新編JAVA程序的設(shè)計課件

Java7/20/20231Java程序設(shè)計第3章

程序控制結(jié)構(gòu)

算法（algorithm）是“在優(yōu)先步驟內(nèi)求解某一問題所使用的一組定義明確的有序的規(guī)則”，即編寫程序的思路。程序是依據(jù)算法使用計算機程序設(shè)計語言編寫的文本，它是語句的集合。制定程序中各語句的執(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3.1Java程序控制結(jié)構(gòu)程序控制指定程序中語句的執(zhí)行順序。到目前為止，前面做過的程序都是順序執(zhí)行的。然而，通常遇到的情況都要求提供語句執(zhí)行的選擇步驟。If半徑radius為負，則

程序顯示輸入錯誤的信息；else程序計算面積并顯示結(jié)果；

7/20/20233Java程序設(shè)計3.2條件語句Java有幾種條件語句：簡單if語句，if…else語句，嵌套if語句，switch語句和條件表達式。3.2.1簡單if語句簡單if語句只在條件為真時執(zhí)行一個操作。其語法如下if（布爾表達式）{語句（組）；}

7/20/20234Java程序設(shè)計3.2.2if…else語句當指定條件為真時簡單if語句執(zhí)行一個操作，當條件為假時什么也不干。

if(布爾表達式){

布爾表達式為真時執(zhí)行的語句（組）；}else{

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

7/20/20236Java程序設(shè)計3.2.4switch語句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switch語句遵從下述規(guī)則：l

表達式switch-expression必須能計算出一個char、byte、short或int型值，并且必須用括號括住它。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都是常量表達式，也就是說在表達式中不能有變量，如1+x是不容許的。l

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

關(guān)鍵字break是可選的。Break語句立即終止整個switch語句。l

默認情況（default）是可選的，它用來執(zhí)行指定情況與switch-expression都不匹配時的操作。case語句是順序檢測的，這些case的順序（包括默認情況）是無所謂的。但是，將所有情況按照邏輯順序排列并把默認情況放在最后是良好的編程風格。

7/20/20239Java程序設(shè)計3.2.5條件表達式

variable=booleanExpression?expression1:expression2;(變量=布爾表達式？表達式1：表達式2)符號？和：在條件表達式中同時出現(xiàn)時，它們構(gòu)成一個條件運算符（conditionaloperator），也稱為三目運算符（ternary）。它是Java中唯一的一個三目運算符。

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

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

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

語句（組）；}while（循環(huán)條件）；

7/20/202314Java程序設(shè)計先執(zhí)行循環(huán)體，再計算循環(huán)條件，若計算結(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)具有相同的表達能力，有時一種比另一種更方便。

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

語句（組）；}

for循環(huán)語句以關(guān)鍵字for開始，然后是括號括住的初始化操作、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)后的操作用分號分隔。

7/20/202316Java程序設(shè)計

一般情況下，for循環(huán)使用一個變量來控制循環(huán)體的執(zhí)行次數(shù)和終止條件。這個變量稱為控制變量（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)條件檢驗控制變量是否達到終止值。

7/20/202317Java程序設(shè)計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3.3.4循環(huán)嵌套嵌套循環(huán)由一個外層循環(huán)和一個或多個內(nèi)層循環(huán)組成。每當外層循環(huán)重復時，就重新進入內(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)計初始化部分只在進入循環(huán)前執(zhí)行一次，完成循環(huán)前的準備工作，如設(shè)置計算變量的初值、設(shè)置循環(huán)變量的初值，保證正確進入循環(huán)計算。循環(huán)條件部分取決于循環(huán)計算繼續(xù)與否，它包含在循環(huán)結(jié)構(gòu)中，反復執(zhí)行。循環(huán)條件是指循環(huán)繼續(xù)的條件，它是一個邏輯表達式。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)體是反復執(zhí)行的部分，它又分成兩部分：執(zhí)行迭代或窮舉的計算部分和循環(huán)變量的修改部分，遺忘循環(huán)變量的修改會出現(xiàn)“死循環(huán)”。

7/20/202320Java程序設(shè)計設(shè)計循環(huán)程序結(jié)構(gòu)應注意：（1）正確設(shè)置循環(huán)變量的初值，應保證進入循環(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，否則會出現(xiàn)“死循環(huán)”；（4）避免使用實數(shù)型的循環(huán)變量和實數(shù)相等比較的循環(huán)條件，否則會出現(xiàn)“死循環(huán)”。

7/20/202321Java程序設(shè)計3.4跳轉(zhuǎn)語句跳轉(zhuǎn)語句break和continue，可以用在循環(huán)語句中為循環(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語句一起使用。l

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

7/20/202322Java程序設(shè)計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publicclassch0307{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println("21世紀的前十個閏年是:");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3.5常見問題的求解任何可計算性問題的解決過程，都可以轉(zhuǎn)化為按指定順序執(zhí)行的一系列操作。通過確定要執(zhí)行的操作，并安排操作執(zhí)行的次序來解決問題的步驟稱為算法。程序流程圖、偽碼可以幫助程序員，在用某種編程語言編寫程序之前開發(fā)算法，更好地“思考”程序總體結(jié)構(gòu)。算法本身與編程語言無關(guān)，語言只是實現(xiàn)算法的工具。

7/20/202326Java程序設(shè)計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，迭代算法是利用計算機的高速運算能力和循環(huán)程序來實現(xiàn)。一般來說迭代由3個環(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classch0309{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){floatt=1,s=0;//迭代初始值for(inti=0;i<64;i++){s+=t;//迭代計算公式t*=2;//迭代計算公式}System.out.println("sum="+s+"\t2^63="+t/2);}}7/20/202328Java程序設(shè)計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行的測試，從中找出符合條件的解。計算機能夠?qū)崿F(xiàn)高速運算，是由于它借助于循環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)窮舉，它比人工操作更為有效。盡管計算機可以實現(xiàn)高速運算，但設(shè)計窮舉算法時，仍希望盡量縮小窮舉的規(guī)模。或者說，在保證思路嚴密，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classch0311{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){System.out.println("百、十、個位數(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3.5.3復雜程序解決方案和方法

隨著要求編程解決的問題復雜程度的增加，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計應運而生。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法，首先是使用“分而治之”的方法，使得程序的開發(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)計語言，方法是類的成員之一。類的方法和C語言的函數(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2.方法的調(diào)用按方法的定義可分成：實例方法、靜態(tài)（類）方法和主類方法。實例方法是類的成員方法，必須在實例化后才能調(diào)用，并由類的實例（對象）冠名調(diào)用，稱給對象發(fā)消息。實例方法能對該類中的實例變量進行操作，也可以對類變量進行操作。

7/20/202332Java程序設(shè)計3．結(jié)構(gòu)化編程(SP)解決方案在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計（StructuredProgramming）中，對復雜問題求解采用“分而治之”，功能模塊分解的方法。即將應用程序分解為一系列功能相對獨立的模塊，主程序調(diào)用處理模塊解決復雜問題。C語言采用函數(shù)作為模塊設(shè)計工具，Java提供模塊設(shè)計的工具是方法。

7/20/202333Java程序設(shè)計classch0312{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){inta=48,b=27,g;g=result(a,b);if(g==-1)System.out.println(""+a+"和"+b+"無最大公約數(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;}}