01_基础语法(下)：程序流程控制

注：本部分为自学内容，学习过程中整理笔记方便以后查阅。课件内容来自尚学堂，教程地址：https://www.bilibili.com/video/BV1Kb411W75N?p=63

1.5 程序流程控制

前言：
Scanner类的使用
1、导包：import java.util.Scanner;
2、Scanner 的实例化： Scanner scan = new Scanner(System.in);
3、调用Scanner类的相关方法，来获取指定类型的变量。
int num = scan.nextInt();

eg：
// 1、导包：import java.util.Scanner;
import java.util.Scanner;
// 2、Scanner 的实例化
Scanner scan = new Scanner(System.in);
// 3、调用Scanner类的相关方法，来获取指定类型的变量。
System.out.println("请输入你的姓名：" );
String name = scan.next();
System.out.println(name);

System.out.println("请输入你的年龄：" );
int age = scan.nextInt();
System.out.println(age);

System.out.println("请输入你的体重：" );
double weight = scan.nextDouble();
System.out.println(weight);

System.out.println("你觉得我帅吗：" );
boolean islove = scan.nextBoolean();
System.out.println(islove);

// 对于char型的获取，Scanner类没有提供相关的方法。只能获取一个字符串
System.out.println("请输入你的性别：(男/女)" );
String gender = scan.next(); // "男"
char genderChar = gender.charAt(0); // 获取索引为0位置上的字符
System.out.println(genderChar);

如何过去一个随机数

-- 10 - 99
int value = (int)(Math.random() * 90 + 10);  
// Math.random默认返回double型，范围是[0.0,1.0)
System.out.println(value);
// 公式： [a,b] : (int)(Math.random() * (b - a + 1) + a)

流程控制方式采用结构化程序设计中规定的三种基本流程结构：

1）顺序结构

• 程序从上到下逐行地执行，中间没有任何判断和跳转。

2）分支结构

• 根据条件，选择性地执行某段代码。
• 有if…else和switch-case两种分支语句。

3）循环结构

• 根据循环条件，重复性的执行某段代码。
• 有while、do…while、for三种循环语句。
• 注：JDK1.5提供了foreach循环，方便的遍历集合、数组元素.

1.5.1 顺序结构

Java中定义成员变量时采用合法的前向引用。如：

public class Test{
int num1 = 12;
int num2 = num1 + 2;
}

1.5.2 分支语句1：if-else 结构

if语句三种格式：

1. if(条件表达式){
   执行代码块；
   }
2. if(条件表达式){
   执行代码块1;
   }
   else{
   执行代码块2;
   }
3. if(条件表达式1){
   执行代码块1;
   }
   else if (条件表达式2){
   执行代码块2;
   }
   ……
   else{
   执行代码块n;
   }
   分支结构：if-else使用说明

• 条件表达式必须是布尔表达式（关系表达式或逻辑表达式）、布尔变量
• 语句块只有一条执行语句时，一对{}可以省略，但建议保留
• if-else语句结构，根据需要可以嵌套使用
• 当if-else结构是“多选一”时，最后的else是可选的，根据需要可以省略
• 当多个条件是“互斥”关系时，条件判断语句及执行语句间顺序无所谓
  当多个条件是“包含”关系时，“小上大下 / 子上父下”

程序编写：

由键盘输入三个整数分别存入变量num1、num2、num3，对它们进行排序(使用 if-else if-else),并且从小到大输出。
// if 嵌套
import java.util.Scanner;

Scanner scan = new Scanner(System.in);
System,out.println("请输入第一个整数：");
int num1 = scanner.nextInt();
System,out.println("请输入第二个整数：");
int num2 = scanner.nextInt();
System,out.println("请输入第三个整数：");
int num3 = scanner.nextInt();

if(num1 >= num2){
    if(num3 > num1){
        System.out.println(num2 + "," + num1 + "," + num3)
    }else if (num3 <= num2){
        System.out.println(num3 + "," + num2 + "," + num1)
    }else{
         System.out.println(num2 + "," + num3 + "," + num1)
    }
}else{
      if(num3 >= num2){
            System.out.println(num1 + "," + num2 + "," + num3);
      }else if (num3 <= num1){
             System.out.println(num3 + "," + num1 + "," + num2);
      }else{
             System.out.println(num1 + "," + num3 + "," + num2);
      }
}

1.5.3 分支语句2：switch-case 结构

switch(表达式){
case 常量1:
语句1;
// break;
case 常量2:
语句2;
// break;
… …
case 常量N:
语句N;
// break;
default:
语句;
// break;
}

--eg：
String season = "summer";
switch (season) {
case "spring":
System.out.println("春暖花开");
break;
case "summer":
System.out.println("夏日炎炎");
break;
case "autumn":
System.out.println("秋高气爽");
break;
case "winter":
System.out.println("冬雪皑皑");
break;
default:
System.out.println("季节输入有误");
break;
}

说明：

• switch(表达式)中表达式的值必须是下述几种类型之一：byte，short，char，int，枚举 (jdk 5.0)，String (jdk 7.0)；
• case子句中的值必须是常量，不能是变量名或不确定的表达式值；
• 同一个switch语句，所有case子句中的常量值互不相同；
• break语句用来在执行完一个case分支后使程序跳出switch语句块；如果没有break，程序会顺序执行到switch结尾
• default子句是可任选的。同时，位置也是灵活的。当没有匹配的case时，执行default

switch和if语句的对比

1. 如果判断的具体数值不多，而且符合byte、short 、char、int、String、枚举等几种类型。虽然两个语句都可以使用，建议使用swtich语句。因为效率稍高。
2. 其他情况：对区间判断，对结果为boolean类型判断，使用if，if的使用范围更广。也就是说，使用switch-case的，都可以改写为if-else。反之不成立。

1.5.4 循环结构

循环结构：在某些条件满足的情况下，反复执行特定代码的功能
循环语句分类

1. for循环
2. while循环
3. do-while循环
   

1.5.5 循环结构1：for循环

• 语法格式：
  for (①初始化部分; ②循环条件部分; ④迭代部分)｛
  ③循环体部分;
  ｝
• 执行顺序：
  ①-②-③-④-②-③-④-②-③-④-…-②
• 说明：
  ②循环条件部分为boolean类型表达式，当值为false时，退出循环
  ①初始化部分可以声明多个变量，但必须是同一个类型，用逗号分隔
  ④可以有多个变量更新，用逗号分隔
  

--eg：
public class ForLoop {
public static void main(String args[]) {
int result = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
result += i;
}
System.out.println("result=" + result);
}
}

练习：
int num = 1;
for(System.out.println('a');num <= 3;System.out.println('c'),num++){
    System.out.println('b');
}
// 输出结果： abcbcbc

// 例题：遍历100以内的偶数，输出所有偶数的和，输出偶数的格式
int sum = 0; // 记录所有偶数的和
int count = 0; // 记录偶数的个数
for(int i = 1;i < 100;i++){
	if(i % 2 == 0){
	System.out.println(i);
	sum += i;
	count++;
	}
}
System.out.println("总和为：" + sum);
System.out.println("个数为：" + count);

测试:
输入两个正整数m和n，求其最大公约数和最小公倍数。
**说明: braek关键字的使用**
import java.util.Scanner
Scanner scan = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入第一个正整数：");
int m = scan.nextInt();

System.out.println("请输入第二个正整数：");
int n = scan.nextInt();

// 获取两个数中的较小值
int min = (m < n)? m : n;
for (int i = min;i >= 1;i--){
	if(m % i == 0 && n % i == 0){
	System.out.println("最大公约数为：" + i);
	break; //一旦在循环中执行到break，就跳出循环
	}
}

// 获取两个数中的较大值
int max = (m > n)? m : n;
for(i = max;i <= m*n;i ++){
	if (i % m ==0 && i % n == 0){
	System.out.println("最小公倍数：" + i);
	break;
	}
}

1.5.6 循环结构2：while循环

• 语法格式：
  ①初始化部分
  while(②循环条件部分)｛
  ③循环体部分;
  ④迭代部分;
  }
• 执行顺序：
  ①-②-③-④-②-③-④-②-③-④-…-②
• 说明：
  注意不要忘记声明④迭代部分。否则，循环将不能结束，变成死循环。
  for循环和while循环可以相互转换

--eg：
public class WhileLoop {
public static void main(String args[]) {
int result = 0;
int i = 1;
while (i <= 100) {
result += i;
i++;
}
System.out.println("result=" + result);
}
}

1.5.7 循环结构3：do-while循环

• 语法格式：
  ①初始化部分;
  do{
  ③循环体部分
  ④迭代部分
  }while(②循环条件部分);
• 执行顺序：
  ①-③-④-②-③-④-②-③-④-…②
• 说明：
  do-while循环至少执行一次循环体。

--eg：
public class DoWhileLoop {
public static void main(String args[]) {
int result = 0, i = 1;
do {
result += i;
i++;
} while (i <= 100);
System.out.println("result=" + result);
}
}

1.5.8 嵌套循环（多重循环）

• 将一个循环放在另一个循环体内，就形成了嵌套循环。其中，for ,while ,do…while均可以作为外层循环或内层循环。
• 实质上，嵌套循环就是把内层循环当成外层循环的循环体。当只有内层循环的循环条件为false时，才会完全跳出内层循环，才可结束外层的当次循环，开始下一次的循环。
• 设外层循环次数为m次，内层为n次，则内层循环体实际上需要执行m*n次。

练习：100以内的所有质数的输出
boolean isFlag = true; // 标识i是否呗j除尽，一旦除尽，修改其值
for(int 1 = 2;i <=100;i++){ // 遍历100以内的自然数
	for(int j = 2;j < i;j++){
//	for(int j = 2;j <= Math.sqrt(i);j++){ //调优二：对本身是质数的自然数有效
		if(i % j == 0){
		isFlag = false;
		break; // 调优一：只对本身非质数的自然数有效
		}
	}
		if(isFlag == true){
		System.out.println(i);
		}
	isFlag = true; // 重置isFlag
}

优化写法：
lable1:for(int i = 2;i <= 100000;i++){ // 遍历100000以内的自然数
			for(int j = 2;j <= Math.sqrt(i);j++){ // j：被i去除
				if(i % j == 0){ // i被j除尽
				continue lable1;
				}
			}
			// 能执行到此步骤的，都是质数
			count++;
		}

1.5.9 特殊关键字的使用：break、continue

• break语句：
  break语句用于终止某个语句块的执行

{ ……
break;
……
}

break语句出现在多层嵌套的语句块中时，可以通过标签指明要终止的是哪一层语句块 lable

label1: { ……
label2: { ……
label3: { ……
break label2;
……
}
}
}

--eg：
public class BreakTest{
public static void main(String args[]){
for(int i = 0; i<10; i++){
if(i==3)
break;
System.out.println(" i =" + i);
}
System.out.println("Game Over!");
}
}

• continue语句：
  continue只能使用在循环结构中
  continue语句用于跳过其所在循环语句块的一次执行，继续下一次循环
  continue语句出现在多层嵌套的循环语句体中时，可以通过标签指明要跳过的哪一层循环
• continue语句用法举例

public class ContinueTest {
public static void main(String args[]){
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i%10==0)
continue;
System.out.println(i);
}
}
}

附：

• return：并非专门用于结束循环的，它的功能是结束一个方法。当一个方法执行到一个return语句时，这个方法将被结束。
• 与break和continue不同的是，return直接结束整个方法，不管这个return处于多少层循环之内

特殊流程控制语句说明

• break只能用于switch语句和循环语句中。
• continue 只能用于循环语句中。
• 二者功能类似，但continue是终止本次循环，break是终止本层循环。
• break、continue之后不能有其他的语句，因为程序永远不会执行其后的语句。
• 标号语句必须紧接在循环的头部。标号语句不能用在非循环语句的前面。
• 很多语言都有goto语句，goto语句可以随意将控制转移到程序中的任意一条语句上，然后执行它。但使程序容易出错。Java中的break和continue是不同于goto的。