Java流程控制:条件与循环结构实战

简介: 本文深入讲解编程中的流程控制结构,涵盖条件语句(if-else、switch)、循环结构(for、while、do-while)及循环控制关键字(break、continue)的使用技巧与实战案例,帮助开发者写出更清晰、高效的代码。

💡 摘要:你是否曾在编写复杂逻辑时感到代码混乱不堪?是否对for循环和while循环的选择犹豫不决?

别担心,流程控制是构建程序逻辑的骨架,掌握它就能让代码变得清晰有序。

本文将带你从最基础的条件语句(if-else, switch)讲起,通过实战案例理解各种条件结构的适用场景。

接着深入循环结构(for, while, do-while),剖析它们的执行流程和性能差异,亲手编写循环解决实际问题。

最后探索循环控制关键字(break, continue)的高级用法和标签机制。从基础语法到实战技巧,从常见陷阱到性能优化,让你真正掌握程序执行的流向控制。文末附面试高频问题解析,助你写出更优雅、高效的代码。

一、程序的方向盘:条件语句

定义:条件语句让程序能够根据不同情况执行不同的代码块,实现分支逻辑。就像开车遇到路口需要选择方向一样。

1. if-else 语句:最基础的条件判断

语法结构

java

if (条件表达式1) {

   // 条件1为true时执行

} else if (条件表达式2) {

   // 条件2为true时执行

} else {

   // 以上条件都不满足时执行

}

🌰 实战案例:成绩等级评定

java

public class GradeEvaluator {

   public static void main(String[] args) {

       int score = 85;

       String grade;

       

       if (score >= 90) {

           grade = "A";

       } else if (score >= 80) {

           grade = "B";  // 执行这里

       } else if (score >= 70) {

           grade = "C";

       } else if (score >= 60) {

           grade = "D";

       } else {

           grade = "F";

       }

       

       System.out.println("得分:" + score + ",等级:" + grade);

       // 输出:得分:85,等级:B

   }

}

⚠️ 常见陷阱

java

int x = 10;

if (x > 5);  // 注意这里的分号!会导致if语句提前结束

{

   System.out.println("x大于5"); // 这行代码总会执行,与if无关

}

2. switch 语句:多路分支选择

语法结构

java

switch (表达式) {

   case1:

       // 代码块1

       break;

   case2:

       // 代码块2

       break;

   default:

       // 默认代码块

}

🌰 实战案例:星期几判断

java

public class WeekdayChecker {

   public static void main(String[] args) {

       int day = 3;

       String dayType;

       

       switch (day) {

           case 1:

           case 2:

           case 3:

           case 4:

           case 5:

               dayType = "工作日";

               break;

           case 6:

           case 7:

               dayType = "周末";

               break;

           default:

               dayType = "无效日期";

       }

       

       System.out.println("星期" + day + "是:" + dayType);

       // 输出:星期3是:工作日

   }

}

🆕 Java 12+ 增强switch表达式

java

// 传统switch

String dayType = "";

switch (day) {

   case 1, 2, 3, 4, 5 -> dayType = "工作日";

   case 6, 7 -> dayType = "周末";

   default -> dayType = "无效";

}


// 更简洁的表达式形式(Java 14+)

String dayType = switch (day) {

   case 1, 2, 3, 4, 5 -> "工作日";

   case 6, 7 -> "周末";

   default -> "无效";

};

二、程序的发动机:循环结构

1. for 循环:已知循环次数时使用

语法结构

java

for (初始化; 循环条件; 迭代语句) {

   // 循环体

}

🌰 实战案例:计算阶乘

java

public class FactorialCalculator {

   public static void main(String[] args) {

       int n = 5;

       long result = 1;

       

       for (int i = 1; i <= n; i++) {

           result *= i;

           System.out.println(i + "! = " + result);

       }

       

       // 输出:

       // 1! = 1

       // 2! = 2

       // 3! = 6

       // 4! = 24

       // 5! = 120

   }

}

🔁 增强for循环(foreach)

java

int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

int sum = 0;


for (int num : numbers) {

   sum += num;

}

System.out.println("总和:" + sum); // 输出:总和:15

2. while 循环:未知循环次数时使用

语法结构

java

while (循环条件) {

   // 循环体

}

🌰 实战案例:猜数字游戏

java

import java.util.Random;

import java.util.Scanner;


public class GuessNumber {

   public static void main(String[] args) {

       Random random = new Random();

       int target = random.nextInt(100) + 1;

       Scanner scanner = new Scanner(System.in);

       int guess;

       int attempts = 0;

       

       System.out.println("猜一个1-100之间的数字:");

       

       while (true) {

           guess = scanner.nextInt();

           attempts++;

           

           if (guess == target) {

               System.out.println("恭喜!第" + attempts + "次猜对了!");

               break;

           } else if (guess < target) {

               System.out.println("猜小了,再试一次:");

           } else {

               System.out.println("猜大了,再试一次:");

           }

       }

       

       scanner.close();

   }

}

3. do-while 循环:至少执行一次

语法结构

java

do {

   // 循环体

} while (循环条件);

🌰 实战案例:用户菜单选择

java

import java.util.Scanner;


public class MenuSystem {

   public static void main(String[] args) {

       Scanner scanner = new Scanner(System.in);

       int choice;

       

       do {

           System.out.println("\n=== 菜单 ===");

           System.out.println("1. 开始游戏");

           System.out.println("2. 设置");

           System.out.println("3. 退出");

           System.out.print("请选择:");

           

           choice = scanner.nextInt();

           

           switch (choice) {

               case 1:

                   System.out.println("游戏开始...");

                   break;

               case 2:

                   System.out.println("进入设置...");

                   break;

               case 3:

                   System.out.println("再见!");

                   break;

               default:

                   System.out.println("无效选择!");

           }

       } while (choice != 3); // 直到选择退出

       

       scanner.close();

   }

}

三、循环控制:break, continue, 标签

1. break:立即退出当前循环

java

for (int i = 0; i < 10; i++) {

   if (i == 5) {

       break; // 当i等于5时退出循环

   }

   System.out.println(i); // 输出:0,1,2,3,4

}

2. continue:跳过本次循环剩余代码

java

for (int i = 0; i < 10; i++) {

   if (i % 2 == 0) {

       continue; // 跳过偶数

   }

   System.out.println(i); // 输出:1,3,5,7,9

}

3. 标签:控制外层循环

java

outerLoop: // 标签

for (int i = 0; i < 3; i++) {

   for (int j = 0; j < 3; j++) {

       if (i * j == 4) {

           break outerLoop; // 直接跳出外层循环

       }

       System.out.println(i + " * " + j + " = " + (i * j));

   }

}

四、总结:选择合适的结构

  1. 条件选择
  • 简单分支用 if-else
  • 多路分支用 switch(特别是枚举或固定值)
  1. 循环选择
  • 已知次数用 for
  • 未知次数用 while
  • 至少执行一次用 do-while
  • 遍历集合用 foreach
  1. 性能注意
  • 避免在循环内创建不必要的对象
  • 复杂条件判断提到循环外部
  • 大数据量时考虑算法时间复杂度

🚀 流程控制是编程的基础,合理运用各种结构能让代码更清晰、更高效。

五、面试高频问题

❓1. break、continue、return的区别?

  • break:跳出当前循环或switch语句
  • continue:跳过本次循环,继续下一次
  • return:结束当前方法,返回结果

❓2. for循环和while循环如何选择?

  • 循环次数明确时用for循环
  • 循环次数不明确,依赖某个条件时用while循环
  • for循环的循环变量在循环结束后不可访问(作用域限定)

❓3. switch语句支持哪些数据类型?

:支持byteshortintcharStringenum,从Java 7开始支持String,Java 5开始支持enum。

❓4. 什么是无限循环?如何创建?

:无限循环是永远不会自行结束的循环。

java

// 三种创建方式

while (true) { /* ... */ }

for (;;) { /* ... */ }

do { /* ... */ } while (true);

❓5. 如何优化循环性能?

  • 将不变的计算移到循环外
  • 避免在循环内调用耗时方法
  • 使用增强for循环遍历集合
  • 大数据量时考虑算法优化(降低时间复杂度)
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