Java流程控制

资料来源：

• 流程控制 - 廖雪峰的网站

在Java程序中，JVM默认总是顺序执行以分号;结束的语句。但是，在实际的代码中，程序经常需要做条件判断、循环，因此，需要有多种流程控制语句，来实现程序的跳转和循环等功能。

输入和输出

• 输出
  我们总是使用System.out.println()来向屏幕输出一些内容。
  println是print line的缩写，表示输出并换行。因此，如果输出后不想换行，可以用print()：
• 格式化输出

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        double d = 12900000;
        System.out.println(d); // 1.29E7
    }
}

显然，计算机表示的数据不一定适合人来阅读。如果要把数据显示成我们期望的格式，就需要使用格式化输出的功能。格式化输出使用System.out.printf()，通过使用占位符%?，printf()可以把后面的参数格式化成指定格式：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        double d = 3.1415926;
        System.out.printf("%.2f\n", d); // 显示两位小数3.14
        System.out.printf("%.4f\n", d); // 显示4位小数3.1416
    }
}

Java的格式化功能提供了多种占位符，可以把各种数据类型“格式化”成指定的字符串：
%d 格式化输出整数
%x 格式化输出十六进制整数
%f 格式化输出浮点数
%e 格式化输出科学计数法表示的浮点数
%s 格式化字符串

• 输入
  和输出相比，Java的输入就要复杂得多。
  下面是一个读取一个字符串和一个整数的例子，首先，要通过import语句导入java.util.Scanner。然后，创建Scanner对象并传入System.in。System.out代表标准输出流，而System.in代表标准输入流。直接使用System.in读取用户输入虽然是可以的，但需要更复杂的代码，而通过Scanner就可以简化后续的代码。有了Scanner对象后，要读取用户输入的字符串，使用scanner.nextLine()，要读取用户输入的整数，使用scanner.nextInt()。Scanner会自动转换数据类型，因此不必手动转换。

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); // 创建Scanner对象
        System.out.print("Input your name: "); // 打印提示
        String name = scanner.nextLine(); // 读取一行输入并获取字符串
        System.out.print("Input your age: "); // 打印提示
        int age = scanner.nextInt(); // 读取一行输入并获取整数
        System.out.printf("Hi, %s, you are %d\n", name, age); // 格式化输出
    }
}

if判断

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 70;
        if (n >= 90) {
            System.out.println("excellent");
        } else if (n >= 60) {
            System.out.println("pass");
        } else {
            System.out.println("fail");
        }
        System.out.println("END");
    }
}

• 前面讲过了浮点数在计算机中常常无法精确表示，并且计算可能出现误差，因此，判断浮点数相等用==判断不靠谱：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        double x = 1 - 9.0 / 10;
        if (x == 0.1) {
            System.out.println("x is 0.1");
        } else {
            System.out.println("x is NOT 0.1");
        }
    }
}
//正确的方法是利用差值小于某个临界值来判断：
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        double x = 1 - 9.0 / 10;
        if (Math.abs(x - 0.1) < 0.00001) {
            System.out.println("x is 0.1");
        } else {
            System.out.println("x is NOT 0.1");
        }
    }
}

• 判断引用类型相等
  在Java中，判断值类型的变量是否相等，可以使用==运算符。但是，判断引用类型的变量是否相等，==表示“引用是否相等”，或者说，是否指向同一个对象。例如，下面的两个String类型，它们的内容是相同的，但是，分别指向不同的对象，用==判断，结果为false；要判断引用类型的变量内容是否相等，必须使用equals()方法：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "hello";
        String s2 = "HELLO".toLowerCase();
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
        if (s1 == s2) {
            System.out.println("s1 == s2");
        } else {
            System.out.println("s1 != s2");
        }
    }
}
//
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "hello";
        String s2 = "HELLO".toLowerCase();
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
        if (s1.equals(s2)) {
            System.out.println("s1 equals s2");
        } else {
            System.out.println("s1 not equals s2");
        }
    }
}

switch多重选择

除了if语句外，还有一种条件判断，是根据某个表达式的结果，分别去执行不同的分支。例如，在游戏中，让用户选择选项：

1. 单人模式
2. 多人模式
3. 退出游戏

这时，switch语句就派上用场了。switch语句根据switch (表达式)计算的结果，跳转到匹配的case结果，然后继续执行后续语句，直到遇到break结束执行。
如果option的值没有匹配到任何case，例如option = 99，那么，switch语句不会执行任何语句。这时，可以给switch语句加一个default，当没有匹配到任何case时，执行default：

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("select 1, 2 or 3:");
        int option = scanner.nextInt();
        switch (option) {
            case 1:
                System.out.println("Selected 1");
                break;
            case 2:
                System.out.println("Selected 2");
                break;
            case 3:
                System.out.println("Selected 3");
                break;
            default:
                System.out.println("Not selected");
                break;
        }
    }
}

• switch表达式
  switch语句有更简洁的表达式语法，使用类似模式匹配（Pattern Matching）的方法，保证只有一种路径会被执行，并且不需要break语句；注意新语法使用->，如果有多条语句，需要用{}括起来：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String fruit = "apple";
        switch (fruit) {
        case "apple" -> System.out.println("Selected apple");
        case "pear" -> System.out.println("Selected pear");
        case "mango" -> {
            System.out.println("Selected mango");
            System.out.println("Good choice!");
        }
        default -> System.out.println("No fruit selected");
        }
    }
}

• 其次，还可能用switch语句给某个变量赋值。例如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String fruit = "apple";
        int opt = switch (fruit) {
            case "apple" -> 1;
            case "pear", "mango" -> 2;
            default -> 0;
        }; // 注意赋值语句要以;结束
        System.out.println("opt = " + opt);
    }
}

yield

大多数时候，在switch表达式内部，我们会返回简单的值。但是，如果需要复杂的语句，我们也可以写很多语句，放到{...}里，然后，用yield返回一个值作为switch语句的返回值：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String fruit = "orange";
        int opt = switch (fruit) {
            case "apple" -> 1;
            case "pear", "mango" -> 2;
            default -> {
                int code = fruit.hashCode();
                yield code; // switch语句返回值
            }
        };
        System.out.println("opt = " + opt);
    }
}

while循环

while循环在每次循环开始前，首先判断条件是否成立。如果计算结果为true，就把循环体内的语句执行一遍，如果计算结果为false，那就直接跳到while循环的末尾，继续往下执行。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0; // 累加的和，初始化为0
        int n = 1;
        while (n <= 100) { // 循环条件是n <= 100
            sum = sum + n; // 把n累加到sum中
            n ++; // n自身加1
        }
        System.out.println(sum); // 5050
    }
}

do while循环

在Java中，while循环是先判断循环条件，再执行循环。而另一种do while循环则是先执行循环，再判断条件，条件满足时继续循环，条件不满足时退出。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0;
        int n = 1;
        do {
            sum = sum + n;
            n ++;
        } while (n <= 100);
        System.out.println(sum);
    }
}

for 循环

for循环的功能非常强大，它使用计数器实现循环。for循环会先初始化计数器，然后，在每次循环前检测循环条件，在每次循环后更新计数器。计数器变量通常命名为i。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
        int sum = 0;
        for (int i=0; i<ns.length; i++) {
            System.out.println("i = " + i + ", ns[i] = " + ns[i]);
            sum = sum + ns[i];
        }
        System.out.println("sum = " + sum);
    }
}

for each循环

for循环经常用来遍历数组，因为通过计数器可以根据索引来访问数组的每个元素，但是，很多时候，我们实际上真正想要访问的是数组每个元素的值。Java还提供了另一种for each循环，它可以更简单地遍历数组：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] ns = { 1, 4, 9, 16, 25 };
        for (int n : ns) {
            System.out.println(n);
        }
    }
}

和for循环相比，for each循环的变量n不再是计数器，而是直接对应到数组的每个元素。for each循环的写法也更简洁。但是，for each循环无法指定遍历顺序，也无法获取数组的索引。除了数组外，for each循环能够遍历所有“可迭代”的数据类型，包括后面会介绍的List、Map等。

break和continue

无论是while循环还是for循环，有两个特别的语句可以使用，就是break语句和continue语句。

• break
  在循环过程中，可以使用break语句跳出当前循环。使用for循环计算从1到100时，我们并没有在for()中设置循环退出的检测条件。但是，在循环内部，我们用if判断，如果i==100，就通过break退出循环。因此，break语句通常都是配合if语句使用。要特别注意，break语句总是跳出自己所在的那一层循环。例如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i=1; i<=10; i++) {
            System.out.println("i = " + i);
            for (int j=1; j<=10; j++) {
                System.out.println("j = " + j);
                if (j >= i) {
                    break;
                }
            }
            // break跳到这里
            System.out.println("breaked");
        }
    }
}

• continue
  break会跳出当前循环，也就是整个循环都不会执行了。而continue则是提前结束本次循环，直接继续执行下次循环。我们看一个例子：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = 0;
        for (int i=1; i<=10; i++) {
            System.out.println("begin i = " + i);
            if (i % 2 == 0) {
                continue; // continue语句会结束本次循环
            }
            sum = sum + i;
            System.out.println("end i = " + i);
        }
        System.out.println(sum); // 25
    }
}

注意观察continue语句的效果。当i为奇数时，完整地执行了整个循环，因此，会打印begin i = 1和end i = 1。在i为偶数时，continue语句会提前结束本次循环，因此，会打印begin i = 2但不会打印end i = 2。