写给设计师的Processing编程指南(6)- 程序流程控制-条件语句 (上)

上节提到,循环语句可以让某段代码反复执行,如果我们用一根线条来去类比程序的执行流程,它就像其中打圈的部分。而后面介绍的条件语句,则会使程序创建多个分支,呈现树根一样的形态。

这节主要展示条件语句 if 的特性,同时辅以多个知识。你会了解到如何使用逻辑运算符,关系运算符,以及 keyPressed 事件。

下面先铺垫有关数据类型以及关系,逻辑运算符的基础知识。

数据类型 boolean,char,String

数据类型 含义 作用
int 整形 储存整数数据
float 浮点形 储存小数数据
char 字符类型 储存字符
string 字符串类型 储存字符串
bool 布尔类型 保存 true 值或 false 值

前面提到的 int ,float 可以保存数值数据。但显然是不够用的。例如我们想储存一些中文或是英文字符,就需要用到 char 和 String。

代码示例(6-1):

void setup(){
  char a = 'x';
  String b = "words";
  println(a);
  println(b);
}

控制台输出结果:

对照上面的示例。char 是一种用于存储单个字符的数据类型。赋值时,字符必须带上单引号,以此与变量名区分开来。而对 String 类型进行赋值,字符则需要使用双引号。它可以比 char 存储更多的字符信息。假如我们希望在程序中储存地址,对话,人名等信息,就可以考虑用 String。

既然 String 存储的信息比 char 更多,那能否直接将 char 类型赋值给 String 类型呢?是可以的,前提是需要写上一个类型转换函数,否则程序会报错。

代码示例(6-2):

void setup(){
  char a = 'x';
  String b = str(a);
  println(a);
  println(b);
}

控制台输出结果:

这里的str(),就是类型转换函数。它能够将 char 类型转换成 String 类型。

连接字符串

String 类型有一个特殊的用法,使用“+” 号可以将两个字符串连接起来。

代码示例(6-3):

void setup(){
  String a = "words1";
  String b = "words2";
  String c = a + b;
  println(c);
}

控制台输出结果:

当我们希望将多个文本信息组装在一起,就可以考虑 + 号。

boolean类型

下面介绍另一种数据类型 – boolean。它能存储的东西非常少,只有两个值,true(真) 与 false(假)。就像抛一个没有厚度的硬币,要么正面,要么反面。非黑即白,没有中间状态。布尔类型会与后面提到的 if 语句结合得非常紧密,根据 true 值或 false 值,可以决定某些语句是否执行。

先看一个有关boolean的例子

代码示例(6-4):

void setup(){
  boolean a = true;
  boolean b = false;
  println(a);
  println(b);
}

在 Processing 的控制台中,会输出变量 a,b 对应的布尔值。当然,
除了用 true ,false 来代表真假值之外,程序中还可以用数字来进行赋值。

代码示例(6-5):

void setup(){
  boolean a = boolean(1);
  boolean b = boolean(0);
  boolean c = boolean(3);
  println(a);
  println(b);
  println(c);
}

控制台输出结果:

boolean() 是一个类型转换函数。所有“非0”的整形数据,都会转换成 true 值。而当数字为 0 ,则会转化成 false 值。boolean() 转换函数中不能写小数。假如写成 boolean(3.2) 会出现报错的情况。

关系运算符与逻辑运算符号

在程序中不仅能做加减乘除的运算,还有一些我们意想不到的运算方式。

关系运算符

像加减乘除这类运算符,最终返回的结果都是数值。而关系运算符,返回的则是布尔值。

关系运算符 含义 调用方法
== 等于 a == b
!= 不等于 a != b
> 大于 a > b
>= 大于等于 a >= b
< 小于 a < b
<= 小于等于 a <= b

代码示例(6-6):

void setup(){
  int a = 1;
  int b = 2;
  println(a == b);
  println(a != b);
  println(a > b);
}

控制台输出结果:

顾名思义,关系运算符就是用作比较左右两边的关系,非常浅显易懂。当条件成立的时候,就返回 ture 值,不成立则返回 false 值。其中唯一要注意的是“==” 的写法,必须写两个等于号才是关系运算符。只写一个就成了赋值“=”符号。

逻辑运算符

接下来轮到介绍逻辑运算符,它返回的一样是布尔值。并且有三种类型:与,或,非。

逻辑运算符 含义 调用方法
&& a && b
|| a || b
! !a

使用 && 运算符时,只有当表达式两边都为真时,返回的才会是 true 值。当其中一边为假,又或是两边都为假,返回的会是 false 值。

|| 运算符的满足的条件则宽松一些,只要其中有一边为真,返回的就是 true 值。两边为假,返回的就是 false 值。

! 运算符的作用是取反。它需要直接写在表达式前面,而不存在需要比较左右两边的情况。若原有的表达式为真,使用后返回的结果则为 false。若原来为假,返回的结果则为 true。

代码示例(6-7):

void setup(){
  println(true && true);
  println(true && false);
  println(false && false);
  println(true || true);
  println(true || false);
  println(false || false);
  println(!true);
  println(!false);
}

控制台输出结果:

条件判断语句 if

前面提及的概念都比较抽象。似乎也很难想通,关系运算符与逻辑运算符具体能有何作用。其实只要放在图形创作的语境下去理解,一切都会非常直观。这节的主角终于来了,那就是 if 语句。

下面是 if 语句的一般调用方式:

if(表达式){

}

在没有学习 if 语句之前,写在程序中的语句,都是必须执行的,没有选择的机会。而使用了 if 语句后,在执行前需要先判断表达式的值。当表达式的布尔值为 true 的时候,大括号内的代码则会执行,否则会跳过。

代码示例(6-8):

void setup(){
  if(true){
     println(1); 
  }
  if(3 > 2){
     println(2); 
  }
  if(false){
     println(3); 
  }
  if(3 < 2){
     println(4); 
  }
}

控制台输出结果:

你可以通过以上的输出值,看到哪些语句被真正执行,它们都与表达式的布尔值密切相关。

if 语句控制图形的显示与隐藏

现在我们可以不看黑乎乎的控制台了,尝试用 if 实现些简单的图形效果。

代码示例(6-9):

void setup(){
  size(700,700);
}

void draw(){
  background(32,48,65);
  if(mouseX > width/2){
    fill(3,240,175);
    noStroke();
    ellipse(width/2,height/2,200,200);
  }
}

将鼠标的位置的判断写在 if 中,就能影响后续的语句是否执行,从而达到控制图形显示或是消失的效果。

if 语句的扩展 – else 与 else if。

if 语句只有在满足条件时,才会执行大括号中的代码。上例表达式的条件是mouseX > width/2 ,所以鼠标一旦移到屏幕右方,就会显示圆形。假如我们希望鼠标移到屏幕左方出现的是另一个图形。应该怎么办?需要多写一个 if 语句?

大可不必,如果两个条件之间是非此则彼的关系,那直接用 else 会更方便。

调用形式:

if(条件){
    语句1;
}else{
    语句2;
}

满足条件时,执行语句 1。不满足则执行语句 2.

代码示例(6-10):

void setup() {
  size(700, 700);
}

void draw() {
  background(32, 48, 65);
  noStroke();
  if (mouseX > width/2) {
    fill(3, 240, 175);
    ellipse(width/2, height/2, 200, 200);
  } else {
    rectMode(CENTER);
    fill(204, 3, 204);
    rect(width/2, height/2, 200, 200);
  }
}

这样写就简便多了。除此之外,关于 if 还有另一种用法,那就是 else if。当我们有更多的条件需要判断时,就可以考虑它。

调用形式:

if(条件 1){
    语句 1;
}else if(条件 2){
    语句 2;
}
...
else if(条件 n){
   语句 n;
}else{
    语句 n+1;
}

else if 语句是可以不断叠加。它的执行顺序依然是自上而下,先从条件 1 开始进行判断。若条件 1 满足则执行语句 1,同时后面的语句都跳过,不执行。当条件 1 不满足,才会检测 else if 中的条件 2。若条件 2 满足,则执行语句 2。否则就往复循环,直到执行为止。最后,如果所有条件都不满足,则执行 else 中的语句。

当然,最后的 else 也不是必须添加的。如果你不写 else,并且所有条件过一遍后,仍不满足,那 if 中的所有语句都不会执行。

代码示例(6-11):

void setup() {
  size(700, 700);
}

void draw() {
  background(32, 48, 65);
  noStroke();
  if (mouseX < width/3) {
    fill(3, 240, 175);
    ellipse(width/2, height/2, 200, 200);
  } else if (mouseX < width/3 * 2) {
    rectMode(CENTER);
    fill(204, 3, 204);
    rect(width/2, height/2, 200, 200);
  } else {
    fill(3, 165, 204);
    triangle(250, 450, 450, 450, 350, 250);
  }
}

这个例子就相当于把屏幕划分成了 3 块。左,中,右。鼠标横坐标不同,显示的图形也不同。

if 的嵌套

if 语句是可以嵌套使用的。可以由此组合出更复杂的情况。

代码示例(6-12):

void setup() {
  size(700, 700);
  noStroke();
}

void draw() {
  if (mouseX > width/2) {
    background(235, 16, 0);
    if (mouseY > height/2) {
      fill(32, 48, 65);
      rectMode(CENTER);
      rect(width/2, height/2, 200, 400);
    } else {
      fill(255);
      rectMode(CENTER);
      rect(width/2, height/2, 400, 200);
    }
  } else {
    background(48, 180, 89);
    if (mouseY > height/2) {
      fill(32, 48, 65);
      ellipse(width/2, height/2, 200, 400);
    } else {
      fill(255);
      ellipse(width/2, height/2, 400, 200);
    }
  }
}

  • 由于在第一层 if else 的两个分支里,写入了不同的背景颜色。所以鼠标左右位置变化,就会直接影响背景色。后面在两个分支内,又分别写入了一个 if else。通过多重状态的组合,就相当于将程序划分成了 4 个区域,4 种状态。

if 语句与取模运算

这里介绍一个比较巧妙的用法。它在 for 循环中使用频率非常高。过去我们一直通过 for 循环的 “i” 值,来影响绘图元素的部分参数。例如画一排圆,就需要用到 “i” 值来确定位置坐标。除此之外,我们其实可以对这个 “i” 作一些判断。比如进行取模运算(相当于求余数)。根据余数数值的不同,结合 if 语句就可以对大量元素进行分组处理。下面的例子中,当 “i” 为偶时,元素的填充色便设置为白色。否则(奇数时),填充色则为黑色。

代码示例(6-13):

void setup() {
  size(700, 700);
  noStroke();
}

void draw() {
  background(132, 197, 100);
  int num = 10;
  float w = mouseX / 10;
  for (int i = 0; i < num; i++) {
    if (i % 2 == 0) {
      fill(255);
    } else {
      fill(0);
    }
    rectMode(CENTER);
    rect(width/(float)num * (i + 0.5), height/2, w, 600);
  }
}

KeyPressed 事件

现在相信你已经理解 if 的特性了。但要让它更好玩,你还需要用到后面介绍的一些编程概念。接着要介绍的,就是 keyPressed 事件。

前面与程序发生交互,基本上都是靠鼠标坐标 mouseX,mouseY 来实现的。虽然灵活,但局限性也很明显。当我们想通过鼠标位置来做选择的时候,就得写许多许多的if。在还没掌握如何写一个按钮控件的情况下。用键盘来做交互才是最明智的方式。

keyPressed 是与键盘相关的事件。它和 setup,draw 一样。在程序中已经事先定义好。你只需要把它的结构写进去,就能直接调用。

调用格式:

void keyPressed(){

}

keyPressed 可以暂且理解为与 setup,draw 是“同级”的。它独立于 setup,draw 之外。当你按下键盘上的按键,keyPressed 中填写的语句才会被执行。

下面先通过一个示例,理解 keyPressed 对程序流程的影响。

keyPressed 的运行流程

代码示例(6-14):

void setup(){
  println(frameCount + ":setup");
}

void draw(){
  println(frameCount + ":draw");
}

void keyPressed(){
  println(frameCount + ":keyPressed"); 
}

代码说明:

  • 运行程序后,记得在键盘上任意按下一些键,然后关闭程序,查看控制台的输出

  • 这里主要观察各个结构的执行顺序,其中的 frameCount 可获取程序当前已运行的帧数。

  • 在控制台往下翻,寻找带有“keyPressed”的字符串。它的输出位置,取决于你的按键时间。在这个例子中就表示,程序运行到 90 帧,就触发了按键事件。

  • 通过观察 frameCount,不难发现 keyPressed 事件是在 draw 后才执行的。

  • 这里的 “+” 代表链接前后两个字符串。前面的 frameCount 尽管是整形数据,但在 P5 中会默认先将它转化成字符串类型,再作链接。最终输出到控制台上。

keyPressed 获取按键键值

keyPressed 不仅能判断你何时按下按键,通过获取 key 的值,还能知道具体按了哪个键。

代码示例(6-15):

void keyPressed() {
  if (key == '1') {
    println( 1 );
  }
  if (key == '2') {
    println( 2 );
  }
  if (key == '3') {
    println( 3 );
  }
  if (key == 'a') {
    println( 'a' );
  }
  if (key == 's') {
    println( 's' );
  }
  if (key == 'd') {
    println( 'd' );
  }
}

上面例子对数字键 1,2,3,以及字母 a,s,d 添加了按键检测。当你按下这几个键。就会在控制台输出对应的字符。key 是系统定义好的,它会自动获取你按下的键值。所以若想了解 key 是否为某个值时,判断条件就需要写成 if(key == 某值)。当你想检测的是数字键或是字母键,只要在数字或是字母的基础上加单引号即可。

keyPressed 控制图形

前面通过鼠标的位置,来控制图形的显示或是隐藏。现在可以改用 keyPressed 试试。

代码示例(6-16):

boolean show;

void setup() {
  size(700, 700);
}

void draw() {
  background(32, 48, 65);
  if (show) {
    fill(3, 240, 175);
    noStroke();
    ellipse(width/2, height/2, 200, 200);
  }
}

void keyPressed() {
  if (key == '1') {
    show = true;
  }
  if (key == '2') {
    show = false;
  }
}

  • 绘图函数不能写在 keyPressed 中,只能通过创建一个布尔变量来作为中介。keyPressed 先影响布尔变量的值。从而 draw 函数中的 if 语句再根据此值来决定显示与否。

有关 keyPressed 的用法先介绍到这里。后面会有更多的篇幅去深入理解各种事件。

条件控制语句 switch

条件控制语句不只有 if。if 语句还有一个兄弟,那就是 switch。

写法格式:

 switch(表达式) {
  case 常量表达式1: 
    语句 1;
    break;
  case 常量表达式2: 
    语句 2;
    break;
  ....
  case 常量表达式值n: 
    语句 n;
    break;
  }
  • switch 后需要写一个表达式,后面的 case 语句写的是这个表达式值可能出现的条件。当此值满足条件,对应的语句就会执行。

  • case 可以叠加多个,并且后面必须填写常量。

  • 需要在每个case 的末尾都加上 break,这是一个固定写法。代表跳出语句。

  • 若是不加 break,则 break 后的下一个 case 语句,会直接执行。

switch 和 if 非常的相似,那何时用 switch ,何时用 if?可以对照前面的例子(6-15),并且熟悉一下 switch 的用法

代码示例(6-16):

void keyPressed() {
  switch(key) {
  case '1':
    println(1);
    break;
  case '2':
    println(2);
    break;
  case '3':
    println(3);
    break;
  case 'a':
    println('a');
    break;
  case 's':
    println('s');
    break;
  case 'd':
    println('d');
    break;
  }
}
  • 用 switch 语句来判断键值,比起用 if 更简洁直观。

  • 当程序需要处理多个分支,并且需要判断的都为常量值时,可以考虑使用 switch。

  • switch语句中的 case 要求的是常量,一般不能进行逻辑判断。如果内层的判断条件是诸如“x > 5”之类的,就不能使用 switch,而是需要考虑 if 语句。

switch 的扩展

switch 和 if 类似。if 当中的 else,只有在前面的条件都不满足时,才会执行其中的语句。在 switch 中与之相对应的就是 default。它总是放在最后。

写法格式:

 switch(表达式) {
  case 常量表达式1: 
    语句 1;
    break;
  case 常量表达式2: 
    语句 2;
    break;
  ....
  case 常量表达式值n: 
    语句 n;
    break;
  default:
       语句 n+1;
  }
  • default 后无需加上 break 语句。

End

关于条件控制语句就介绍到这里。下节将会介绍加载文字图片的方法。这些知识点将与 if 糅合到一起,你可以从零开始制作一个文字冒险游戏!

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