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【Java篇】行云流水，似风分岔：编程结构中的自然法则

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Java 程序逻辑控制：顺序、分支与循环结构全面解析

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🚀 继续学习之旅：在本篇文章中，我们将探讨 Java 程序的逻辑控制结构，包括顺序结构、分支结构以及循环结构。掌握这些基本概念将帮助你更好地理解 Java 编程，提升代码的可读性与灵活性。

一、顺序结构

顺序结构是最基础的控制结构，程序按照书写的顺序逐行执行，执行过程不发生跳转。每一行代码的执行顺序与它们在程序中的排列顺序相同。

System.out.println("开始程序");
System.out.println("执行步骤1");
System.out.println("执行步骤2");

在没有任何分支和循环结构时，程序的执行会按照顺序逐步进行。

二、分支结构

分支结构允许程序根据不同条件执行不同的代码块。Java 提供了 if 语句和 switch 语句来实现这一功能。

2.1 if 语句

if 语句用于根据布尔表达式的结果决定是否执行某一代码块。

2.1.1 基本语法
if (条件表达式) {
    // 条件为 true 时执行的代码
}
2.1.2 if-else 语句
if (条件表达式) {
    // 条件为 true 时执行的代码
} else {
    // 条件为 false 时执行的代码
}
2.1.3 if-else if-else 语句

当有多个条件时，可以使用 else if 来判断不同的条件。

if (score >= 90) {
    System.out.println("优秀");
} else if (score >= 80) {
    System.out.println("良好");
} else {
    System.out.println("不及格");
}

2.2 switch 语句

switch 语句允许根据不同的常量值执行不同的代码块。

switch (day) {
    case 1:
        System.out.println("星期一");
        break;
    case 2:
        System.out.println("星期二");
        break;
    default:
        System.out.println("无效的星期");
}

  • 多个case后的常量值不可以重复

  • switch的括号内只能是以下类型的表达式：

    • 基本类型：byte、char、short、int，注意不能是long类型
    • 引用类型：String常量串、枚举类型

  • break别忘记加在合适的位置

switch(num) {
	case 1.0:
		System.out.println("hehe");
		break;
	case 2.0:
		System.out.println("haha");
		break;
}
// 编译出错
Test.java:4: 错误: 不兼容的类型: 从double转换到int可能会有损失
switch(num) {
^
1 个错误

三、循环结构

循环结构可以让某一段代码重复执行，直到满足特定的条件。Java 中常用的循环结构有 while、for 和 do-while。

3.1 while 循环

while 循环在满足条件时重复执行一段代码。

int i = 0;
while (i < 10) {
    System.out.println(i);
    i++;
}
  1. 代码示例1：计算 1! + 2! + 3! + 4! + 5!
int num = 1;
int sum = 0;
// 外层循环负责计算阶乘的和
while (num <= 5) {
    int factorResult = 1;
    int tmp = 1;
    // 里层循环负责完成阶乘的计算
    while (tmp <= num) {
        factorResult *= tmp;
        tmp++;
    }
    sum += factorResult;
    num++;
}
System.out.println("sum = " + sum);
  1. 代码示例2：计算 1 - 100 的和
int n = 1;
int result = 0;
while (n <= 100) {
    result += n;
    n++;
}
System.out.println(result);

执行结果
5050

  1. 代码示例3：计算 5 的阶乘
int num = 1;
int result = 1;
while (num <= 5) {
    result *= num;
    num++;
}
System.out.println(result);

执行结果
120

  1. 代码示例4：计算 1! + 2! + 3! + 4! + 5!
int num = 1;
int sum = 0;
// 外层循环负责计算阶乘的和
while (num <= 5) {
    int factorResult = 1;
    int tmp = 1;
    // 里层循环负责完成阶乘的计算
    while (tmp <= num) {
        factorResult *= tmp;
        tmp++;
    }
    sum += factorResult;
    num++;
}
System.out.println("sum = " + sum);

以下是你提供的图像内容的提取和分析：

while 循环使用中的常见问题与注意事项

注意事项：

  1. 和 if 类似，while 语句后面的语句可以不写 {}，但是不写的时候只能支持一条语句，建议还是加上 {} 来提高代码的可读性和可维护性。
  2. 和 if 类似，while 后面的 {} 建议和 while 写在同一行，以确保代码结构的整洁。
  3. 和 if 类似，while 后面不要多写分号，否则可能导致循环条件 num <= 10 恒成立，进而导致代码死循环。
int num = 1;
while (num <= 10); {
    System.out.println(num);
    num++;
}

执行结果：

[无任何输出，程序死循环]

解释：

  • 在上述例子中，若在 while 循环条件后面不小心加了一个多余的分号，while 语句会变成一个空语句，导致死循环的发生。

3.2 break 语句

break 用于提前结束循环。

int i = 0;
while (i < 10) {
    if (i == 5) {
        break;  // 当 i 等于 5 时跳出循环
    }
    System.out.println(i);
    i++;
}

3.3 continue 语句

continue 用于跳过当前的循环，直接进入下一次循环。

int i = 0;
while (i < 10) {
    if (i == 5) {
        i++;
        continue;  // 跳过当前循环
    }
    System.out.println(i);
    i++;
}

3.4 for 循环

for 循环常用于已知循环次数的场景。

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    System.out.println(i);
}

四、输入输出

4.1 输出到控制台

Java 提供了 System.out.println()、System.out.print() 和 System.out.printf() 方法用于不同格式的输出。

System.out.println("Hello, World!");
System.out.printf("Formatted Number: %.2f\n", 3.14159);
  1. 格式化输出符号说明
    这是一个关于格式化输出符号的表格，展示了不同的转换符号及其对应的类型和示例：
转换符号类型举例
d十进制整数("%d", 100) 输出：100
x十六进制整数("%x", 100) 输出：64
o八进制整数("%o", 100) 输出：144
f定点浮点数("%f", 100f) 输出：100.000000
e指数浮点数("%e", 100f) 输出：1.000000e+02
g通用浮点数("%g", 100f) 输出：100.000
a十六进制浮点数("%a", 100) 输出：0x1.9p6
s字符串("%s", 100) 输出：100
c字符("%c", '1') 输出：1
b布尔值("%b", 100) 输出：true
h散列码("%h", 100) 输出：64
%百分号("%.2f%%", 2/7f) 输出：0.29%
  1. 使用 Scanner 获取输入并处理数据
    以下是一个简单的例子，展示如何使用 Scanner 类从用户获取输入并输出格式化结果：
import java.util.Scanner;  // 需要导入 util 包

Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入你的姓名：");
String name = sc.nextLine();
System.out.println("请输入你的年龄：");
int age = sc.nextInt();
System.out.println("请输入你的工资：");
float salary = sc.nextFloat();
System.out.println("你的信息如下：");
System.out.println("姓名: " + name + "\n年龄: " + age + "\n工资: " + salary);
sc.close(); // 注意, 要记得调用关闭方法

执行结果：

请输入你的姓名：
张三
请输入你的年龄：
18
请输入你的工资：
1000
你的信息如下：
姓名: 张三
年龄: 18
工资: 1000.0
  1. 使用 Scanner 循环读取多个数据并计算平均值

这是一个使用 Scanner 类循环读取多个整数并计算总和与平均值的例子：

Scanner sc = new Scanner(System.in);
int sum = 0;
int num = 0;
while (sc.hasNextInt()) {
    int tmp = sc.nextInt();
    sum += tmp;
    num++;
}
System.out.println("sum = " + sum);
System.out.println("avg = " + sum / num);
sc.close();

执行结果：

10
40.0
50.5
^Z
sum = 150.5
avg = 30.1

注意事项：

  1. 当循环输入多个数据时，可以使用 ctrl + z 来结束输入（Windows 上使用 ctrl + z，Linux / Mac 上使用 ctrl + d）。
  2. 使用 Scanner 类进行输入时，要特别注意输入数据的类型和结束符号。
  • println 输出的内容自带 \n, print 不带 \n
  • printf 的格式化输出方式和 C 语言的 printf 是基本一致的.

4.2 从键盘输入

使用 Scanner 类可以从键盘读取用户输入。

Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入一个数字：");
int num = sc.nextInt();
System.out.println("你输入的数字是：" + num);
sc.close();

五、猜数字游戏

在本节中，我们将使用条件语句和循环结构来完成一个简单的猜数字游戏。

系统自动生成一个随机整数(1-100), 然后由用户输入一个猜测的数字. 如果输入的数字比该随机数小, 提示 “低了”, 如果输入的数字比该随机数大, 提示 “高了” , 如果输入的数字和随机数相等, 则提示 “猜对了” .

import java.util.Random;
import java.util.Scanner;

public class GuessNumberGame {
    public static void main(String[] args) {
        Random random = new Random();
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int toGuess = random.nextInt(100) + 1;

        while (true) {
            System.out.println("请输入一个数字(1-100)：");
            int guess = sc.nextInt();
            if (guess < toGuess) {
                System.out.println("低了");
            } else if (guess > toGuess) {
                System.out.println("高了");
            } else {
                System.out.println("猜对了！");
                break;
            }
        }

        sc.close();
    }
}

六、总结与展望

本篇文章介绍了 Java 中的逻辑控制结构，包括顺序结构、分支结构（if 语句和 switch 语句）以及循环结构（while、for、do-while 循环）。通过掌握这些基本控制结构，你将能够编写更加灵活且高效的 Java 程序。

接下来的文章，我们将深入探讨更复杂的编程概念，如数组、集合以及方法的使用，帮助你更好地实现更复杂的逻辑。继续关注，一起走向更高的编程境界！

以上就是关于【Java篇】行云流水，似风分岔：编程结构中的自然法则数据类型与变量：窥见程序的天地万象内容啦，各位大佬有什么问题欢迎在评论区指正，或者私信我也是可以的啦，您的支持是我创作的最大动力！❤️
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