第3章 程序流程控制

3.1 順序與分支結(jié)構(gòu)

3.1.1 順序結(jié)構(gòu)

程序的基本結(jié)構(gòu)形式有順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)是程序中經(jīng)常見到的，也是最簡單的一種結(jié)構(gòu)。語句依次排列，就形成了順序結(jié)構(gòu)。語句的先后順序決定其執(zhí)行次序，也就是排在前面的語句先執(zhí)行，排在后面的語句后執(zhí)行。

順序結(jié)構(gòu)可以獨(dú)立使用，構(gòu)成一個(gè)簡單的完整程序，不過大多數(shù)情況下，順序結(jié)構(gòu)都是作為程序的一部分，與其他結(jié)構(gòu)一起構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的程序。例如，分支結(jié)構(gòu)中的復(fù)合語句、循環(huán)結(jié)構(gòu)中的循環(huán)體等。

【例3-1】隨機(jī)生成一道20以內(nèi)的加法測試題。

【程序】

【運(yùn)行結(jié)果】

【程序說明】

程序中的語句就是按順序結(jié)構(gòu)來組織的。先產(chǎn)生一個(gè)20以內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)賦值給a，再產(chǎn)生一個(gè)20以內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)賦值給b，最后輸出對應(yīng)的加法測試題。

Math.random()調(diào)用Math類中的random()方法產(chǎn)生一個(gè)[0, 1)之間的double型隨機(jī)數(shù)。這樣表達(dá)式Math.random()的值是一個(gè)[0,1)之間的隨機(jī)實(shí)數(shù)，而表達(dá)式(int)(Math.random()*20)的值是一個(gè)[0, 20)之間的隨機(jī)整數(shù)。程序運(yùn)行后，每次輸出的加法測試題是不一樣的。

3.1.2 if語句實(shí)現(xiàn)分支結(jié)構(gòu)

if語句的一般格式為：

條件表達(dá)式有true和false兩種可能的取值，分別表示邏輯判斷的真和假。if語句的執(zhí)行流程如圖3-1所示，如果條件表達(dá)式的值為true，就執(zhí)行語句A；否則不執(zhí)行語句A。

這里的語句A可以是單個(gè)語句，也可以是包含多條語句的語句塊。語句塊也稱為復(fù)合語句，以“{”開始，“}”結(jié)束，中間包含若干條語句。

【例3-2】隨機(jī)生成一道20以內(nèi)的減法測試題，要求被減數(shù)大于或等于減數(shù)。

【程序】

【運(yùn)行結(jié)果】

【程序說明】

程序先產(chǎn)生一個(gè)20以內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)賦值給a，再產(chǎn)生一個(gè)20以內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)賦值給b。為了讓被減數(shù)大于等于減數(shù)，當(dāng)a小于b時(shí)，需要將a和b的值互換。

語句塊{t=a;a=b;b=t;}中的3條語句是一個(gè)整體，在a小于b時(shí)一一執(zhí)行，而在a大于或等于b時(shí)都不執(zhí)行。語句塊中的3條語句用來實(shí)現(xiàn)變量a和變量b之間的交換。先把a(bǔ)暫存在變量t中，然后把b賦值給a，最后把t賦值給b。

3.1.3 if-else語句實(shí)現(xiàn)分支結(jié)構(gòu)

if-else語句的一般格式為：

if-else語句的功能是，根據(jù)條件表達(dá)式的值，確定執(zhí)行語句A或語句B，執(zhí)行流程如圖3-2所示。如果條件表達(dá)式的值為true，則執(zhí)行語句A；否則執(zhí)行語句B。

【例3-3】隨機(jī)生成一道20以內(nèi)的加法測試題，由程序?qū)y試者輸入的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評判。

【程序】

【運(yùn)行結(jié)果】

第1次運(yùn)行：

第2次運(yùn)行：

【程序說明】

程序先隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)加法測試題，再由測試者輸入計(jì)算結(jié)果，然后由程序?qū)斎氲挠?jì)算結(jié)果進(jìn)行評判。計(jì)算正確輸出“Good!”，計(jì)算錯(cuò)誤輸出“Wrong!”。在計(jì)算正確和錯(cuò)誤兩種情況下，執(zhí)行不同的語句。

3.1.4 嵌套if語句實(shí)現(xiàn)多分支結(jié)構(gòu)

前面介紹了兩種形式的if語句。if語句所包含的語句A（或語句B）也可以是一個(gè)if語句，也就是說，if語句內(nèi)嵌了另一個(gè)if語句，這種情況一般稱為嵌套if語句。多分支結(jié)構(gòu)可以采用嵌套if語句來實(shí)現(xiàn)。

【例3-4】隨機(jī)生成一道20以內(nèi)的加法、減法或乘法測試題，由計(jì)算機(jī)對測試者輸入的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評判。

【程序】

【運(yùn)行結(jié)果】

第1次運(yùn)行：

第2次運(yùn)行：

【程序說明】

本例不僅要求運(yùn)算數(shù)據(jù)是隨機(jī)的，而且運(yùn)算類型也是不確定的，可能是加、減、乘運(yùn)算中的一種。如何產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)算類型不確定的算式呢？一個(gè)簡單的思路是，先生成一個(gè)0～2的隨機(jī)整數(shù)，然后根據(jù)整數(shù)的值輸出相應(yīng)類型的算式。0、1、2對應(yīng)加法、減法、乘法這3個(gè)分支，可以采用嵌套if語句實(shí)現(xiàn)。

3.1.5 switch語句實(shí)現(xiàn)多分支結(jié)構(gòu)

例3-4用嵌套if語句實(shí)現(xiàn)了多分支選擇結(jié)構(gòu)。多層的if嵌套可以實(shí)現(xiàn)多分支的選擇結(jié)構(gòu)，但過多的if嵌套會使程序不太容易理解。Java語言提供了switch語句，用于處理多分支問題。switch語句的一般格式為：

每個(gè)case及default表示一個(gè)分支，語句執(zhí)行時(shí)會根據(jù)表達(dá)式A的值，選擇執(zhí)行對應(yīng)的分支。switch語句的執(zhí)行流程如下：

（1）首先計(jì)算表達(dá)式A的值，然后用此值依次與各個(gè)case常量表達(dá)式的值比較，當(dāng)表達(dá)式A的值與某個(gè)case后面的常量表達(dá)式的值相等時(shí)，就轉(zhuǎn)去執(zhí)行此case后面的語句序列，執(zhí)行break語句后，退出switch語句。

（2）若表達(dá)式A的值與所有case后面的常量表達(dá)式值都不相等，則執(zhí)行default后面的語句序列n+1，然后退出switch語句。

使用switch語句時(shí)，需要注意下面幾個(gè)問題：

（1）表達(dá)式A的數(shù)據(jù)類型可以是byte、short、int或char，但不可以是long、float、double和boolean。

（2）每個(gè)case后面都是常量表達(dá)式，其中不可以出現(xiàn)變量。每個(gè)case后常量表達(dá)式的值必須互不相同，否則就會出現(xiàn)互相矛盾的現(xiàn)象。

（3）從形式上來說，break語句并不是必需的。但去掉break語句以后，程序流程會發(fā)生變化。例如，如果把語句序列2后面的break語句刪除，那么當(dāng)表達(dá)式A的值與常量表達(dá)式2的值相等時(shí)，不僅會執(zhí)行語句序列2，還會執(zhí)行其后的語句，一直執(zhí)行至遇到break語句為止。

【例3-5】用switch語句重新編寫例3-4的程序。

【程序】

【運(yùn)行結(jié)果】

第1次運(yùn)行：

第2次運(yùn)行：

【程序說明】

程序中op的值是用隨機(jī)方法生成的，其值只能是0、1或2。因此，default分支對應(yīng)op的值為2的情況，也可以替換為case 2。另外，default分支后面沒有其他分支，因此語句序列后面可以沒有break語句。