程序流程控制

1. 分支结构：if语句

在 Java 中，if 分支结构用于根据条件执行不同的代码块，具体有以下三种形式：

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1.1 单分支结构

语法格式：

if (条件表达式) {
    // 条件为 true 时执行的代码
}

示例：

int score = 80;
if (score >= 60) {
    System.out.println("考试及格！");
}

说明：若条件成立，则执行代码块；否则跳过。

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1.2 双分支结构（if-else）

语法格式：

if (条件表达式) {
    // 条件为 true 时执行的代码
} else {
    // 条件为 false 时执行的代码
}

示例：

int num = 7;
if (num % 2 == 0) {
    System.out.println("偶数");
} else {
    System.out.println("奇数"); // 输出：奇数
}

说明：根据条件结果选择执行其中一个代码块。

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1.3 多分支结构（if-else if）

语法格式：

if (条件表达式1) {
    // 条件1为 true 时执行的代码
} else if (条件表达式2) {
    // 条件2为 true 时执行的代码
} else if (条件表达式3) {
    // 条件3为 true 时执行的代码
} 
...
else {
    // 所有条件均为 false 时执行的代码
}

示例：

int score = 85;
if (score >= 90) {
    System.out.println("等级：A");
} else if (score >= 80) {
    System.out.println("等级：B"); // 输出：等级：B
} else if (score >= 70) {
    System.out.println("等级：C");
} else {
    System.out.println("等级：D");
}

说明：

• 按顺序判断条件，执行第一个成立的条件对应的代码块。
• else 块为可选，用于处理所有条件均不满足的情况。

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注意事项

1. 条件表达式：必须为布尔类型（true/false），不可使用数值类型（如 0 或 1）。
2. 代码块作用域：在 {} 内定义的变量仅在块内有效。
3. 执行顺序：在多分支结构中，一旦某个条件成立，后续条件不再判断。

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2. 分支结构：switch语句（补充注意事项）

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2.1 switch 的语法格式与执行流程

语法格式：

switch (表达式) {
    case 值1:
        执行代码1;
        break;
    case 值2:
        执行代码2;
        break;
    ...
    default:
        执行代码n;
}

执行流程：

1. 计算 表达式 的值（必须是 byte、short、int、char、枚举（JDK5+）、String（JDK7+））。
2. 将表达式的结果依次与 case 后的值匹配，匹配成功则执行对应代码块。
3. 若未匹配任何 case，则执行 default 块（可选）。
4. break 用于跳出整个 switch 结构，若无 break，会发生“穿透”（继续执行后续 case 的代码）。

示例：

String fruit = "Apple";
switch (fruit) {
    case "Apple":
        System.out.println("苹果");
        break;
    case "Banana":
        System.out.println("香蕉");
        break;
    default:
        System.out.println("未知水果");
}

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2.2 注意事项（补充）

1. 表达式类型限制：

   • 支持类型：byte、short、int、char、枚举（JDK5+）、String（JDK7+）。
   • 不支持：double、float、long。

   // 错误示例：表达式类型为 long
   long num = 10L;
   switch (num) { // 编译报错
       // ...
   }
   

2. case 值的要求：

   • 必须为字面量（常量），不可使用变量或表达式。
   • 所有 case 的值必须唯一，不允许重复。

   final int VAL = 10;
   int a = 10;
   switch (a) {
       case 5: // 合法（字面量）
       case VAL: // 合法（常量）
       case a: // 非法（变量）
       // ...
   }
   

3. break 与穿透现象：

   • 若省略 break，会继续执行后续 case 的代码，直到遇到 break 或结束。
   • 穿透的合理利用：当多个 case 需要执行相同代码时，可合并处理。

   int month = 2;
   switch (month) {
       case 1:
       case 3:
       case 5:
           System.out.println("31天");
           break;
       case 2:
           System.out.println("28天");
           break;
       default:
           System.out.println("30天");
   }
   

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2.3 穿透性的实际应用

适用场景：
多个 case 分支需要执行相同逻辑时，通过穿透性减少重复代码。

示例：

int scoreLevel = 2;
switch (scoreLevel) {
    case 1:
    case 2: // 合并处理 case 1 和 case 2
        System.out.println("普通等级");
        break;
    case 3:
        System.out.println("优秀等级");
        break;
    default:
        System.out.println("无效等级");
}

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3. 循环结构

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3.1 for 循环

语法格式：

for (初始化语句; 循环条件; 迭代语句) {
    循环体语句;
}

执行流程：

1. 执行初始化语句（仅一次）。
2. 检查循环条件：
   • 若为 true，执行循环体。
   • 若为 false，结束循环。
3. 执行迭代语句，回到第2步。

示例：

// 输出 3 次 Hello World
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    System.out.println("Hello World");
}

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3.2 while 循环

语法格式：

初始化语句;
while (循环条件) {
    循环体语句;
    迭代语句;
}

执行流程：

1. 执行初始化语句。
2. 检查循环条件：
   • 若为 true，执行循环体和迭代语句。
   • 若为 false，结束循环。

示例：

int i = 0;
while (i < 3) {
    System.out.println("Hello World");
    i++;
}

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3.3 do-while 循环

语法格式：

初始化语句;
do {
    循环体语句;
    迭代语句;
} while (循环条件);

执行流程：

1. 执行初始化语句。
2. 先执行一次循环体和迭代语句。
3. 检查循环条件：
   • 若为 true，继续循环。
   • 若为 false，结束循环。

特点：

• 先执行后判断，至少执行一次循环体。

示例：

int i = 0;
do {
    System.out.println("Hello World");
    i++;
} while (i < 3);

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3.4 三种循环对比

对比维度	for	while	do-while
执行顺序	先判断后执行	先判断后执行	先执行后判断
适用场景	已知循环次数（如遍历数组）	未知循环次数（如用户输入校验）	至少执行一次（如菜单交互）
变量作用域	控制变量仅在循环内有效	控制变量在循环外可继续使用	控制变量在循环外可继续使用

代码示例对比：

// for 循环变量作用域
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    System.out.println(i); // 合法
}
// System.out.println(i); // 报错，i 超出作用域

// while 循环变量作用域
int j = 0;
while (j < 3) {
    System.out.println(j);
    j++;
}
System.out.println(j); // 输出：3

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3.5 死循环

定义：无限执行的循环，需外部干预才能终止。

语法形式：

// for 死循环
for (;;) {
    System.out.println("Hello World1");
}

// while 死循环（推荐）
while (true) {
    System.out.println("Hello World2");
}

// do-while 死循环
do {
    System.out.println("Hello World3");
} while (true);

应用场景：

• 服务器监听请求。
• 实时数据轮询。

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3.6 循环嵌套

定义：循环内部包含另一个循环。

示例：

// 外层循环控制行，内层循环控制列
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    for (int j = 0; j < 5; j++) {
        System.out.print("❤️");
    }
    System.out.println();
}

输出：

❤️❤️❤️❤️❤️  
❤️❤️❤️❤️❤️  
❤️❤️❤️❤️❤️  

特点：

• 外层循环每执行一次，内层循环完整执行一轮。

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3.7 break 与 continue

关键字	功能	适用场景
break	立即终止所在循环或 switch 分支	循环中满足条件提前退出
continue	跳过当前迭代，进入下一次循环	循环中需要忽略某些特定情况

示例：

// break 示例：找到第一个大于 5 的数后终止循环
int[] nums = {3, 6, 2, 8};
for (int num : nums) {
    if (num > 5) {
        System.out.println("找到：" + num);
        break; // 终止循环
    }
}

// continue 示例：跳过奇数，输出偶数
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    if (i % 2 != 0) {
        continue; // 跳过当前迭代
    }
    System.out.println(i);
}

注意事项：

• break 可结束循环或 switch，但不能跳出方法或类。
• continue 仅能在循环中使用，不可用于 switch。

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总结

• 循环选择原则：
  • 已知次数用 for，未知次数用 while，必须执行一次用 do-while。
• 代码优化：
  • 避免多层嵌套循环（时间复杂度高），必要时优化算法。
  • 死循环需谨慎使用，确保有退出条件或外部干预机制。
• 控制语句：
  • 合理使用 break 和 continue 简化逻辑，但避免滥用影响可读性。