新編JAVA程序的設(shè)計(jì)課件

Java7/20/20231Java程序設(shè)計(jì)第3章

程序控制結(jié)構(gòu)

算法（algorithm）是“在優(yōu)先步驟內(nèi)求解某一問(wèn)題所使用的一組定義明確的有序的規(guī)則”，即編寫(xiě)程序的思路。程序是依據(jù)算法使用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)的文本，它是語(yǔ)句的集合。制定程序中各語(yǔ)句的執(zhí)行次序稱為程序流程控制，即程序的控制結(jié)構(gòu)。程序的控制結(jié)構(gòu)分為順序、選擇、循環(huán)及異常處理結(jié)構(gòu)。7/20/20232Java程序設(shè)計(jì)3.1Java程序控制結(jié)構(gòu)程序控制指定程序中語(yǔ)句的執(zhí)行順序。到目前為止，前面做過(guò)的程序都是順序執(zhí)行的。然而，通常遇到的情況都要求提供語(yǔ)句執(zhí)行的選擇步驟。If半徑radius為負(fù)，則

程序顯示輸入錯(cuò)誤的信息；else程序計(jì)算面積并顯示結(jié)果；

7/20/20233Java程序設(shè)計(jì)3.2條件語(yǔ)句Java有幾種條件語(yǔ)句：簡(jiǎn)單if語(yǔ)句，if…else語(yǔ)句，嵌套if語(yǔ)句，switch語(yǔ)句和條件表達(dá)式。3.2.1簡(jiǎn)單if語(yǔ)句簡(jiǎn)單if語(yǔ)句只在條件為真時(shí)執(zhí)行一個(gè)操作。其語(yǔ)法如下if（布爾表達(dá)式）{語(yǔ)句（組）；}

7/20/20234Java程序設(shè)計(jì)3.2.2if…else語(yǔ)句當(dāng)指定條件為真時(shí)簡(jiǎn)單if語(yǔ)句執(zhí)行一個(gè)操作，當(dāng)條件為假時(shí)什么也不干。

if(布爾表達(dá)式){

布爾表達(dá)式為真時(shí)執(zhí)行的語(yǔ)句（組）；}else{

布爾表達(dá)式為假時(shí)執(zhí)行的語(yǔ)句（組）；}7/20/20235Java程序設(shè)計(jì)3.2.3if語(yǔ)句的嵌套if或if…else語(yǔ)句中的語(yǔ)句可以是任意合法的Java語(yǔ)句，包括其他if或if…else語(yǔ)句。內(nèi)層的if語(yǔ)句稱為嵌套（nested）在外層if語(yǔ)句中。內(nèi)層if語(yǔ)句又可以包含另一個(gè)if語(yǔ)句，事實(shí)上嵌套的深度沒(méi)有限制。

7/20/20236Java程序設(shè)計(jì)3.2.4switch語(yǔ)句swithch(switch-expression){casevalue1:statement(s)1;break;casevalue2:statement(s)2;break;

…casevalueN:statement(s)N;break;default:statement(s)-for-default;}7/20/20237Java程序設(shè)計(jì)switch語(yǔ)句遵從下述規(guī)則：l

表達(dá)式switch-expression必須能計(jì)算出一個(gè)char、byte、short或int型值，并且必須用括號(hào)括住它。l

Value1，……，ValueN必須與switch-expression的值具有相同的數(shù)據(jù)類型。要注意Value1，……，ValueN都是常量表達(dá)式，也就是說(shuō)在表達(dá)式中不能有變量，如1+x是不容許的。l

當(dāng)switch-expression的值與case語(yǔ)句的值相匹配時(shí)，將從該case語(yǔ)句開(kāi)始執(zhí)行，直到遇到一個(gè)break語(yǔ)句或到達(dá)switch語(yǔ)句的末端。7/20/20238Java程序設(shè)計(jì)l

關(guān)鍵字break是可選的。Break語(yǔ)句立即終止整個(gè)switch語(yǔ)句。l

默認(rèn)情況（default）是可選的，它用來(lái)執(zhí)行指定情況與switch-expression都不匹配時(shí)的操作。case語(yǔ)句是順序檢測(cè)的，這些case的順序（包括默認(rèn)情況）是無(wú)所謂的。但是，將所有情況按照邏輯順序排列并把默認(rèn)情況放在最后是良好的編程風(fēng)格。

7/20/20239Java程序設(shè)計(jì)3.2.5條件表達(dá)式

variable=booleanExpression?expression1:expression2;(變量=布爾表達(dá)式？表達(dá)式1：表達(dá)式2)符號(hào)？和：在條件表達(dá)式中同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，它們構(gòu)成一個(gè)條件運(yùn)算符（conditionaloperator），也稱為三目運(yùn)算符（ternary）。它是Java中唯一的一個(gè)三目運(yùn)算符。

7/20/202310Java程序設(shè)計(jì)3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)（loop）是控制語(yǔ)句塊重復(fù)執(zhí)行的結(jié)構(gòu)。循環(huán)中要重復(fù)執(zhí)行的語(yǔ)句稱為循環(huán)體（loopbody）。循環(huán)體的一次執(zhí)行稱為一次循環(huán)迭代（iterationoftheloop）。每個(gè)循環(huán)包含一個(gè)循環(huán)條件（loop-continuation-condition），它是控制循環(huán)體執(zhí)行的布爾表達(dá)式。每次選代之后都要重新計(jì)算循環(huán)條件。若條件為真，重復(fù)執(zhí)行循環(huán)體，若條件為假，循環(huán)終止。

7/20/202311Java程序設(shè)計(jì)3.3.1while循環(huán)while循環(huán)的語(yǔ)法如下：

while（循環(huán)條件continue-condition）{//循環(huán)體語(yǔ)句（組）；}如果循環(huán)體只有一條語(yǔ)句或沒(méi)有語(yǔ)句，while循環(huán)以及其他循環(huán)中的花括號(hào)可以省略。7/20/202312Java程序設(shè)計(jì)循環(huán)條件是一個(gè)布爾表達(dá)式，它必須放在括號(hào)中。在循環(huán)體執(zhí)行前總是先計(jì)算循環(huán)條件，若條件為真，執(zhí)行循環(huán)體，若條件為假，整個(gè)循環(huán)中斷并且程序控制轉(zhuǎn)移到while循環(huán)語(yǔ)句后的語(yǔ)句。例：intcount=0;while(count<100){System.out.println(“WelcometoJava!”);count++;}7/20/202313Java程序設(shè)計(jì)3.3.2do_while循環(huán)do_while循環(huán)是while循環(huán)的變體。它的語(yǔ)法如下：do{//循環(huán)體；

語(yǔ)句（組）；}while（循環(huán)條件）；

7/20/202314Java程序設(shè)計(jì)先執(zhí)行循環(huán)體，再計(jì)算循環(huán)條件，若計(jì)算結(jié)果為真，再執(zhí)行循環(huán)體，若為假，則終止do_while循環(huán)。While循環(huán)與do_while循環(huán)的主要差別在于循環(huán)體的計(jì)算和循環(huán)條件的執(zhí)行順序不同。while循環(huán)條件do_while循環(huán)具有相同的表達(dá)能力，有時(shí)一種比另一種更方便。

7/20/202315Java程序設(shè)計(jì)3.3.3for循環(huán)一般地，for循環(huán)語(yǔ)法如下：for（初始化操作；循環(huán)條件；每次循環(huán)后的操作）{//循環(huán)體；

語(yǔ)句（組）；}

for循環(huán)語(yǔ)句以關(guān)鍵字for開(kāi)始，然后是括號(hào)括住的初始化操作、循環(huán)條件和每次循環(huán)后的操作，以及括在花括號(hào)中的循環(huán)體。初始化操作循環(huán)條件和每次循環(huán)后的操作用分號(hào)分隔。

7/20/202316Java程序設(shè)計(jì)

一般情況下，for循環(huán)使用一個(gè)變量來(lái)控制循環(huán)體的執(zhí)行次數(shù)和終止條件。這個(gè)變量稱為控制變量（controlvariable）。通常，初始化操作初始化控制變量，每次循環(huán)后的操作增加或減少控制變量，而循環(huán)條件檢驗(yàn)控制變量是否達(dá)到終止值。

7/20/202317Java程序設(shè)計(jì)importjavax.swing.JOptionPane;publicclassch0303{publicstaticvoidmain(String[]args){floatsum=0;for(floati=0.01f;i<=1.0f;i=i+0.01f) sum+=i;JOptionPane.showMessageDialog(null,"Thesumis"+sum,"Example3.3Output",JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);}}7/20/202318Java程序設(shè)計(jì)3.3.4循環(huán)嵌套嵌套循環(huán)由一個(gè)外層循環(huán)和一個(gè)或多個(gè)內(nèi)層循環(huán)組成。每當(dāng)外層循環(huán)重復(fù)時(shí)，就重新進(jìn)入內(nèi)部循環(huán)，并執(zhí)行所有需要的迭代。

3.3.5循環(huán)結(jié)構(gòu)小結(jié)一個(gè)循環(huán)程序結(jié)構(gòu)由四部分組成：初始化、循環(huán)條件、循環(huán)體和循環(huán)結(jié)束處理。

7/20/202319Java程序設(shè)計(jì)初始化部分只在進(jìn)入循環(huán)前執(zhí)行一次，完成循環(huán)前的準(zhǔn)備工作，如設(shè)置計(jì)算變量的初值、設(shè)置循環(huán)變量的初值，保證正確進(jìn)入循環(huán)計(jì)算。循環(huán)條件部分取決于循環(huán)計(jì)算繼續(xù)與否，它包含在循環(huán)結(jié)構(gòu)中，反復(fù)執(zhí)行。循環(huán)條件是指循環(huán)繼續(xù)的條件，它是一個(gè)邏輯表達(dá)式。滿足循環(huán)條件繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體，否則終止循環(huán)，轉(zhuǎn)向循環(huán)結(jié)構(gòu)出口。循環(huán)體是反復(fù)執(zhí)行的部分，它又分成兩部分：執(zhí)行迭代或窮舉的計(jì)算部分和循環(huán)變量的修改部分，遺忘循環(huán)變量的修改會(huì)出現(xiàn)“死循環(huán)”。

7/20/202320Java程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)循環(huán)程序結(jié)構(gòu)應(yīng)注意：（1）正確設(shè)置循環(huán)變量的初值，應(yīng)保證進(jìn)入循環(huán)；（2）如果循環(huán)變量的初值在循環(huán)體中設(shè)置，則為“死循環(huán)”；（3）循環(huán)體中不可忘記包含循環(huán)變量的修改部分，并且保證循環(huán)變量趨向不滿足循環(huán)條件的方向的修改，否則會(huì)出現(xiàn)“死循環(huán)”；（4）避免使用實(shí)數(shù)型的循環(huán)變量和實(shí)數(shù)相等比較的循環(huán)條件，否則會(huì)出現(xiàn)“死循環(huán)”。

7/20/202321Java程序設(shè)計(jì)3.4跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句break和continue，可以用在循環(huán)語(yǔ)句中為循環(huán)提供附加控制。其作用是：l

break：立刻終止包含它的最內(nèi)層循環(huán)。通常與if語(yǔ)句一起使用。l

continue：只結(jié)束當(dāng)前迭代，將程序控制轉(zhuǎn)移到循環(huán)體末尾。通常與if語(yǔ)句一起使用。在switch語(yǔ)句中已經(jīng)用過(guò)關(guān)鍵字break，也可以將break和continue用在循環(huán)語(yǔ)句之中。

7/20/202322Java程序設(shè)計(jì)publicclassch0305{publicstaticvoidmain(String[]args){intsum=0;intnumber=0;

while(number<20){number++;sum+=number;if(sum>=100)break;}System.out.println("Thenumberis"+number);System.out.println("Thesumis"+sum);}}7/20/202323Java程序設(shè)計(jì)publicclassch0306{publicstaticvoidmain(String[]args){intsum=0;intnumber=0;while(number<20){number++;if(number==10||number==11)continue; sum+=number;}System.out.println("Thesumis"+sum);}}7/20/202324Java程序設(shè)計(jì)publicclassch0307{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println("21世紀(jì)的前十個(gè)閏年是:");intn=1;for(intyear=2000;year<3000;year+=4){if(year%100==0&&year%400!=0)continue;if(n<10){System.out.print(year+",");n++;}else{System.out.println(year);break;}}}}7/20/202325Java程序設(shè)計(jì)3.5常見(jiàn)問(wèn)題的求解任何可計(jì)算性問(wèn)題的解決過(guò)程，都可以轉(zhuǎn)化為按指定順序執(zhí)行的一系列操作。通過(guò)確定要執(zhí)行的操作，并安排操作執(zhí)行的次序來(lái)解決問(wèn)題的步驟稱為算法。程序流程圖、偽碼可以幫助程序員，在用某種編程語(yǔ)言編寫(xiě)程序之前開(kāi)發(fā)算法，更好地“思考”程序總體結(jié)構(gòu)。算法本身與編程語(yǔ)言無(wú)關(guān)，語(yǔ)言只是實(shí)現(xiàn)算法的工具。

7/20/202326Java程序設(shè)計(jì)3.5.1迭代算法迭代就是不斷由已知值推出新值，直到求解為止。顯然，迭代算法是利用計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力和循環(huán)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)迭代由3個(gè)環(huán)節(jié)組成：l

迭代初始值；l

迭代公式；迭代終止條件。

7/20/202327Java程序設(shè)計(jì)classch0309{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){floatt=1,s=0;//迭代初始值for(inti=0;i<64;i++){s+=t;//迭代計(jì)算公式t*=2;//迭代計(jì)算公式}System.out.println("sum="+s+"\t2^63="+t/2);}}7/20/202328Java程序設(shè)計(jì)3.5.2窮舉算法窮舉也稱枚舉，是最常用的算法之一，它的基本思想是一一列舉各種可能進(jìn)行的測(cè)試，從中找出符合條件的解。計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)高速運(yùn)算，是由于它借助于循環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)窮舉，它比人工操作更為有效。盡管計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算，但設(shè)計(jì)窮舉算法時(shí)，仍希望盡量縮小窮舉的規(guī)模?；蛘哒f(shuō)，在保證思路嚴(yán)密，清晰，有條理，不漏掉解的前提下，盡量減小窮舉的規(guī)模。

7/20/202329Java程序設(shè)計(jì)classch0311{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){System.out.println("百、十、個(gè)位數(shù)的立方和就是該三位數(shù):");for(inti=1;i<9;i++)for(intj=0;j<9;j++)for(intk=0;k<9;k++){ints=i*100+j*10+k;if(i*i*i+j*j*j+k*k*k==s)System.out.println("i="+i+",j="+j+",k="+k+",s="+s);}}}7/20/202330Java程序設(shè)計(jì)3.5.3復(fù)雜程序解決方案和方法

隨著要求編程解決的問(wèn)題復(fù)雜程度的增加，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法，首先是使用“分而治之”的方法，使得程序的開(kāi)發(fā)更好管理，然后利用程序的重用性，可以將已有的程序作為構(gòu)件創(chuàng)建新的程序，提高程序的可靠性，提高軟件開(kāi)發(fā)的效率。

1.類的方法成員Java是純面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，方法是類的成員之一。類的方法和C語(yǔ)言的函數(shù)十分相似，但方法的定義和調(diào)用都遵循面向?qū)ο蟮囊?guī)則。

7/20/202331Java程序設(shè)計(jì)2.方法的調(diào)用按方法的定義可分成：實(shí)例方法、靜態(tài)（類）方法和主類方法。實(shí)例方法是類的成員方法，必須在實(shí)例化后才能調(diào)用，并由類的實(shí)例（對(duì)象）冠名調(diào)用，稱給對(duì)象發(fā)消息。實(shí)例方法能對(duì)該類中的實(shí)例變量進(jìn)行操作，也可以對(duì)類變量進(jìn)行操作。

7/20/202332Java程序設(shè)計(jì)3．結(jié)構(gòu)化編程(SP)解決方案在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)（StructuredProgramming）中，對(duì)復(fù)雜問(wèn)題求解采用“分而治之”，功能模塊分解的方法。即將應(yīng)用程序分解為一系列功能相對(duì)獨(dú)立的模塊，主程序調(diào)用處理模塊解決復(fù)雜問(wèn)題。C語(yǔ)言采用函數(shù)作為模塊設(shè)計(jì)工具，Java提供模塊設(shè)計(jì)的工具是方法。

7/20/202333Java程序設(shè)計(jì)classch0312{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){inta=48,b=27,g;g=result(a,b);if(g==-1)System.out.println(""+a+"和"+b+"無(wú)最大公約數(shù)!");elseSystem.out.println(""+a+"和"+b+"的最大公約數(shù)為："+g);

}

staticintresult(inta,intb)//輾轉(zhuǎn)相除求最大公約數(shù)模塊{intu,v,r;u=a;v=b;r=u%v;while(r!=0){System.out.println("u="+u+",v="+v+",r="+r);u=v;v=r;r=u%v;}if(v==1)return-1;elsereturnv;}}