JAVA学习笔记 03 - JAVA语言程序结构
本文是Java基础课程的第三课。计算机语言的程序结构无外乎顺序结构、分支结构、循环结构，本文主要介绍Java语言中这些程序结构是如何实现的
文章目录
- 一、程序结构
- 二、分支结构
- 1、单分支if语句
- 2、双分支if...else语句
- 3、嵌套的if...else语句
- 4、多分支if...else if...else语句
- 5、switch语句
- 6、综合案例
- 三、循环结构
- 1、while循环语句
- 2、do-while循环语句
- 3、for循环语句
- 4、break语句
- 5、continue语句
- 6、多重循环
- 7、综合案例
一、程序结构
程序的基本结构包括顺序结构、分支结构和循环结构。顺序结构按照语句的书写次序顺序执行。选择结构根据条件是否满足来选择执行对应的程序段，Java语言提供了if和switch语句用来开发分支结构的程序。循环结构在给定条件下重复执行一些程序段，Java语言提供了while、do-while、for语句实现循环结构。
二、分支结构
程序中有些程序段的执行是有条件的，当条件成立时，执行一些程序段，当条件不成立时执行另一些程序段或者不执行，这种结构称为分支结构，也叫选择结构。
1、单分支if语句
单一的if语句是最常用的单分支结构，使用一个布尔表达式进行条件判断。如果布尔表达式的值为true，表示条件满足，则执行if语句后面紧跟的{}中的代码块。
单分支if语句的语法格式如下：
if (布尔表达式) {// 如果布尔表达式为true将执行的语句
}
下面是一个示例：
public class Test {public static void main(String[] args) {int num1 = 10;if (num1 < 20) {System.out.println("这是 if 语句块中的代码");}}
}
说明：
- 由于表达式
num1 < 20返回true，所以if语句块中的代码会被执行。
2、双分支if…else语句
双分支if…else语句，使用一个布尔表达式进行条件判断。如果布尔表达式的值为true，表示条件满足，则执行if语句后面紧跟的{}中的代码块，如果布尔表达式的值为false，表示条件不满足，则执行else后面紧跟的{}中的代码块。
双分支if...else语句的语法格式如下：
if (布尔表达式) {// 如果布尔表达式为true将执行的语句
} else {// 如果布尔表达式为false将执行的语句
}
下面是一个示例：
public class Test {public static void main(String[] args) {Scanner input = new Scanner(System.in);int likuiScore, yanqingScore;System.out.println("请输入新兵李逵的得分：");likuiScore = input.nextInt();System.out.println("请输入新兵燕青的得分：");yanqingScore = input.nextInt();if (likuiScore > yanqingScore) {System.out.println("新兵李逵被选为新兵标兵");} else {System.out.println("新兵燕青被选为新兵标兵");}}
}说明：
- 如果表达式
likui_score > yanqing_score返回true，则执行System.out.println("新兵李逵被选为新兵标兵")，否则执行System.out.println("新兵燕青被选为新兵标兵")。
条件运算符（三元运算符）也可以实现双分支结构。观察下面的两段代码：
示例代码1：
public class Test {public static void main(String[] args) {Scanner input = new Scanner(System.in);int class1Score, class2Score, maxScore;System.out.println("请输入一班的比赛成绩：");class1Score = input.nextInt();System.out.println("请输入二班的比赛成绩：");class2Score = input.nextInt();if (class1Score > class2Score) {maxScore = class1Score;} else {maxScore = class2Score;}System.out.println("优胜班的成绩是：" + maxScore);}
}
示例代码2：
public class Test {public static void main(String[] args) {Scanner input = new Scanner(System.in);int class1Score, class2Score, maxScore;System.out.println("请输入一班的比赛成绩：");class1Score = input.nextInt();System.out.println("请输入二班的比赛成绩：");class2Score = input.nextInt();maxScore = (class1Score > class2Score) ? class1Score : class2Score; // 使用 三元运算符 实现双分支结构System.out.println("优胜班的成绩是：" + maxScore);}
}
说明：
- 上面的两段代码实现的功能一致，可以看出，当双分支结构中判断条件（布尔表达式）与要执行的语句都比较简单时，使用条件运算符（三元运算符）代码会更加简练优雅。
3、嵌套的if…else语句
if语句后面紧跟的{}中的代码块中和else后面紧跟的{}中的代码块中，都可以继续嵌套if...else语句，用以完成更复杂的分支结构。
下面是一个示例：
public class Test {public static void main(String[] args) {/*判断闰年的逻辑：整百的年份可以被400整除,为闰年,否则不是；其他年份被4整除为闰年,否则不是*/Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入年份：");int year = scanner.nextInt();if (year % 100 == 0) {if (year % 400 == 0) {System.out.println(year + " 是闰年");} else {System.out.println(year + " 不是闰年");}} else {if (year % 4 == 0) {System.out.println(year + " 是闰年");} else {System.out.println(year + " 不是闰年");}}}
}
4、多分支if…else if…else语句
当判断条件比较多时，可以使用多分支if...else if...else语句。
多分支if...else if...else语句的语法格式如下：
if (布尔表达式1) {// 如果布尔表达式1为true将执行的语句
} else if (布尔表达式2) {// 如果布尔表达式2为true将执行的语句
} else if (布尔表达式3) {// 如果布尔表达式3为true将执行的语句
} [else {// 以上分支都没有进入时将执行的语句
}]
下面是一个示例：
public class Test {public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入成绩：");int score = scanner.nextInt();if (score >= 90) {System.out.println("成绩为：A");} else if (score >= 80) {System.out.println("成绩为：B");} else if (score >= 70) {System.out.println("成绩为：C");} else if (score >= 60) {System.out.println("成绩为：D");} else {System.out.println("成绩为：E");}}
}
说明：
- 在多分支
if...else if...else语句中，当某一个作为判断条件的布尔表达式返回true时，即进入对应分支，之后其他分支中的布尔表达式不再进行运算，分支中的语句也不会被执行。 - 在多分支
if...else if...else语句中，else if语句可以出现多次，最后的else语句是可选项。
5、switch语句
对于Java中的多分支结构，除了使用多分支if...else if...else语句外，还可以使用switch语句，switch语句能够根据给定的表达式的值，从多个分支中选择一个分支来执行。相当于if...else if...else语句，switch语句可读性更强。
switch语句的语法格式如下：
switch (表达式) {case 常量1:语句1;Break;case 常量2:语句2;Break;[...][default:语句n;]
}
下面是一个示例：
public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入成绩：");int score = scanner.nextInt();int result = score / 10;switch (result) {case 9:System.out.println("成绩为：A");break;case 8:System.out.println("成绩为：B");break;case 7:System.out.println("成绩为：C");break;case 6:System.out.println("成绩为：D");break;default:System.out.println("成绩为：E");}}
说明：
- 表达式返回结果的数据类型可以是
byte、char、short、int、enum、String。 case语句可以出现多次。break语句和default语句是可选项。switch语句首先计算表达式的值，如果表达式的值和某个case语句后面的常量值相等，就执行该case对应的语句块，直到遇到break语句为止，没有遇到break语句的话，会继续执行后续的case语句对应的语句块，直到遇到break语句为止。如果没有一个常量值与表达式的值相等，则执行default语句对应的语句块。如果没有default语句，switch语句不执行任何操作。
6、综合案例
下面是一个综合应用的案例：
public class Test {public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入年份：");int year = scanner.nextInt();System.out.println("请输入月份：");int month = scanner.nextInt();switch (month) {case 1:case 3:case 5:case 7:case 8:case 10:case 12:System.out.println(year + "年" + month + "月有" + 31 + "天");break;case 4:case 6:case 9:case 11:System.out.println(year + "年" + month + "月有" + 30 + "天");break;case 2:if(year % 400 == 0){System.out.println(year + "年" + month + "月有" + 29 + "天");}else if (year % 4 == 0 && year % 100 != 0){System.out.println(year + "年" + month + "月有" + 29 + "天");}else {System.out.println(year + "年" + month + "月有" + 28 + "天");}break;default:System.out.println("输入的月份有误");}}
}
说明：
- 本例中，嵌套使用了
switch语句和if...else if...else语句，用以判断用户输入的某一具体年月有多少天。
三、循环结构
有些程序段需要在某些条件下重复执行多次，称为循环结构程序。Java提供了3种循环语句实现循环结构，包括while循环语句、do-while循环语句、for循环语句。它们的共同点是根据给定条件来判断是否继续执行指定的程序段。如果满足执行条件，就继续执行循环体，否则就不再执行循环体，结束循环结构，继续执行后面的语句。
1、while循环语句
while循环首先使用一个布尔表达式进行条件判断，如果布尔表达式的值为true，表示条件满足，则执行while语句后紧跟的{}中的代码块，这段代码即循环体，循环体执行完之后，再计算布尔表达式进行条件判断，如果布尔表达式的值仍然为true，便再次执行循环体，形成循环；当布尔表达式的值为false时，直接执行循环体之后的代码。
while循环语句的语法格式如下：
while (布尔表达式) {// 循环体;
}
下面是一个示例：
public class Test {public static void main(String[] args) {// 使用while循环，计算1+2+3+…+100的和，并显示结果int num = 1;int sum = 0;while (num <= 100) {sum += num;num ++;}System.out.println("sum = " + sum);}
}
说明：
- 程序中定义
int类型的变量num，初始化为1，定义int类型变量sum，用于存储累加的和。在while循环条件中，当num的值小于等于100时，进入循环体，在循环体内部先将num的值累加到变量sum中，再将变量num自增。循环体执行结束后再次回到while的循环条件中，如果num的值小于等于100则再次进入循环体，否则结束循环。最后输出累加的和。 while循环的特点是先判断，再执行。
2、do-while循环语句
do-while循环的原理与while循环基本相同，不同的是，do-while循环先执行一遍循环体中的代码块，再计算布尔表达式进行条件判断，如果布尔表达式的值仍然为true，便再次执行循环体，形成循环；当布尔表达式的值为false时，直接执行循环体之后的代码。
do-while循环语句的语法格式如下：
do {// 循环体;
} while (布尔表达式);
下面是一个示例：
public class Test {public static void main(String[] args) {// 使用do-while循环，计算1+2+3+…+100的和，并显示结果int num = 1;int sum = 0;do {sum += num;num ++;} while (num <= 100);System.out.println("sum = " + sum);}
}
说明：
- 上面的例子中，当程序进入
do-while循环时，首先进入循环体，在循环体内部先将num的值累加到变量sum中，再将变量num自增。然后判断num是否小于等于100，如果判断条件的值为true，程序就会再次进入循环体，否则退出循环。最后输出累加的和。 do-while循环的特点是先执行，再判断。
下面是另一个示例：
public class Test {public static void main(String[] args) {// 使用do-while循环计算1-50之间的奇数和与偶数和，并显示结果int num = 1;int evenSum = 0; // 存放偶数的和int oddSum = 0; // 存放奇数的和do {if (num % 2 == 0) {evenSum += num;} else {oddSum += num;}num++;} while (num <= 50);System.out.println("even sum = " + evenSum);System.out.println("odd sum = " + oddSum);}
}
说明：
- 本例中配合使用
do-while语句和if...else语句，计算1-50之间的奇数和与偶数和。
3、for循环语句
for循环语句是程序中使用最多的循环结构。for循环语句使用三个表达式，分别用来初始化循环变量，判断循环执行条件，以及改变循环变量。
for循环语句的语法格式如下：
for (表达式1; 表达式2; 表达式3) {// 循环体;
}
下面是一个示例：
public class Test {public static void main(String[] args) {// 使用for循环，计算1+2+3+…+100的和，并显示结果int sum = 0;for (int i = 0; i <= 100; i++) {sum += i;}System.out.println("sum = " + sum);}
}
说明：
- 定义
int类型变量sum，用于存储累加的和。当程序进入for循环时，首先执行表达式1，为循环变量i初始化为1，然后执行表达式2，判断i <= 100是否为true，如果为true进入循环体，将i的值累加到变量sum中，再执行表达式3，将循环变量的值i加1，再执行表达式2，判断i <= 100是否成立，如果成立再进入循环体，形成循环，否则结束for循环。最后输出累加的和。 for循环通常用在已知循环次数的情况下。
下面是另一个示例：
public class Test {public static void main(String[] args) {Random random = new Random();String password = "";for (int i = 0; i < 5; i++) {int r = random.nextInt(26);r += 97;password = password + (char) r;}System.out.println("生成的密码是：" + password);}
}
说明：
- 本例利用Java提供的随机数生成方法，配合一个循环5次的
for循环语句，生成5位长度的随机密码。 - Java中有两个具有生成随机数的方法的类，分别是
java.lang.Math和java.util.Random。类java.lang.Math中random()方法可以生成大于等于0.0小于1.0的double类型的随机数；类java.util.Random中提供了一些列的方法可以生成指定范围的随机数，如nextInt()、nextDouble()等。 - 本例中代码
random.nextInt(26)的作用是生成一个大于等于0，小于26之间的一个随机整数。 - 本例中
r += 97后r的值是区间[97, 122]内的整数，这个区间的整数与ASCII中的小写字母恰好对应。而(char) r将一个整数转换成对应的字符。
4、break语句
Java中提供了break语句，可用于switch语句或while、do-while、for循环语句，如果程序执行到break语句，立即从switch语句或循环语句退出。
下面是一个示例：
public class Test {public static void main(String[] args) {/*使用while循环计算1+2+3+…，当和超过100时，结束循环，输出一共相加了多少个数*/int sum = 0;int index = 1;while (true) {sum += index;if (sum > 100) {break;}index++;}System.out.println("index = " + index);}
}
说明：
- 定义
int类型变量sum，初始化为0，用于存储累加的和，定义int类型变量index，初始化为1，用于控制循环次数。 while (true)表示循环条件永远成立。if (sum > 100)表示终止条件成立，执行break语句，即跳出循环体，执行while循环后面语句。
5、continue语句
continue语句可用于for、do-while、while语句的循环体中，如果程序执行到continue语句，则结束本次循环，回到循环条件处，判断是否执行下一次循环。
下面是一个示例：
public class Test {public static void main(String[] args) {// 使用for循环计算1+2+3+…100的和，但要去除7的倍数int sum = 0;for (int i = 1; i <= 100; i++) {if (i % 7 == 0) {continue;}sum += i;}System.out.println("1+2+3+...+100去除7的倍数的和是" + sum);}
}
说明：
- 定义
int类型变量sum，初始化为0，用于存储累加的和。 for循环中定义int类型变量i，初始化为1，用于控制循环次数。- 当
i <= 100时进入循环体。 - 当
i % 7 == 0的值为true时，表示i的值是7的倍数，执行continue语句，即结束本次循环，进入下一次循环。
6、多重循环
如果循环语句的循环体中又包含循环语句，就形成了多重循环结构，称为循环嵌套。被包含的循环称为内循环，包含的循环称为外循环。常用的循环嵌套是二重嵌套和三重嵌套，更多重的=嵌套由于代码逻辑复杂，应当尽量避免使用。循环嵌套既可以是一种循环自身的嵌套，也可以是不同循环语句相互嵌套。
下面是一个示例：
public class Test {public static void main(String[] args) {// 使用双重for循环输出乘法口诀表for (int i = 1; i <= 9; i++) {for (int j = 1; j <= i; j++) {System.out.print(j + "x" + i + "=" + (j * i) + "\t");}System.out.println();}}
}
说明：
- 外循环的循环变量
i初始化为1，i <= 9，共循环9次，System.out.println()可使得外循环每循环一次换一行。 - 内循环的循环变量
j初始化为1，j <= i，故第i行会产生i列。
7、综合案例
下面是一个综合应用的案例：
public class Test {public static void main(String[] args) {// 接收键盘输入的数字，使用for循环输出对应行数的等腰三角形Scanner input = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入行数：");int row = input.nextInt();if (row < 2) {System.out.println("请输入大于2的整数");} else if (row > 99) {System.out.println("行数太大了");} else {for (int i = 1; i <= row; i++) {for (int j = row; j >= i; j--) {System.out.print(" ");}for (int k = 1; k <= 2 * i - 1; k++) {System.out.print("*");}System.out.println();}}}
}
说明：
int类型的变量row用来存储键盘输入的行数。- 外循环的循环变量
i初始化为1，i <= row，用来控制行数。外层循环中的System.out.println()用来控制换行。 - 对于第一个内循环，循环变量
j初始化为row代表的行数值，当外循环的循环变量i自增时，由于j >= i，故内循环的循环次数减少，以此来控制每行前面输出的空格数量。 - 对于第个二内循环，循环变量
k初始化为1，当外循环的循环变量i的自增时，由于k <= 2 * i - 1，故内存循环次数以1、3、5、7、…的顺序递增，依次来控制每行输出的*数量。
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