Kotlin編程學習記錄2——條件與循環

條件語句：if 與 when

? Kotlin 的控制流把“表達式優先”作為設計原則——if、when 不只是控制語句，都可以作為表達式使用并返回值，這影響了日常代碼風格（更函數式、可組合）。筆者這里影響深刻的是If的可返回表達式性，這個我在GNU C擴展語法中玩過，沒想到在Kotlin中是一個非常標準的用法。

總體要點（速覽）

• if 可以用作表達式或語句：表達式時可直接返回值（因此 Kotlin 沒有三元運算符）。
• when 是比 switch 更強大的多分支構造：支持匹配常量、區間、類型檢查、任意條件（無 subject 的 when），也能作為表達式返回值。when 分支不會“穿透”（不需要 break）。
• 當 when 用于 sealed class（或 sealed interface）時，編譯器可以檢測是否覆蓋所有子類型，從而允許省略 else（exhaustive）。

---

if：聲明、表達式、注意點

Kotlin的If跟大部分編程語言別無二致，我這種C++er看了都覺得回了家一般。

if (condition) {// statement block
} else {// statement block
}

? 但是獨特的是，當 if 用作表達式時，可以把值直接賦給變量或作為函數返回值：

val max = if (a > b) a else b    // 表達式形式
fun maxOf(a: Int, b: Int) = if (a > b) a else b

說明：Kotlin 因為有 if 表達式，所以沒有三元運算符 ?:。

? 這就有點像：

var max = 0
if(a > b){max = a
}else{max = b
}

? 但是你可以看到寫法上Kotlin使用If直接返回值的寫法顯然簡單的多。

表達式的類型規則

作為表達式時，if 的每個分支末尾表達式會被推斷為某個類型。整個 if 表達式的類型是（各分支類型的）最近公共父類型或由編譯器推斷的最小上界（least upper bound）。如果某分支沒有值（如最后是 Unit），則表達式類型會相應地調整

val x = if (flag) 1 else 2        // Int
val y = if (flag) "ok" else null  // String?（可空）

典型用法與陷阱

• 優先用 if 表達式代替臨時變量，代碼更簡潔、函數式風格更明顯。
• 不要誤把 if 寫成布爾表達式賦值：在有分支返回布爾值與其它副作用混合時，容易讓類型變成 Boolean（見社區討論“guarding against unintentional return types”）。謹慎檢查每個分支返回的值類型。
• if 支持嵌套與 block（塊）形式，塊內最后一行是該分支的結果（用于表達式場景）。

練習 1：使用 if/else 判斷奇偶數

目標： 編寫一個函數，它接受一個整數，然后返回一個字符串，告訴我們這個數是 “奇數” 還是 “偶數”。

要求：

1. 創建一個名為 checkOddEven 的函數。
2. 該函數接受一個 Int 類型的參數，名為 number。
3. 函數應返回一個 String 類型的結果。
4. 使用 if/else 表達式來判斷 number 是否能被 2 整除。
5. 如果能，則返回 “偶數”；如果不能，則返回 “奇數”。

參考代碼：

fun checkOddEven(number: Int): String {return if (number % 2 == 0) {"偶數"} else {"奇數"}
}fun main() {val num1 = 10val num2 = 7println("$num1 是 ${checkOddEven(num1)}") // 輸出: 10 是 偶數println("$num2 是 ${checkOddEven(num2)}") // 輸出: 7 是 奇數
}

筆記重點：

• 在 Kotlin 中，if/else 是一個表達式 (expression)，不是一個語句 (statement)。這意味著它可以有返回值。
• 因此，我們可以直接使用 return if (...) 這樣的簡潔寫法。
• 代碼塊 {} 中最后一行就是該塊的返回值。

when：強大且靈活的多分支工具

when 在 Kotlin 中是一個“一網打盡”的多用途分支表達式/語句：它既能完成傳統 switch 的工作，也能做更復雜的匹配（范圍、類型、任意條件），還可以作為表達式返回值。

基本語法（有 subject 與無 subject 兩種形式）

有 subject 的形式（最常見）：

when (x) {0 -> print("x == 0")1, 2 -> print("x == 1 or x == 2")  // 多個值使用逗號分隔in 3..5 -> print("x ∈ [3,5]")else -> print("x is something else")
}

無 subject 的形式（相當于一連串 if/else if）：

when {x.isEmpty() -> println("empty")x.length > 5 -> println("long")else -> println("other")
}

• when 分支可以使用逗號把多個匹配值合并到同一個分支。

when 作為表達式

when 可以返回值并直接賦給變量或返回：

val result = when (x) {1 -> "one"2 -> "two"else -> "many"
}

注意：當 when 被用作表達式時，編譯器要求覆蓋所有可能情況或提供 else（除非 when 是對 sealed class 的完全覆蓋情況）。

多種匹配條件支持（比 switch 更強）

每個 when 分支的條件可以是：

• 常量（0, 'a', "s"）
• 多個常量（逗號分隔）
• 區間或集合成員關系：in 1..10 / !in setOf(...)
• 類型檢查：is String / !is Int（結合智能轉換 smart cast）
• 任意表達式（在 無 subject 的 when 中尤其常見）
• 函數調用的結果（在帶 subject 的 when(x) 中，分支條件會與 subject 的值做等值比較 —— 例如 parseInt(s) -> 表示“當 subject 等于 parseInt(s) 時”）。

when (val v: Any = getValue()) {is String -> println(v.length) // v 被智能轉換為 Stringis Int -> println(v + 1)      // v 是 Intelse -> println("unknown")
}

sealed classes 與可窮盡的 when

當 when 的 subject 類型是 sealed（或 sealed interface）的一個實例時，編譯器能在編譯期知道所有可能的子類型，從而檢查 when 是否窮盡覆蓋（exhaustive）。如果窮盡，則無需 else 分支；否則編譯器會要求 else。這使得 when 在實現狀態機或代數數據類型（ADT）匹配時非常強大。

sealed class Result {data class Success(val data: String): Result()object Failure: Result()
}fun handle(r: Result) = when (r) {is Result.Success -> println(r.data)Result.Failure -> println("failed")// 不需要 else（若覆蓋了所有子類）
}

6. 復雜分支與多語句塊

每個 when 的分支可以是單行表達式，也可以是一個塊（{ ... }），塊的最后一行將作為該分支的返回值（當 when 作為表達式使用時）。這允許在分支中執行多步邏輯再返回最終值。(Kotlin)

val msg = when (cmd) {"ok" -> {log("ok received")"all good"}else -> "unknown"
}

---

練習 2：使用 when 表達式進行分數評級

目標： 編寫一個函數，根據輸入的分數（整數）給出對應的等級評價（字符串）。

要求：

1. 創建一個名為 getGrade 的函數。
2. 該函數接受一個 Int 類型的參數，名為 score。
3. 函數應返回一個 String 類型的結果。
4. 使用 when 表達式實現以下評級邏輯：
   • score 為 100 時，返回 “滿分！”
   • score 在 90 到 99 之間時，返回 “優秀”
   • score 在 75 到 89 之間時，返回 “良好”
   • score 在 60 到 74 之間時，返回 “及格”
   • 否則，返回 “不及格”

參考代碼：

fun getGrade(score: Int): String {return when (score) {100 -> "滿分！"in 90..99 -> "優秀"in 75..89 -> "良好"in 60..74 -> "及格"else -> "不及格"}
}fun main() {println("95分評價: ${getGrade(95)}")   // 輸出: 95分評價: 優秀println("82分評價: ${getGrade(82)}")   // 輸出: 82分評價: 良好println("60分評價: ${getGrade(60)}")   // 輸出: 60分評價: 及格println("45分評價: ${getGrade(45)}")   // 輸出: 45分評價: 不及格println("100分評價: ${getGrade(100)}") // 輸出: 100分評價: 滿分！
}

筆記重點：

• when 是 Kotlin 中用于替代傳統 switch 語句的更強大、更靈活的表達式。
• 它可以匹配具體的值（如 100）。
• 它可以用來檢查值是否在一個區間內（如 in 90..99）。
• else 分支用于處理所有其他未匹配的情況，類似于 switch 中的 default。
• 和 if 一樣，when 也是一個表達式，可以直接將其結果返回或賦值給變量。

Kotlin的循環語法

for 循環：更貼近 “foreach” 而非傳統的 C/Java 風格

• Kotlin 沒有經典的三段式 for 遍歷語法，而是更傾向函數式、可迭代結構：

  for (item in collection) { ... }
  

  適用于數組、集合、字符串、范圍（只要實現了 Iterable）

• 常見用法：

  // Ranges
  for (i in 1..5) println(i)               // 1,2,3,4,5
  for (i in 5 downTo 1) println(i)         // 5,4,3,2,1
  for (i in 1..10 step 2) println(i)       // 1,3,5,7,9 :contentReference[oaicite:1]{index=1}// 數組、集合、字符串
  for (ch in "Kotlin") println(ch)
  for (elem in listOf(1,2,3)) println(elem) :contentReference[oaicite:2]{index=2}// 帶索引迭代
  for (i in arr.indices) println("index $i = ${arr[i]}")
  for ((i, v) in arr.withIndex()) println("$i -> $v") :contentReference[oaicite:3]{index=3}
  

  while 與 do-while：標準條件循環

while

• 初次檢查條件，若為 true 執行循環體。若初始條件為 false，則一次都不執行：

  while (condition) {// body
  }
  

  var i = 1
  while (i <= 5) {println(i)i++
  }
  

do-while

• 循環體至少執行一次，之后再判斷條件決定是否繼續：

  do {// body
  } while (condition)
  

  常用場景：輸入驗證 / 重試邏輯等！

---

控制循環：break、continue

• break：直接退出整個循環。
• continue：跳過當前迭代，繼續下一次。

for (i in 1..10) {if (i == 5) break       // 遇到 5 時退出循環if (i % 2 == 0) continue // 偶數跳過println(i)
}

---

防止無限循環的技巧與注意

• while (true) 可用于無限循環，通常配合 break 結束：

  while (true) {// ...if (someCondition) break
  }
  

  這種寫法雖常見，但要小心，確保終止條件有效

• for 循環沒有原生的無限循環形式，這也是 Kotlin 設計上摒棄經典 C/Java 風格循環的體現

快速對照總結

場景	推薦用法	說明
遍歷集合、字符串、范圍等	for (x in ...)	簡潔、安全、函數式風格
條件循環	while, do-while	根據是否至少執行一次決定使用哪種
帶索引遍歷	withIndex() 或 indices	獲取下標或值更方便
跳出/跳過循環	break, continue	靈活控制循環流程
避免無限循環	小心 while(true) 使用	必須確保有跳出條件

練習 3：使用 for 循環打印九九乘法表

目標： 在控制臺打印出一個經典、格式整齊的九九乘法表。

要求：

1. 使用嵌套的 for 循環來完成。
2. 外層循環控制乘法表的行（從 1 到 9）。
3. 內層循環控制乘法表的列。關鍵點： 內層循環的次數應該依賴于外層循環當前的行數（例如，第 5 行只打印到 5 * 5）。
4. 輸出格式應為 “{乘數1} * {乘數2} = {結果}”，并且為了美觀，每個算式之間用制表符 \t 分隔。
5. 每打印完一行后，需要換行。

預期的輸出效果：

1 * 1 = 1   
2 * 1 = 2   2 * 2 = 4   
3 * 1 = 3   3 * 2 = 6   3 * 3 = 9   
4 * 1 = 4   4 * 2 = 8   4 * 3 = 12  4 * 4 = 16  
... (以此類推，直到第9行)
9 * 1 = 9   9 * 2 = 18  ...          9 * 9 = 81  

提示：

• 你可以使用 1..9 來創建一個從 1 到 9 的整數區間 (range)。
• print() 函數用于在同一行打印，而 println() 函數會在打印后換行。

fun printMultiplicationTable() {// 外層循環控制行，從1到9for (row in 1..9) {// 內層循環控制列，從1到當前行數for (col in 1..row) {// 打印乘法表達式，并用 \t 補齊，使其對齊print("$col * $row = ${col * row}\t")}// 每行結束后，換行println()}
}fun main() {printMultiplicationTable()
}

筆記重點：

• for (variable in range) 是 Kotlin 中最常見的循環形式。
• 1..9 創建了一個閉區間，包含 1 和 9。
• 嵌套循環是處理二維結構（如表格、矩陣）的常用方法。
• print() 和 println() 的區別使用是格式化輸出的關鍵。

---

練習 4：使用 while 循環實現猜數字游戲

目標： 編寫一個簡單的猜數字游戲。程序會隨機生成一個 1 到 100 之間的整數，然后讓用戶反復猜測，直到猜對為止。

要求：

1. 在程序開始時，生成一個 1 到 100 之間的隨機整數作為“謎底”。
2. 使用 while 循環或 do-while 循環來不斷獲取用戶的輸入。
3. 每次用戶輸入后，程序需要判斷：
   • 如果用戶猜的數字比謎底大，則提示 “太大了，再猜！”。
   • 如果用戶猜的數字比謎底小，則提示 “太小了，再猜！”。
   • 如果用戶猜對了，則提示 “恭喜你，猜對了！”，然后結束循環。
4. 記錄用戶總共猜了多少次，并在猜對后一并輸出。

提示：

• 生成隨機數：可以使用 (1..100).random()。
• 讀取用戶輸入：可以使用 readln() 或 readLine()。注意它返回的是 String?，你可能需要用 toIntOrNull() 轉換成整數并處理無效輸入。

fun guessTheNumber() {// 1. 生成1到100的隨機數作為謎底val secret = (1..100).random()var guessCount = 0var userGuess: Int? = nullprintln("我已經想好了一個 1 到 100 之間的數字，你來猜猜看！")// 2. 使用 while 循環，只要沒猜對就一直繼續while (userGuess != secret) {print("請輸入你猜的數字: ")// 讀取用戶輸入并轉換為整數userGuess = readln().toIntOrNull()// 增加猜測次數guessCount++// 檢查用戶輸入是否有效if (userGuess == null) {println("無效的輸入，請輸入一個數字！")continue // 跳過本次循環的剩余部分，直接開始下一次循環}// 3. 判斷大小并給出提示if (userGuess > secret) {println("太大了，再猜！")} else if (userGuess < secret) {println("太小了，再猜！")}}// 4. 猜對后，循環結束，打印祝賀信息println("恭喜你，猜對了！謎底就是 $secret。")println("你總共猜了 $guessCount 次。")
}fun main() {guessTheNumber()
}

筆記重點：

• while (condition) 循環會在條件為 true 時持續執行。它適用于循環次數不確定的場景。
• do-while 循環（未在此示例中使用）與 while 類似，但它保證循環體至少執行一次。
• 從控制臺讀取用戶輸入是與用戶交互的基礎。
• toIntOrNull() 是一個安全的字符串轉整數方法，當轉換失敗時會返回 null，避免程序崩潰。
• continue 關鍵字可以用來跳過當前循環的剩余代碼，直接進入下一次迭代。

Reference

• Kotlin 官方 — Control flow（if / when 等）。(Kotlin)
• Kotlin 官方 — Basic syntax（說明 if 為表達式示例）。(Kotlin)
• Kotlin 官方 — Sealed classes（when 與 sealed 的 exhaustiveness）。(Kotlin)
• Baeldung — Guide to when（講解 when 的常見變體與比較 switch）。(Baeldung on Kotlin)
• GeeksforGeeks — Kotlin when expression 教程（多值、區間示例）。(GeeksforGeeks)
• Kotlin 官方文檔，比如控制流章節解讀 while、do-while(Kotlin)，以及 for 循環和 ranges 介紹(programiz.com, Kotlin, GeeksforGeeks)。
• 權威教程如 Baeldung、Programiz 的實戰示例(Baeldung on Kotlin, programiz.com)。
• 社區討論強調設計理念與常見路徑(Kotlin Discussions, Reddit)。