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4. 제어문(Control Flow Statements)

1. 키워드

  • 제어문(Control Flow Statements)
  • 조건문(Conditional Statements)
  • 반복문(Iteration Statements)
  • continue 문과 break 문
  • 이름을 가지는 반복문(Break with Label)


2. 조건문(Conditional Statements)

1) 제어문(Control Flow Statements)

  • 프로그램이 원하는 결과를 얻기 위해서는 프로그램의 순차적인 흐름을 제어해야만 할 경우가 생긴다.
  • 이때 사용하는 명령문을 제어문이라고 하며, 이러한 제어문에는 조건문, 반복문 등이 있다.
  • 이러한 제어문에 속하는 명령문들은 {}(중괄호)로 둘러싸여 있으며, 이러한 중괄호 영역을 블록이라고 한다.


2) 조건문(Conditional Statements)

  • 조건문은 주어진 조건식의 결과에 따라 별도의 명령을 수행하도록 제어하는 명령문이다.
  • 조건문 중에서도 가장 기본이 되는 명령문은 바로 if 문이다.
  • 자바에서 사용하는 대표적인 조건문의 형태는 다음과 같다.


1] if 문

2] if / else 문

3] if / else if / else 문

4] switch 문


(1) if 문

  • if 문은 조건식의 결과가 참이면 주어진 명령문을 실행하며, 거짓인면 아무것도 실행하지 않는다.


  • if 문을 순서도로 표현하면 다음 그림과 같다.


001


  • 자바에서 if 문의 문법은 다음과 같다.


if (조건식) {
 조건식의 결과가 참일 때 실행하고자 하는 명령문;
}


  • 위의 코드에서 블록에 속한 명령문은 중괄호를 기준으로 오른쪽으로 들여쓰기가 되어 있는 것을 볼 수 있다.
  • 이처럼 들여쓰기를 통해 코드의 가독성을 높이는 것을 인덴트(Indent)라고 하며, 모든 코드를 인덴트하는 것이 좋다.


  • 다음 예제는 if 문을 사용하여, 해당 문자가 영문 소문자인지를 확인하는 예제이다.


if (ch >= 'a' && ch <= 'z') {
 System.out.println("해당 문자는 영문 소문자입니다.");
}

// 해당 문자는 영문 소문자입니다.


(2) if / else 문

  • if 문과 함께 사용하는 else 문은 if 문과는 반대로 주어진 조건식의 결과가 거짓이면 주어진 명령문을 실행한다.


  • if / else 문을 순서도로 표현하면 다음 그림과 같다.


002


  • 자바에서 if / else 문의 문법은 다음과 같다.


if (조건식) {
  조건식의 결과가 참일 때 실행하고자 하는 명령문;
} else {
  조건식의 결과가 거짓일 때 실행하고자 하는 명령문;
}


  • 다음 예제는 if / else 문을 사용하여, 해당 문자가 영문 소문자인지 아닌지를 확인하는 예제이다.


if (ch >= 'a' && ch <= 'z') {
 System.out.println("해당 문자는 영문 소문자입니다.");
} else {
 System.out.println("해당 문자는 영문 소문자가 아닙니다.");
}

// 해당 문자는 영문 소문자가 아닙니다.


(3) if / else if / else 문

  • if / else if / else 문은 마치 새로운 구문처럼 보이지만, 사실 두 개의 if / else 문이 연달아 나온 것 뿐이다.
  • 이러한 if / else if / else 문은 조건식을 여러 개 명시할 수 있으므로 중첩된 if 문을 좀 더 간결하게 표현할 수 있다.


  • if / else if / else 문을 순서도로 표현하면 다음 그림과 같다.


003


  • 자바에서 if / else if / else 문의 문법은 다음과 같다.


if (조건식1) {
  조건식1의 결과가 참일 때 실행하고자 하는 명령문;
} else if (조건식2) {
  조건식2의 결과가 거짓일 때 실행하고자 하는 명령문;
} else {
 조건식1의 결과도 거짓이고, 조건식2의 결과도 거짓일 때 실행하고자 하는 명령문;
}


  • 이때 else if 문은 여러 번 나와도 상관없지만, if 문과 else 문은 단 한 번만 나올 수 있다.


  • 다음 예제는 if / else if / else 문을 사용하여, 해당 문자가 영문 소문자나 영문 대문자인지, 아니면 영문자가 아닌지를 확인하는 예제이다.


if (ch >= 'a' && ch <= 'z') {
  System.out.println("해당 문자는 영문 소문자입니다.");
} else if (ch >= 'A' && ch <= 'Z') {
  System.out.println("해당 문자는 영문 대문자입니다.");
} else {
  System.out.println("해당 문자는 영문자가 아닙니다.");
}

// 해당 문자는 영문 대문자입니다.


(4) 삼항 연산자에 의한 조건문

  • 자바에서는 간단한 if / else 문은 삼항 연산자를 이용하여 간결하게 표현할 수 있다.


조건식 ? 반환값1 : 반환값2


(5) switch 문

  • switch 문은 if / else 문과 마찬가지로 주어진 조건 값의 결과에 따라 프로그램이 다른 명령을 수행하도록 하는 조건문이다.
  • 이러한 switch 문은 if / else 문보다 가독성이 더 좋으며, 컴파일러가 최적화를 쉽게 할 수 있어 속도 또한 빠른 편이다.
  • 하지만 switch 문의 조건 값으로는 int형으로 승격할 수 있는(Integer Promotion) 값만이 사용될 수 있다.
  • 즉, 자바에서는 switch 문의 조건 값으로 byte형, short형, char형, int형의 변수나 리터럴을 사용할 수 있다.
  • 또한, 이러한 기본 타입에 해당하는 데이터를 객체로 포장해 주는 래퍼 클래스(Wrapper Class) 중에서 위에 해당하는 Byte, Short, Character, Integer 클래스의 객체도 사용할 수 있다.
  • 그리고 enum 키워드를 사용한 열거체(Enumeration Type)와 String 클래스의 객체도 사용할 수 있다.
  • 따라서 switch 문은 if / else 문보다는 사용할 수 있는 상황이 적다.


  • 자바에서 switch 문의 문법은 다음과 같다.


switch (조건 값) {
 case 값1:
  조건 값이 값1일 때 실행하고자 하는 명령문;

  break;
 case 값2:
  조건 값이 값1일 때 실행하고자 하는 명령문;

  break;

 ...

 default:
  조건 값이 어떠한 case 절에도 해당하지 않을 때 실행하고자 하는 명령문;

  break;
}


  • default 절은 조건 값이 위에 나열된 어떠한 case 절에도 해당하지 않을 때만 실행된다.
  • 이 절은 반드시 존재해야 하는 것은 아니며 필요할 때만 선언할 수 있다.


  • 다음 예제는 switch 문을 사용하여, 해당 문자가 영문자 모음인지를 확인하는 예제이다.


switch (ch) {
  case 'a':
    System.out.println("해당 문자는 'A'입니다.");

    break;
  case 'e':
    System.out.println("해당 문자는 'E'입니다.");

    break;
  case 'i':
    System.out.println("해당 문자는 'I'입니다.");

    break;
  case 'o':
    System.out.println("해당 문자는 'O'입니다.");

    break;
  case 'u':
    System.out.println("해당 문자는 'U'입니다.");

    break;
  default:
    System.out.println("해당 문자는 모음이 아닙니다.");

    break;
}

// 해당 문자는 'I'입니다.


  • default 절은 위의 예제와 같이 맨 마지막에 위치하는 것이 일반적이지만, case 절 사이에 위치해도 상관없다.
  • 각 case 절 및 default 절은 반드시 break 키워드를 포함하고 있어야 한다.
  • break 키워드는 조건 값에 해당하는 case 절이나 default 절이 실행된 뒤에 전체 switch 문을 빠져나가게 해준다.
  • 만약에 break 키워드가 없다면, 조건에 해당하는 switch 문의 case 절 이후의 모든 case 절이 전부 실행될 것이다.


  • 다음 예제는 앞서 살펴본 예제에서 break 키워드를 모두 삭제한 예제이다.


switch (ch) {
  case 'a':
    System.out.println("해당 문자는 'A'입니다.");
  case 'e':
    System.out.println("해당 문자는 'E'입니다.");
  case 'i':
    System.out.println("해당 문자는 'I'입니다.");
  case 'o':
    System.out.println("해당 문자는 'O'입니다.");
  case 'u':
    System.out.println("해당 문자는 'U'입니다.");
  default:
    System.out.println("해당 문자는 모음이 아닙니다.");
}

// 해당 문자는 'I'입니다.
// 해당 문자는 'O'입니다.
// 해당 문자는 'U'입니다.
// 해당 문자는 모음이 아닙니다.


  • 위의 예제처럼 break 키워드가 없으면, 조건 값에 해당하는 case 절뿐만 아니라 그 이후에 등장하는 모든 case 절과 default 절이 전부 실행된다.


  • 다음 예제는 조건 값으로 여러 개의 char형 문자를 확인하는 예제이다.
  • 이렇게 switch 문의 조건으로 여러 개의 case 절을 사용하여 여러 개의 조건 값을 한 번에 검사할 수 있다.


switch (ch) {
  case 'a':
  case 'e':
  case 'i':
  case 'o':
  case 'u':
    System.out.println("해당 문자는 소문자 모음입니다.");

    break;
  case 'A':
  case 'E':
  case 'I':
  case 'O':
  case 'U':
    System.out.println("해당 문자는 대문자 모음입니다.");

    break;
  default:
    System.out.println("해당 문자는 모음이 아닙니다.");

    break;
}

// 해당 문자는 대문자 모음입니다.


3. 반복문(Iteration Statements)

  • 반복문이란 프로그램 내에서 똑같은 명령을 일정 횟수만큼 반복하여 수행하도록 제어하는 명령문이다.
  • 프로그램이 처리하는 대부분의 코드는 반복적인 형태가 많으므로, 가장 많이 사용되는 제어문 중 하나이다.
  • 자바에서 사용되는 대표적인 반복문의 형태는 다음과 같다.


1] while 문

2] do / while 문

3] for 문

4] Enhanced for 문


1) while 문

  • while 문은 특정 조건을 만족할 때까지 계속해서 주어진 명령문을 반복 실행한다.


  • 자바에서 while 문의 문법은 다음과 같다.


while (조건식) {
 조건식의 결과가 참인 동안 반복적으로 실행하고자 하는 명령문;
}


004


  • while 문은 우선 조건식이 참인지를 판단하여, 참이면 내부의 명령문을 실행한다.
  • 내부의 명령문을 전부 실행하고 나면, 다시 조건식으로 돌아와 또 한 번 참인지를 판단하게 된다.
  • 이렇게 조건식의 검사를 통해 반복해서 실행되는 반복문을 루프(Loop)라고 한다.


  • 다음 예제는 while 문을 5번 반복해서 실행하는 예제이다.


int i = 0;

while (i < 5) {
  System.out.println("while 문이 " + (i + 1) + "번째 반복 실행중입니다.");

  i++;
}

System.out.println("while 문이 종료된 후 변수 i의 값은 " + i + "입니다.");

// while 문이 1번째 반복 실행중입니다.
// while 문이 2번째 반복 실행중입니다.
// while 문이 3번째 반복 실행중입니다.
// while 문이 4번째 반복 실행중입니다.
// while 문이 5번째 반복 실행중입니다.
// while 문이 종료된 후 변수 i의 값은 5입니다.


  • while 문 내부에 조건식의 결과를 변경하는 명령문이 존재하지 않을 때는 프로그램이 영원히 반복된다.
  • 이것을 무한 루프(Infinite Loop)에 빠졌다고 하며, 무한 루프에 빠진 프로그램은 영원히 종료되지 않는다.
  • 무한 루프는 특별히 의도한 경우가 아니라면 반드시 피해야 하는 상황이다.
  • 따라서 while 문을 작성할 때는 조건식의 결과가 어느 순간 거짓을 갖도록 조건식의 결과를 변경하는 명령문을 반드시 포함시켜야 한다.
  • 위의 예제에서 조건식의 결과를 변경하는 명령문인 i++를 제거하면, 변수 i의 값은 언제나 1이기 때문에 무한 루프에 빠지게 된다.


2) do / while 문

  • while 문은 루프에 진입하기 전에 먼저 조건식부터 검사한다.
  • 하지만 do / while 문은 먼저 루프를 한 번 실행한 후에 조건식을 검사한다.
  • 즉, do / while 문은 조건식의 결과와 상관없이 무조건 한 번은 루프를 실행한다.


  • 자바에서 do / while 문의 문법은 다음과 같다.


do {
 조건식의 결과가 참인 동안 반복적으로 실행하고자 하는 명령문;
} while (조건식);


005


int i = 1, j = 1;

while (i < 1) {
  System.out.println("while 문이 " + i + "번째 반복 실행중입니다.");

  i++;
}

System.out.println("while 문이 종료된 후 변수 i의 값은 " + i + "입니다.");

do {
  System.out.println("do / while 문이 " + i + "번째 반복 실행중입니다.");

  j++;
} while (j < 1);

System.out.println(
  "do / while 문이 종료된 후 변수 j의 값은 " + j + "입니다."
);

// while 문이 종료된 후 변수 i의 값은 1입니다.
// do / while 문이 1번째 반복 실행중입니다.
// do / while 문이 종료된 후 변수 j의 값은 2입니다.


  • 위의 예제가 만약 while 문이었다면 단 한 번의 출력도 없었을 것이다.
  • 하지만 do / while 문은 조건식의 결과와 상관없이 무조건 한 번은 루프를 실행해 준다.


3) for 문

  • for 문은 while 문과는 달리 자체적으로 초기식, 조건식, 증감식을 모두 포함하고 있는 반복문이다.
  • 따라서 while 문보다는 좀 더 간결하게 반복문을 표현할 수 있다.


  • 자바에서 for 문의 문법은 다음과 같다.


for (초기식; 조건식; 증감식) {
 조건식의 결과가 참인 동안 반복적으로 실행하고자 하는 명령문;
}


006


  • 이때 for 문을 구성하는 초기식, 조건식, 증감식은 각각 생략할 수 있다.
  • for 문을 사용하면 앞선 예제의 while 문을 더욱 더 간결하게 표현할 수 있다.


int i;

for (i = 0; i < 5; i++) {
  System.out.println("for 문이 " + (i + 1) + "번째 반복 실행중입니다.");
}

System.out.println("for 문이 종료된 후 변수 i의 값은 " + i + "입니다.");
}

// for 문이 1번째 반복 실행중입니다.
// for 문이 2번째 반복 실행중입니다.
// for 문이 3번째 반복 실행중입니다.
// for 문이 4번째 반복 실행중입니다.
// for 문이 5번째 반복 실행중입니다.
// for 문이 종료된 후 변수 i의 값은 5입니다.


  • 자바에서는 다음 예제처럼 for 문 안에서만 사용하는 변수를 초기식에서 직접 선언할 수 있다.
  • 이렇게 for 문에서 직접 선언된 변수는 for 문이 종료되면 같이 소멸한다.


for (int i = 0; i < 3; i++) {
  System.out.println("for 문이 " + (i + 1) + "번째 반복 실행중입니다.");
}

① // System.out.println(i);

for (int i = 0; i < 3; i++) {
  System.out.println("for 문이 " + (i + 1) + "번째 반복 실행중입니다.");
}

// for 문이 1번째 반복 실행중입니다.
// for 문이 2번째 반복 실행중입니다.
// for 문이 3번째 반복 실행중입니다.
// for 문이 1번째 반복 실행중입니다.
// for 문이 2번째 반복 실행중입니다.
// for 문이 3번째 반복 실행중입니다.


  • 위의 예제에서 반복문을 종료시키기 위한 변수로 i라는 이름의 int형 변수를 한 프로그램에서 두 번이나 선언하고 있다.
  • 하지만 이렇게 두 번이나 선언해도 컴파일 오류가 발생하지 않는 이유는 for 문이 종료되면 for 문의 초기식에서 사용되는 변수는 자동으로 소멸하기 때문이다.
  • 따라서 ①번 라인에서 변수 i를 참조하려고 하면 선언되지 않은 변수를 참조하려는 것이므로, 오류가 발생한다.


4) Enhanced for 문

  • Enhanced for 문은 컬렉션 프레임워크와 배열에서 유용하게 자주 사용된다.


4. 기타 제어문

  • 일반적으로 조건식의 검사를 통해 루프로 진입하면, 다음 조건식을 검사하기 전까지 루프 안에 있는 모든 명령문을 실행한다.
  • 하지만 continue 문과 break 문은 이러한 일반적인 루프의 흐름을 사용자가 직접 제어할 수 있도록 도와준다.


1) continue 문

  • continue 문은 루프 내에서 사용하여 해당 루프의 나머지 부분을 건너뛰고, 바로 다음 조건식의 판단으로 넘어가게 해준다.
  • 보통 반복문 내에서 특정 조건에 대한 예외 처리를 하고자 할 때 자주 사용된다.


  • 다음 예제는 1부터 100까지의 정수 중에서 5의 배수와 7의 배수를 모두 출력하는 예제이다.


for (int i = 1; i <= 100; i++) {
  if (i % 5 == 0 || i % 7 == 0) {
    System.out.println(i);
  } else {
    continue;
  }
}

// 5
// 7
// 10
// ...
// 95
// 98
// 100


2) break 문

  • break 문은 루프 내에서 사용하여 해당 반복문을 완전히 종료시킨 뒤, 반복문 바로 다음에 위치한 명령문을 실행한다.
  • 즉, 루프 내에서 조건식의 판단 결과와 상관없이 반복문을 완전히 빠져나가고 싶을 때 사용한다.


  • 다음 예제는 1부터 100까지의 합을 무한 루프를 통해 구하는 예제이다.


int num = 1, sum = 0;

while (true) {
  sum += num;

  if (num == 100) {
    break;
  }

  num++;
}

System.out.println(sum);  // 5050


3) 이름을 가지는 반복문(Break with Label)

  • 일반적인 break 문은 단 하나의 반복문만을 빠져나가게 해준다.
  • 따라서 여러 반복문이 중첩된 상황에서 한 번에 모든 반복문을 빠져나가거나, 특정 반복문까지만 빠져나가고 싶을 때는 다른 방법을 사용해야 한다.
  • 이때 사용할 수 있는 방법이 바로 반복문에 이름(Label)을 설정하는 것이다.
  • 가장 바깥쪽 반복문이나 빠져나가고 싶은 특정 반복문에 이름을 설정한 후, break 키워드 다음에 해당 이름을 명시하면 된다.
  • 그러면 해당 break 키워드는 현재 반복문이 아닌 해당 이름의 반복문 바로 다음으로 프로그램의 실행을 옮겨준다.
  • 단, 이때 이름(Label)은 가리키고자 하는 반복문의 키워드 바로 앞에 위치해야 한다.
  • 이름과 반복문의 키워드 사이에 명령문이 존재하면, 자바 컴파일러는 오류를 발생시킬 것이다.


  • 다음 예제는 구구단 중에서 2단부터 4단까지를 출력하는 예제이다.


allLoop:for (int i = 2; i < 10; i++) {
  for (int j = 2; j < 10; j++) {
    if (i == 5) {
      break allLoop;
    }

    System.out.println(i + " * " + j + " = " + (i * j));
  }
}

// 2 * 2 = 4
// 2 * 3 = 6
// 2 * 4 = 8
// ...
// 4 * 7 = 28
// 4 * 8 = 32
// 4 * 9 = 36


  • 위의 예제에서 변수 i의 값이 5가 되는 순간, 해당 프로그램의 제어는 두 개의 for 문을 모두 빠져나와 종료된다.

References