Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)（第二版）課件第5章-基本控制結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

第5章基本控制結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)控制轉(zhuǎn)移語句遞歸算法及其應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)理解程序控制結(jié)構(gòu)根據(jù)程序需要設(shè)計(jì)合理的布爾表達(dá)式掌握選擇語句和循環(huán)語句的語法結(jié)構(gòu)應(yīng)用選擇語句、循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)掌握break語句、continue語句和return語句實(shí)現(xiàn)程序執(zhí)行流程的轉(zhuǎn)移具備初步描述算法的能力5.1引例（一）例5.1計(jì)算任意兩個(gè)整數(shù)的乘積。分析：要計(jì)算任意兩個(gè)整數(shù)的乘積，需要從鍵盤輸入兩個(gè)整數(shù)。從鍵盤輸入數(shù)據(jù)的方法很多，此程序中應(yīng)用Java輸入輸出流中的BufferedReader及InputStreamReader類聲明并創(chuàng)建字符輸入流對象，應(yīng)用readLine()方法獲得一個(gè)字符串，要使用Integer類中的parseInt方法將字符串轉(zhuǎn)換為整型。關(guān)于Java輸入輸出流的詳細(xì)應(yīng)用請參考第10章。程序源代碼如下：例5.1程序源代碼例5.1程序說明以上Java程序是按照書寫的順序，從第一條語句順序執(zhí)行到最后一條語句。這種R程序結(jié)構(gòu)稱之為“順序結(jié)構(gòu)”。不是所有的問題都能通過順序執(zhí)行解決的，例如有這樣的問題：判斷某個(gè)學(xué)生的成績是否及格？首先要設(shè)定一個(gè)及格分?jǐn)?shù)線（假定60分是及格分?jǐn)?shù)線），如果某個(gè)學(xué)生的成績大于或等于60分，則該學(xué)生成績及格，否則不及格，這類問題采用選擇結(jié)構(gòu)可以解決。在許多實(shí)際問題中，經(jīng)常遇到具有規(guī)律性的重復(fù)運(yùn)算，因此在程序設(shè)計(jì)中就需要將某些語句重復(fù)執(zhí)行，這種重復(fù)處理的過程采用另一種重要的基本結(jié)構(gòu)——循環(huán)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)。5.1引例（二）例5.2編寫程序，判斷某個(gè)學(xué)生的成績是否及格分析：上述問題實(shí)際分兩種情況：及格或不及格，應(yīng)用選擇結(jié)構(gòu)中的if…else語句可以解決此類問題。設(shè)計(jì)if布爾表達(dá)式score>=60，若其值為true,則成績及格，否則成績不及格。程序源代碼如下：例5.2程序源代碼程序運(yùn)行結(jié)果如下：67.0及格!5.1引例（三）例5.3計(jì)算s=1+2+3+…+10。分析：上述問題可以用迭代方法實(shí)現(xiàn)，迭代法也稱輾轉(zhuǎn)法，是一種不斷用變量的舊值遞推新值的過程。如s=0+1，s=1+2，s=3+3，s=6+4…，這里，我們總是用前一次計(jì)算的和s作為下一次的一個(gè)加數(shù)進(jìn)行累加，那么，在程序中是否要使用10個(gè)表達(dá)式來求和呢？顯然是不可取的，可以在程序設(shè)計(jì)中用一種循環(huán)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這種重復(fù)操作。以下程序中，應(yīng)用循環(huán)語句中的for(inti=1;i<=10;i++)控制i的值分別取1、2、3、…、10，i的值每變化一次，都執(zhí)行語句s=s+i;執(zhí)行10次，每次總是用前一次的值s與i累加。程序源代碼如下：例5.3程序源代碼程序運(yùn)行結(jié)果如下：1+2+3+...+10=55程序總結(jié)以上案例中分別應(yīng)用了程序設(shè)計(jì)中的三種基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。在解決具體問題時(shí)，通常采用選擇語句、循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)上述三種結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的算法。順序結(jié)構(gòu)程序的執(zhí)行完全按照程序書寫順序執(zhí)行，是最簡單的一種基本結(jié)構(gòu)。在前面的章節(jié)中，程序的結(jié)構(gòu)采用的基本上是順序結(jié)構(gòu)，下面將詳細(xì)介紹選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的編程方法。5.2選擇語句選擇語句用于判斷給定的條件是否滿足（條件值為true或false），以決定執(zhí)行某個(gè)分支程序段。Java有幾種類型的選擇語句：單分支if語句、雙分支if…else語句、嵌套if語句、if…elseif語句、多分支switch語句等。5.2.1單分支if語句單分支if語句格式如下：if(布爾表達(dá)式){語句塊；}程序執(zhí)行流程圖如圖5-1所示。執(zhí)行過程是，如果布爾表達(dá)式值為true，則執(zhí)行語句塊，否則，不執(zhí)行語句塊，程序執(zhí)行流程轉(zhuǎn)移到if后面的語句。如：if(x>0) y=1;表示當(dāng)x>0的值為true時(shí)，執(zhí)行語句“y=1;”。布爾表達(dá)式語句塊語句truefalse說明（1）布爾表達(dá)式可以是布爾類型的常量、變量、關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式等,如果是其他類型，則編譯出錯(cuò)。布爾表達(dá)式必須寫在()中（2）語句塊的語句可以是Java中的任何語句，若只有一條語句，可以省略{}，若為復(fù)合語句，則必須使用{}說明（續(xù)）例如，定義intx=-5;，在以下兩個(gè)程序段中，x>0的值為false，if語句塊均不執(zhí)行。程序段一inty=0;if(x>0)y=1;System.out.println("y="+y);程序段二inty=0;if(x>0){y=1;System.out.println("y="+y);}在程序段一中，單語句y=1;為if語句塊，該語句不執(zhí)行；y的值仍然為0，跳出if語句后執(zhí)行輸出語句，輸出結(jié)果為：y=0在程序段二中沒有輸出結(jié)果，{y=1;System.out.println("y="+y);}為if語句塊，輸出語句不執(zhí)行。單分支if語句示例例5.4從鍵盤輸入一個(gè)整數(shù)，判斷該整數(shù)是否是偶數(shù)。分析：判斷輸入的整數(shù)是否能被2整除，設(shè)置判斷的布爾表達(dá)式為num%2==0。若條件成立，則輸出提示信息。程序源代碼如下：例5.4程序源代碼5-2例5.2輸入對話框程序運(yùn)行后首先出現(xiàn)如圖5-2所示的對話框，如果輸入240，則輸出“240是偶數(shù)?！薄?.2.2雙分支if…else語句單分支if語句在指定條件為true時(shí)執(zhí)行語句，否則不執(zhí)行任何操作。如果要執(zhí)行雙選擇操作，可以應(yīng)用雙分支if…else語句來實(shí)現(xiàn)。if…else語句的格式如下：if(布爾表達(dá)式) {語句塊1；}else {語句塊2；}程序執(zhí)行流程圖如圖5-3所示。執(zhí)行過程是，如果布爾表達(dá)式值為true，執(zhí)行語句塊1；否則執(zhí)行語句塊2。布爾表達(dá)式語句塊1語句truefalse

語句塊25.2.2雙分支if…else語句（續(xù)）例如，下面求絕對值的函數(shù)可以用以下的程序段實(shí)現(xiàn)：if(x>=0)y=x;elsey=-x;注意：以上函數(shù)也可以用第2章的條件表達(dá)式實(shí)現(xiàn)：y=(x>=0)?x:―xy=x(x>=0)-x(x<0)雙分支if…else語句示例例5.5用Math類的random()方法產(chǎn)生一個(gè)0～1之間的一個(gè)實(shí)數(shù)，若該數(shù)大于或等于0.5，則輸出“num>=0.5”，否則輸出“num<0.5”。分析：random()方法產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)在0.0和1.0之間。判斷該數(shù)是否大于或等于0.5，此處設(shè)置判斷的布爾表達(dá)式為num>=0.5。若布爾表達(dá)式值為true，則輸出“nmu>=0.5”,否則，即布爾表達(dá)式值為false，則輸出“num<0.5”。程序源代碼如下：例5.5程序源代碼5.2.3嵌套if語句if語句或if…else語句中的語句塊可以是任何合法的Java語句，包括if或if…else語句。我們稱之為嵌套if語句。嵌套可以一層一層展開，原則上沒有深度的限制。但是，嵌套的層數(shù)不宜過多。例如，下面就是一個(gè)嵌套的if語句。if(score1>80){if(score2>80)System.ou.println("score1和score2都大于80。");elseSystem.ou.println("score1大于80，score2小于或等于80。");}5.2.3嵌套if語句（續(xù)）嵌套的if語句可以實(shí)現(xiàn)多重選擇。例如下面的程序段，要求根據(jù)加、減、乘、除運(yùn)算符計(jì)算表達(dá)式的值。intx=5,y=4,z; charch='+';if(ch=='+')

z=x+y;elseif(ch=='-')

z=x-y;elseif(ch=='*')

=x*y;else(ch=='/')

z=x/y;System.out.println(z);5.2.3嵌套if語句（續(xù)）這個(gè)程序段的執(zhí)行過程是，從第一個(gè)if語句開始依次判斷布爾表達(dá)式的值，當(dāng)出現(xiàn)某個(gè)值為true時(shí)，則執(zhí)行其對應(yīng)的語句；如果所有的布爾表達(dá)式的值為false，則執(zhí)行else后的語句。只要一個(gè)條件滿足，執(zhí)行相應(yīng)語句后if語句就結(jié)束，而不再對后面的布爾表達(dá)式進(jìn)行判斷。如當(dāng)前運(yùn)算符是“+”，則進(jìn)行加法運(yùn)算。以上if…elseif語句可以實(shí)現(xiàn)多重條件選擇。5.2.4switch語句過多使用嵌套的if語句，會增加程序閱讀的困難，Java提供了switch語句來實(shí)現(xiàn)多重條件選擇。switch語句根據(jù)表達(dá)式（整型或字符型）的值來選擇執(zhí)行多分支語句，一般格式如下：switch(整型或字符型表達(dá)式){case常量表達(dá)式1:語句序列；[break;]case常量表達(dá)式2:語句序列；[break;]….case常量表達(dá)式N:語句序列；[break;][default:語句序列;] }執(zhí)行過程是，計(jì)算整型或字符型表達(dá)式的值，并依次與case后的常量表達(dá)式值相比較，當(dāng)兩者值相等時(shí)，即執(zhí)行其后的語句。switch語句說明（1）整型或字符型表達(dá)式必須為byte、short、int或char類型。（2）每個(gè)case語句后的常量表達(dá)式值必須是與表達(dá)式類型兼容的一個(gè)常量（它必須為一個(gè)常量，而不是變量），重復(fù)的case值是不允許的。（3）關(guān)鍵字break為可選項(xiàng)，放在case語句的末尾。執(zhí)行此語句后，將終止當(dāng)前switch語句。若沒有break語句，將繼續(xù)執(zhí)行下面的case語句，直到switch語句結(jié)束或者遇到break語句。（4）default為可選項(xiàng)。當(dāng)指定的常量表達(dá)式都不能與switch表達(dá)式的值匹配時(shí)，將選擇執(zhí)行default后的語句序列。case語句和default語句次序無關(guān)，但習(xí)慣上將default語句放在最后。switch語句示例例5.6將以上根據(jù)加、減、乘、除運(yùn)算符計(jì)算表達(dá)式值的問題用switch語句實(shí)現(xiàn)。分析：從鍵盤輸入運(yùn)算符所引用的類和例5.1相同，方法read()的功能是從輸入流中讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。程序源代碼如下：例5.6程序源代碼5.3循環(huán)語句循環(huán)結(jié)構(gòu)是程序設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作的一種結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是，在給定條件成立時(shí)，反復(fù)執(zhí)行某程序段，直到條件不成立終止。給定的條件稱為循環(huán)條件，反復(fù)執(zhí)行的程序段稱為循環(huán)體。Java提供了三種形式的循環(huán)結(jié)構(gòu)：while循環(huán)、do….while循環(huán)以及for循環(huán)。5.3.1while循環(huán)while循環(huán)又稱當(dāng)型循環(huán)，它的格式如下：while(布爾表達(dá)式){循環(huán)體；}執(zhí)行過程是，判斷布爾表達(dá)式的值，當(dāng)其為true時(shí)，執(zhí)行循環(huán)體；當(dāng)布爾表達(dá)式的值為false時(shí)，循環(huán)結(jié)束。while循環(huán)的程序執(zhí)行流程如圖5-4所示。falsetrue布爾表達(dá)式

循環(huán)體下一條語句

圖5-4while循環(huán)程序執(zhí)行流程圖5.3.1while循環(huán)（續(xù)）例如，以下程序段在同一行輸出10個(gè)A。inti=1;while(i<=10){System.out.print("A");i++;}以上程序段的循環(huán)條件是布爾表達(dá)式i<=10，循環(huán)體是{}中兩條語句。程序段執(zhí)行時(shí)根據(jù)i的值判斷i<=10的值為true，則執(zhí)行循環(huán)體；否則退出循環(huán)。循環(huán)體被執(zhí)行10次，當(dāng)i=11時(shí)，退出循環(huán)。while循環(huán)說明(1)若循環(huán)體語句為單語句，{}可以省略。否則，不能省略{}。(2)若首次執(zhí)行時(shí)循環(huán)條件為false，則循環(huán)體一次也不執(zhí)行；若循環(huán)條件永為true，則循環(huán)體一直執(zhí)行，稱為死循環(huán)。在循環(huán)體中應(yīng)包含使循環(huán)結(jié)束的語句，以避免死循環(huán)。(3)允許while語句的循環(huán)體又是while語句，從而形成循環(huán)的嵌套。while循環(huán)示例例5.7計(jì)算1-2+3-4...-100。分析：一組有規(guī)律的數(shù)據(jù)的計(jì)算一般都用循環(huán)程序來解決。程序中定義整型變量sum和i，其中sum用于存放和，初值為0，i用做循環(huán)控制變量及其第二個(gè)加數(shù)，初值為1。該算式中奇數(shù)項(xiàng)是加法，偶數(shù)項(xiàng)是減法，可以給第二個(gè)加數(shù)乘以標(biāo)志變量來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)運(yùn)算符的變化。程序源代碼如下：例5.7程序源代碼程序運(yùn)行結(jié)果如下：1-2+3-4...-100=-505.3.2do-while循環(huán)do-while循環(huán)語句的特點(diǎn)是先執(zhí)行循環(huán)體，再判斷循環(huán)條件是否成立，格式如下：do{

循環(huán)體；}while(布爾表達(dá)式);執(zhí)行過程是，首先執(zhí)行一次循環(huán)體語句，然后判斷布爾表達(dá)式的值，當(dāng)其值為true時(shí)，返回重新執(zhí)行循環(huán)體語句，如此反復(fù)，直到表達(dá)式的值為false，循環(huán)結(jié)束。其流程圖如圖5-5所示。循環(huán)體語句布爾表達(dá)式truefalse圖5-5do…while循環(huán)程序執(zhí)行流程圖5.3.2do-while循環(huán)（續(xù)）do-while循環(huán)首先執(zhí)行循環(huán)體，再判斷循環(huán)條件。如果條件成立，則重復(fù)執(zhí)行循環(huán)體；條件不成立，則結(jié)束循環(huán)，循環(huán)體至少被執(zhí)行一次。而while循環(huán)首先判斷循環(huán)條件，若條件不成立，則循環(huán)體一次也不執(zhí)行，直接退出循環(huán)。這是do-while循環(huán)和while循環(huán)最大的區(qū)別。do-while循環(huán)語句可以組成多重循環(huán)，而且也可以和while語句相互嵌套。例5.8用do-while循環(huán)計(jì)算1-2+3-4...-100。注意：在do-while語句的while(表達(dá)式)后必須加分號。

總結(jié)通過上面兩例，我們發(fā)現(xiàn)，對同一個(gè)問題可以用while循環(huán)語句處理，也可以用do-while循環(huán)語句處理。一般情況下，可以用兩種語句處理同一問題，但要注意循環(huán)控制條件有些情況下可能不同。5.3.3for循環(huán)for循環(huán)的使用最為靈活，可以用于循環(huán)次數(shù)已經(jīng)確定的情況，也可以用于循環(huán)次數(shù)不確定但循環(huán)結(jié)束條件已知的情況。它可以取代while循環(huán)和do-while循環(huán)。for循環(huán)語句的一般格式如下：for(表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3){循環(huán)體；}說明(1)()內(nèi)的三個(gè)表達(dá)式之間用分號分隔。其中，表達(dá)式1是for循環(huán)的初始化部分，一般用來設(shè)置循環(huán)控制變量的初值。表達(dá)式1允許并列多個(gè)表達(dá)式，之間用逗號分隔，表達(dá)式1僅在循環(huán)開始時(shí)執(zhí)行一次；表達(dá)式2一般為條件表達(dá)式，結(jié)果為布爾型，當(dāng)值為false時(shí)，退出循環(huán)，值為true時(shí)，則重復(fù)執(zhí)行循環(huán)體。表達(dá)式3一般是增量表達(dá)式，該式?jīng)Q定循環(huán)控制變量的變化方式。(2)每執(zhí)行循環(huán)體一次，就要重新計(jì)算表達(dá)式3，然后由表達(dá)式2判斷，決定循環(huán)體是否繼續(xù)執(zhí)行。循環(huán)體若為一條語句，{}可以省略；若為多條語句，{}不可省略。例5.9用for循環(huán)計(jì)算1-2+3-4...-100。注意：for循環(huán)、while循環(huán)以及do-while循環(huán)都允許嵌套，并且可以相互嵌套，構(gòu)成多重循環(huán)結(jié)構(gòu)。for循環(huán)的使用方式for循環(huán)的使用方式比較靈活，可以有以下幾種形式。1．在for語句的表達(dá)式1中，允許定義多個(gè)變量，這些變量的數(shù)據(jù)類型相同并且它們的作用域僅限于循環(huán)體內(nèi)。例如，計(jì)算5！。for(inti=1,p=1;i<=5;i++)p*=i;2．在for語句中可以省略表達(dá)式1。例如，計(jì)算5！。inti=1,p=1;for(;i<=5;i++)p*=i;for循環(huán)的使用方式（續(xù)）3．在for語句中可以省略表達(dá)式2，不對循環(huán)條件進(jìn)行判斷，將會造成無限循環(huán)。一般可以采用在循環(huán)體內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)移語句break來跳出循環(huán)。例如，計(jì)算5！。intp=1;for(inti=1;;i++){if(i>5)break;//結(jié)束循環(huán)p*=i;}

循環(huán)體內(nèi)的if(i>5)break;語句表示，當(dāng)i的值大于5時(shí)，則跳出循環(huán)，它代替了原來表達(dá)式2所起的作用。break語句將在第5.4節(jié)作將詳細(xì)介紹。for循環(huán)的使用方式（續(xù)）4．在for語句中可以省略表達(dá)式3。例如，計(jì)算5！。intp=1;for(inti=1;i<=5;){p*=i;i++;}//改變循環(huán)變量i的值5.for語句中的各表達(dá)式都可以為空，但分號不能少。例如， for(;;)

在這種形式中，循環(huán)體內(nèi)外應(yīng)有相關(guān)語句實(shí)現(xiàn)各表達(dá)式的功能。6．for循環(huán)體可以是空語句，即循環(huán)過程什么也不做，僅僅產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間延遲的效果。例如：for(inti=10;i>=1;i--)；5.4控制轉(zhuǎn)移語句控制轉(zhuǎn)移可以有條件地改變程序的執(zhí)行順序。Java支持三種控制轉(zhuǎn)移語句：break語句，continue語句和return語句。5.4.1break語句break語句的作用是使程序的執(zhí)行流程從一個(gè)語句塊內(nèi)部轉(zhuǎn)移出去。它只在switch語句和循環(huán)語句中使用，允許從switch語句的case子句中跳出，或從循環(huán)體內(nèi)跳出。break語句分為帶標(biāo)號和不帶標(biāo)號兩種形式，break;break標(biāo)號名;其中，標(biāo)號名用標(biāo)識符表示，用來標(biāo)識break語句欲跳出的語句塊，它必須位于break語句所在的封閉語句塊的開頭處；標(biāo)號名用冒號與其后面的語句分開。帶標(biāo)號的break語句可以從多重循環(huán)體的最內(nèi)部跳出所有的循環(huán)，而不帶標(biāo)號的break語句只能跳到當(dāng)前循環(huán)外層。例5.10break語句應(yīng)用實(shí)例。分析：以下程序中當(dāng)i的值為0、1、2、3、4時(shí)，i==5的值為false，不執(zhí)行break語句，而是執(zhí)行輸出語句；當(dāng)i的值變化到5時(shí)，i==5的值為true，執(zhí)行break語句而中斷循環(huán)，循環(huán)結(jié)束。本程序循環(huán)執(zhí)行的次數(shù)為5。程序源代碼如下：程序運(yùn)行結(jié)果如下：i=0i=1i=2i=3i=45.4.2continue語句continue語句只能用在循環(huán)語句中，它的作用是終止當(dāng)前這一輪循環(huán)，跳過本輪剩余的語句，直接進(jìn)入下一輪循環(huán)。continue語句具有帶標(biāo)號和不帶標(biāo)號兩種形式，

continue;continue[標(biāo)號名];這個(gè)標(biāo)號名必須放在循環(huán)語句之前，用于標(biāo)志這個(gè)循環(huán)體。在while和do-while循環(huán)中，不帶標(biāo)號的continue語句使程序流程直接跳到循環(huán)條件的判斷上；在for循環(huán)中，不帶標(biāo)號的continue語句直接計(jì)算表達(dá)式3的值，再根據(jù)表達(dá)式2的值決定是否繼續(xù)循環(huán)。例5.11continue語句應(yīng)用實(shí)例分析：以下程序中，當(dāng)i的值為0、1、2、3、4時(shí)，i==5的值為false，不執(zhí)行continue語句，而是執(zhí)行輸出語句；當(dāng)i的值變化到5時(shí)，i==5的值為true，執(zhí)行continue語句，跳過輸出語句，然后轉(zhuǎn)向執(zhí)行for語句中的i++，開始下一輪循環(huán)。程序運(yùn)行結(jié)果如下：

i=0i=1i=2i=3i=4i=6i=7i=8i=95.4.3return語句return語句用在方法中。當(dāng)程序執(zhí)行到這條語句時(shí)，終止當(dāng)前方法的執(zhí)行，返回到調(diào)用這個(gè)方法的位置之后。return語句有帶參數(shù)和不帶參數(shù)的兩種形式，return；return(表達(dá)式)；帶參數(shù)的形式也可以為：return表達(dá)式；5.4.3return語句（續(xù)）不帶參數(shù)的return語句被執(zhí)行時(shí)，不返回任何值。這種方法的返回值類型為void類型。在沒有返回值的方法體中，也可以不用return語句，程序執(zhí)行完方法體的最后一條語句后，遇到方法的結(jié)束標(biāo)志“}”時(shí)，程序流程將自動(dòng)返回到調(diào)用這個(gè)方法的程序中。帶參數(shù)的return語句后面跟一個(gè)表達(dá)式，當(dāng)程序執(zhí)行到這個(gè)語句時(shí)，就計(jì)算這個(gè)表達(dá)式，然后將其值返回到調(diào)用該方法的程序中。當(dāng)表達(dá)式值的數(shù)據(jù)類型與方