选择结构(Java)

选择结构

程序可以基于条件决定执行哪些语句。

和所有高级程序设计语言一样，Java 也提供选择语句：在可选择的执行路径中做出选择的语句。选择语句要用到采用布尔表达式的条件。布尔表达式是计算结果为 Boolean 值：true 或者 false 的表达式。

boolean 数据类型

boolean 数据类型声明一个具有值 true 或者 false 的变量。

Java 提供六种关系操作符（relational operator），也称为比较操作符（comparison operator），用于两个值的比较。比较的结果是一个布尔值：true（真）或 false（假）。

关系操作符如下表：

操作符	数学符号	名称
<	<	小于
<=	≤	小于等于
>	>	大于
>=	≥	大于等于
==	=	等于
!=	≠	不等于

警告： 相等的关系操作符是两个等号（==），而不是一个等号（=），后者是指赋值操作符。

具有布尔值的变量称为布尔变量（boolean variable），boolean 数据类型用于声明布尔型变量。boolean 型变量可以是以下这两个值中的一个：true 和 false 。

注意： true 和 false 都是直接量，它们被当作保留字一样，不能用做程序中的标识符。

if 语句

if 语句是一个结构，允许程序确定执行的路径

Java 有几种类型的选择语句：单分支 if 语句、双分支 if - else 语句、嵌套 if 语句、多分支 if-else 语句、switch 语句和条件表达式。

单分支 if 语句

单分支 if 语句是指当且仅当条件为 true 时执行一个动作。单分支 if 语句的语法如下：

if(布尔表达式){
	语句（组）;
}

流程图是描述算法或者过程的图,以各种盒子显示步骤，并且通过箭头连接给出次序。处理操作显示在这些框中，连接它们的箭头代表控制流程。棱形框表示一个布尔类型的条件，矩形框代表语句。

单分支 if 语句的流程图如下：

if 语句在布尔表达式计算结果为 true 的情况下执行语句组。

提示： 布尔表达式应该用括号括住。如果花括号内只有一条语句，则可以省略花括号。
注意： 省略括号可以让代码更加简短，但是容易产生错误。当修改省略花括号的代码时，容易忘记加上括号。

双分支 if-else 语句

if-else 语句根据条件是真或者是假，决定执行的路径。

单分支 if 语句当指定条件为 true 时执行一个操作，而当条件为 false 时什么也不干。使用双分支 if 语句。根据条件为 true 或 false ，双分支 if 语句可以指定不同的操作。下面是双分支 if-else 语句的语法：

if (布尔表达式) {
	布尔表达式为真时执行的语句(组);
} else {
	布尔表达式为假时执行的语句(组);
}

双分支 if-else 语句的流程图如下：

如果布尔表达式的计算结果为 true ，则执行条件为 true 时该执行的语句；否则，执行条件为 false 时该执行的语句。

嵌套的 if 语句和多分支 if-else 语句

if 或 if-else 语句中的语句可以是任意合法的 Java 语句，也可以是其他的 if 或 if-else 语句。内层 if 语句称为是嵌套在外层 if 语句里的。内层 if 语句还可以包含其他的 if 语句。事实上，对嵌套的深度没有限制。

嵌套的 if 语句可用于实现多重选择。else 和 if 写在同一行是推荐使用的多重选择 if 语句的书写风格，这种风格，称为多分支 if-else 语句，可以避免深度缩进，并使程序易于阅读。

常见错误和陷阱

忘记必要的括号，在错误的地方结束 if 语句，将 == 错当作 = 使用，悬空 else 分支，是选择语句中常见的错误。if-else 语句中重复的语句，以及测试双精度值的相等是常见的陷阱 。

常见错误 1 ：忘记必要的括号
如果块中只有一条语句，就可以忽略花括号。但是，当需要用花括号将多条语句括在一起时，忘记花括号是一个常见的程序设计错误。如果通过在没有花括号的 if 语句中添加一条新语句来修改代码，就必须插入花括号。

常见错误 2 ：在 if 行出现错误的分号
在 if 行加上了一个分号，这是一个常见错误。这个错误是很难发现的，因为它既不是编译错误也不是运行错误，而是一个逻辑错误。使用行尾块风格可帮助防止出现此类错误。

常见错误 3 ：对布尔值的冗余测试
为了检测测试条件中的布尔型变量是 true 还是 false ，使用相等比较操作符是多余的，替代方法是直接测试布尔变量。这样做也可以避免出现使用 = 操作符而不是 == 操作符去比较测试条件中的两项是否相等的错误。 这样虽然没有编译错误，但是使用 = 操作符而不是用 == 比较布尔型变量，只会测试后面的布尔值。而且前者是赋值操作符，前面的布尔型变量值也可能变化。

常见错误 4 ：悬空 else 出现的歧义
在嵌套的 if-else 语句中，如果不加花括号，容易产生悬空 else 歧义。在同一个块中，else 总是和离它最近的 if 子句匹配。如果 else 要和较远的 if 匹配，要加上正确的花括号。

常见错误 5 ：两个浮点数值的相等测试
浮点数具有有限的计算精度；涉及浮点数的计算可能引人取整错误。因此，两个浮点数值的相等测试并不可靠。虽然不能依赖于两个浮点数值的相等测试，但是可以通过测试两个数的差距小于某个阈值，来比较它们是否已经足够接近。也就是，对于一个非常小的值 $\epsilon$ ，如果 $|x-y|<\epsilon$ ，那么 $x$ 和 $y$ 非常接近。$\epsilon$ 常用于表示一个非常小的值。通常，将 $\epsilon$ 设为 10^-14 来比较两个 double 类型的值，而设为 10^-7 来比较两个 float 类型的值。

常见陷阱 1 ：简化布尔变量赋值
编写将一个条件测试賦给 boolean 变量的代码。

常见陷阱 2 ：避免不同情形中的重复代码
经常会在不同情形中写重复的代码，这些代码应该写在一处的。

产生随机数

使用 Math.random() 来获得一个 0.0 到 1.0 之间的随机 double 值，不包括 1.0 。
也可以使用 Systems.currentTimeMillis() 产生随机数。

程序结束

System.exit(status) 是在 System 类中定义的，调用这个方法可以终止程序。参数 status 为 0 表明程序正常结束。一个非 0 的状态代码表示非正常结束。

测试程序

为了测试程序，应该提供覆盖所有情况的输人。

对所有的程序都应该先编写少量代码然后进行测试，之后再继续添加更多的代码。这个过程称为递进式开发和测试（incremental development and testing）。这种方法使得调试变得更加容易，因为错误很可能就在你刚刚添加进去的新代码中 。

逻辑操作符

逻辑操作符 ！、&& 、|| 和 ^ 可以用于产生复合布尔表达式。

有时候，是否执行一条语句是由几个条件的组合来决定的。可以使用逻辑操作符组合这些条件。 逻 辑操作符（logical operator）也称为布尔操作符（boolean operator），是对布尔值进行的运算，它会创建新的布尔值。

操作符 ! 的真值表

p	!p
true	false
false	true

非操作符（!）对 true 取反是 false ，而 false 取反之后则是 true 。

操作符 && 的真值表

p1	p2	p1&&p2
false	false	false
false	true	false
true	false	false
true	true	true

当且仅当两个操作数都为 true 时，这两个布尔型操作数的与（&&）为 true 。

操作符 || 的真值表

p1	p2	p1||p2
false	false	false
false	true	true
true	false	true
true	true	true

当至少有一个操作数为 true 时，两个布尔型操作数的或（||）为 true 。

p1	p2	p1^p2
false	false	false
false	true	true
true	false	true
true	true	false

当且仅当两个操作数具有不同的布尔值时，两个布尔型操作数的异或（^）才为 true 。

注意： pl^p2 等同于 pl!=p2 。

注意 ： 德模佛定理可以用来简化表达式。
!(conditionl && condition2) 和 !conditionl || !condition 2 是等价的。
!(conditionl || condition2) 和 !conditionl && !condition 2 是等价的。

如果操作符 && 的操作数之一为 false ，那么表达式就是 false ；如果操作符 || 的操作数之一为 true，那么表达式就是 true 。Java 利用这些特性来提高这些操作符的效率。在编程术语中，&& 和 || 被称为短路或者懒惰操作符。 Java 也提供了无条件 AND(&)和 OR(|) 操作符

插播：如果某年可以被 4 整除而不能被 100 整除，或者可以被 400 整除，那么这一年就是闰年。

switch 语句

switch 语句基于变量或者表达式的值来执行语句。

为了全面考虑所有的情况，需要使用嵌套的 if 语句，但是过多地使用嵌套的 if 语句会使程序很难阅读。 Java 提供 switch 语句来有效地处理多重条件的问题。

switch 语句的完整语法：

switch ( switch 表达式 ） {
	case 值 1 : 语句（组）1;
				break;
	case 值 2 : 语句（组）2;
				break;
	case 值 N : 语句（组）N;
				break;
	default：默认情况下执行的语句（组）;
}

switch 语句遵从下述规则：

1. switch 表达式必须能计算出一个 char 、byte 、short、int 或者 String 型值，并且必
   须总是要用括号括住。
2. valuel ，… ，valueN 必须与 switch 表达式的值具有相同的数据类型 。注意：valuel ，… ，valueN 都是常量表达式，不能包含变量。
3. 当 switch 表达式的值与 case 语句的值相匹配时，执行从该 case 开始的语句，直到遇到一个 break 语句或到达该 switch 语句的结束。
4. 默认情况（default）是可选的，当没有一个给出的 case 与 switch 表达式匹配时，用来执行该操作。
5. 关键字 break 是可选的。break 语句会立即终止 switch 语句。

警告： 不要忘记在需要的时候使用 break 语句。一旦匹配其中一个 case ，就从匹配的case 处开始执行，直到遇到 break 语句或到达 switch 语句的结束。 这种现象称为落空行
为（fall-through behavior）。

提示： 为了避免程序设计错误，提高代码的可维护性，如果省略 break ，在 case 子句
后添加注释。

条件表达式

条件表达式基于一个条件计算表达式的值。有时可能需要给有特定条件限制的变量赋值。使用条件表达式可以编写精简的代码。

条件表达式是一种完全不同的风格，在语句中没有明确出现 if 。该语法如下所示：

//（布尔表达式 ？ 表达式 1 : 表达式 2）
boolean-expression ? expressionl : expression2;

如果布尔表达式的值为 true ，则条件表达式的结果为表达式 expressionl ；否则，结果为表达式 expression2 。

注意： 符号 ? 和 : 在条件表达式中同时出现。它们构成一种条件操作符，因为操作数有三
个，所以称为三元操作符（ternary operator）。它是 Java 中唯一的三元操作符。

操作符的优先级和结合规则

操作符的优先级和结合规则确定了操作符计算的顺序。

首先计算括号中的表达式（括号可以嵌套，在嵌套的情况下，先计算里层括号中的表达式）。当计算没有括号的表达式时，操作符会依照优先级规则和结合规则进行运算。

优先级规则定义了操作符的先后次序。逻辑操作符的优先级比关系操作符的低 ，而关系操作符的优先级比算术操作符的低 。优先级相同的操作符排在同一行。

如果优先级相同的操作符相邻，则结合规则（ associativity）决定它们的执行顺序。除了赋值操作符之外，所有的二元操作符都是左结合的（left-associative），赋值操作符是右结合的（right-associative）。左结合对赋值操作符而言是说不通的。

注意： Java 有自己内部计算表达式的方式。Java 计算的结果和它对应的算术计算是一样的。