運算式、句子與條件判斷句

運算式（expression）執行完畢會後傳回一個值；句子（statement）在執行之後，則不回傳值。一個運算式與句子在執行時都可能會改變電腦的狀態，例如：更改變數、陣列或檔案的內容。算術運算式已經介紹了，而最簡單的句子，包括：

expression statement：

在運算式後加一個「;」。
block statement：

在「{ }」內可以有 0 或多個變數宣告或句子。

這兩種句子，也都已經看過範例。這個單元將介紹關係運算式、邏輯運算式及 if、switch等句子。

關係運算式

以下是在寫關係運算式（relational expression）時常常會使用到的關係運算子（relational operator），整理如下：

關係運算子	名稱	範例1（=True）	範例2（=False）
==	等於	6 == 6	6 == 4
!=	不等於	6 != 4	6 != 6
>	大於	6 > 4	4 > 6
>=	大於等於	6 >= 6	4 >= 6
<	小於	4 < 6	6 < 4
<=	小於等於	6 <= 6	6 <= 4

需注意關係運算式使用的「==」，和寫設值運算式（assignment expression）的「=」是不一樣的。

邏輯運算式

Java 常用的邏輯運算子（logical operators）有三個，分別是 && (AND)、|| (OR)、! (NOT)。邏輯運算式使用邏輯運算子以連結二個或以上的關係運算式。

&&（AND）

&& 是「AND（且）」運算：左右二邊「都」為 true，結果為 true；其餘情況其結果都為 false。

A	B	A && B
true	true	true
true	false	false
false	true	false
false	false	false

如果左邊為 false，則系統就不會去執行右邊；因為結果必為 false；既然左邊已經為 false，不管右邊結果為何，結果一定為 false。

||（OR）

|| 是「OR（或）」運算，左右二邊只要有一邊為 true，結果為 true；只有左右二邊都為 false，結果才為 false。

A	B	A \|\| B
true	true	true
true	false	true
false	true	true
false	false	false

如果左邊為 true，則系統就不會去執行右邊；因為結果必為 true；即然左邊已經為 true，不管右邊結果為何，結果一定為 true。

!（NOT）

! 是「NOT（相反）」運算，其結果為 ! 右邊的相反。

A	!A
true	false
false	true

運算子的優先順序

以下是在在寫運算式時常常會使用到的運算子的優先順序，整理如下：

優先順序	運算子
1	( (左括號) ) (右括號) ++ (左遞增) -- (左遞減)
2	+ (正) - (負) ! (NOT) ++ (右遞增) -- (右遞減)
3	* (乘) / (除) % (取餘數)
4	+ (加) - (減)
5	< (小於) <= (小於等於) > (大於) >= (大於等於)
6	== (等於) != (不等於)
7	&& (AND)
8	\|\| (OR)
9	?: (條件判斷)

上表雖然不易記憶，然而，由於「(」與「)」的優先順序是最優先，所以在程式的設計過程中，我們可以藉由使用左、右括號來指定運算式的優先順序。

以下是一段不使用括號範例程式碼，請試著計算變數 d 的值為多少？

a = 48;
b = 32;
c = 55;

d = a>b?a+b++*--c:a-b--*++c

閱讀這段程式碼，可能需要查閱運算子優先次序，才能計算輸出的值是多少，雖然對電腦來說，可以很快就按照規則計算出正確的數字，但畢竟程式碼是由「人」撰寫和維護，要記住這些瑣碎的規則可是一點都不容易。

試著在程式碼加上 ( ) 括號，讓你自己可以很容易看懂計算的優先次序。

Java 條件判斷句的種類

Java 的條件判斷句（statement）可以分成以下 3 種：

if...
if... else...
switch

IF 條件判斷句

Java 語言 if (...) {...} 條件判斷句的流程圖及語法如下：

if (條件判斷) {
    //條件判斷成立時執行的程式碼
}

說明：

如果第 1 行的條件判斷成立（值 == true），則會執行第 2 ~ 4 行的程式碼（圖形藍色的路徑）。而如果條件判斷不成立（值 == false），則會跳過第 2 ~ 4 行程式碼不執行（圖形黑色 False 的路徑）。
如果第 1 行的條件判斷成立時，執行的程式碼只有一行，則區塊符號可以省略不寫。如果超過一行，其區塊符號 { } 不可以省略。

Example 1：請設計一個 Java 程式，讓使用者自行輸入一個成績，判斷輸入的成績是否「大於或等於」60 ，如果是就輸出「成績及格！」。

import java.util.Scanner;
class if_loop {
    public static void main(String[] args) {
        if_condition();
    }

    public static void if_condition() {
        System.out.print("請輸入成績:");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int grade = scanner.nextInt();

        if (grade >= 60) {
            System.out.println("成績及格!");
        }
    }
}

執行結果：

請輸入成績:60
成績及格!

說明：

輸入的 grade 為 60 ，條件判斷的結果為 true（60 >= 60），會執行條件判斷成立區塊內的程式碼，輸出「成績及格!」（圖形藍色的路徑）。
因為範例中條件判斷成立時，執行的程式碼只有一行： System.out.println("成績及格!"); 所以區塊符號可以省略不寫。

IF ELSE 條件判斷句

Java 語言 if (...) {...} else {...} 條件判斷句的語法如下：

if (條件判斷) {
    //條件判斷成立時執行的程式碼;
}
else {
    //條件判斷不成立時執行的程式碼;
}

說明：

如果第 1 行的條件判斷成立（值 == true），則執行第 2 ~ 5 行區塊符號內的程式碼（圖形藍色的路徑）。
如果第 1 行的條件判斷不成立（值 ==false），則跳過第 2 ~ 5 行的程式碼，而執行第 7 ~ 10 行區塊符號內的程式碼（圖形紅色的路徑）。
如果 if 條件判斷成立或不成立時，執行的程式碼只有一行，則該區塊符號可以省略不寫。而如果超過一行，則區塊符號不可以省略。
if 和 else 是彼此互斥的關係，二個條件區塊在程式執行的過程中，只會選擇一個條件區塊去執行。

Example 2：請設計一個 Java 程式，讓使用者輸入一個成績，判斷該輸入的成績是否「大於或等於」60 ，如果是就輸出「成績及格!」；如果不是則輸出「成績不及格!」。

.. literalinclude:: src/main/java/IfElseLoop.java
   :language: java

執行結果：

請輸入成績:88
成績及格!
請輸入成績:59
成績不及格!

說明：

第一次輸入的 grade 為 88 ，其條件判斷的結果為 True（88 >= 60），執行 if 成立區塊內的程式碼，輸出「成績及格!」（圖形藍色的路徑）。
第二次輸入的 grade 為 59 ，其條件判斷的結果為 False（59 >= 60），執行 else 區塊內的程式碼，輸出「成績不及格!」（圖形紅色的路徑）。
因為 if 條件判斷成立和不成立時，執行的程式碼都只有一行，所以二者的區塊符號都可以省略不寫。

數個 if 的條件判斷

幾個接續在一起的 if 句子，可以寫成： if (...) {...} else if (...) {...} else {...}：

if (條件判斷1) {
  條件判斷1成立時執行的程式碼;
  ....
}
else if (條件判斷2) {
  條件判斷2成立時執行的程式碼;
  ....
}
：
：
else {
  上述條件判斷都不成立時執行的程式碼;
  ....
}

說明：

如果在第 1 行的條件判斷1 成立（值 == true），則執行第 2 ~ 5 行區塊符號內的程式碼（圖形藍色的路徑），並略過其餘的程式碼。
如果在第 6 行的條件判斷2 成立（值 == true），則執行第 7 ~ 10 行區塊符號內的程式碼（圖形綠色的路徑），並略過其餘的程式碼。
如果所有的條件判斷都不成立（值 == false），則跳過第 1 ~ 12 行的程式碼，而執行第 14 ~ 17 行區塊符號內的程式碼 (圖形紅色的路徑) 。
if 、 else if 和 else 是彼此互斥的關係，所有條件區塊在程式執行的過程中，只會選擇一個條件區塊去執行。

Example 3：請設計一個 Java 程式，讓使用者自行輸入一個成績，判斷該輸入的成績是屬於 A, B, C, D 或 E 。

.. literalinclude:: src/main/java/IfElseIfElseLoop.java
   :language: java

執行結果：

請輸入成績:90
成績為A
請輸入成績:89
成績為B
請輸入成績:70
成績為C
請輸入成績:60
成績為D
請輸入成績:59
成績為E

說明：

第一次輸入的 grade 為 90 ，符合條件判斷 1，輸出 "成績為A" (圖形藍色的路徑) 。
第二次輸入的 grade 為 89 ，符合條件判斷 2，輸出 "成績為B" (圖形綠色的路徑) 。
第三次輸入的 grade 為 70 ，符合條件判斷 3，輸出 "成績為C" (圖形粉紅色的路徑) 。
第四次輸入的 grade 為 60 ，符合條件判斷 4，輸出 "成績為D" (圖形淺藍色的路徑) 。
第五次輸入的 grade 為 59 ，都不符合上面的條件判斷，會執行 else 區塊內的程式碼，輸出 "成績為E" (圖形紅色的路徑) 。
因為 if 條件判斷、所有 else if 條件判斷或 else 成立時，執行的程式碼都只有一行，所以區塊符號都可以省略不寫。

switch 與 break

breake

在程式執行時，遇到 break，會跳過目前執行區塊後的程式碼，並跳出目前的區塊。

switch

當需要對一個 int、short、char、byte 或是 enum 型態值做多種不同的判斷時，可以使用 switch ，以下是 switch 的語法：

switch (變數或運算式) {
    case 值1:
        符合值1執行的程式碼;
        ...
        break;
    case 值2:
        符合值2執行的程式碼;
        ...
        break;
    ：
    ：
    ：
    case 值n:
        符合值n執行的程式碼;
        ...
        break;
    default:
        都不符合上述值執行的程式碼;
        ...
}

說明：

第 1 行： Switch 後面括號內的程式碼，可以是變數（例如：grade）或是運算式，然而其型態必需是 int、short、char、byte 或是 enum 型態（圖形藍色菱形的部份）。
第 2 、 6 、 12 行：用以判斷 switch 後面括號內的變數或運算式的值是否符合值1（第2行；圖形藍色的路徑）、值2（第6行；圖形綠色的路徑）、值n（第12行；圖形粉紅色的路徑）的條件判斷。值1、值2、值n必須是常數（compile-time constant）。
第 (3~4) 、 (7~8) 、 (13~14) 行：如果符合值1（圖形藍色的路徑）、值2（圖形綠色的路徑）、值n（圖形粉紅色的路徑）時會執行的程式碼。
第 16 行：如果都不符合 case 值1 到 case 值n 的情況下，則會去執行 default 區塊內（第17、18行；圖形紅色的路徑）的程式碼，然後離開整個 swtich 的條件判斷。
第 5 、 9 、 15 行： 當程式執行遇到 break 敘述，會結束 swtich 的執行 。
在 Java 語言中， switch 條件判斷的 case 的值只能是單一的常數值（compile-time constant），不可以是範圍值（例如：>=90） 。

Example 4：請使用 switch 來設計一個 Java 程式，讓使用者自行輸入一個成績，判斷該輸入的成績是介於哪一個區間之內。

.. literalinclude:: src/main/java/SwitchStatement.java
   :language: java

執行結果：

請輸入成績:100
90~100
請輸入成績:90
90~100
請輸入成績:89
80~89
請輸入成績:74
70~59
請輸入成績:60
60~69
請輸入成績:59
0~59

說明：

第一次輸入的 grade 為 100，符合 case 10 的條件判斷，但 case 10 區塊內沒有 break 敘述（圖形藍色的路徑）會繼續往下執行到 case 9 區塊內的程式碼，輸出 "90~100"（圖形綠色的路徑），之後遇到 break 敘述跳離開整個 swtich。
第二次輸入的 grade 為 90，符合 case 9 的條件判斷，會執行 case 9 區塊內的程式碼，輸出 "90~100"（圖形綠色的路徑），之後遇到 break 敘述跳離開整個 swtich 。
第三次輸入的 grade 為 89，符合 case 8 的條件判斷，會執行 case 8 區塊內的程式碼，輸出 "80~89"（圖形粉紅色的路徑），之後遇到 break 敘述跳離開整個 swtich。
第四次輸入的 grade 為 74，符合 case 7 的條件判斷，會執行 case 7 區塊內的程式碼，輸出 "70~79"（圖形淺藍色的路徑），之後遇到 break 敘述跳離開整個 swtich。
第五次輸入的 grade 為 60，符合 case 6 的條件判斷，會執行 case 6 區塊內的程式碼，輸出 "60~69"（圖形橘色的路徑），之後遇到 break 敘述跳離開整個 swtich。
第六次輸入的 grade 為 59，都不符合上面 case 的條件判斷，會執行 default 區塊內的程式碼，輸出 "0~59"（圖形紅色的路徑），之後離開 swtich。

巢狀條件判斷

巢狀條件判斷（nested-if）：是指在一個 if 裡面還有 if 。

Example 5：請寫一個判斷使用者輸入的數是否是2或3或6的倍數，或者都不是他們倍數的java程式。

.. literalinclude:: src/main/java/Times.java
   :language: java

輸出結果：

請輸入一個整數：12
12是2、3、6的倍數。
請輸入一個整數：4
4是2的倍數。
請輸入一個整數：9
9是3的倍數。
請輸入一個整數：11
11都不是2、3、6的倍數。

說明：

當輸入的 num 為 12 時，第一層（外層）可被 2 整除（執行 if 區塊），再往第二層（內層）可被 3 整除（執行 if 區塊），輸出 "12是2、3、6的倍數。"（圖形藍色的路徑）。
當輸入的 num 為 4 時，第一層（外層）可被 2 整除（執行 if 區塊），再往第二層（內層）不可被 3 整除（執行 else 區塊），輸出 "4是2的倍數。"（圖形粉紅色的路徑）。
當輸入的 num 為 9 時，第一層（外層）不可被 2 整除（執行 else 區塊），再往第二層（內層）可被 3 整除（執行 if 區塊內），輸出 "9是3的倍數。"（圖形綠色的路徑）。
當輸入的 num 為 11 時，第一層（外層）不可被 2 整除（執行 else 區塊），再往第二層（內層）不可被 3 整除（執行 else 區塊），輸出 "11都不是2、3、6的倍數。"（圖形紅色的路徑）。

? : 條件判斷式

條件判斷 ? 條件判斷成立時執行的程式碼 : 條件判斷不成立時執行的程式碼 ;

if 與 ? : 的差別在於 if 不傳回值；而 ? : 可以傳回值（見以下範例）

Example 6：請設計一個 Java 程式，可以判斷成績是否及格。

if (grade >= 60)
        message = "成績及格!";
else
        message = "成績不及格!";

上面 Example 6 可以改寫成下面只有一行的 ? : 條件判斷式。

message = (grade >=60) ? "成績及格!" : "成績不及格!";

message 的值是上例執行 ? : 運算式之後傳回的結果。

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數個 if 的條件判斷

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