条件判断与循环

学习目标

• 能根据问题选择 if、传统 switch 或 switch 表达式表达条件分支。
• 会使用 for、增强 for、while 和 do-while，并能检查循环是否一定终止。
• 理解 break、continue、标签和早返回的作用范围，减少不必要的嵌套。

核心知识点

专业术语

• 控制流（control flow）：决定语句执行顺序的分支、循环和跳转。
• 条件分支（conditional branch）：根据布尔表达式选择一条或多条执行路径。
• switch 语句/表达式（switch statement/expression）：按离散标签分类；表达式会产生一个值。
• 迭代（iteration）：重复执行一段代码；for、while 和 do-while 都是迭代结构。
• 循环不变量（loop invariant）：每轮开始前都成立的事实，有助于检查循环逻辑。
• 守卫式返回（guard clause）：先处理无效或特殊输入并立即返回，使主路径保持平坦。

白话解释与边界

if、else 与早返回

if 适合范围判断、组合条件和早返回。先处理无效或特殊输入并立即 return，可以把主路径保持在较浅的嵌套层级。

switch 语句与表达式

switch 适合有限的离散选项，例如菜单、状态或枚举。传统 switch 的冒号分支可能继续执行下一个 case，需要 break、return 或有意利用穿透；箭头分支不会意外穿透。switch 表达式必须为每条路径产生值，通常用 default 覆盖未知输入。

for 与增强 for

for 适合次数或索引明确的循环，增强 for 适合遍历数组和集合。循环的初始化、条件和更新必须共同推动状态变化，否则就会无限循环。

while 与 do-while

while 先判断条件，可能一次也不执行；do-while 先执行再判断，至少执行一次。

break 与 continue

break 结束最近一层循环或 switch，continue 跳过本轮剩余代码并进入下一轮。标签可以跳出多层循环，但低频且容易降低可读性，通常提取方法或使用标志变量更清楚。早返回把非法输入挡在入口，避免多层 if；它不是“少写校验”，而是更早明确失败。

结构	适合场景	主要边界
if/else	范围判断、组合条件、守卫条件	嵌套太深时应提取命名条件或方法
switch 语句	固定标签执行多条语句	冒号写法要注意穿透和 break
switch 表达式	把分类直接转换为一个值	所有路径必须产值
for/增强 for	次数、索引或遍历集合	修改集合结构可能触发并发修改异常
while/do-while	条件驱动或至少执行一次	必须保证条件最终变化为假

常用用法

if 与早返回：先处理非法输入

早返回把边界条件挡在入口，减少嵌套；条件复杂时应提取有名字的方法。

// 输入：level 接收 score=80；只有 score 小于 0 或大于 100 时才会早返回 "invalid"。
public class GuardDemo {
    static String level(int score) {
    // 作用：早返回把边界条件挡在入口，减少嵌套；条件复杂时应提取有名字的方法。
        if (score < 0 || score > 100) {
            return "invalid";
        }
        return score >= 60 ? "pass" : "retry";
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(level(80));
        // 输出：pass
    }
}

for：按次数或索引遍历

循环初始化、条件和更新要共同推动状态变化，否则会出现死循环或越界。

public class ForDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int total = 0;
        // 初始状态：total 当前为 0。
        for (int i = 1; i <= 3; i++) {
        // 作用：循环初始化、条件和更新要共同推动状态变化，否则会出现死循环或越界。
            total += i;
        }
        System.out.println(total);
        // 输出：6
    }
}

不常用但需要知道

do-while：至少执行一次

当业务要求先执行一次再判断时使用 do-while，否则优先使用更直观的 while。

// 初始状态：attempts 为 0；循环体先将它增加到 1，然后才检查 attempts < 1。
public class DoWhileDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int attempts = 0;
        // 初始状态：attempts 当前为 0。
        do {
            attempts++;
        } while (attempts < 1);
        // 关键变化：while (attempts < 1) 在 attempts++ 把 attempts 从 0 变为 1 后判断为 false，do-while 因而恰好执行一次。
        System.out.println(attempts);
        // 输出：1
    }
}

标签循环：一次跳出多层循环

标签适合极少数明确的多层跳出场景；多数时候提取方法或使用结果变量更易维护。

public class LabelLoopDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int found = 0;
// 关键变化：found 接收表达式 0 的计算结果。
// 初始状态：found 的初始值为 0。
        search:
        for (int row = 0; row < 2; row++) {
            for (int column = 0; column < 2; column++) {
                found = row * 2 + column;
                break search;
            }
        }
        System.out.println(found);
        // 输出：0
    }
}

简单案例

public class FlowDemo {
    static String classifyScore(int score) {
        if (score < 0 || score > 100) {
            return "invalid"; // 早返回：先挡住非法输入
        }
        return switch (score / 10) {
            case 10, 9 -> "A";
            case 8 -> "B";
            case 7 -> "C";
            default -> "D";
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        int score = 86;
        System.out.println(classifyScore(score));
        // 输出：B

        int total = 0;
        for (int value : new int[] {1, -2, 3, 0, 100}) {
            if (value < 0) {
                continue; // 跳过负数，继续下一轮
            }
            if (value == 0) {
                break;    // 遇到 0，结束最近一层循环
            }
            total += value;
        }
        System.out.println(total);
        // 输出：4

        int attempts = 0;
        while (attempts < 2) {
            attempts++;
        }
        int shown = 0;
        do {
            shown++;
        } while (shown < 1);
        System.out.println("loops=" + attempts + "," + shown);
        // 输出：loops=2,1
    }
}

classifyScore 先用早返回过滤非法分数，再用 switch 表达式得到等级。增强 for 依次读取数组元素，continue 忽略负数，break 在遇到 0 时结束；while 可能零次执行，而 do-while 保证至少执行一次。

易混点

• 传统 switch 是执行语句，switch 表达式必须产生值；箭头分支和冒号分支的穿透规则不同。
• break 只结束最近一层循环或 switch，continue 只影响循环的当前轮次。
• while 可能一次不执行，do-while 一定至少执行一次；不要只看条件文字判断次数。
• for 的更新表达式不一定是 i++，但必须存在某种让循环走向终止的状态变化。
• 早返回需要先校验输入再进入主路径；它不能代替对业务边界的明确说明。

课后小问

1. while (condition) 和 do { ... } while (condition) 的关键差异是什么？ 答案：while 先判断条件，可能零次执行；do-while 先执行循环体，因此至少执行一次。 解析：读取菜单、重试一次输入等场景常要求先显示或先执行动作，此时 do-while 更直接；如果输入可能已经无效，先判断的 while 更安全。

2. 为什么下面的 switch 可能同时打印两个结果？ 答案：冒号分支没有 break 时会发生穿透，匹配一个 case 后继续执行后面的分支。 解析：可以在每个分支末尾加 break 或 return，也可以改用箭头分支；如果确实需要共享逻辑，应在注释中明确说明有意穿透。

3. continue 和 break 都能跳过代码，它们的作用分别是什么？ 答案：continue 跳过当前轮剩余代码并开始下一轮，break 直接结束最近一层循环。 解析：统计数据时可以用 continue 忽略不符合条件的项，但遇到结束标记时应使用 break；选错会导致漏算、死循环或多处理数据。

本节小结

• if 适合范围和组合条件，switch 适合离散标签，表达式版本还会直接产生分类结果。
• for、增强 for、while 和 do-while 的差别主要在迭代来源与首次判断时机。
• break 结束循环，continue 跳过当前轮，标签跳转低频且应谨慎使用。
• 早返回把非法状态挡在入口，循环则必须有清楚的终止条件和状态变化。

快速回顾

• 能根据条件是范围还是离散标签选择 if 或 switch。
• 能判断一个循环是否可能零次执行、是否至少执行一次以及是否会终止。
• 能说明 break、continue 和早返回分别影响哪一层控制流。
• 能读懂 switch 箭头分支和传统冒号分支的差异。

继续阅读

• 数据类型和变量见：数据类型与变量
• 方法、参数、重载和递归见：方法、参数、重载与递归