Java学习笔记之switch & 循环语句

0x00 概述

本篇内容包括switch语句，for循环，while循环，random函数。

0x01 switch语句

1.1 switch语句结构

格式

switch(表达式) {
    case 1:
        语句体1;
        break;
    case 2:
        语句体2;
         break;
    ...
    default:
        语句体n+1;
        break;
}

执行流程

/*

1. 首先计算出表达式的值

2. 其次，和case依次比较，一旦有对应的值，就会执行相应的语句，在执行过程中，遇到break就会结束

3. 最后，如果所有的case都和表达式的值不匹配，就会执行default语句体部分，然后程序结束

*/

/*
    switch语句
    
    格式：
        switch(表达式) {
            case 值1：
            语句体1;
            break;
            case 值2：
            语句体2;
            break;
            …
            default：    
            语句体n+1;
            [break;]
        }

    格式说明：
        表达式：取值为byte、short、int、char，JDK5以后可以是枚举，JDK7以后可以是String。
        case：后面跟的是要和表达式进行比较的值。
        break：表示中断，结束的意思，用来结束switch语句。
        default：表示所有情况都不匹配的时候，就执行该处的内容，和if语句的else相似。

    执行流程：
        首先计算表达式的值。
        依次和case后面的值进行比较，如果有对应的值，就会执行相应的语句，在执行的过程中，遇到break就会结束。
        如果所有的case后面的值和表达式的值都不匹配，就会执行default里面的语句体，然后程序结束掉。
*/    

import java.util.Scanner;

public class SwitchDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("开始");
        
        //需求：键盘录入一个星期数(1,2,...7)，输出对应的星期一，星期二，...星期日
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        
        System.out.println("请输入一个星期数(1-7)：");
        int week = sc.nextInt();
        
        switch(week) {
            case 1:
                System.out.println("星期一");
                break;
            case 2:
                System.out.println("星期二");
                break;
            case 3:
                System.out.println("星期三");
                break;
            case 4:
                System.out.println("星期四");
                break;
            case 5:
                System.out.println("星期五");
                break;
            case 6:
                System.out.println("星期六");
                break;
            case 7:
                System.out.println("星期日");
                break;
            default:
                System.out.println("你输入的星期数有误");
                break;
        }
        
        System.out.println("结束");
    }
}

1.2 switch语句联系-春夏秋冬

需求：一年有12个月，分属于春夏秋冬4个季节，键盘录入月份，请用程序实现判断该月份属于哪个季节，并输出。

/*
春：3，4，5
夏：6，7，8
秋：9，10，11
东：12，1，2
*/

示例

import java.util.Scanner;

public class demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 键盘录入月份数据，使用变量接收
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个月份： ");
        int month = sc.nextInt();
        // case穿透
        switch (month) {
            case 1:
            case 2:
            case 12:
                System.out.println("冬季");
                break;
            case 3:
            case 4:
            case 5:
                System.out.println("春季");
                break;
            case 6:
            case 7:
            case 8:
                System.out.println("夏季");
                break;
            case 9:
            case 10:
            case 11:
                System.out.println("秋季");
                break;
            default:
                System.out.println("你输入的月份有误");
        }
    }
}

注意：如果switch中的case，没有break的话，则会出现case穿透现象。

0x02 for循环

2.1 for循环结构

循环：

循环语句可以在满足循环条件的情况下，反复执行某一段代码，这段被重复执行的代码被称为循环体语句，

当反复执行这个循环体时，需要在合适的时候把循环判断条件修改为false，从而结束循环，否则循环将一直执行下去，形成死循环。

for循环格式：

for(初始化语句；条件判断语句；条件控制语句) {
    循环体语句；
}

格式解释：

初始化语句：用于表示循环开启时的起始状态，简单说就是循环开始的时候什么样
条件判断语句：用于表示循环反复执行的条件，简单说就是判断循环能否一直执行下去
循环体语句：用于表示循环反复执行的内容，简单说就是循环反复执行的事情
条件控制语句：用于表示循环执行中每次变化的内容，简单说就是控制循环是否能执行下去

执行流程：

执行初始化语句
执行条件判断语句，看其结果是true还是false，如果是false，循环结束，如果是true，继续执行
执行循环体语句
执行条件控制语句
回到2继续

2.2 for循环练习-输出数据

需求：在控制台输出1-5和5-1的数据

示例

public class fortest01 {
    public static void main(String[] args) {
        //需求：输出数据1-5
        for(int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println(i);
        }
        System.out.println("--------------------");
        for(int j = 5; j >= 1; j--) {
            System.out.println(j);
        }
    }
}

2.3 循环练习-求和

需求：求1-5之间的数据和，并把求和结果在控制台输出

示例：

public class forTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        //求和的最终结果必须保存起来，需要定义一个变量，用于保存求和的结果，初始值为
        int sum = 0;
        // 从1凯斯到5结束，使用循环结构
        for(int i = 1; i <= 5; i++) {
            // 将反复进行的事情写入循环结构内部
            // 此处反复进行的事情是将数据i，加到用于保存最终求和的变量sum中
            sum += i;
            /*
                sum += i; sum = sum + i;
                第一次： sum = sum + i = 0 + 1 = 1;
                第二次： sum = sum + i = 1 + 2 = 3;
                第三次： sum = sum + i = 3 + 3 = 6；
                ...
                第五次： sum = sum + i = 10 + 5 =15
             */
        }
        // 当循环执行完毕时，将最终数据打印出来
        System.out.println("1-5之间的数据和是： " + sum);
    }
}

本题要点：

今后遇到的需求中，如果带有求和二字，请立即联想到求和变量，用于寄存数据；
求和变量的定义位置，必须在循环外部，如果在循环内部则计算出的数据是错误的；

2.4 for循环练习-求偶数和

需求：求1-100之间的偶数之和，并把求和结果在控制台输出

示例

public class forTest03 {
    public static void main(String[] args) {
        // 求和的最终结果必须保存起来，需要定义一个变量，用于保存求和的结果，初始值为
        int sum = 0;
        // 对1-100的数据求和和对1-5的数据求和几乎完全一样，仅仅是结束条件不同
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            // 对1-100的偶数求和，需要对求和操作添加限制条件，判断是否是偶数
            if (i %2 == 0) {
                sum += i;
            }
        }
        // 当循环执行完毕时，将最终数据打印出来
        System.out.println("1-100之间的偶数之和是：" + sum);
    }
}

2.5 for循环练习-水仙花

需求：在控制台输出100-1000之内所有的“水仙花数”

解释：水仙花数是指，一个三位数，其个位，十位，百位的数字立方和等于原数；例如3*3*3 + 5*5*5 + 1*1*1 = 153

思路：

获取100-1000之内所有的三位数，准备进行筛选，最小的三位数是100，最大的三位数是999，使用for循环获取
获取每个三位数的个位，十位，百位，做if语句判断是否是水仙花数

示例：

public class forTest04 {
    public static void main(String[] args) {
        // 输出所有水仙花数必然使用到循环，遍历所有的三位数，三位数从100开始，到999结束
        for(int i = 100; i < 1000; i++) {
            // 在计算之前获取三位数中个，十，百位上的数值
            int ge = i % 10;
            int shi = i /10 %10;
            int bai = i /10 /10 %10;
            // 判断条件是将三位书中的每个数值取出来，计算立方和后与原始数字比较是否相等
            if(ge*ge*ge + shi*shi*shi + bai*bai*bai == i) {
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

2.6 for循环练习-统计水仙花数的个数

需求：输出水仙花数的个数

示例：

public class fortest05 {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义变量count，用于保存"水仙花数"的数量，初始值为0
        int count = 0;
        // 输出所有的水仙花数使用循环，遍历所有三位数，100-999
        for (int i = 100; i < 1000; i++) {
            // 获取个 十 百 位上的数值
            int ge = i % 10;
            int shi = i / 10 % 10;
            int bai = i / 10 / 10 %10;
            //在判断水仙花数的过程中，满足条件就不再输出，此处变更为更新count值，使count+1
            if(ge*ge*ge + shi*shi*shi + bai*bai*bai == i) {
                count++;
            }
         }
        // 打印输出最终的count值
        System.out.println("水仙花共有：" + count + "个")
    }
}

本题要点：

今后如果有需求带有统计xxxx，请先想到计算器变量
计算器变量定义的位置，必须在循环外部

0x03 while循环

3.1 while结构

while的循环的完整格式：

初始化语句;
while(条件判断语句) {
    循环体语句;
    条件控制语句;
}

while循环执行流程：

执行初始化语句
执行条件判断语句，看其结果是true还是false；如果是false，循环结束；如果是true，继续执行
执行循环体语句
执行条件控制语句
回到2继续

public class whiledemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 需求：在控制台输出5次helloworld
        // 使用for循环实现
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("HelloWorld");
        }
        System.out.println("---------------");
        // 使用while循环实现
        int j = 1;
        while(j <= 5) {
            System.out.println("HelloWorld");
            j ++;
        }
    }
}

3.2 while循环-珠穆朗玛峰

需求：世界最高峰珠穆朗玛峰高度位8843.43米=8843430毫米，假如我有一张足够大的纸张，他的厚度为0.1毫米；请问折叠多少次，可以超过珠峰的高度

示例：

public class whiletest {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义一个计算器，初始值为0
        int count = 0;
        // 定义纸张厚度
        double paper = 0.1;

        // 定义珠峰高度
        int zf = 8844430;
        // 因为要反复折叠，所以要使用循环，但是不知道要折叠多少次，这种情况下使用while循环比较合适
        // 折叠的过程中，当纸张的厚度大于珠峰就停止，因此继续执行的要求是纸张厚度小于珠峰高度
        while (paper < zf) {
            // 循环的执行过程中每次纸张折叠，纸张的厚度翻倍
            paper *= 2;
            // 在循环中执行累加，对应折叠了多少次
            count++;
        }
        // 打印计数器的值
        System.out.println("需要折叠的次数："+count+" 次");
    }
}

0x04 循环细节

4.1 do...while循环结构

格式

初始化语句;
do {
    循环体语句；
    条件控制语句；
} while(条件判断语句);

执行流程：

执行初始化语句
执行循环体语句
执行条件控制语句
执行条件判断语句，看其结果是true还是false，如果是false，循环结束，如果是true，继续执行
回到2继续

public class dowhileDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 需求：在控制台输出5次helloworld
        // for循环实现
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("HelloWorld");
        }
        System.out.println("--------------");
        // do...while实现
        int j = 1;
        do {
            System.out.println("HelloWorld");
            j++;
        }while(j <= 5);
    }
}

4.2 三种循环的区别

三种循环的区别

/*
for循环和while循环先判断条件是否成立，然后决定是否执行循环体（先判断后执行）

do...while循环先执行一次循环体，然后判断条件是否成立，是否继续执行循环体（先执行后判断）
*/

for循环和while循环的区别

/*
条件控制语句所控制的自增变量，因为归属for循环的语法结构中，在for循环结束后，就不能再次被访问到了

条件控制语句所控制的自增变量，对于while循环来说不归属其语法结构中，在while循环结束后，该变量还可以继续使用
*/

死循环(无限循环)的三种格式

/*

1. for(;;) {}

2. while(true){}

3. do {} while(true);

*/

示例

/*
    三种循环的区别
 */
public class LoopTest {
    public static void main(String[] args) {

        //for循环
        for(int i = 3; i<3; i++) {
            System.out.println("我爱Java");
        }
        System.out.println("--------");
        
        //while循环
        int j = 3;
        while(j<3) {
            System.out.println("我爱Java");
            j++;
        }
        System.out.println("--------");
        
        //do...while循环
        int k = 3;
        do {
            System.out.println("我爱Java");
            k++;
        }while(k<3);

        //for循环
        for(int i = 1; i<3; i++) {
            System.out.println("我爱Java");
        }
        // 此处无法打印出i的值，i仅限上面for循环内不使用，外部无法调用
        //System.out.println(i);
        System.out.println("--------");
        
        //while循环
        int j = 1;
        while(j<3) {
            System.out.println("我爱Java");
            j++;
        }
        // 此处打印j的值正常，while循环外，j值可以被调用
        System.out.println(j);
        System.out.println("--------");
        */
        
        //死循环
        /*
        for(;;) {
            System.out.println("for");
        }
        */
        
        /*
        while(true) {
            System.out.println("while");
        }
        */
        
        /*
        do {
            System.out.println("do...while");
        }while(true);
        */
        
    }
}

4.3 跳转控制语句

/*

跳转控制语句（break）跳出循环，结束循环

跳转控制语句（continue），跳过本次循环，继续下次循环

注意： continue只能在循环中进行使用！

*/

示例

/*
    continue:用在循环中，基于条件控制，跳过某次循环体内容的执行，继续下一次的执行
    break:用在循环中，基于条件控制，终止循环体内容的执行，也就是说结束当前的整个循环
*/
public class ControlDemo {
    public static void main(String[] args) {
        for(int i = 1; i<=5; i++) {
            if(i%2 == 0) {
                //continue;
                break;
            }
            
            System.out.println(i);
        }
    }
}

4.4 循环嵌套

/*
请反复理解这句话（整个内循环，就是外循环的一个循环体，内部循环体没有执行完毕，外循环是不会继续向下执行的）结论：
外循环执行一次，内循环执行一圈
*/

示例

/*
    循环嵌套：
        循环语句中包含循环语句
    
    需求：
        在控制台输出一天的小时和分钟
        
        分钟和小时的范围：
            分钟：0 <= minute < 60
            小时：0 <= hour < 24
*/
public class ForForDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        System.out.println("0时0分");
        System.out.println("0时1分");
        System.out.println("0时2分");
        System.out.println("0时3分");
        System.out.println("--------");
        System.out.println("1时0分");
        System.out.println("1时1分");
        System.out.println("1时2分");
        System.out.println("1时3分");
        System.out.println("--------");
        System.out.println("2时0分");
        System.out.println("2时1分");
        System.out.println("2时2分");
        System.out.println("2时3分");
        */
        
        //循环改进
        /*
        for(int minute=0; minute<4; minute++) {
            System.out.println("0时" + minute + "分");
        }
        System.out.println("--------");
        
        for(int minute=0; minute<4; minute++) {
            System.out.println("1时" + minute + "分");
        }
        System.out.println("--------");
        
        for(int minute=0; minute<4; minute++) {
            System.out.println("2时" + minute + "分");
        }
        System.out.println("--------");
        */
        
        //外循环控制小时的范围，内循环控制分钟的范围
        /*
        for(int hour=0; hour<3; hour++) {
            for(int minute=0; minute<4; minute++) {
                System.out.println(hour + "时" + minute + "分");
            }
            System.out.println("--------");
        }
        */
        
        for(int hour=0; hour<24; hour++) {
            for(int minute=0; minute<60; minute++) {
                System.out.println(hour + "时" + minute + "分");
            }
            System.out.println("--------");
        }
    }
}

0x05 Random函数

5.1 Random产生随机数

Random类似Scanner，也是Java提供好的API，内部提供了产生随机数的功能

API后续课程详细讲解，现在可以简单理解为Java已经写好的代码，使用步骤：

1. 导入包

import java.util.Random;

2. 创建对象

Random r = new Random();

3. 产生随机数

int num = r.nextInt(10);

/*
解释： 10代表的是一个范围，如果括号写10，产生的随机数就是0-9，括号写20，参数的随机数则是0-19
*/

示例

import java.util.Random;

public class randomDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象
        Random r = new Random();
        // 使用循环获取10个随机数
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            // 获取随机数
            int num = r.nextInt(10);
            System.out.println("number: "+num);
        }
        // 需求：获取一个1-100之间的随机数
        int x = r.nextInt(100) + 1;
        System.out.println(x);
    }
}

5.2 Random练习-猜数字

需求：程序自动生成一个1-100之间的数字，使用程序实现猜出这个数字是多少；

当猜错的时候根据不同情况给出相应的提示

如果猜的数字比真实数字大，提示你猜的数据大了
如果猜的数字比真实数字小，提示你猜的数据小了
如果猜的数字与真实数字相等，提示恭喜你猜中了示例代码：

import java.util.Random;
import java.util.Scanner;

public class randomTest {
    public static void main(String[] args) {
        //要完成猜数字游戏，首先需要有一个要猜的数字，使用随机数生成该数字，范围1-100
        Random r = new Random();
        int num = r.nextInt(100) + 1;
        
        while(true) {
            // 使用程序实现猜数字，每次均要输入猜测的数字值，需要使用键盘录入实现
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入你要猜的数字： ");
            int guessNum = sc.nextInt();
            
            // 比较输入的数字和系统产生的数据，需要使用分支语句
            // 这里使用if...else..if..格式，根据不同情况进行猜测结果显示
            if(guessNum > num) {
                System.out.println("你猜的数字"+guessNum+"大了。");
            } else if(guessNum < num) {
                System.out.println("你猜的数字"+guessNum+"小了。");
            } else {
                System.out.println();
                break;
            }
        }
    }
}