二、Scala流程控制：分支与循环

在掌握了 Scala 的基础语法和数据类型之后，我们接下来将深入学习如何控制程序的执行流程。本节将详细探讨 Scala 中的分支和循环结构，你将领略到 Scala 在流程控制方面独特的、富有表现力的设计。

思维导图

一、流程控制结构

顺序结构: 代码默认按照从上到下、从左到右的顺序执行。
这是最基本的执行模式，无需特殊语法。

分支结构 (if): 根据条件决定代码执行路径。
if 语句用于基于一个布尔表达式的结果来选择性地执行代码块。

if 表达式: Scala 中的 if 语句是表达式，具有返回值。这个特性可以用来替代 Java 中的三元运算符。
if 表达式的返回值是被执行分支中最后一个表达式的值。

代码案例：

// 单分支val age =20if(age >=18){ println("此人是成年人 (Adult)")}// 双分支val score =55if(score >=60){ println("考试通过 (Pass)")}else{ println("考试未通过 (Fail)")}// 多分支val grade ='B'if(grade =='A'){ println("优秀 (Excellent)")}elseif(grade =='B'){ println("良好 (Good)")}elseif(grade =='C'){ println("及格 (Average)")}else{ println("需要努力 (Needs Improvement)")}// 嵌套分支val isLogin =trueval isAdmin =falseif(isLogin){ println("用户已登录。")if(isAdmin){ println("欢迎管理员！拥有所有权限。")}else{ println("欢迎普通用户！拥有受限权限。")}}else{ println("用户未登录，请先登录。")}// if表达式返回值val temperature =25val weatherDescription =if(temperature >30){"炎热"}elseif(temperature <10){"寒冷"}else{"温和"} println(s"今天天气: $weatherDescription")}}val x =10// 使用 if 表达式给常量赋值val result =if(x >0)"positive"else"non-positive" println(result)// 输出: positiveval score =85val grade =if(score >=90)'A'elseif(score >=80)'B'else'C' println(s"Grade is: $grade")// 输出: Grade is: B

块表达式 ({}):

• 使用花括号 {}包围的多行代码构成一个块表达式。
• 块表达式的值是其最后一个语句的值。

代码案例：

val a =5val b =10val blockResult ={ println("Calculating...")val sum = a + b sum // 块表达式的最后一个语句是 sum, 所以它的值被赋给 blockResult} println(s"The result from the block is: $blockResult")// 输出 15

二、循环结构

for循环

Scala 的 for 循环远比传统命令式语言的 for 循环更灵活，它更像一个“生成器”。

代码案例：

// 遍历范围并使用循环守卫 println("偶数 in 1 to 10:")for(i <-1 to 10if i %2==0){ print(s"$i ")} println()// 嵌套循环打印坐标 println("坐标:")for(i <-1 to 2; j <-'a' to 'b'){ println(s"($i, $j)")}// for 推导式生成一个 List[Int]val squares =for(i <-1 to 5)yield i * i println(s"Squares: $squares")// 输出: Squares: List(1, 4, 9, 16, 25)

while循环

格式:while (condition) { ... }

var i =5while(i >0){ println(i) i -=1}

do-while循环

语法 (Scala 2):

// do {// // 循环体// } while (condition)

重要说明：do-while 语句在Scala 3中已被移除。 由于它在实践中使用较少且不符合函数式编程的表达式风格，Scala 3将其废弃。任何 do-while 逻辑都可以用 while 循环或其他结构等价实现。

代码案例 (Scala 2):

// 以下代码仅在 Scala 2.x 环境中有效var j =5do{ println(j) j -=1}while(j >0)

循环中断

Scala本身没有内置的 break 和 continue 关键字，因为这鼓励使用更函数式的编程风格 (如使用过滤器、递归等)。但如果确实需要，可以通过标准库模拟。

标准做法: 导入 scala.util.control.Breaks，并使用 breakable 和 break() 方法。
实现 break: 将整个循环用 breakable 代码块包裹。
实现 continue: 将循环体内部需要跳过的部分用 breakable 包裹。

代码案例 (模拟 break)：

importscala.util.control.Breaks._ println("寻找第一个大于5的偶数:") breakable {for(i <-1 to 10){if(i %2==0&& i >5){ println(s"找到了: $i") break // 中断 breakable 代码块，即跳出循环}}}

代码案例 (模拟 continue)：

importscala.util.control.Breaks._ println("\n打印 1到10 之间的所有奇数:")for(i <-1 to 10){ breakable {// 这个 breakable 块放在循环内部，用于模拟 continueif(i %2==0){ break // 当 i 是偶数时，跳出内部的 breakable 块} println(s"奇数: $i")// 这行代码只在 i 是奇数时执行}}

三、综合案例：打印九九乘法表

这个经典案例很好地展示了嵌套循环和字符串格式化的应用。

方法一：传统嵌套 for 循环

println("--- 九九乘法表 (传统嵌套 for) ---")for(i <-1 to 9){for(j <-1 to i){ print(s"$j * $i = ${i * j}\t")} println()// 每行结束后换行}

方法二：使用分号的紧凑型嵌套 for 循环

println("\n--- 九九乘法表 (紧凑型 for) ---")for(i <-1 to 9; j <-1 to i){ print(s"$j * $i = ${i * j}\t")if(j == i) println()// 当内层循环结束时换行}

解析：这种紧凑写法将两个生成器放在同一行。if (j == i) 这个判断是关键，它确保了只在每一行的最后一个表达式打印完毕后才执行换行操作。

练习题

题目一：if 表达式
编写一段代码，使用 if 表达式判断一个整数 num 是正数、负数还是零，并将结果 (“positive”, “negative”, “zero”) 赋值给一个 val 变量 sign。

题目二：for 循环与 to
使用 for 循环打印出从 5 到 1 (递减) 的所有整数。

题目三：for 循环与 until
使用 for 循环打印出 100 以内的所有 7 的倍数 (不包含100)。

题目四：循环守卫
使用 for 循环和循环守卫，找出 1 到 50 之间所有既能被 3 整除又能被 5 整除的数。

题目五：嵌套 for 循环
使用嵌套的 for 循环打印一个 4x4 的星号 * 矩阵。

题目六：for 推导式 (生成新集合)
使用 for 推导式，将一个 List("apple", "banana", "cherry") 转换为一个新的 List，其中每个单词都变成大写。

题目七：while 循环
使用 while 循环计算 1 到 100 的所有整数之和。

题目八：模拟 break
给定一个 List(1, 4, 9, 16, 25, 36, 49)，使用 breakable 和 break 找到并打印出第一个大于 30 的数后立即停止循环。

题目九：块表达式返回值
编写一个块表达式，它接收两个变量 x 和 y，在内部计算它们的平方和 (x*x + y*y)，并将这个结果作为块表达式的值赋给一个 val 变量 result。

题目十：if 表达式的类型
分析以下代码，result 的类型会被推断为什么？并解释原因。

val condition =trueval result =if(condition)100else"Error"

题目十一：for 循环步长
使用 for 循环和 by 关键字，打印出从 0 到 20，步长为 5 的所有数字 (0, 5, 10, 15, 20)。

题目十二：for 推导式与守卫
给定一个 List(1, 2, 3, 4, 5, 6)，使用 for 推导式和循环守卫，生成一个新的 List，其中只包含原列表中偶数的平方。

题目十三：if 表达式与 Unit 类型
分析以下代码，result 的值和类型是什么？

val result =if(false)"Success"

题目十四：模拟 continue
使用 breakable 和 break 模拟 continue 的效果：打印 1 到 10 中所有的奇数。

题目十五：综合应用 (FizzBuzz)
编写一个程序，使用 for 循环遍历 1 到 100。对于每个数字，使用 if-else if-else 结构判断：

• 如果数字能被 15 整除，打印 “FizzBuzz”。
• 如果只能被 3 整除，打印 “Fizz”。
• 如果只能被 5 整除，打印 “Buzz”。
• 否则，打印数字本身。

答案与解析

答案一：

val num =-5val sign =if(num >0)"positive"elseif(num <0)"negative"else"zero" println(s"The sign of $num is: $sign")

解析：if-else if-else 结构作为表达式，其结果可以直接赋值给 sign 变量。

答案二：

for(i <-5 to 1 by -1){ println(i)}

解析：for 循环可以通过 by 关键字指定步长，步长为负数时即为递减。

答案三：

for(i <-1 until 100if i %7==0){ println(i)}

解析：until 创建了一个不包含上界 (100) 的范围，循环守卫 if i % 7 == 0 过滤出了 7 的倍数。

答案四：

for(i <-1 to 50if i %3==0&& i %5==0){ println(i)}

解析： 循环守卫可以包含复杂的逻辑条件，如使用 && (与)。

答案五：

for(i <-1 to 4){for(j <-1 to 4){ print("* ")} println()// 每行结束后换行}

解析： 外层循环控制行数，内层循环控制每行打印的星号数量。

答案六：

val words = List("apple","banana","cherry")val upperWords =for(word <- words)yield word.toUpperCase println(upperWords)// 输出: List(APPLE, BANANA, CHERRY)

解析：for-yield 结构遍历 words 列表，对每个元素 word 应用 .toUpperCase 方法，并将结果收集到一个新的 List 中。

答案七：

var sum =0var i =1while(i <=100){ sum += i i +=1} println(s"The sum is: $sum")

解析： 经典的 while 循环用法，需要一个可变的循环控制变量 i 和累加变量 sum。

答案八：

importscala.util.control.Breaks._ val numbers = List(1,4,9,16,25,36,49) breakable {for(num <- numbers){if(num >30){ println(s"Found number greater than 30: $num") break }}}

解析：breakable 包裹了整个循环，当 num > 30 条件满足时，break 会中断 breakable 块的执行，从而跳出循环。

答案九：

val x =3val y =4val result ={ println("Performing calculation...")val xSquare = x * x val ySquare = y * y xSquare + ySquare // 这是块的最后一个表达式，它的值将赋给 result} println(result)// 输出 25

解析： 块表达式的值由其最后一个表达式 xSquare + ySquare 决定。

答案十：
result 的类型会被推断为 Any。

解析： Scala 的 if-else 表达式的返回类型是两个分支返回类型的最近公共父类型。100 的类型是 Int，"Error" 的类型是 String。Int 和 String 的最近公共父类型是 Any。

答案十一：

for(i <-0 to 20 by 5){ println(i)}

解析：by 关键字用于指定循环的步长。

答案十二：

val numbers = List(1,2,3,4,5,6)val evenSquares =for(n <- numbers if n %2==0)yield n * n println(evenSquares)// 输出: List(4, 16, 36)

解析：for-yield 结合循环守卫，先通过 if n % 2 == 0 过滤出偶数，然后 yield 出它们的平方。

答案十三：
result 的值是 () (Unit 的实例)，类型是 Any。

解析： 这个 if 语句没有 else 分支。当条件为 false 时，if 语句没有返回值。在 Scala 中，这种情况的“无返回值”由 Unit 类型表示。因此，整个 if 表达式的类型是 String 和 Unit 的最近公共父类型，即 Any。

答案十四：

importscala.util.control.Breaks._ for(i <-1 to 10){ breakable {if(i %2==0){ break // 如果是偶数，中断 breakable 块，效果类似 continue} println(i)// 这行代码只在 i 是奇数时执行}}

解析： 将 breakable 块放在循环体内部。当满足某个条件时调用 break，只会跳出当前的 breakable 块，然后继续下一次循环，从而模拟了 continue 的效果。

答案十五：

for(i <-1 to 100){if(i %15==0){ println("FizzBuzz")}elseif(i %3==0){ println("Fizz")}elseif(i %5==0){ println("Buzz")}else{ println(i)}}

解析： 这是一个经典的编程问题。关键在于首先检查能被 15 (3和5的最小公倍数) 整除的条件，因为如果先检查3或5，那么15的倍数就会被错误地归类。

日期：2025年9月3日
专栏：Scala教程