第3章 结构化程序设计———设计 
图书ISBN 校验器 
3.1 图书ISBN 校验器 
国际标准书号(InternationalStandardBookNumber,ISBN)是专门为识别图书等文 
献而设 计 的 国 际 编 号。存 在 两 种 形 式 的 ISBN 编 码:10位 ISBN 编 码 与 13位 ISBN 
编码。 
10位ISBN 编码的 组 成 方 式:组 号-出 版 者 号-书 序 号-校 验 码,例 如 7-302-08599-4。 
组号是国家、地区、语言的代号;出版者号是出版社代号,由其隶属的国家或地区的ISBN 
中心分配;书序号由出版社定义其发行图书的编号;最末位的校验码能够校验出ISBN 号 
是否正确。10位ISBN 编码的校验码满足如下公式: 
C10 =11-MOD( Σ9 
i=1 (11-i)×Ci,11) 
C1~C10分别表示1位ISBN 编码,其中,C1~C9 取值为0~9的数字,C10可以取值字母 X 
及数字0~9,如果校验码 C1=10,则用 X表示。 
13位ISBN 编码的组成方式:前缀码-组号-出版者号-书序号-校验码,例如978-7302- 
08599-7。在10位编码的基础上增加了前缀码:978或979。校验码满足如下公式: 
C13 =10-MOD
.
è
... 
Σi≤12 且i为 奇 数
Ci+3× Σi≤12 且i为 偶 数
Ci,10
.
.
÷÷÷ 
如果计算得到 C13=10,则令 C13=0,以保证最末位的校验码取值为0~9的数字。 
3.2 程序设计思路 
依然采用IPO 程序设计模式。 
(1)程序的输入(I):以字符串的形式输入待检测的ISBN 编码。 
(2)程序处理过程(P):这部分包括程序的核心算法,需要依次完成以下操作: 
① 需要获取输入的ISBN 编码的长度,进而根据长度选择不同的公式计算校验码; 
② 获取输入编码的第i位数字,即 Ci; 
③ 根据公式计算累加和及余数。 
(3)程序的输出(O):给出判断结果,即是否为合法的ISBN 校验码。
24 
3.3 关键技术 
为了使程序具有良好的结构,使程序易于设计、易于理解,通常高级语言都会提供 3 
种基本的流程控制结构:顺序结构、分支结构和循环结构。顺序结构按照语句的书写顺 
序执行程序;分支结构根据条件的取值选择性地执行代码分支;循环结构根据循环条件重 
复执行代码段。 
3.3.1 顺序结构 
顺序结构指计算机按照语句的编写次序执行,没有分支和跳转语句。常见的顺序结 
构包括:表达式语句、复合语句及空语句。 
1.表达式语句 
在表达式的末尾加上分号即可构成表达式语句,例如:count=1。 
2.复合语句 
使用大括号把若干语句和声明组合到一起即可构成复合语句。 
3.空语句 
仅由分号构成,不执行任何操作。 
3.3.2 分支结构 
Java语言中常用的分支结构包括if语句及switch语句。 
1.if语句 
if语句根据逻辑表达式的取值决定程序的执行分支。if语句有如下3种格式。 
格式1:单分支语句。 
if(逻辑表达式){ 
语句序列; 
}
流程图如图3-1所示。 
格式2:双分支语句。 
if(逻辑表达式){ 
语句序列 1; 
} else {
25 
语句序列 2; 
}
流程图如图3-2所示。 
图3-1 if语句单分支流程图 
图3-2 if语句双分支流程图 
格式3:多分支语句。 
if (逻辑表达式 1){ 
语句序列 1; 
} else if(逻辑表达式 2){ 
语句序列 2; 
} … 
else { 
语句序列 n+1 
}
流程图如图3-3所示。 
3种格式是相通的,如果格式2省略else子句,它就变成了格式1;同理,格式3中省 
略elseif子句就变会成格式2。一般而言,如果语句序列中仅包含一行语句,则可以省略 
花括号;但是为了增强程序的可读性,通常不建议省略花括号。 
分析下面的例3-1,根据输入的成绩判断所属的成绩等级。 
例3-1 
import java.util.Scanner; 
public class ScoreGroup { 
public static void main(String[]args) { 
Scanner sc = new Scanner(System.in); 
System.out.println("请输入成绩:"); 
intscore = sc.nextInt(); 
if(score>=0 &&score<=59) {
26 
System.out.println("不及格"); 
}else if(score<=69) { ① 
System.out.println("及格"); 
}else if(score<=89) { 
System.out.println("良"); 
}else if(score<=100) { 
System.out.println("优秀"); 
}else { 
System.out.println("输入信息有误"); 
} 
sc.close(); 
} 
} 
图3-3 if语句多分支流程图 
表面上看起来,上面的程序没有问题,分别输入成绩50、65、79、94、120时,可以得到 
预期的输出结果。但是当输入成绩为-4时,运行上面的程序,会得到及格的成绩等级, 
显然程序出现了问 题。经 过 分 析 发 现,主 要 原 因 在 于 else子 句 虽 然 后 面 仅 包 含 一 个 条 
件,但是实际上else子句还隐含了一个条件:对前面条件取反。如例3-1的代码行①,条 
件是score<=69,实际上这里隐含的条件是:!(score>=0&&score<=59)&&score
27 
<=69,等价于score<0||(score>59&&score<=69)。显然,当输入成绩为-4时, 
程序出现了问题。 
为了得到正确的程序逻辑,把例3-1修改为如下形式。 
import java.util.Scanner; 
public class ScoreGroup { 
public static void main(String[]args) { 
Scanner sc = new Scanner(System.in); 
System.out.println("请输入成绩:"); 
int score = sc.nextInt(); 
if(score<0 || score>100) { 
System.out.println("输入信息有误"); 
}else if(score>=90) { 
System.out.println("优秀"); 
}else if(score>=70) { 
System.out.println("良"); 
}else if(score>=60) { 
System.out.println("及格"); 
}else { 
System.out.println("不及格"); 
} 
sc.close(); 
} 
} 
2.switch语句 
语法格式如下: 
switch (表达式){ 
case 值 1:语句序列 1;break; 
case 值 2:语句序列 2;break; 
… 
case 值 n:语句序列 n;break; 
default: 语句序列 n+1; 
}
流程表示如图3-4所示。 
switch中的表达 式 只 能 是 byte、short、char、int及 枚 举 类 型。Java7之 后,增 加 了 
String类型的表达式。 
switch语句的执行过程:计算表达式将表达式的值按从上至下的顺序依次与case子 
句的常量进行比较。当表达式的值与case子句的常量相等时,执行其后的语句序列,直 
到遇到 break或者switch语句执行结束。若没有与表达式的值相同的case常量,则执行 
default子句对应的语句序列,若程序省略default子句,则结束switch语句。
28 
图3-4 switch语句多分支流程图 
3.3.3 循环结构 
Java语言常用的3种循环结构为 while循环、do-while循环及for循环。 
1.while循环 
语法格式如下: 
初始化; 
while(逻辑表达式){ 
语句序列; 
}
流程表示如图3-5所示。 
while循环的执行过程如下: 
① 执行初始化操作; 
② 计算逻辑表达式的值,若值为true,则转到③,否则转到④; 
③ 执行语句序列,转到②; 
④ 循环出口,while语句结束。 
使用 while循环时,一定要保证作为循环条件的逻辑表达式可以变成false,否则这个 
循环就会成为死循环,程序无法结束。 
2.do-while循环 
语法格式如下: 
初始化; 
do 
{
29 
语句序列; 
} while(逻辑表达式); 
流程表示如图3-6所示。 
图3-5 while语句流程图 
图3-6 do-while语句流程图 
do-while循环与 while循环相比主要的区别在于:while循环是先判断逻辑表达式后 
再执行循环语句序列;而do-while循环是先执行循环语句序列,然后判断逻辑表达式,如 
果逻辑表达式取值为true,则继续执行语句序列,否则中止循环。 
初学者使用do-while循环时容易出现的错误如下: 
① 忽略 while(逻辑表达式)后的分号,造成编译错误; 
② 在循环内部,声明循环变量,例如如下代码段。 
do { 
System.out.println("请输入一个 1~10 之间的整数"); 
int guess = sc.nextInt(); 
if(guess<truth) 
System.out.println("太小了"); 
else if(guess>truth) 
System.out.println("太大了"); 
}while(guess!=truth); 
循环内部声明的 局 部 变 量 guess的 作 用 域 仅 限 于 大 括 号 定 界 的 语 句 序 列,不 包 括 
while子句 后 面 的 逻 辑 表 达 式,所 以 上 述 程 序 会 提 示 “cannotberesolvedtoavariable” 
错误。
30 
图3-7 for语句流程图 
3.for循环 
语法格式如下: 
for(初始化;逻辑表达式;迭代表达式){ 
语句序列; 
}
流程表示如图3-7所示。 
for语句的执行过程如下: 
① 执行初始化操作; 
② 计算并判断 逻 辑 表 达 式,若 取 值 为true,则 转 到 ③, 
否则转到⑤; 
③ 执行语句序列; 
④ 计算迭代表达式; 
⑤ 结束for语句。 
注意:在for循环结构中,初始化部分定义的局部变量 
的作用范围仅局限于for语句,即在for语句体之外,该局部 
变量将不可以使用。可以通过把初始化部分的代码放置在 
for语句之前扩大局部变量的作用范围。 
3.3.4 循环控制结构 
常用的循环控制结构包括 break语句、continue语句及return语句。 
1.break语句 
break语句用于结束循环。以for循环结构为例,语法定义如下: 
for(初始化;逻辑表达式 1;迭代表达式){ 
语句序列 1; 
if(逻辑表达式 2)break; 
语句序列 2; 
}
流程控制如图3-8所示。 
注意:对于循环嵌套结构,break仅结束其所在的循环结构。 
2.continue语句 
continue语句的作用是忽略本次循环剩余的语句,继续 执 行 下 一 次 循 环。以for循 
环结构为例,语法定义如下: 
for(初始化;逻辑表达式 1;迭代表达式){
31 
语句序列 1; 
if(逻辑表达式 2)continue; 
语句序列 2; 
}
流程控制如图3-9所示。 
图3-8 break语句流程图 
图3-9 continue语句流程图 
注意:当逻辑表达式2取值为true时,流程控制将短路语句序列2,会执行迭代表达 
式,继续下一次循环。 
3.return语句 
结束当前方法的调用,返回主调方法。 
3.4 图书ISBN 校验器设计步骤 
1.ISBN 编码的输入 
利用 Scanner类提供的 nextLine()方法可以实现字符串的输入。 
3.4
32 
2.digitAt()方法 
digitAt()方法负责解析ISBN 编码的每一位字符,并将其转换为对应的数字。首先 
利用字符串 String类提供的charcharAt(intindex)方法得到字符串的第index个字符, 
然后将其转换为数字。 
public static int digitAt(String isbn, int index) { 
char digit = isbn.charAt(index); 
if(digit == 'X') 
return 10; 
else 
return digit - '0'; 
} 
3.isISBN()方法 
isISBN()方法判断读入的编码是否是合法的ISBN 编码。 
public static boolean isISBN(String isbn) { 
boolean result = false; 
int checkSum = 0; 
if (isbn.length() == 10) { 
for (int i= 1; i< 10; i++ ) 
checkSum + = (11 - i) * digitAt(isbn, i - 1); 
checkSum = 11 - checkSum % 11; 
if (checkSum == digitAt(isbn, 9)) 
result = true; 
} else if (isbn.length() == 13) { 
for (int i = 1; i < 13; i++ ) { 
if (i % 2 == 0) 
checkSum += 3 * digitAt(isbn, i - 1); 
else 
checkSum += digitAt(isbn, i - 1); 
} 
int remainder = checkSum % 10; 
if(remainder == 0) 
checkSum = 0; 
else 
checkSum = 10 - remainder; 
if (checkSum == digitAt(isbn, 12)) 
result = true; 
} 
return result; 
}
33 
4.定义主方法 
定义主方法,调用上述方法,构建图书ISBN 校验器。 
public static void main(String[]args) { 
System.out.print("请输入图书的 ISBN 编码"); 
Scanner sc = new Scanner(System.in); 
String isbn = sc.nextLine(); 
if (isISBN(isbn)) 
System.out.println("ISBN 校验码正确"); 
else 
System.out.println("ISBN 校验码不正确"); 
sc.close(); 
} 
3.5 练一练 
1.按照如下个人所得税税率表及公式编写个人所得税计算器。 
全月应纳税所得额=扣除四金之后的应发工资-5000 
提示:个人所得税的计算可以采用以下两种方法。 
(1)超额累积税率计算法如表3-1所示。 
表3-1 超额累积税率计算法 
级数 全月应纳税所得额 税率/% 
1 不超过3000元 3 
2 超过3000元至12000元的部分 10 
3 超过12000元至25000元的部分 20 
4 超过25000元至35000元的部分 25 
5 超过35000元至55000元的部分 30 
6 超过55000元至80000元的部分 35 
7 超过80000元的部分 45 
(2)速算扣除数法计算法如表3-2所示。 
工资个税的计算公式为 
应纳税额=全月应纳税所得额×适用税率-速算扣除数 
表3-2 速算扣除数法计算法 
级数 全月应纳税所得额 税率/% 速算扣除数 
1 不超过3000元 3 0 
2 3000元至12000元 10 2520
34 
续表 
级数 全月应纳税所得额 税率/% 速算扣除数 
3 12000元至25000元 20 16920 
4 25000元至35000元 25 31920 
5 35000元至55000元 30 52920 
6 55000元至80000元 35 85920 
7 超过80000元 45 181920 
2.通过键盘输入任意多个数字并计算其平均值。 
提示:文本扫描器类 Scanner的 hasNextDouble()可以判断是否存在下一个 double 
类型的输入数据。 
3.用Π
4≈1-13
+15
-17
+…求 Π 的 近 似 值,直 到 发 现 某 一 项 的 绝 对 值 小 于 10-6 
为止。提
示:对于“/”运算符,当两个操作数都为int、long、short时,计算结果只保留整数部 
分,舍弃小数部分。