Java编程基础：布尔表达式与条件语句详解

### Java编程基础：布尔表达式与条件语句详解 #### 1. 简单布尔表达式的使用 在Java编程中，许多控制语句（如`if`、`while`、`do`和`for`）都依靠布尔表达式来决定是否执行或跳过某些语句。布尔表达式是一种在求值时返回布尔值（`true`或`false`）的Java表达式。 大多数情况下，我们使用简单的布尔表达式，通过关系运算符来比较变量的值、字面量或简单算术表达式。关系运算符都是二元运算符，即它们作用于两个操作数。基本的Java布尔表达式形式为： ```plaintext expression relational-operator expression ``` Java在计算布尔表达式时，先计算左边的表达式，再计算右边的表达式，最后应用关系运算符来确定整个表达式的结果是`true`还是`false`。 以下是关系运算符的列表： | 运算符 | 描述 | | --- | --- | | `==` | 如果左边的表达式计算结果与右边的表达式相同，则返回`true` | | `!=` | 如果左边的表达式计算结果与右边的表达式不同，则返回`true` | | `<` | 如果左边的表达式计算结果小于右边的表达式的值，则返回`true` | | `<=` | 如果左边的表达式计算结果小于或等于右边的表达式的值，则返回`true` | | `>` | 如果左边的表达式计算结果大于右边的表达式的值，则返回`true` | | `>=` | 如果左边的表达式计算结果大于或等于右边的表达式的值，则返回`true` | 假设我们有以下变量声明和初始化： ```java int i = 5; int j = 10; int k = 15; double x = 5.0; double y = 7.5; double z = 12.3; ``` 下面是一些关系表达式的示例及其结果： | 表达式 | 值 | 解释 | | --- | --- | --- | | `i == 5` | `true` | `i`的值是5 | | `i == 10` | `false` | `i`的值不是10 | | `i == j` | `false` | `i`是5，`j`是10，它们不相等 | | `i == j - 5` | `true` | `i`是5，`j - 5`也是5 | | `i > 1` | `true` | `i`是5，大于1 | | `j == i * 2` | `true` | `j`是10，`i`是5，`i * 2`也是10 | | `x == i` | `true` | 类型转换允许比较，5.0等于5 | | `k < z` | `false` | 类型转换允许比较，15大于12.3 | | `i * 2 < y` | `false` | `i * 2`是10，不小于7.5 | 需要注意的是，用于测试相等性的关系运算符是两个连续的等号（`==`），而单个等号是赋值运算符。在学习Java时，可能会不小心将赋值运算符当作相等运算符使用，例如： ```java if (i = 5) ``` 但Java不会允许这样的错误，必须纠正并重新编译程序。 另外，不要使用上述关系运算符（包括相等运算符）来比较字符串，这不是Java中比较字符串的正确方式。 #### 2. `if`语句的使用 `if`语句是任何编程语言中最重要的语句之一，Java也不例外。 ##### 2.1 简单`if`语句 最简单形式的`if`语句只有在布尔表达式求值为`true`时，才会执行单个语句或语句块。其基本形式如下： ```java if (boolean-expression) statement ``` 注意，布尔表达式必须用括号括起来。如果只使用单个语句，该语句必须以分号结尾；但如果是用花括号括起来的语句块，块内的每个语句需要分号，而块本身不需要。 以下是一个典型的`if`语句示例： ```java double commissionRate = 0.0; if (salesTotal > 10000.0) commissionRate = 0.05; ``` 在这个例子中，`commissionRate`变量初始化为0.0，如果`salesTotal`大于10000.0，则将其设置为0.05。 简单`if`语句的操作可以用流程图来可视化，如下所示： ```mermaid graph TD; A{salesTotal > 10000.0} -->|true| B[执行语句]; A -->|false| C[跳过语句]; ``` 在`if`语句下缩进语句是一种常见的做法，因为这可以使代码结构更清晰。 也可以使用语句块而不是单个语句，例如： ```java double commissionRate = 0.0; if (salesTotal > 10000.0) { commissionRate = 0.05; commission = salesTotal * commissionRate; } ``` 在此示例中，如果`salesTotal`大于10000.0，则执行花括号内的两个语句；否则，两个语句都不执行。 关于简单`if`语句还有一些额外的要点： - 有些程序员喜欢将语句块的左花括号写在`if`语句的同一行，例如： ```java if (salesTotal > 10000.0) { commissionRate = 0.05; commission = salesTotal * commissionRate; } ``` 这只是一种风格问题，两种方式都是可以接受的。 - 缩进本身不会创建语句块。例如： ```java if (salesTotal > 10000.0) commissionRate = 0.05; commission = salesTotal * commissionRate; ``` 这里没有使用花括号来标记语句块，尽管最后一个语句被缩进，但它会被执行，而不管`if`语句中的表达式求值结果如何。 - 有些程序员即使只需要有条件地执行一个语句，也会编写语句块，例如： ```java if (salesTotal > 10000.0) { commissionRate = 0.05; } ``` 这是个不错的主意，因为它通过在语句周围添加额外的空白使代码结构更明显。而且，如果以后需要在块中添加一些语句，花括号已经存在。 - 如果只需要有条件地执行一个语句，有些程序员会将其放在`if`语句的同一行，例如： ```java if (salesTotal > 10000.0) commissionRate = 0.05; ``` 这种方法可行，但建议避免使用，使用换行和缩进可以使类更易于理解。 ##### 2.2 `if-else`语句 `if-else`语句在基本`if`语句的基础上增加了一个元素：当布尔表达式为`false`时执行的语句或语句块。其基本格式为： ```java if (boolean-expression) statement else statement ``` 以下是一个示例： ```java double commissionRate; if (salesTotal <= 10000.0) commissionRate = 0.02; else commissionRate = 0.05; ``` 在这个例子中，如果销售总额小于或等于10000.0美元，佣金率设置为2%；如果销售总额大于10000.0美元，佣金率设置为5%。其流程图如下： ```mermaid graph TD; A{salesTotal <= 10000.0} -->|true| B[commissionRate = 0.02]; A -->|false| C[commissionRate = 0.05]; ``` 在某些情况下，可以通过巧妙地重新排列代码来避免使用`if-else`语句的`else`部分。例如： ```java double commissionRate = 0.05; if (salesTotal <= 10000.0) commissionRate = 0.02; ``` 在`if-else`语句中，两个语句都可以使用语句块。例如： ```java double commissionRate; if (salesTotal <= 10000.0) { commissionRate = 0.02; level1Count++; } else { commissionRate = 0.05; level2Count++; } ``` ##### 2.3 嵌套`if`语句 `i