语言基础 - 控制流程语句

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2023-12-01

控制流程语句用于控制程序按照一定流程来执行。

if-then

它告诉你要只有 if 后面是 true 时才执行特定的代码。

void applyBrakes() {
    // the "if" clause: bicycle must be moving
    if (isMoving){ 
        // the "then" clause: decrease current speed
        currentSpeed--;
    }
}

如果 if 后面是 false, 则跳到 if-then 语句后面。语句可以省略中括号，但在编码规范里面不推荐使用，如：

void applyBrakes() {
    // same as above, but without braces 
    if (isMoving)
        currentSpeed--;
}

if-then-else

该语句是在 if 后面是 false 时，提供了第二个执行路径。

void applyBrakes() {
    if (isMoving) {
        currentSpeed--;
    } else {
        System.err.println("The bicycle has already stopped!");
    } 
}

下面是一个完整的例子：

class IfElseDemo {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int testscore = 76;
        char grade;
        if (testscore >= 90) {
            grade = 'A';
        } else if (testscore >= 80) {
            grade = 'B';
        } else if (testscore >= 70) {
            grade = 'C';
        } else if (testscore >= 60) {
            grade = 'D';
        } else {
            grade = 'F';
        }
        System.out.println("Grade = " + grade);
    }
}

输出为：Grade = C

switch

switch 语句可以有许多可能的执行路径。可以使用 byte, short, char, 和 int 基本数据类型，也可以是枚举类型（enumerated types）、String 以及少量的原始类型的包装类 Character, Byte, Short, 和 Integer。

下面是一个 SwitchDemo 例子：

class SwitchDemo {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int month = 8;
        String monthString;
        switch (month) {
        case 1:
            monthString = "January";
            break;
        case 2:
            monthString = "February";
            break;
        case 3:
            monthString = "March";
            break;
        case 4:
            monthString = "April";
            break;
        case 5:
            monthString = "May";
            break;
        case 6:
            monthString = "June";
            break;
        case 7:
            monthString = "July";
            break;
        case 8:
            monthString = "August";
            break;
        case 9:
            monthString = "September";
            break;
        case 10:
            monthString = "October";
            break;
        case 11:
            monthString = "November";
            break;
        case 12:
            monthString = "December";
            break;
        default:
            monthString = "Invalid month";
            break;
        }
        System.out.println(monthString);
    }
}

break 语句是为了防止 fall through。

class SwitchDemoFallThrough {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        java.util.ArrayList<String> futureMonths = new java.util.ArrayList<String>();
        int month = 8;
        switch (month) {
        case 1:
            futureMonths.add("January");
        case 2:
            futureMonths.add("February");
        case 3:
            futureMonths.add("March");
        case 4:
            futureMonths.add("April");
        case 5:
            futureMonths.add("May");
        case 6:
            futureMonths.add("June");
        case 7:
            futureMonths.add("July");
        case 8:
            futureMonths.add("August");
        case 9:
            futureMonths.add("September");
        case 10:
            futureMonths.add("October");
        case 11:
            futureMonths.add("November");
        case 12:
            futureMonths.add("December");
            break;
        default:
            break;
        }
        if (futureMonths.isEmpty()) {
            System.out.println("Invalid month number");
        } else {
            for (String monthName : futureMonths) {
                System.out.println(monthName);
            }
        }
    }
}

输出为：

August
September
October
November
December

技术上来说，最后一个 break 并不是必须，因为流程跳出 switch 语句。但仍然推荐使用 break ，主要修改代码就会更加简单和防止出错。default 处理了所有不明确值的情况。

下面例子展示了一个局域多个 case 的情况，

class SwitchDemo2 {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int month = 2;
        int year = 2000;
        int numDays = 0;
        switch (month) {
        case 1:
        case 3:
        case 5:
        case 7:
        case 8:
        case 10:
        case 12:
            numDays = 31;
            break;
        case 4:
        case 6:
        case 9:
        case 11:
            numDays = 30;
            break;
        case 2:
            if (((year % 4 == 0) && !(year % 100 == 0)) || (year % 400 == 0))
                numDays = 29;
            else
                numDays = 28;
            break;
        default:
            System.out.println("Invalid month.");
            break;
        }
        System.out.println("Number of Days = " + numDays);
    }
}

输出为：Number of Days = 29

使用 String

Java SE 7 开始，可以在 switch 语句里面使用 String,下面是一个例子

class StringSwitchDemo {
    public static int getMonthNumber(String month) {
        int monthNumber = 0;
        if (month == null) {
            return monthNumber;
        }
        switch (month.toLowerCase()) {
        case "january":
            monthNumber = 1;
            break;
        case "february":
            monthNumber = 2;
            break;
        case "march":
            monthNumber = 3;
            break;
        case "april":
            monthNumber = 4;
            break;
        case "may":
            monthNumber = 5;
            break;
        case "june":
            monthNumber = 6;
            break;
        case "july":
            monthNumber = 7;
            break;
        case "august":
            monthNumber = 8;
            break;
        case "september":
            monthNumber = 9;
            break;
        case "october":
            monthNumber = 10;
            break;
        case "november":
            monthNumber = 11;
            break;
        case "december":
            monthNumber = 12;
            break;
        default:
            monthNumber = 0;
            break;
        }
        return monthNumber;
    }
    public static void main(String[] args) {
        String month = "August";
        int returnedMonthNumber = StringSwitchDemo.getMonthNumber(month);
        if (returnedMonthNumber == 0) {
            System.out.println("Invalid month");
        } else {
            System.out.println(returnedMonthNumber);
        }
    }
}

输出为：8

注：switch 语句表达式中不能有 null。

while

while 语句在判断条件是 true 时执行语句块。语法如下：

while (expression) {
     statement(s)
}

while 语句计算的表达式，必须返回 boolean 值。如果表达式计算为 true，while 语句执行 while 块的所有语句。while 语句继续测试表达式，然后执行它的块，直到表达式计算为 false。完整的例子：

class WhileDemo {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int count = 1;
        while (count < 11) {
            System.out.println("Count is: " + count);
            count++;
        }
    }
}

用 while 语句实现一个无限循环：

while (true){
    // your code goes here
}

do-while

语法如下：

do {
     statement(s)
} while (expression);

do-while 语句和 while 语句的区别是，do-while 计算它的表达式是在循环的底部，而不是顶部。所以，do 块的语句，至少会执行一次，如 DoWhileDemo 程序所示：

class DoWhileDemo {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int count = 1;
        do {
            System.out.println("Count is: " + count);
            count++;
        } while (count < 11);
    }
}

输出为：

Count is: 1
Count is: 2
Count is: 3
Count is: 4
Count is: 5
Count is: 6
Count is: 7
Count is: 8
Count is: 9
Count is: 10

for

for 语句提供了一个紧凑的方式来遍历一个范围值。程序经常引用为”for 循环”，因为它反复循环，直到满足特定的条件。for 语句的通常形式，表述如下：

for (initialization; termination;
     increment) {
    statement(s)
}

使 for 语句时要注意：

initialization 初始化循环；它执行一次作为循环的开始。
当 termination 计算为 false，循环结束。
increment 会在循环的每次迭代执行；该表达式可以接受递增或者递减的值

class ForDemo {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        for(int i=1; i<11; i++){
            System.out.println("Count is: " + i);
       }
    }
}

输出为：

Count is: 1
Count is: 2
Count is: 3
Count is: 4
Count is: 5
Count is: 6
Count is: 7
Count is: 8
Count is: 9
Count is: 10

注意：代码在 initialization 声明变量。该变量的存活范围，从它的声明到 for 语句的块的结束。所以，它可以用在 termination 和 increment。如果控制 for 语句的变量，不需要在循环外部使用，最好是在 initialization 声明。经常使用 i,j,k 经常用来控制 for 循环。在 initialization 声明他们，可以限制他们的生命周期，减少错误。

for 循环的三个表达式都是可选的，一个无限循环，可以这么写：

// infinite loop
for ( ; ; ) {
    // your code goes here
}

for 语句还可以用来迭代集合（Collections）和数组（arrays），这个形式有时被称为增强的 for 语句（ enhanced for ），可以用来让你的循环更加紧凑，易于阅读。为了说明这一点，考虑下面的数组：

int[] numbers = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

使用增强的 for 语句来循环数组

class EnhancedForDemo {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int[] numbers = 
            {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
        for (int item : numbers) {
            System.out.println("Count is: " + item);
        }
    }
}

输出：

Count is: 1
Count is: 2
Count is: 3
Count is: 4
Count is: 5
Count is: 6
Count is: 7
Count is: 8
Count is: 9
Count is: 10

尽可能使用这种形式的 for 替代传统的 for 形式。

break

break 语句有两种形式：标签和非标签。在前面的 switch 语句，看到的 break 语句就是非标签形式。可以使用非标签 break 用来结束 for，while，do-while 循环，如下面的 BreakDemo 程序：

class BreakDemo {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrayOfInts = { 32, 87, 3, 589, 12, 1076, 2000, 8, 622, 127 };
        int searchfor = 12;
        int i;
        boolean foundIt = false;
        for (i = 0; i < arrayOfInts.length; i++) {
            if (arrayOfInts[i] == searchfor) {
                foundIt = true;
                break;
            }
        }
        if (foundIt) {
            System.out.println("Found " + searchfor + " at index " + i);
        } else {
            System.out.println(searchfor + " not in the array");
        }
    }
}

这个程序在数组终查找数字12。break 语句，当找到值时，结束 for 循环。控制流就跳转到 for 循环后面的语句。程序输出是：

Found 12 at index 4

无标签 break 语句结束最里面的 switch，for，while，do-while 语句。而标签break 结束最外面的语句。接下来的程序，BreakWithLabelDemo，类似前面的程序，但使用嵌套循环在二维数组里寻找一个值。但值找到后，标签 break 语句结束最外面的 for 循环(标签为”search”):

class BreakWithLabelDemo {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int[][] arrayOfInts = { { 32, 87, 3, 589 }, { 12, 1076, 2000, 8 }, { 622, 127, 77, 955 } };
        int searchfor = 12;
        int i;
        int j = 0;
        boolean foundIt = false;
        search: for (i = 0; i < arrayOfInts.length; i++) {
            for (j = 0; j < arrayOfInts[i].length; j++) {
                if (arrayOfInts[i][j] == searchfor) {
                    foundIt = true;
                    break search;
                }
            }
        }
        if (foundIt) {
            System.out.println("Found " + searchfor + " at " + i + ", " + j);
        } else {
            System.out.println(searchfor + " not in the array");
        }
    }
}

程序输出是：

Found 12 at 1, 0

break 语句结束标签语句，它不是传送控制流到标签处。控制流传送到紧随标记（终止）声明。

注： Java 没有类似于 C 语言的 goto 语句，但带标签的 break 语句，实现了类似的效果。

continue

continue 语句忽略 for，while，do-while 的当前迭代。非标签模式，忽略最里面的循环体，然后计算循环控制的 boolean 表达式。接下来的程序，ContinueDemo，通过一个字符串的步骤，计算字母“p”出现的次数。如果当前字符不是 p，continue 语句跳过循环的其他代码，然后处理下一个字符。如果当前字符是 p，程序自增字符数。

class ContinueDemo {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        String searchMe = "peter piper picked a " + "peck of pickled peppers";
        int max = searchMe.length();
        int numPs = 0;
        for (int i = 0; i < max; i++) {
            // interested only in p's
            if (searchMe.charAt(i) != 'p')
                continue;
            // process p's
            numPs++;
        }
        System.out.println("Found " + numPs + " p's in the string.");
    }
}

程序输出：

Found 9 p's in the string

为了更清晰看效果，尝试去掉 continue 语句，重新编译。再跑程序，count 将是错误的，输出是 35，而不是 9.

带标签的 continue 语句忽略标签标记的外层循环的当前迭代。下面的程序例子，ContinueWithLabelDemo，使用嵌套循环在字符传的字串中搜索字串。需要两个嵌套循环：一个迭代字串，一个迭代正在被搜索的字串。下面的程序ContinueWithLabelDemo，使用 continue 的标签形式，忽略最外层的循环。

class ContinueWithLabelDemo {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        String searchMe = "Look for a substring in me";
        String substring = "sub";
        boolean foundIt = false;
        int max = searchMe.length() - substring.length();
        test: for (int i = 0; i <= max; i++) {
            int n = substring.length();
            int j = i;
            int k = 0;
            while (n-- != 0) {
                if (searchMe.charAt(j++) != substring.charAt(k++)) {
                    continue test;
                }
            }
            foundIt = true;
            break test;
        }
        System.out.println(foundIt ? "Found it" : "Didn't find it");
    }
}

这里是程序输出：

Found it

return

最后的分支语句是 return 语句。return 语句从当前方法退出，控制流返回到方法调用处。return 语句有两种形式：一个是返回值，一个是不返回值。为了返回一个值，简单在 return 关键字后面把值放进去(或者放一个表达式计算)

return ++count;

return 的值的数据类型，必须和方法声明的返回值的类型符合。当方法声明为 void，使用下面形式的 return 不需要返回值。

return;

源码

本章例子的源码，可以在 com.waylau.essentialjava.flow 包下找到。