Swift教程之控制流详解_Swift

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Swift提供了所有C语言中相似的控制流结构。包括for和while循环;if和switch条件语句;break和continue跳转语句等。

Swift还加入了for-in循环语句,让编程人员可以在遍历数组,字典,范围,字符串或者其它序列时更加便捷。

相对于C语言,Swift中switch语句的case语句后,不会自动跳转到下一个语句,这样就避免了C语言中因为忘记break而造成的错误。另外case语句可以匹配多种类型,包括数据范围,元组,或者特定的类型等。switch语句中已匹配的数值也可以被用在后续的case语句体中,where关键词还能被加入任意的case语句中,来增加匹配的方式。

1、for循环

for循环可以根据设置,重复执行一个代码块多次。Swift中提供了两种for循环方式:
for-in循环,对于数据范围,序列,集合等中的每一个元素,都执行一次
for-condition-increment,一直执行,知道一个特定的条件满足,每一次循环执行,都会增加一次计数

for-in循环

下面的例子打印出了5的倍数序列的前5项

 
for index in 1...5 {
println("\(index) times 5 is \(index * 5)")
}
// 1 times 5 is 5
// 2 times 5 is 10
// 3 times 5 is 15
// 4 times 5 is 20
// 5 times 5 is 25

迭代的项目是一个数字序列,从1到5的闭区间,通过使用(…)来表示序列。index被赋值为1,然后执行循环体中的代码。在这种情况下,循环只有一条语句,也就是打印5的index倍数。在这条语句执行完毕后,index的值被更新为序列中的下一个数值2,println函数再次被调用,一次循环直到这个序列的结尾。

在上面的例子中,index在每一次循环开始前都已经被赋值,因此不需要在每次使用前对它进行定义。每次它都隐式地被定义,就像是使用了let关键词一样。注意index是一个常量。

注意:index只在循环中存在,在循环完成之后如果需要继续使用,需要重新定义才可以。

如果你不需要序列中的每一个值,可以使用_来忽略它,仅仅只是使用循环体本身:

 
let base = 3
let power = 10
var answer = 1
for _ in 1...power {
answer *= base
}
println("\(base) to the power of \(power) is \(answer)")
// prints "3 to the power of 10 is 59049"

这个例子计算了一个数的特定次方(在这个例子中是3的10次方)。连续的乘法从1(实际上是3的0次方)开始,依次累乘以3,由于使用的是半闭区间,从0开始到9的左闭右开区间,所以是执行10次。在循环的时候不需要知道实际执行到第一次了,而是要保证执行了正确的次数,因此这里不需要index的值。

同理我们可以使用for-in来循环遍历一个数组的元素

 
let names = ["Anna", "Alex", "Brian", "Jack"]
for name in names {
println("Hello, \(name)!")
}
// Hello, Anna!
// Hello, Alex!
// Hello, Brian!
// Hello, Jack!

在遍历字典的时候,可以使用key-value对来进行遍历。每一个字典中的元素都是一个(key, value)元组,当遍历的时候,可以指定字段的key和value为一个特定的名称,这样在遍历的时候就可以更好地理解和使用它们,比如下面例子中的animalName和legCount:

 
let numberOfLegs = ["spider": 8, "ant": 6, "cat": 4]
for (animalName, legCount) in numberOfLegs {
println("\(animalName)s have \(legCount) legs")
}
// spiders have 8 legs
// ants have 6 legs
// cats have 4 legs

字典中的元素在遍历的时候一般不需要按照插入的顺序,因此不能保证遍历字典的时候,元素是有序的。更多跟数组和字典相关的内容可以参考:Collection Types

另外在数组和字典中也可以使用类似的遍历方式,如可以使用for-in循环来遍历字符串中的每一个字符:

 
for character in "Hello" {
println(character)
}
// H
// e
// l
// l
// o

For-Condition-Increment条件循环

Swift同样支持C语言样式的for循环,它也包括了一个条件语句和一个增量语句:

 
for var index = 0; index < 3; ++index {
println("index is \(index)")
}
// index is 0
// index is 1
// index is 2

下面是这种for循环的一般结构:

 
for initialization; condition; increment {
statements
}

分号在这里用来分隔for循环的三个结构,和C语言一样,但是不需要用括号来包裹它们。

这种for循环的执行方式是:

1、当进入循环的时候,初始化语句首先被执行,设定好循环需要的变量或常量

2、测试条件语句,看是否满足继续循环的条件,只有在条件语句是true的时候才会继续执行,如果是false则会停止循环。

3、在所有的循环体语句执行完毕后,增量语句执行,可能是对计数器的增加或者是减少,或者是其它的一些语句。然后返回步骤2继续执行。

这种循环方式还可以被描述为下面的形式:

 
initialization
while condition {
statements
increment
}

在初始化语句中被定义(比如var index = 0)的常量和变量,只在for循环语句范围内有效。如果想要在循环执行之后继续使用,需要在循环开始之前就定义好:

 
var index: Int
for index = 0; index < 3; ++index {
println("index is \(index)")
}
// index is 0
// index is 1
// index is 2
println("The loop statements were executed \(index) times")
// prints "The loop statements were executed 3 times"

需要注意的是,在循环执行完毕之后,index的值是3,而不是2。因为是在index增1之后,条件语句index < 3返回false,循环才终止,而这时,index已经为3了。

2、while循环

while循环执行一系列代码块,直到某个条件为false为止。这种循环最长用于循环的次数不确定的情况。Swift提供了两种while循环方式:

while循环,在每次循环开始前测试循环条件是否成立

do-while循环,在每次循环之后测试循环条件是否成立

while循环

while循环由一个条件语句开始,如果条件语句为true,一直执行,直到条件语句变为false。下面是一个while循环的一般形式:

 
while condition {
statements
}

下面的例子是一个简单的游戏,Snakes and Ladders,蛇和梯子:

游戏的规则是这样的:

游戏面板上有25个格子,游戏的目标是到达第25个格子;

每个回合通过一个6面的骰子来决定行走的步数,行走的路线按右图所示;

如果落在梯子的底部,那么就爬上那个梯子到达另外一个格子;

如果落到蛇的头部,就会滑到蛇尾部所在的格子。

游戏面板由一个Int数组组成,大小由一个常量设置finalSquare,同时用来检测是否到达了胜利的格子。游戏面板由26个Int数字0初始化(不是25个,因为从0到25有26个数字)


let finalSquare = 25
var board = Int[](count: finalSquare + 1, repeatedValue: 0)

其中一些格子被设置为一些特定的值用来表示蛇或者梯子。有梯子的地方是整数,而有蛇的地方是负数:


board[03] = +08; board[06] = +11; board[09] = +09; board[10] = +02
board[14] = -10; board[19] = -11; board[22] = -02; board[24] = -08

第三个格子是一个梯子的底部,表示玩家可以通过梯子到达第11格,因此设置board[3]为+08,表示前进8步。同理蛇的位置设置为负数,表示后退i步。

玩家从为0的格子开始游戏。
 
var square = 0
var diceRoll = 0
while square < finalSquare {
// roll the dice
if ++diceRoll == 7 { diceRoll = 1 }
// move by the rolled amount
square += diceRoll
if square < board.count {
// if we're still on the board, move up or down for a snake or a ladder
square += board[square]
}
}
println("Game over!")

这个例子用到了一个非常简单的掷骰子的方式,就是每次加1,而不是使用一个随机数。diceRoll用来表示每次行走的步数,需要注意的是,每次执行前,++diceRoll都会先执行加1,然后再与7比较,如果等于7的话,就设置为1,因此可以看出diceRoll的变化是1,2,3,4,5,6,1……

在掷骰子之后,玩家移动diceRoll指示的步数,这时可能已经超过了finalSquare,因此需要进行if判断,如果为true的话,执行该格子上的事件:如果是普通格子就不动,如果是梯子或者蛇就移动相应的步数,这里只需要直接使用square += board[square]就可以了。

在while循环执行完毕之后,重新检查条件square < finalSquare是否成立,继续游戏直到游戏结束。

Do-while循环

另一种while循环是do-while循环。在这种循环中,循环体中的语句会先被执行一次,然后才开始检测循环条件是否满足,下面是do-while循环的一般形式:

 
do {
statements
} while condition

上面的蛇与梯子的游戏使用do-while循环来写可以这样完成。初始化语句和while循环的类似:


let finalSquare = 25
var board = Int[](count: finalSquare + 1, repeatedValue: 0)
board[03] = +08; board[06] = +11; board[09] = +09; board[10] = +02
board[14] = -10; board[19] = -11; board[22] = -02; board[24] = -08
var square = 0
var diceRoll = 0

在这种循环中,第一个动作就是检测是否落在梯子或者蛇上,因为没有梯子或者蛇可以让玩家直接到达第25格,所以游戏不会直接结束,接下来的过程就和上面的while循环类似了,循环的条件语句还是检测是否已经达到最终格子。


do {
// move up or down for a snake or ladder
square += board[square]
// roll the dice
if ++diceRoll == 7 { diceRoll = 1 }
// move by the rolled amount
square += diceRoll
} while square < finalSquare
println("Game over!")

3、条件语句

通常情况下我们都需要根据不同条件来执行不同语句。比如当错误发生的时候,执行一些错误信息的语句,告诉编程人员这个值是太大了还是太小了等等。这里就需要用到条件语句。

Swift提供了两种条件分支语句的方式,if语句和switch语句。一般if语句比较常用,但是只能检测少量的条件情况。switch语句用于大量的条件可能发生时的条件语句。

if语句

在最基本的if语句中,条件语句只有一个,如果条件为true时,执行if语句块中的语句:


var temperatureInFahrenheit = 30
if temperatureInFahrenheit <= 32 {
println("It's very cold. Consider wearing a scarf.")
}
// prints "It's very cold. Consider wearing a scarf."

上面这个例子检测温度是不是比32华氏度(32华氏度是水的冰点,和摄氏度不一样)低,如果低的话就会输出一行语句。如果不低,则不会输出。if语句块是用大括号包含的部分。

当条件语句有多种可能时,就会用到else语句,当if为false时,else语句开始执行:

 
temperatureInFahrenheit = 40
if temperatureInFahrenheit <= 32 {
println("It's very cold. Consider wearing a scarf.")
} else {
println("It's not that cold. Wear a t-shirt.")
}
// prints "It's not that cold. Wear a t-shirt."

在这种情况下,两个分支的其中一个一定会被执行。

同样也可以有多个分支,使用多次if和else


temperatureInFahrenheit = 90
if temperatureInFahrenheit <= 32 {
println("It's very cold. Consider wearing a scarf.")
} else if temperatureInFahrenheit >= 86 {
println("It's really warm. Don't forget to wear sunscreen.")
} else {
println("It's not that cold. Wear a t-shirt.")
}
// prints "It's really warm. Don't forget to wear sunscreen."

上面这个例子中有多个if出现,用来判断温度是太低还是太高,最后一个else表示的是温度不高不低的时候。

当然else也可以被省掉


temperatureInFahrenheit = 72
if temperatureInFahrenheit <= 32 {
println("It's very cold. Consider wearing a scarf.")
} else if temperatureInFahrenheit >= 86 {
println("It's really warm. Don't forget to wear sunscreen.")
}

在这个例子中,温度不高不低的时候不会输入任何信息。

switch语句

switch语句考察一个值的多种可能性,将它与多个case相比较,从而决定执行哪一个分支的代码。switch语句和if语句不同的是,它还可以提供多种情况同时匹配时,执行多个语句块。

switch语句的一般结构是:


switch some value to consider {
case value 1:
respond to value 1
case value 2,
value 3:
respond to value 2 or 3
default:
otherwise, do something else
}

每个switch语句包含有多个case语句块,除了直接比较值以外,Swift还提供了多种更加复杂的模式匹配的方式来选择语句执行的分支,这在后续的小节会继续介绍。

在switch中,每一个case分支都会被匹配和检测到,所有case没有提到的情况都必须使用default关键词。注意default关键词必须在所有case的最后。

下面的例子用switch语句来判断一个字符的类型:

 
let someCharacter: Character = "e"
switch someCharacter {
case "a", "e", "i", "o", "u":
println("\(someCharacter) is a vowel")
case "b", "c", "d", "f", "g", "h", "j", "k", "l", "m",
"n", "p", "q", "r", "s", "t", "v", "w", "x", "y", "z":
println("\(someCharacter) is a consonant")
default:
println("\(someCharacter) is not a vowel or a consonant")
}
// prints "e is a vowel"

在这个例子中,首先看这个字符是不是元音字母,再检测是不是辅音字母。其它的情况都用default来匹配即可。

不会一直执行

跟C和Objective-C不同,Swift中的switch语句不会因为在case语句的结尾没有break就跳转到下一个case语句执行。switch语句只会执行匹配上的case里的语句,然后就会直接停止。这样可以让switch语句更加安全,因为很多时候编程人员都会忘记写break。

每一个case中都需要有可以执行的语句,下面的例子就是不正确的:


let anotherCharacter: Character = "a"
switch anotherCharacter {
case "a":
case "A":
println("The letter A")
default:
println("Not the letter A")
}
// this will report a compile-time error

跟C不同,switch语句不会同时匹配a和A,它会直接报错。一个case中可以有多个条件,用逗号,分隔即可:

 
switch some value to consider {
case value 1,
value 2:
statements
}

范围匹配

switch语句的case中可以匹配一个数值范围,比如:

 
let count = 3_000_000_000_000
let countedThings = "stars in the Milky Way"
var naturalCount: String
switch count {
case 0:
naturalCount = "no"
case 1...3:
naturalCount = "a few"
case 4...9:
naturalCount = "several"
case 10...99:
naturalCount = "tens of"
case 100...999:
naturalCount = "hundreds of"
case 1000...999_999:
naturalCount = "thousands of"
default:
naturalCount = "millions and millions of"
}
println("There are \(naturalCount) \(countedThings).")
// prints "There are millions and millions of stars in the Milky Way."

元组

case中还可以直接测试元组是否符合相应的条件,_可以匹配任意值。

下面的例子是判断(x,y)是否在矩形中,元组类型是(Int,Int)

let somePoint = (1, 1)
switch somePoint {
case (0, 0):
println("(0, 0) is at the origin")
case (_, 0):
println("(\(somePoint.0), 0) is on the x-axis")
case (0, _):
println("(0, \(somePoint.1)) is on the y-axis")
case (-2...2, -2...2):
println("(\(somePoint.0), \(somePoint.1)) is inside the box")
default:
println("(\(somePoint.0), \(somePoint.1)) is outside of the box")
}
// prints "(1, 1) is inside the box"

 

和C语言不同,Swift可以判断元组是否符合条件。

数值绑定

在case匹配的同时,可以将switch语句中的值绑定给一个特定的常量或者变量,以便在case的语句中使用。比如:


let anotherPoint = (2, 0)
switch anotherPoint {
case (let x, 0):
println("on the x-axis with an x value of \(x)")
case (0, let y):
println("on the y-axis with a y value of \(y)")
case let (x, y):
println("somewhere else at (\(x), \(y))")
}
// prints "on the x-axis with an x value of 2"

switch语句判断一个点是在x轴上还是y轴上,或者在其他地方。这里用到了匹配和数值绑定。第一种情况,如果点是(x,0)模式的,将值绑定到x上,这样在case语句中可以输出该值。同理如果在y轴上,就输出y的值。

Where关键词

switch语句可以使用where关键词来增加判断的条件,在下面的例子中:


let yetAnotherPoint = (1, -1)
switch yetAnotherPoint {
case let (x, y) where x == y:
println("(\(x), \(y)) is on the line x == y")
case let (x, y) where x == -y:
println("(\(x), \(y)) is on the line x == -y")
case let (x, y):
println("(\(x), \(y)) is just some arbitrary point")
}
// prints "(1, -1) is on the line x == -y"

每个case都因为有where而不同,第一个case就是判断x是否与y相等,表示点在斜线y=x上。

4、控制跳转语句

在Swift中控制跳转语句有4种,让编程人员更好地控制代码的流转,包括:

continue

break

fallthrough

return

其中continue,break和fallthrough在下面详细介绍,return语句将在函数一章介绍。

continue

continue语句告诉一个循环停止现在在执行的语句,开始下一次循环。

注意:在for-condition-increment循环中,increment增量语句依然执行,只是略过了一次循环体。

下面的例子实现的是去除一个字符串中的空格和元音字母,从而组成一个字谜:


let puzzleInput = "great minds think alike"
var puzzleOutput = ""
for character in puzzleInput {
switch character {
case "a", "e", "i", "o", "u", " ":
continue
default:
puzzleOutput += character
}
}
println(puzzleOutput)
// prints "grtmndsthnklk"

遍历字符串的每一个字符,当遇到元音字母或者空格时就忽略,进行下一次循环,从而得到了最终的字谜。

break

break语句将终止整个循环的执行,可以用在循环语句中,也可以用在switch语句中。


let numberSymbol: Character = "三"  // Simplified Chinese for the number 3
var possibleIntegerValue: Int?
switch numberSymbol {
case "1", "١", "一", "๑":
possibleIntegerValue = 1
case "2", "٢", "二", "๒":
possibleIntegerValue = 2
case "3", "٣", "三", "๓":
possibleIntegerValue = 3
case "4", "٤", "四", "๔":
possibleIntegerValue = 4
default:
break
}
if let integerValue = possibleIntegerValue {
println("The integer value of \(numberSymbol) is \(integerValue).")
} else {
println("An integer value could not be found for \(numberSymbol).")
}
// prints "The integer value of 三 is 3."

上面的例子首先检查numberSymbol是不是一个数字,阿拉伯数字,汉字,拉丁文或者泰文都可以。如果匹配完成,则将possibleIntegerValue赋值。最后在通过if语句检测是否已被赋值,并绑定到integerValue常量上,最后输出。default语句用来迎接未能被上述case匹配的情况,但是不需要做任何事情,因此直接使用break终止即可。

fallthrough

由于Swift中的switch语句不会自动的因为没有break而跳转到下一个case,因此如果需要想C语言中那样,依次执行每个case的时候,就需要用到fallthrough关键词。

像下面这个例子一样,default分支最终都会被执行:


let integerToDescribe = 5
var description = "The number \(integerToDescribe) is"
switch integerToDescribe {
case 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19:
description += " a prime number, and also"
fallthrough
default:
description += " an integer."
}
println(description)
// prints "The number 5 is a prime number, and also an integer."

标签语句

switch和循环可以互相嵌套,循环之间也可以互相嵌套,因此在使用break或者continue的时候,需要知道到底是对哪个语句起作用。这就需要用到标签语句。标签语句的一般形式如下:

 
label name: while condition {
statements
}

下面的例子演示了如何使用标签语句以及嵌套的循环和switch。

依然采用之前的那个梯子与蛇的游戏,第一步依然是设置初始值:


let finalSquare = 25
var board = Int[](count: finalSquare + 1, repeatedValue: 0)
board[03] = +08; board[06] = +11; board[09] = +09; board[10] = +02
board[14] = -10; board[19] = -11; board[22] = -02; board[24] = -08
var square = 0
var diceRoll = 0

然后,使用一个while循环与switch的嵌套来完成游戏


gameLoop: while square != finalSquare {
if ++diceRoll == 7 { diceRoll = 1 }
switch square + diceRoll {
case finalSquare:
// diceRoll will move us to the final square, so the game is over
break gameLoop
case let newSquare where newSquare > finalSquare:
// diceRoll will move us beyond the final square, so roll again
continue gameLoop
default:
// this is a valid move, so find out its effect
square += diceRoll
square += board[square]
}
}
println("Game over!")

在这个代码中,将游戏的循环命名为gameLoop,然后在每一步移动格子时,判断当前是否到达了游戏终点,在break的时候,需要将整个游戏循环终止掉,而不是终止switch,因此用到了break gameLoop。同样的,在第二个分支中,continue gameLoop也指明了需要continue的是整个游戏,而不是switch语句本身。

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