「MoreThanJava」Day 3：构建程序逻辑的方法

时间 2020-07-06

标签 morethanjava day 构建程序逻辑方法繁體版

原文原文链接

「MoreThanJava」 宣扬的是 「学习，不止 CODE」，本系列 Java 基础教程是本身在结合各方面的知识以后，对 Java 基础的一个总回顾，旨在 「帮助新朋友快速高质量的学习」。
固然 不论新老朋友 我相信您均可以 从中获益。若是以为 「不错」 的朋友，欢迎 「关注 + 留言 + 分享」，文末有完整的获取连接，您的支持是我前进的最大的动力！

Part 1. 分支结构

图片来源：http://www.jituwang.com/vector/201512/569157.html

迄今为止，咱们写的 Java 代码都是一条一条语句顺序执行的，这种代码结构一般称之为 顺序结构。html

然而仅有顺序结构并不能解决全部的问题，好比咱们设计一个游戏，游戏第一关的通关条件是得到 1000 分，若是分数到达则进入下一关，若是未到达则 “Game Over”：java

这里就产生了两个分支，并且这两个分支只有一个会被执行。相似的场景还有不少，咱们将这种结构称之为 「分支结构」 或 「选择结构」。git

「是否进入下一关」这样的决策彷佛很小，可是在编程中，复杂的决策是由许多这种小的决策组成的。下面是实现是否进入下一关的程序演示：程序员

import java.util.Scanner;

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        String answer;

        System.out.print("玩家是否达到 1000 分?(Y or N): ");
        answer = scan.nextLine();

        if ("Y".equals(answer)) {
            System.out.println("进入下一关");    // true branch
        } else {
            System.out.println("Game Over");   // false branch
        }
    }
}
复制代码

程序首先提醒用户用单一的字符 Y 或 N 来回答：github

System.out.print("玩家是否达到 1000 分?(Y or N): ");
复制代码

而后使用 Scanner 类来获取用户的输入：web

answer = scan.nextLine();
复制代码

而后使用 if 关键字来判断用户输入的字符是否等于 Y：算法

if ("Y".equals(answer))
复制代码

若是相等则进入 true branch，不然进入 false branch。编程

“
缩进：数组

这里 if 下方的缩进是为了让用户更容易看到程序的逻辑，编译器将忽略掉这些缩进。less

合理的缩进和程序布局很重要，没有适当的距离和缩进，看程序的逻辑有时会稍显困难。您也指望尽量清晰地代表程序在作什么不是吗？

if 条件语句

在 Java 中，要构造分支结构可使用 if、else 关键字。

if 语句的基本语法是：

if (条件) {
    // 条件知足时执行的语句
}
复制代码

当条件知足时，则会执行 if 语句中的代码块儿，不然执行 if 语句块后面的代码。

例如：

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {
        int n = 70;
        if (n >= 60) {
            System.out.println("及格了");
        }
        System.out.println("END");
    }
}
复制代码

尽管当 if 语句块只有一行语句时，能够省略花括号 {}：

if (n >= 60)
    System.out.println("及格了");
复制代码

当这并非一个好主意。

假设某个时候，忽然想给 if 语句块增长一条语句时：

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {
        int n = 50;
        if (n >= 60)
            System.out.println("及格了");
            System.out.println("恭喜你"); // 注意这条语句不是if语句块的一部分
        System.out.println("END");
    }
}
复制代码

因为使用缩进格式，很容易把两行语句都当作 if 语句的执行块，但实际上只有第一行语句是 if 的执行块。

在使用 git 这些版本控制系统自动合并时更容易出问题，因此不推荐忽略花括号的写法。(事实上，你使用 IDEA 的自动排版代码的功能会帮你自动还原成有花括号的写法，快捷键「ctrl + alt + l」)

else 语句

if 语句还能够编写一个 else { ... }，当条件判断为 false 时，将执行 else 的语句块：

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {
        int n = 70;
        if (n >= 60) {
            System.out.println("及格了");
        } else {
            System.out.println("挂科了");
        }
        System.out.println("END");
    }
}
复制代码

修改上面代码的 n 值，观察 if 条件为 true/ false 时，程序执行的语句块。

注意，else 不是必须的。

还能够用多个 if ... else if ... 串联。例如：

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {
        int n = 70;
        if (n >= 90) {
            System.out.println("优秀");
        } else if (n >= 60) {
            System.out.println("及格了");
        } else {
            System.out.println("挂科了");
        }
        System.out.println("END");
    }
}
复制代码

串联的效果其实至关于：

if (n >= 90) {
    // n >= 90为true:
    System.out.println("优秀");
} else {
    // n >= 90为false:
    if (n >= 60) {
        // n >= 60为true:
        System.out.println("及格了");
    } else {
        // n >= 60为false:
        System.out.println("挂科了");
    }
}
复制代码

注意顺序和临界条件

在串联使用多个 if 时，要特别注意判断顺序。观察下面的代码：

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {
        int n = 100;
        if (n >= 60) {
            System.out.println("及格了");
        } else if (n >= 90) {
            System.out.println("优秀");
        } else {
            System.out.println("挂科了");
        }
    }
}
复制代码

执行发现，n = 100 时，知足条件 n >= 90，但输出的不是 "优秀"，而是 "及格了"，缘由是 if 语句从上到下执行时，先判断 n >= 60 成功后，后续 else 再也不执行，所以，if (n >= 90) 没有机会执行了。

正确的方式是按照判断范围从大到小依次判断：

// 从大到小依次判断：
if (n >= 90) {
    // ...
} else if (n >= 60) {
    // ...
} else {
    // ...
}
复制代码

或者改写成从小到大依次判断：

// 从小到大依次判断：
if (n < 60) {
    // ...
} else if (n < 90) {
    // ...
} else {
    // ...
}
复制代码

使用 if 时，还要特别注意边界条件。例如：

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {
        int n = 90;
        if (n > 90) {
            System.out.println("优秀");
        } else if (n >= 60) {
            System.out.println("及格了");
        } else {
            System.out.println("挂科了");
        }
    }
}
复制代码

假设咱们指望 90 分或更高为 “优秀”，上述代码输出的倒是 “及格”，缘由是 > 和 >= 效果是不一样的。

Part 2. 循环结构

图片引用自：https://www.zlovezl.cn/articles/two-tips-on-loop-writing/

顺序结构的程序语句只能被执行一次。若是您想要一样的操做执行屡次，就须要使用循环结构。

Java 中有三种主要的循环结构：

while 循环；
do...while 循环；
for 循环 (在 Java 5 中还引入了一种主要用于数组的加强型 for 循环)；

while 循环

while 是最基本的循环，它的结构为：

while ( 布尔表达式 ) {
  // 循环内容
}
复制代码

只要布尔表达式为 true，循环就会一直执行下去。

实例

public class Test {

    public static void main(String args[]) {
        int x = 10;
        while (x < 20) {
            System.out.println("value of x : " + x);
            x++;
        }
    }
}
复制代码

以上实例编译运行结果以下：

value of x : 10
value of x : 11
value of x : 12
value of x : 13
value of x : 14
value of x : 15
value of x : 16
value of x : 17
value of x : 18
value of x : 19
复制代码

do...while 循环

对于 while 语句而言，若是不知足条件，则不能进入循环。但有时候咱们须要即便不知足条件，也至少执行一次。

do…while 循环和 while 循环类似，不一样的是，do…while 循环至少会执行一次。

do {
    // 代码语句
} while (布尔表达式);
复制代码

注意：布尔表达式在循环体的后面，因此语句块在检测布尔表达式以前已经执行了。若是布尔表达式的值为 true，则语句块一直执行，直到布尔表达式的值为 false。

实例

public class Test {

    public static void main(String args[]) {
        int x = 10;

        do {
            System.out.println("value of x : " + x);
            x++;
        } while (x < 20);
    }
}
复制代码

以上实例编译运行结果以下：

value of x : 10
value of x : 11
value of x : 12
value of x : 13
value of x : 14
value of x : 15
value of x : 16
value of x : 17
value of x : 18
value of x : 19
复制代码

for 循环

虽然全部循环结构均可以用 while 或者 do...while 表示，但 Java 提供了另外一种语句 —— for 循环，使一些循环结构变得更加简单。

for 循环执行的次数是在执行前就肯定的。语法格式以下：

for(初始化; 布尔表达式; 更新) {
    // 代码语句
}
复制代码

关于 for 循环有如下几点说明：

最早执行初始化步骤。能够声明一种类型，但可初始化一个或多个循环控制变量，也能够是空语句。
而后，检测布尔表达式的值。若是为 true，循环体被执行。若是为false，循环终止，开始执行循环体后面的语句。
执行一次循环后，更新循环控制变量。
再次检测布尔表达式。循环执行上面的过程。

实例

public class Test {

    public static void main(String args[]) {

        for (int x = 10; x < 20; x = x + 1) {
            System.out.println("value of x : " + x);
        }
    }
}
复制代码

以上实例编译运行结果以下：

value of x : 10
value of x : 11
value of x : 12
value of x : 13
value of x : 14
value of x : 15
value of x : 16
value of x : 17
value of x : 18
value of x : 19
复制代码

“
您能够再 IDEA 中快速输入 fori 关键字来快速建立 for 循环的基本结构

控制循环

break 关键字

break 主要用在循环语句或者 switch 语句中，用来跳出整个语句块。

break 跳出最里层的循环，而且继续执行该循环下面的语句。

实例

public class Test {

    public static void main(String args[]) {
        int[] numbers = {10, 20, 30, 40, 50};

        for (int x : numbers) {
            // x 等于 30 时跳出循环
            if (x == 30) {
                break;
            }
            System.out.print(x);
            System.out.print("\n");
        }
    }
}
复制代码

以上实例编译运行结果以下：

10
20
复制代码

continue 关键字

continue 适用于任何循环控制结构中。做用是让程序马上跳转到下一次循环的迭代。

在 for 循环中，continue 语句使程序当即跳转到更新语句。

在 while 或者 do…while 循环中，程序当即跳转到布尔表达式的判断语句。

实例

public class Tester {

    public static void main(String args[]) {
        int[] numbers = {10, 20, 30, 40, 50};

        for (int x : numbers) {
            if (x == 30) {
                continue;
            }
            System.out.print(x);
            System.out.print("\n");
        }
    }
}
复制代码

以上实例编译运行结果以下：

10
20
40
50
复制代码

Part 3. 构造程序逻辑

图片来源：http://www.mzh.ren/machine-learning-3.html

虽然迄今为止咱们学习的内容只是 Java 的冰山一角，可是这些内容已经足够咱们来构建程序中的逻辑。

对于编程语言的初学者来讲，在学习了 Java 的核心语言元素 （变量、类型、运算符、表达式、分支结构、循环结构等） 以后，必须作的一件事情就是尝试用所学知识去解决现实中的问题，换句话说就是锻炼本身把用人类天然语言描述的算法 （解决问题的方法和步骤） 翻译成 Java 代码的能力，而这件事情必须经过大量的练习才能达成。

咱们在这一 Part 为你们整理了一些经典的案例和习题，但愿经过这些例子，一方面帮助你们巩固以前所学的 Java 知识，另外一方面帮助你们了解如何创建程序中的逻辑以及如何运用一些简单的算法解决现实中的问题。

经典的例子

题目一：寻找水仙花数

“
说明：水仙花数也被称为超彻底数字不变数、自恋数、自幂数、阿姆斯特朗数，它是一个 3 位数，该数字每一个位上数字的立方之和正好等于它自己，例如：1³ + 5³+ 3³=153。

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {
        findAllDaffodilNumberAndPrint();
    }

    /**
     * 查找全部的水仙花数并打印
     */
    public static void findAllDaffodilNumberAndPrint() {
        for (int num = 100; num < 1000; num++) {
            int low = num % 10;
            int mid = num / 10 % 10;
            int high = num / 100;
            // Math.pow(x, 3) 至关于求 x 的 3 次方
            if (num == Math.pow(low, 3) + Math.pow(mid, 3) + Math.pow(high, 3)) {
                System.out.println(num);
            }
        }
    }
}
复制代码

题目二：百钱百鸡问题

“
说明：百钱百鸡是我国古代数学家张丘建在《算经》一书中提出的数学问题：鸡翁一值钱五，鸡母一值钱三，鸡雏三值钱一。百钱买百鸡，问鸡翁、鸡母、鸡雏各几何？翻译成现代文是：公鸡 5 元一只，母鸡 3 元一只，小鸡 1 元三只，用 100 块钱买一百只鸡，问公鸡、母鸡、小鸡各有多少只？

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {
        getResultAndPrint();
    }

    /**
     * 获取百钱百鸡的结果并输出
     */
    public static void getResultAndPrint() {
        for (int cockNum = 0; cockNum < 20; cockNum++) {
            for (int henNum = 0; henNum < 33; henNum++) {
                int chickNum = 100 - cockNum - henNum;
                if (5 * cockNum + 3 * henNum + chickNum / 3 == 100) {
                    System.out
                        .println("公鸡：" + cockNum + "只, 母鸡：" + henNum + "只, 小鸡：" + chickNum + "只");
                }
            }
        }
    }
}
复制代码

上面使用的方法叫作 穷举法，也称为 暴力搜索法，这种方法经过一项一项的列举备选解决方案中全部可能的候选项并检查每一个候选项是否符合问题的描述，最终获得问题的解。

这种方法看起来比较笨拙，但对于运算能力很是强大的计算机来讲，一般都是一个可行的甚至是不错的选择，并且问题的解若是存在，这种方法必定可以找到它。

要点回顾

分支结构 if 和 else 的使用和实例；
循环结构 while、 do...while 和 for 循环的使用和实例；
控制循环的 break 和 continue 实例；
构建程序逻辑的练习；

练习

练习 1：百分之成绩转换成等级制成绩

“
要求：

若是输入成绩在 90 分以上 (含 90 分) 输出 A；

80 ~ 90 分 (不含 90) 输出 B；

70 ~ 80 分 (不含 80) 输出 C；

60 ~ 70 分 (不含 70) 输出 D；

60 分如下输出 E；

参考答案：

import java.util.Scanner;

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scan = new Scanner(System.in);

        int score = scan.nextInt();
        if (score >= 90) {
            System.out.println("A");
        } else if (score >= 80) {
            System.out.println("B");
        } else if (score >= 70) {
            System.out.println("C");
        } else if (score >= 60) {
            System.out.println("D");
        } else {
            System.out.println("E");
        }
    }
}
复制代码

练习 2：输入三条边长，若是能构成三角形就计算周长和面积

参考答案：

import java.util.Scanner;

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scan = new Scanner(System.in);

        double a = scan.nextDouble();
        double b = scan.nextDouble();
        double c = scan.nextDouble();

        if (a + b > c && a + c > b && b + c > a) {
            double perimeter = a + b + c;
            System.out.println("三角形周长为：" + perimeter);

            double p = (a + b + c) / 2;
            double area = Math.sqrt(p * (p - a) * (p - b) * (p - c));
            System.out.println("三角形面积为：" + area);
        } else {
            System.out.println("不能构成三角形！");
        }

    }
}
复制代码

练习 3：打印以下所示的三角形图案

*
**
***
****
*****
复制代码

    *
   **
  ***
 ****
*****
复制代码

    *
   ***
  *****
 *******
*********
复制代码

参考答案：

import java.util.Scanner;

public class Tester {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("请输入行数：");

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int row = scanner.nextInt();

        for (int i = 0; i < row; i++) {
            for (int j = row - i - 1; j < row; j++) {
                System.out.print("*");
            }
            // 换行
            System.out.println();
        }

        for (int i = 0; i < row; i++) {
            for (int j = 0; j < row; j++) {
                if (j < row - i - 1) {
                    System.out.print(" ");
                } else {
                    System.out.print("*");
                }
            }
            // 换行
            System.out.println();
        }

        for (int i = 0; i < row; i++) {
            for (int j = 0; j < row - i - 1; j++) {
                System.out.print(" ");
            }
            for (int j = 0; j < 2 * i + 1; j++) {
                System.out.print("*");
            }
            // 换行
            System.out.println();
        }
    }
}
复制代码

自取资料

优秀入门资料选取

Introduction to Computer Science using Java - http://programmedlessons.org/Java9/index.html
Java零基础入门教程包含面向对象 - https://study.163.com/course/courseMain.htm?courseId=1003108028
网易云课堂 - 顶尖中文大学计算机专业课程体系 - https://study.163.com/curricula/cs.htm
TeachYourselfCS-CN (自学计算机科学) - https://github.com/keithnull/TeachYourselfCS-CN
C语言中文网 Java 入门系列教程 - http://c.biancheng.net/java/10/
廖雪峰 Java 教程 - https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1252599548343744
注重动手能力的 Java 教程 - https://how2j.cn/

参考资料

《Java 核心技术卷I》(第11版)
Introduction to Computer Science using Java - http://programmedlessons.org/Java9/index.html#part02
菜鸟教程 - https://www.runoob.com/java/
C语言中文网 Java 入门系列教程 - http://c.biancheng.net/java/10/
Python 100 天重新手到大师 - https://github.com/jackfrued/Python-100-Days

“

本文已收录至个人 Github 程序员成长系列 【More Than Java】，学习，不止 Code，欢迎 star：github.com/wmyskxz/Mor…

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「MoreThanJava」Day 3：构建程序逻辑的方法

Part 1. 分支结构

if 条件语句

else 语句

注意顺序和临界条件

Part 2. 循环结构

while 循环

实例

do...while 循环

实例

for 循环

实例

控制循环

break 关键字

实例

continue 关键字

实例

Part 3. 构造程序逻辑

经典的例子

题目一：寻找水仙花数

题目二：百钱百鸡问题

要点回顾

练习

练习 1：百分之成绩转换成等级制成绩

练习 2：输入三条边长，若是能构成三角形就计算周长和面积

练习 3：打印以下所示的三角形图案

自取资料

优秀入门资料选取

推荐书籍

Java 核心技术·卷 I(原书第 11 版)

码出高效：Java开发手册

参考资料