Java支持簡(jiǎn)單語(yǔ)句和復(fù)合語(yǔ)句。比如賦值和子函數(shù)調(diào)用這樣的簡(jiǎn)單語(yǔ)句是構(gòu)建程序的基礎(chǔ)模塊。像while循環(huán)和if語(yǔ)句這樣的復(fù)合語(yǔ)句用來將簡(jiǎn)單語(yǔ)句組織成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)被稱作控制結(jié)構(gòu)，用來控制語(yǔ)句的執(zhí)行順序。下面的五個(gè)章節(jié)會(huì)討論Java中的控制結(jié)構(gòu)，從本節(jié)的while語(yǔ)句和do…while語(yǔ)句開始介紹。與此同時(shí)，我們會(huì)給出每種控制結(jié)構(gòu)的示例程序并將其應(yīng)用到前一節(jié)算法設(shè)計(jì)例子中。

3.3.1  while循環(huán)

在之前的3.1節(jié)中已經(jīng)介紹了while循環(huán)，結(jié)構(gòu)如下：

while語(yǔ)句是一個(gè)代碼塊，由一組語(yǔ)句組合在一起并包含在一對(duì)括號(hào)中。結(jié)構(gòu)中的statement被稱作循環(huán)體。當(dāng)boolean-expression為true時(shí)，會(huì)循環(huán)執(zhí)行循環(huán)體中的語(yǔ)句。這個(gè)布爾表達(dá)式被稱作循環(huán)條件，執(zhí)行簡(jiǎn)單的測(cè)試。有幾點(diǎn)需要澄清。在循環(huán)體一次都沒有執(zhí)行前，循環(huán)條件為false時(shí)會(huì)發(fā)生什么？這種情況下，循環(huán)體永遠(yuǎn)不會(huì)執(zhí)行。while循環(huán)的主體可能會(huì)任性任意多次，當(dāng)然也可能是0次。當(dāng)執(zhí)行到循環(huán)體中間某條語(yǔ)句時(shí)循環(huán)條件由true變?yōu)閒alse時(shí)會(huì)怎么樣？會(huì)馬上結(jié)束循環(huán)嗎？不會(huì)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)會(huì)一直執(zhí)行到循環(huán)結(jié)束為止。只有當(dāng)重新跳轉(zhuǎn)到循環(huán)開始并且測(cè)試循環(huán)條件時(shí)，循環(huán)才會(huì)結(jié)束。

讓我們來看看使用while循環(huán)解決問題的一個(gè)典型示例：用戶輸入一組正整數(shù)，算出它們的平均值。平均值的算法，是所有整數(shù)的和除以整數(shù)個(gè)數(shù)。程序會(huì)要求用戶每次輸入一個(gè)整數(shù)，記錄輸入整數(shù)的個(gè)數(shù)，然后計(jì)算所有已錄入數(shù)字的和。下面是這段程序的偽代碼：

如何知道還有待輸入的整數(shù)呢？一種典型的解決方法是，讓用戶在所有數(shù)據(jù)錄入完畢時(shí)輸入0。這種方法在所有數(shù)據(jù)都是正整數(shù)的情況下有效，這時(shí)0不是一個(gè)合法的數(shù)值。0本身不作為計(jì)算平均數(shù)集合中的數(shù)據(jù)，僅僅作為真實(shí)數(shù)據(jù)錄入結(jié)束的標(biāo)志。這種方法一些場(chǎng)合下被稱為使用哨兵值。所以，現(xiàn)在while循環(huán)的測(cè)試條件變?yōu)椤爱?dāng)輸入的整數(shù)非0”。但是這里有另外一個(gè)問題！第一次判斷循環(huán)條件時(shí)，循環(huán)體尚未執(zhí)行，這時(shí)還沒有讀取任何數(shù)值。也就是說，還沒有“輸入的整數(shù)”。這時(shí)判斷輸入整數(shù)是否為0是沒有意義的。因此，我們需要在循環(huán)執(zhí)行前做一些處理，把必要的信息準(zhǔn)備好。這里，我們只要在循環(huán)的前面讀取第一個(gè)整數(shù)就可以了。下面是修改后的算法：

請(qǐng)注意，這里我重新調(diào)整了循環(huán)體。由于在循環(huán)開始前就讀取了整數(shù)，在循環(huán)一開始就需要處理讀到的整數(shù)。在循環(huán)的最后，計(jì)算機(jī)會(huì)讀取一個(gè)新的整數(shù)。計(jì)算機(jī)會(huì)跳轉(zhuǎn)到循環(huán)開始的地方，用新讀取的值測(cè)試循環(huán)條件。注意：當(dāng)計(jì)算機(jī)讀取最后的哨兵值以后，會(huì)直接結(jié)束循環(huán)而不對(duì)其進(jìn)行處理。既不會(huì)累計(jì)到sum中，也不會(huì)算到count里。這就是算法的工作機(jī)制。哨兵值不作為數(shù)據(jù)的一部分。在最初的算法中，不做循環(huán)前的準(zhǔn)備會(huì)累計(jì)所有的值包括哨兵值，所以結(jié)果是錯(cuò)的。（哨兵值為0，因此sum的結(jié)果是正確的，但是count會(huì)多算了1個(gè)。這種常見的錯(cuò)誤被稱作“差一錯(cuò)誤”。循環(huán)中進(jìn)行計(jì)數(shù)會(huì)比看上去難得多?。?/p>

可以很容易地把算法轉(zhuǎn)換成一個(gè)完整的程序。注意，在程序中不能用“average = sum/count;”這樣的語(yǔ)句計(jì)算平均值。因?yàn)閟um和count都是int類型，sum/count的結(jié)果是整數(shù)，而平均值應(yīng)該是實(shí)數(shù)。我們之前已經(jīng)遇到過了這個(gè)問題：把其中一個(gè)int值轉(zhuǎn)換為double類型，強(qiáng)制計(jì)算機(jī)把商值作為實(shí)數(shù)計(jì)算。具體的做法，將其中一個(gè)變量強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為double。“(double)sum”將sum值轉(zhuǎn)為實(shí)數(shù)，因此計(jì)算平均數(shù)可以改成“average = ((double)sum) / count;”。還有一種方法，把聲明變量時(shí)就聲明為double類型。

程序還存在另一個(gè)問題：用戶一開始輸入0時(shí)，程序不會(huì)再處理其它輸入。這種用例可以來測(cè)試循環(huán)結(jié)束時(shí)count是否還等于0。看起來這是細(xì)節(jié)問題，但是仔細(xì)的程序員應(yīng)該考慮所有的情況。

下面是程序的完整代碼：

3.3.2  do..while語(yǔ)句

有時(shí)候，在循環(huán)結(jié)尾測(cè)試循環(huán)條件會(huì)比像while循環(huán)那樣開頭判斷更加方便。do..while語(yǔ)句與while循環(huán)非常類似，區(qū)別在于“while”及循環(huán)體被移到了結(jié)尾，在循環(huán)的開頭添加了“do”。do..while語(yǔ)句的結(jié)構(gòu)如下：

通常情況下，statement可能是一個(gè)代碼塊：

注意：在do..while的結(jié)尾有一個(gè)分號(hào)“;”。這個(gè)分號(hào)也是語(yǔ)句的一部分，與賦值語(yǔ)句或聲明語(yǔ)句結(jié)尾的分號(hào)一樣。漏寫分號(hào)會(huì)造成語(yǔ)法錯(cuò)誤。（通常，每個(gè)Java語(yǔ)句都會(huì)以分號(hào)或右花括號(hào)“}”結(jié)尾）

執(zhí)行do循環(huán)時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)首先執(zhí)行循環(huán)體中的語(yǔ)句，然后判斷循環(huán)條件。如果循環(huán)條件表達(dá)式為true，計(jì)算機(jī)會(huì)回到do循環(huán)開頭繼續(xù)執(zhí)行；如果為false，計(jì)算機(jī)會(huì)終止循環(huán)繼續(xù)執(zhí)行程序的其它部分。由于只有在循環(huán)末尾才會(huì)進(jìn)行條件判斷，do循環(huán)至少會(huì)執(zhí)行一次循環(huán)體。

例如，下面的偽代碼是一個(gè)游戲程序。使用do循環(huán)比起while循環(huán)更有意義，至少能玩一盤游戲。程序的開始版本，循環(huán)判斷條件沒有意義：

把上面的偽代碼轉(zhuǎn)成Java。開始不去討論游戲的細(xì)節(jié)，讓我們定義一個(gè)Checkers類，其中包含了一個(gè)static成員函數(shù)叫做playGame()，和程序的使用者玩跳棋游戲。偽代碼“玩一盤游戲”被轉(zhuǎn)換為調(diào)用“Checkers.playGame();”。我們需要一個(gè)變量存儲(chǔ)用戶的反饋。TextIO類通過一個(gè)boolean變量存儲(chǔ) yes/no 的回復(fù)結(jié)果?！癥es”表示true，“no”表示false。因此算法的代碼會(huì)變成：

當(dāng)boolean變量的值變?yōu)閒alse，表示循環(huán)應(yīng)當(dāng)結(jié)束。在程序的一個(gè)地方賦值，在另一個(gè)地方作為判斷條件——當(dāng)boolean變量這樣使用時(shí)，被稱為標(biāo)志（flag）或標(biāo)志變量（表示信號(hào)標(biāo)志）。

順便說一下，程序員通常會(huì)鄙視這樣的寫法“while (wantsToContinue == true)”。這種方式過于教條，可以用“while (wantsToContinue)”代表同樣的含義。類似的，還有“flag == false”這樣的寫法，flag是一個(gè)boolean變量?！癴lag == false”與“!flag”完全等價(jià)，這里的感嘆號(hào)!表示對(duì)boolean值進(jìn)行取反操作。所以，可以用“while (!flag)”取代“while (flag == false)”，用“if (!flag)”取代“if (flag == false)”。

盡管do..while語(yǔ)句有時(shí)候比while語(yǔ)句更加方便，但是兩種循環(huán)并沒有讓語(yǔ)言更強(qiáng)大。任何可以用do..while循環(huán)解決的問題都可以用while完成，反之亦然。事實(shí)上doSomething可以代碼任何一個(gè)代碼塊：

與下面的代碼功能一致：

類似的，

可以替換為：

程序的功能沒有任何變化。

3.3.3  break和continue語(yǔ)句

while循環(huán)與do..while循環(huán)會(huì)在程序的開始或結(jié)尾測(cè)試循環(huán)條件。有時(shí)候，在循環(huán)體中間或者幾個(gè)不同的地方測(cè)試條件會(huì)更加合理。Java提供了在循環(huán)體中跳出循環(huán)的通用方法，叫做break語(yǔ)句，形式如下：

當(dāng)計(jì)算機(jī)在循環(huán)體重執(zhí)行break語(yǔ)句時(shí)，會(huì)立刻跳出循環(huán)。接下來會(huì)繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)后面的語(yǔ)句?？紤]下面的示例：

如果用戶輸入的數(shù)值大于0，會(huì)執(zhí)行break語(yǔ)句跳出循環(huán)。否則，計(jì)算機(jī)會(huì)輸出“Your answer must be > 0.”然后跳轉(zhuǎn)到循環(huán)的開頭繼續(xù)讀取其它用戶輸入的值。

循環(huán)的第一行，“while (true)”可能會(huì)有一點(diǎn)奇怪，但確是合法的。while循環(huán)的條件可以是任意boolean類型的表達(dá)式。計(jì)算機(jī)會(huì)判斷檢查式的值看是true還是false。boolean值“true”也是一個(gè)boolean表達(dá)式，值為true。所以，“while (true)”表示無限循環(huán)，可以通過break語(yǔ)句終止無限循環(huán)。

break語(yǔ)句會(huì)立刻終止包含了該語(yǔ)句的循環(huán)。Java支持循環(huán)嵌套，即一個(gè)循環(huán)中包含另一個(gè)循環(huán)。如果在嵌套的循環(huán)內(nèi)調(diào)用break語(yǔ)句，只會(huì)跳出該層循環(huán)，而非跳出外層循環(huán)。還有一種跳轉(zhuǎn)叫做標(biāo)簽中斷（labeled break），可以指定希望跳出的循環(huán)。這種用法并不常見，這里我會(huì)快速帶過。標(biāo)簽（Label）的工作方式如下：可以在任何循環(huán)前面加上標(biāo)簽。標(biāo)簽由一個(gè)簡(jiǎn)單標(biāo)識(shí)符帶一個(gè)冒號(hào)組成。例如，帶label的while循環(huán)看起來像這樣“mainloop: while…”，在循環(huán)內(nèi)部，你可以使用帶標(biāo)簽的跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句，比如“break mainloop;”來跳轉(zhuǎn)帶標(biāo)簽的循環(huán)。例如，下面這段代碼檢查兩個(gè)字符串，s1和s2，有一個(gè)共同的字符。如果找到共同字符，標(biāo)志變量nothingInCommon會(huì)置為false，通過標(biāo)簽中斷結(jié)束處理：

continue語(yǔ)句與break類似，但是很少使用。continue語(yǔ)句告訴計(jì)算機(jī)跳過本次循環(huán)剩余語(yǔ)句的執(zhí)行。然而，與跳出循環(huán)不同，continue會(huì)跳轉(zhuǎn)到循環(huán)開始繼續(xù)下一次迭代（包括判斷循環(huán)變量的值是否需要繼續(xù)迭代）。與break語(yǔ)句類似，在嵌套循環(huán)中執(zhí)行continue語(yǔ)句時(shí)，會(huì)直接轉(zhuǎn)到包含該語(yǔ)句的循環(huán)開始；“標(biāo)簽繼續(xù)（labeled continue）“會(huì)轉(zhuǎn)到指定的循環(huán)繼續(xù)執(zhí)行。

break和continue語(yǔ)句可以用在while循環(huán)與do..while循環(huán)中。它們也可以在接下來的章節(jié)中介紹的循環(huán)中使用。在3.6節(jié)，我們會(huì)看到在switch語(yǔ)句中使用break。break還可以在if語(yǔ)句中使用，前提是if語(yǔ)句嵌套在循環(huán)火種switch語(yǔ)句中。在這種情況下，break并不意味著會(huì)跳出if語(yǔ)句，而是跳出包含著if語(yǔ)句的循環(huán)或switch語(yǔ)句。在if語(yǔ)句中使用continue也是類似的用法。