for循环有以下几点说明：

• 最先执行初始化步骤。可以声明一种类型，可以初始化一个或多个循环控制变量，也可以是空语句。
• 然后，检测循环条件的值。如果为true，循环体被执行；如果为false，循环终止，开始执行循环体后面的语句。
• 执行一次循环后，更新循环控制变量。
• 再次检测布尔表达式。循环执行上面的过程。

【例3-8】（实例文件：ch03\Chap3.8.txt）for语句应用实例。

     public class Test {
         public static void main(String[] args) {
             for (int x = 10; x < 20; x++) {
                 System.out.print("value of x : " + x);
                 System.out.print("\n");
             }
        }
     }

程序运行结果如图3-13所示。

图3-13　for语句应用实例

3.4.4　增强for语句

Java 5引入了一种主要用于数组的增强for语句。语法格式如下：

     for(声明语句 : 表达式)
     {
        语句
     }

声明语句：声明新的局部变量，该变量的类型必须和数组元素的类型匹配。其作用域限定在循环语句块内，其值与此时数组元素的值相等。

表达式：是要访问的数组名，或者是返回值为数组的方法。

【例3-9】（实例文件：ch03\Chap3.9.txt）增强for语句应用实例。

     public class Test {
         public static void main(String[] args) {
             int[] numbers = { 10, 20, 30, 40, 50 };
             for (int x : numbers) {
                 System.out.print(x);
                 System.out.print(",");
             }
             System.out.print("\n");
             String[] names = { "James", "Larry", "Tom", "Lacy" };
             for (String name : names) {
                 System.out.print(name);
                 System.out.print(",");
             }
         }
     }

程序运行结果如图3-14所示。

图3-14　增强for语句实例

3.5　跳转语句

在Java语言中，支持3种跳转语句：break、continue和return语句，这些语句把控制转移到程序的其他部分。

3.5.1　break语句

break语句主要用在循环语句或者switch语句中，用来跳出整个语句块。break跳出最里层的循环，并且继续执行该循环下面的语句。break的用法很简单，语法格式如下：

     break;

在Java中，break语句有3种作用：

• 在switch语句中，它被用来终止一个语句序列。
• 它能被用来退出一个循环。
• 它能作为一种“先进”的goto语句来使用。

【例3-10】（实例文件：ch03\Chap3.10.txt）break语句应用实例。

程序运行结果如图3-15所示。在本实例中，通过while循环显示x的值，当x的值为3时，使用break语句跳出循环，因此显示结果中没有出现“x=4”。

图3-15　break语句应用实例

3.5.2　continue语句

continue语句适用于任何循环控制结构中，作用是让程序立刻跳转到下一次循环的迭代。在for循环中，continue语句使程序立即跳转到下一次循环中。在while或者do…while循环中，程序立即跳转到布尔表达式的判断语句。

break语句和continue语句的区别：break语句是跳出当前层循环，终结整个循环，也不再判断循环条件是否成立；continue语句则是结束本次循环，不再运行continue之后的语句，然后重新回到循环的起点，判断循环条件是否成立，继续运行。

【例3-11】（实例文件：ch03\Chap3.11.txt）continue语句应用实例。

程序运行结果如图3-16所示。在本实例中，使用for循环让变量i的值在1～100内循环。在循环过程中，当i的值为偶数时，执行continue语句结束本次循环进入下一次循环；当i的值为奇数时，sum和i进行累加，最终得到1～100的所有奇数之和，显示sum=2500。

图3-16　continue语句应用实例

3.5.3　return语句

return语句作为一个无条件的分支，无须判断条件即可发生。return语句主要有两个用途：一是用来表示一个方法返回的值（假定返回值类型不是void），二是它导致该方法退出并返回值。

根据方法的定义，每一个方法都有返回类型，该类型可以是基本类型，也可以是对象类型，同时每个方法都必须有一个结束标志，return起到了这个作用。在返回类型为void的方法中有一个隐含的return语句，因此，在void方法中return可以省略不写。

3.6　就业面试解析与技巧

3.6.1　面试解析与技巧（一）

面试官：在Java中，如何跳出当前的多重嵌套循环？

应聘者：可以使用break或者return语句。

3.6.2　面试解析与技巧（二）

面试官：break语句和continue语句有什么区别？

应聘者：在循环体中，break语句是跳出循环，即结束整个循环；而continue语句是跳出本次循环，执行下一次循环。