Java程序設計基礎 課件 第3章 Java面向過程編程

第三章Java面向過程編程3.1Java的順序結構3.2Java的分支結構3.3循環(huán)結構3.4結構嵌套3.5函數(shù)本章小結

3.1Java的順序結構

面向過程編程中，我們采用結構化的方式進行編程，每個結構具有一個入口和一個出口，按照解決問題的步驟一個一個結構順序地執(zhí)行，直到程序結束。這些結構內部包括各種基本語句，比如定義變量、變量賦值、分支、循環(huán)、輸入/輸出等，或者包括這些語句的嵌套。

相對于分支結構和循環(huán)結構，順序結構主要是指定義變量、變量賦值、表達式運算、輸入/輸出等語句。這里用一個C語言的程序示例來說明。該程序的功能是求兩個正整數(shù)的最大公約數(shù)。過程描述：從鍵盤輸入2個整數(shù)，判斷是否為正數(shù)，如果否，則結束函數(shù)，返回0；如果都為正數(shù)，則使用循環(huán)結構來求兩個數(shù)的最大公約數(shù)，最后輸出結果。

★與C語言的比較：

(1)?C語言的變量定義都要在程序開始處，而Java可以在程序需要的地方定義變量。

(2)?C語言的輸入/輸出使用scanf()和printf()，而Java的輸入使用Scanner類對象及相應的成員函數(shù)進行，輸出使用System.out.println()。

(3)?C語言的main函數(shù)使用return語句來結束函數(shù)運行，而Java使用“System.exit(0);”語句來終止程序。

程序結果：

3.2Java的分支結構分支結構主要有單分支、雙分支和多分支三種結構，程序運行到該結構時根據(jù)分支條件來判斷走哪條“路”：(1)單分支：分支條件成立，執(zhí)行分支語句，否則不執(zhí)行。(2)雙分支：分支條件成立，執(zhí)行第一條分支語句，否則執(zhí)行第二條分支語句。(3)多分支：從第一個分支條件開始自上向下判斷分支條件，哪個分支條件成立就執(zhí)行哪條分支語句，然后退出整個多分支結構。

3.2.1if語句

if語句的三種結構形式如下：

(1)單分支結構：

(2)雙分支結構：

(3)多分支結構：

下面以雙分支的if-else結構為例進行說明，圖3-1是雙分支結構的流程圖，程序從a進入到該結構碰到分支條件，當條件為真時執(zhí)行S2語句(或語句塊)，條件為假時執(zhí)行S1語句(或語句塊)，不管執(zhí)行哪條語句，都要從b出口退出該分支結構。簡單來說就是條件為真走S2這條“路”，條件為假走S1這條“路”，S1和S2這兩條路，只能選擇一條。圖3-1選擇結構

分支條件說明：

(1)條件可以由關系表達式、邏輯表達式或布爾邏輯變量等構成。

(2)關系表達式是由==、!=、<、>、>=、<=等這些關系運算符連接起來的運算式。

(3)邏輯表達式是由邏輯非(！)、邏輯與(&&)、邏輯或(||)三個邏輯運算符連接起來的運算式。

各運算符的優(yōu)先級別為：

！>算術運算符>關系運算符>&&>||>賦值運算符

(4)?&&?和?||?運算符的結合性是從左到右。

(表達式1)&&(表達式2)若表達式1為假，則表達式2不會被運行

(表達式1)||(表達式2)若表達式1為真，則表達式2不會被運行

(5)?0<x<10在數(shù)學中表示x大于0且小于10，但是在程序中表達這個條件時應該寫為

x>0&&x<10

程序結果：

(3)不管使用哪種分支結構，程序的邏輯要正確，不要有漏洞。if只能管制一條語句，可以使用花括號將多條語句構成一個{語句塊}歸屬if管制，if和else后面固定使用{}包圍分支語句(不管是一條還是多條)是一個良好的編程習慣。

3.2.2switch語句

Java與C語言一樣可以使用switch的多分支結構，switch語句的一般形式如下：

switch語法說明：

(1)?switch語句中的表達式類型只能是byte、short、int、char和枚舉等類型，在JDK1.7后可以有string表達式類型。

(2)?case后面的值1、值2、…、值n必須是整型、字符型常量以及字符串，各個case后面的常量值不能相同。

(3)?switch語句的主要流程是把表達式的值依次與各個case子句中的值比較，如果值相等，表示匹配成功，找到對應的分支，執(zhí)行該case后面的子句。

(4)可以把switch后面的表達式看成選路的依據(jù)，case后面的值是分支路徑的路標，如果表達式的值與路標相同，表示找到了分支路徑，開始執(zhí)行該路徑下的語句。

(5)一般在每條分支最后都有break語句，作用是執(zhí)行完一個case分支后，使程序跳出switch語句，不再執(zhí)行其它語句；如果某個子句后不使用break語句，則繼續(xù)向下執(zhí)行后面的語句，直至碰到下一個break或運行到switch的右花括號結束。

(6)關于default語句，當switch表達式的值與所有case語句中的值都不匹配時，就會找到default，開始執(zhí)行default分支的語句。

程序結果：

3.3循環(huán)結構

循環(huán)結構示意圖如圖3-2所示，當滿足循環(huán)條件時就執(zhí)行循環(huán)語句，執(zhí)行完循環(huán)語句后，再進行條件判斷，如果條件還為真，則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)語句，直到條件為假時退出循環(huán)體。

圖3-2循環(huán)結構

3.3.1while循環(huán)結構

while循環(huán)結構，又稱為當型循環(huán)：當條件成立時，進入循環(huán)體；當條件不成立時，退出循環(huán)體。當型結構如圖3-2所示，一般結構形式如下：

程序結果：

3.3.2for循環(huán)結構

如果清楚知道循環(huán)次數(shù)，或者循環(huán)的步進變化很明確，這時使用for循環(huán)更為方便。從for循環(huán)的頭部就能很直觀地讀出循環(huán)的次數(shù)，其結構形式如下：

for循環(huán)的結構如圖3-3所示。圖3-3for循環(huán)結構

程序結果：

3.3.3循環(huán)控制語句

break語句：“break;”如果在循環(huán)體中被執(zhí)行，則退出整個循環(huán)結構；在多層嵌套循環(huán)中被執(zhí)行，則只能跳出本層循環(huán)結構。

continue語句：“continue;”如果在循環(huán)體中被執(zhí)行，表示本次循環(huán)結束，進入下一次循環(huán)。

break語句和continue語句在循環(huán)體中出現(xiàn)時一般都需要放入一個if分支結構中，即在某個條件成立時，break語句用于退出所在循環(huán)，continue語句則結束本次循環(huán)而繼續(xù)下一次循環(huán)。

3.4結構嵌套結構嵌套主要指的是順序結構、分支結構和循環(huán)結構語句相互嵌套，比如在循環(huán)結構中有循環(huán)結構，循環(huán)結構中有分支結構，分支結構中有循環(huán)結構等，如何正確地完成這些結構的嵌套呢？這需要根據(jù)解決問題的算法來進行，在編程之前需要對問題進行解讀，對算法進行分解，分解的步驟邏輯要正確，思路要清晰，從而才能規(guī)劃好程序的結構，有條不紊地進行編程。分解好算法步驟之后要用正確的語法來實現(xiàn)這些步驟，并通過運行、調試解決程序中出現(xiàn)的問題，直到得到正確的程序。

程序示例3-8從鍵盤輸入一個正整數(shù)n(n>2)，求小于n的所有素數(shù)之和。

如圖3-4所示，對這個問題進行算法分解，將程序分為兩個主要結構：1是如何判斷一個數(shù)是否為素數(shù)，2是一個循環(huán)結構，對2～n-1所有的數(shù)依次進行判斷。首先要能完成1結構，然后將1結構嵌入到2循環(huán)結構中。下面我們將依次完成這個程序。圖3-4結構嵌套

(2)求小于n的所有素數(shù)之和(結構2)

將上述程序段1嵌入到2～n-1循環(huán)中，重新分配變量?，F(xiàn)在是對2～n-1中的每個數(shù)i進行判斷，如果是素數(shù)則加入到sum中，否則循環(huán)繼續(xù)。

程序結果：

3.5函數(shù)

3.5.1函數(shù)的定義與調用在面向過程編程中，函數(shù)是非常重要的。如何定義和調用函數(shù)，對于C語言和Java都是必須掌握的重要知識點。函數(shù)定義時要注意的三個要素(圖3-5)：(1)函數(shù)參數(shù)：調用該函數(shù)時要傳入什么數(shù)據(jù)。(2)函數(shù)返回值類型：函數(shù)調用結束，返回一個什么類型的數(shù)據(jù)。(3)函數(shù)體：代表了該函數(shù)要完成的任務或提供的功能。

圖3-5函數(shù)三要素

可以將上一節(jié)判斷一個數(shù)是否為素數(shù)的結構1程序，寫成一個函數(shù)isPrime，聲明為

publicstaticbooleanisPrime(intn)

說明：

(1)?main函數(shù)如果要直接調用該函數(shù)，該函數(shù)也需要static修飾。

(2)該函數(shù)傳入一個正整數(shù)n，用于判斷該n是否為素數(shù)。

(3)該函數(shù)返回值為布爾類型，返回true則表示n是素數(shù)，返回false則表示n不是素數(shù)。

(4)函數(shù)體功能如函數(shù)名isPrime所示，用以判斷某個數(shù)是否為素數(shù)。

程序結果：

3.5.2Java函數(shù)與幫助文檔

1.?Java編程接口

應用程序編程接口(ApplicationProgrammingInterface，API)是一組預定義函數(shù)總和，目的是提供應用程序，以方便開發(fā)人員訪問這些函數(shù)的聲明和功能，而無需訪問源碼或理解內部工作機制的細節(jié)。Java具有一個很龐大的API，Java程序員能夠使用這些函數(shù)來構建自己的程序，減輕工作量。

打開JDK1.6API幫助文檔，如圖3-6所示。

圖3-6JDK幫助文檔

2.包和類的概念

Java的基本程序組織單位是類，類中可以有多個函數(shù)(成員方法)。由于Java編程面向各個領域，預定義的類非常多，JDK1.6版本大概有3700多個類。為了方便管理這么多類，這些類被分類放在不同的包中，包就是文件夾。比如java.io包，就是java/io文件夾，其中有與Java輸入/輸出相關的類80多個，如File文件類、FileReader文件輸入類、FileWriter文件輸出類、BufferedReader帶緩沖的輸入類、BufferedWriter帶緩沖的輸出類等等，這些類中有很多成員函數(shù)，提供了相應的函數(shù)功能供程序員使用。

點擊圖3-6的“顯示”按鈕，可以展開“索引”和“搜索”選項卡，其中用的比較多的是“索引”，在“索引”中輸入想要查詢的類名，找到類才能找到想要找的函數(shù)，如圖3-7所示。

圖3-7JDK幫助文檔索引

3.幫助文檔的使用

以字符串類String為例(該類在后面要詳細說明)，輸入String后點擊進入，可以看到對String類的描述，如圖3-8所示。圖3-8查詢String類

雙擊左邊的String，右邊出現(xiàn)String類的具體描述，向下拉動右邊的滾動條，可以看到對字符串處理的函數(shù)說明在“方法摘要”里，如圖3-9所示。

圖3-9查詢String類的函數(shù)

點擊第一個函數(shù)鏈接，可以進一步看到該函數(shù)的詳細說明，如圖3-10所示。圖3-10charAt函數(shù)說明

API中的兩種函數(shù)為對象成員函數(shù)和類成員函數(shù)。

(1)對象成員函數(shù)。上述第一個函數(shù)charAt就是對象成員函數(shù)，即首先由String類產生字符串對象，再由對象來調用的函數(shù)。

charAt函數(shù)使用時需要傳入一個整數(shù)，表示字符串的下標索引，某個字符串對象調用該函數(shù)，能夠將該字符串對象指定下標索引處的字符返回，如charc="abcdef".charAt(3)返回字符'd'。(注：字符串下標從0開始計數(shù)，字符串常量也是一個字符串對象。)

"abcdef"是一個字符串對象，該對象采用成員運算符(.)調用charAt函數(shù)，找到第四個字符返回，所以該函數(shù)的調用返回字符?'d'?賦值給c變量。

我們可以看到圖3-9中charAt后面的函數(shù)全是對象成員函數(shù)，直到最后一個copyValueOf函數(shù)。

(2)類成員函數(shù)。圖3-9的最后一個函數(shù)copyValueOf和上面函數(shù)的不同之處在于它有一個static靜態(tài)修飾符，如圖3-11所示，這種帶static修飾符的函數(shù)稱為類成員函數(shù)。調用該函數(shù)可以不用產生對象，直接由類名調用：

Strings=String.copyValueOf(ch);

上述語句表示，調用字符串類的copyValueOf函數(shù)，將字符數(shù)組ch中的所有字符構造成為一個字符串對象返回給s對象。圖3-11copyValueOf函數(shù)說明

從上述兩個函數(shù)的查詢可以看出，要使用Java預定義的函數(shù)，首先要找到類，類中的函數(shù)分為對象成員函數(shù)和類成員函數(shù)，對象成員函數(shù)的使用必須要先產生對象，由對象來調用函數(shù)，而類成員函數(shù)可以使用類名，也可以使用對象名來調用。

查詢幫助文檔，使用Java的預定義函數(shù)來幫助構建程序，使得Java編程者更多關注如何解決問題和如何構建程序，而屏蔽了一些具體函數(shù)的編寫，這樣大大減輕了Java程序員的工作量，也是Java和C語言編程方式的一個不同之處。

本章小結

1．Java面向過程編程源于C語言，同樣是結構化的編程，具有順序、分支和循環(huán)三種結構。2．順序結構是面向過程