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1.7 控制流
在以下几小节中，你将学习如何实现分支和循环。Java语言的这部分语法与其他常用语言（特别是C/C++和JavaScript）非常相似。
if语句在圆括号内有一个分支条件，后面会有一个语句或一组括在花括号中的语句：
if (count > 0){
double average = sum / count;
System.out.println(average);
}
你也可以添加一个else分支以在条件不满足时运行该分支：
if (count > 0) {
double average = sum / count;
System.out.println(average);
} else {
System.out.println(0);
}
else分支的语句中也可以再添加另外一个if语句：
if (count > 0) {
double average = sum / count;
System.out.println(average);
} else if (count == 0) {
System.out.println(0);
} else {
System.out.println ("Huh?");
}
switch表达式的功能是将一个操作数与多个选项进行比较，并为每个具体情况生成一个值：
String seasonName = switch (seasonCode) { // switch expression
case 0 -> "Spring";
case 1 -> "Summer";
case 2 -> "Fall";
case 3 -> "Winter";
default -> {
System.out.println("???");
yield "";
}
};
需要注意的是，switch在这里是一个 表达式 （expression），并且有一个值，即5个字符串"Spring" "Summer""Fall""Winter"""中的一个。这个switch表达式的值被赋值给seasonName变量。
其实最常见的情况是，一个case后面跟着一个表达式。你也可以在一个花括号括起来的语句块中做一些其他的额外工作，就像前面示例中的default部分一样。然后，你需要在语句块中使用yield语句来生成一个值。
switch还有一种语句形式，如下所示：
switch (seasonCode) { // switch statement
case 0 -> seasonName = "Spring";
case 1 -> seasonName = "Summer";
case 2 -> seasonName = "Fall";
case 3 -> seasonName = "Winter";
default -> {
System.out.println("???");
seasonName = "";
}
}
在前面的示例中，case标签是整数。你可以使用以下任意类型的值：
● char类型、byte类型、short类型或int类型的常量表达式（或与其相对应的封装类Character、Byte、Short和Integer，将在1.8.3小节中介绍）；
● 字符串字面量；
● 枚举的值（参见第4章）。
每个case都可以有多个标签，并用逗号分隔：
int numLetters = switch (seasonName) {
case "Spring", "Summer", "Winter" -> 6;
case "Fall" -> 4;
default -> throw new IllegalArgumentException();
};
注意： 整数或String上的switch表达式总是有一个default部分。无论操作数值是什么，switch表达式都必须生成一个值。此外，如前一个示例所示，大小写的区别可能会引发异常。异常将在第5章中具体介绍。
警告： 如果switch的操作数值为null，那么一个NullPointerException异常将会被抛出。当操作数类型为String或枚举时，会发生这种情况。
在前面的示例中，switch表达式和语句中，对于给定的操作数值只有一个case分支被执行。当然有时也可能会发生一些例外，这种情况通常被称作直通（fall-through，也称贯通）。即其从匹配的case分支开始执行，然后继续执行下一个case，除非被yield或break语句打断。switch的直通式变体同样也具有表达式和语句形式。在下面的示例中，当seasonName为"Spring"时会发生这种直通。
int numLetters = switch (seasonName) { // switch expression with fall-through
case "Spring":
System.out.println("spring time!");
case "Summer", "Winter":
yield 6;
case "Fall":
yield 4;
default:
throw new IllegalArgumentException();
};
switch (seasonName) { // switch statement with fall-through
case "Spring":
System.out.println("spring time!");
case "Summer", "Winter":
numLetters = 6;
break;
case "Fall":
numLetters = 4;
break;
default:
throw new IllegalArgumentException();
}
需要注意的是，在直通式变体中，每个case后面都跟一个冒号，而不是一个 ->。这样可以在冒号后跟任意数量的语句，并且不需要花括号。此外，在带有直通的switch表达式中，必须使用yield来生成一个值。
警告： 在直通式变体中，忘记yield或break是一个常见的错误。除非真的需要直通行为，否则请避免使用这种变体。
while循环会依据具体的条件，反复执行其循环体的语句。例如，假定有一个对数值求和的任务，直到数值的总和达到目标值。我们将使用随机数生成器作为数值的来源，其由java.util包中的Random类提供：
var generator = new Random();
下面的调用将会生成0～9的一个随机整数：
int next = generator.nextInt(10);
以下是用于求和的循环：
while(sum < target) {
int next = generator.nextInt(10);
sum += next;
count++;
}
这是while循环的典型用法。当总和小于目标值时，循环会持续执行。
有时你需要先执行循环体，然后才能评估循环条件。假设你想知道达到特定值所需的具体时间，那么在测试循环条件之前，需要先进入循环并获取到那个测试值。在这种情况下，要使用do/while循环：
int next;
do {
next = generator.nextInt(10);
count++;
} while (next != target);
这样就可以先进入循环体，再设定next的值，然后再评估是否满足循环条件。只要满足循环条件，循环体就会重复执行。
在前面的示例中，循环迭代的次数都是未知的。然而，在实践中的许多循环中，循环迭代的次数都是固定的。在这些情况下，最好使用for循环。
例如，下面示例中的循环计算固定数量的随机值之和：
for (int i = 1; i <= 20; i++){
int next = generator.nextInt(10);
sum += next;
}
这个循环将会执行20次，每次循环迭代中，i分别会被设置为1、2、……、20。
可以将任何一个for循环重写为while循环。上面的循环等效于：
int i = 1;
while (i <= 20){
int next = generator.nextInt(10);
sum += next;
i++;
}
在while循环中，变量i的初始化、测试和更新分散在循环体的不同位置。而使用for循环，变量i的初始化、测试和更新可以很紧凑地聚集在一起。此外，for循环中变量的初始化、测试和更新可以采用任意形式。例如，当一个值小于目标值时，可以将其加倍：
for (int i = 1; i < target; i *= 2) {
System.out.println(i);
}
也可以不在for循环的头部声明变量，而是初始化现有变量：
for (i = 1; i <= target; i++) // Uses existing variable i
或者可以声明或初始化多个变量并提供多个变量的更新，用逗号分隔。例如：
for (int i = 0, j = n - 1; i < j; i++, j--)
如果不需要初始化或更新，那么也可以将其留空。如果忽略该条件，则认为该条件总是为true：
for (;;) // An infinite loop
你将在下一小节中看到如何退出这种无限循环。
如果想从循环迭代的过程中退出，可以使用break语句。例如，假设你想处理用户输入的单词，直到用户输入字母Q为止。下面是一个使用boolean变量来控制循环的解决方案：
boolean done = false;
while (!done) {
String input = in.next();
if ("Q".equals(input)) {
done = true;
} else {
Process input
}
}
下面的循环使用break语句执行相同的任务：
while(true) {
String input = in.next();
if ("Q".equals(input)) break; // Exits loop
Process input
}
// break jumps here
当到达break语句时，循环将立即退出。
continue语句类似于break，但它不会跳到循环的终点，而是跳到当前循环迭代的终点。可以使用它来略过不需要的输入，例如：
while (in.hasNextInt()) {
int input = in.nextInt();
if (input < 0) continue; // Jumps to test of in.hasNextInt()
Process input
}
在for循环中，continue语句将会跳转到下一个更新语句处：
for (int i = 1; i <= target; i++) {
int input = in.nextInt();
if (n < 0) continue; // Jumps to i++
Process input
}
break语句仅从紧邻着的封闭循环或switch中跳转出来。如果要跳转到另一个封闭语句的末尾，请使用带标签的 break语句。在需要退出的语句处打上标签，例如：
outer:
while(...){
...
while (...) {
...
if (...) break outer:
...
}
...
}
// Labeled break jumps here
标签可以是任何名称。
警告： 虽然你在语句的顶部打上了标签，但break语句将跳转到 末尾 。
常规break语句只能用于退出循环或switch，但带标签的break语句可以将控制转移到任何语句的末尾，甚至是块语句：
exit: {
...
if(...)break exit;
...
}
// Labeled break jumps here
还有一个带标签的continue语句，它跳转到标签处开始下一次迭代。
提示： 许多编程人员发现break语句和continue语句令人困惑。需要知道的是，这些语句完全是可选的，没有它们也是可以表达相同的逻辑的。本书不会使用break语句或continue语句。
现在，你已经看到了使用了嵌套形式的语句块的示例。这是一个很好的开始，下面我们即将开始学习变量作用域的一些基本规则。 局部变量 （local variable）就是在方法中声明的任何变量，甚至包括方法的参数变量。变量的 作用域 （scope）就是可以在程序中访问该变量的范围。局部变量的作用域是从变量声明处开始，一直延伸到当前的封闭块的末尾：
while (...) {
System.out.println(...);
String input = in.next(); // Scope of input starts here
...
// Scope of input ends here
}
换言之，每个循环在迭代时，都会创建一个新的input变量的副本，并且该变量在循环之外并不存在。
参数变量的作用域是整个方法：
public static void main(String[] args) { // Scope of args starts here
...
// Scope of args ends here
}
这里还有一种需要理解作用域规则的情况。以下的循环计算了获取特定随机数字需要尝试的次数：
int count = 0;
int next;
do {
next = generator.nextInt(10);
count++;
} while (next != target);
这里的next变量必须在循环外部声明，以便在循环中实现条件判断。如果在循环内部声明，那么它的作用域将只延伸到循环体的结尾。
当你在for循环中声明变量时，它的作用域将延伸到循环的结尾，包括测试和更新语句：
for (int i = 0; i < n; i++) { // i is in scope for the test and update
...
}
// i not defined here
如果需要循环后的i值，就请在外部声明变量：
int i;
for (i = 0; !found && i < n; i++) {
...
}
// i still available
在Java中，不能在重叠的作用域内有名称相同的局部变量：
int i = 0;
while (...) {
String i = in.next(); // Error to declare another variable i
...
}
但是，如果作用域不重叠，则变量名可以相同：
for (int i = 0; i < n / 2; i++) { ... }
for (int i = n / 2; i < n; i++) { ... } // OK to redefine i