C语言基础——分支与循环结构(一)

2023-03-30 00:00:00 语句执行代码表达式常量

序文

欢迎阅读 霖海岛LHaisland 原创的C语言合集的第六篇文章，本文字数为4535字，全文阅读需要约15分钟。由于笔者能力有限，如有疏漏或错误的地方，希望读者朋友们不吝斧正，谢谢大家。

上篇文章地址：C语言基础——认识C语言(五)

本文开始我们介绍第二章——分支与循环结构中的分支结构。

在前文中，我们简单介绍了C语言有三大结构：顺序结构、分支(选择)结构、循环结构，从本章节开始我们对此进行详细介绍。

在这里补充一下顺序结构：

顺序结构的程序设计是简单的，只要按照解决问题的顺序写出相应的语句就行，它的执行顺序是自上而下，依次执行。

语句：

在C语言中，语句可以分为以下五类：

(1)表达式语句 (2)函数调用语句 (3)控制语句 (4)复合语句 (5)空语句(;)

分支结构(选择结构)

C语言提供了可以进行逻辑判断的语句，由这些选择语句可构成程序的选择结构，也称之为分支结构，选择结构用于判断给定的条件，根据判断的结果判断某些条件，根据判断的结果来控制程序的流程。选择结构是结构化程序设计的三种基本结构之一。

C语言中提供了两大选择语句, 分别是if和switch。

if语句

下面我们来从单选择、双选择、多选择来分别阐述if语句的使用方法。

(1)单选择：

if(表达式){  代码块;}后续代码;

解释：如果表达式为真，则执行代码块，否则不执行代码块，执行后续代码。

举例：判断19是否是3的倍数。

显然，19并不是3的倍数，所以printf语句并没有执行。

(2)双选择：

if(表达式){  代码块1;}else{  代码块2;}

解释：如果表达式为真，则执行代码块1，否则执行代码块2。

举例：输入一个数，判断其是否能被3整除。若能被3整除，则输出“Yes”，否则则输出“No”。

稍微解释一下这段代码，因为在执行if语句时，首先会计算表达式的值，如果表达式的值为零，语句不会执行，若非零，则执行语句。

补充说明一下%——整数求余运算符，在我们之前的文章也提到过。

%是求余运算10%3=1 （10/3=3·······1）。

笔者这里给出的表达式为i%3，所以当我们输入6时，6%3=0，等同于if(0)，所以表达式为假，执行代码块2。

这里我们再换一种写法：

这里笔者补全了表达式——i%3==0，也就是说当i%3的结果为0时，执行代码块1，否则执行代码块2。

读者朋友要注意这里的区别。

(3)多选择：

if(表达式1){  代码块1;}else if(表达式2){  代码块2;}else if(表达式3){  代码块3;}else{  代码块4;}

如果表达式1为真，则执行代码块1，否则判断表达式2
如果表达式2为真，则执行代码块2，否则判断表达式3
如果表达式3为真，则执行代码块3，否则执行后else中的代码块4。

注：众多的大括号中，只有一个大括号的代码块会被执行。

若前面添加的所有判断条件(else if)都不满足，才会执行else中的内容。

举例：给出一个人的BMI(体质指数)(中国标准)，判断他的体质类别是哪一种。

#include <stdio.h>int main(){  int i = ;  scanf("%d", &i);  if (i < 18.5)  {    printf("偏瘦\n");  }  else if (i >= 18.5 && i < 24)  {    printf("正常\n");  }  else if (i >= 24 && i < 28)  {    printf("超重\n");  }  else if (i >= 28 && i < 30)  {    printf("肥胖\n");  }  else if (i >= 30 && i < 40)  {    printf("重度肥胖\n");  }  else  {    printf("极重度肥胖\n");   }  return ;}

以上为示例结果，这里只作为演示，上述代码段可以将i的类型改为float类型，因为笔者使用的int(整形)并不能输入小数(可以输入小数，但是结果错误)。

输入格式也要从%d换成%f。

(4)if嵌套：

if中可以继续嵌套if, else中也可以继续嵌套if。

if (表达式1) {    语句块1;    if (表达式2)     {        语句块2;    }}else {    if (表达式3)     {        语句块3;    }    else     {        语句块4;    }}

举例：

要求用户输入一个分数，根据输入的分数输出对应的等级

80～100

良好 70～79

及格 60～69

不及格或输入错误 0～59

if需要注意的事项：

(1)当if、else、else if后面的大括号被省略时，条件成立就执行距离条件近的语句。

(2)当if else后面的大括号被省略时, else会自动和距离近的一个if匹配。

(3)C语言中分号(;)也是一条语句，称之为空语句。

(4)如果if else省略大括号，那么后面不能定义变量。

下面进行一些举例：

#include <stdio.h>int main() {      if ()      if (1)      printf("A\n");      else       printf("B\n");      else       if (1)      printf("C\n");      else      printf("D\n");}

读者朋友们可以思考一下这段代码的结果。

根据我们上面叙述过的内容，如果表达式的值为零，语句不会执行，若非零，则执行语句。当if else后面的大括号被省略时, else会自动和距离近的一个if匹配。

面对这样的代码，我们可以将相互匹配的if、else打上{}

#include <stdio.h>int main() {      if ()        {        if (1)          printf("A\n");        else           printf("B\n");        }      else         {        if (1)          printf("C\n");        else          printf("D\n");        }}

这样能够更好地理解，也间接展现了一个良好的代码风格的重要性。所以if(0)为假，执行else中的代码块，因为if(1)为真，所以输出C，结果为C。

下面我们再举几个例子

#include<stdio.h>int main(){  int age = 20;  if(age>=18)    printf("成年\n");  else    printf("未成年");  printf("不可以上网吧");}

结果如下：

这里为什么age=20，还不可以上网吧呢？

当if、else、else if后面的大括号被省略时，条件成立就执行距离条件近的语句，所以else控制的只有第9行。

下面我们再举一个例子：

#include<stdio.h>int main(){    if (1 > 2);    {        printf("1 > 2");    }    return ;}

这里我们需要注意，if(1>2)后存在一个;(空语句)，所以这里默认省略了大括号，所以if执行距离近的语句，也就是空语句。所以无论if中表达式的条件是否成立，下面的printf不受其影响。结果如下：

下面我们再来举一个例子：

#include<stdio.h>int main(){    int a = 8;    if (a = 10)    {        printf("Test\n");        printf("%d", a);    }    return ;}

请思考输出结果，结果如下：

这里我们需要注意：

“=”：表示赋值运算符，表示将“=”右边的值赋值给左边。

双等号“==”是逻辑判断运算符，表示将“==”左右的值进行比较。

所以当我们遇到比较一个常量等于或者不等于某一个常量的时候，可以将常量放在前面。（良好代码风格）

这样即使没有写双等号，编译器也会报错，来提醒我们。

对if语句的一些补充：

if(条件表达式)其后没有分号。一般来说，有"{}"就没有";"，有";"就没有"{}"
if语句所控制的语句如果是一条语句，我们可以不写大括号。
如果控制的是两条以上的语句，必须加大括号。
if语句的控制体没有加大括号是其后跟的一条语句。

建议：永远加上大括号。避免不必要的错误。

该表达式通常是逻辑表达式或关系表达式，但也可以是其它表达式，如赋值表达式等，甚至也可以是一个变量。例如：if(a=5) 语句；if(b) 语句；都是允许的。只要表达式的值为非0，即为“真”。如在:if(a=5)中表达式的值永远为非0，所以其后的语句总是要执行的，当然这种情况在程序中不一定会出现，但在语法上是合法的。

所以请读者朋友们再次注意=和==的区别。

Switch语句：

switch语句也是一种分支语句。常常用于多分支的情况。

当分支过多时，用 if else 处理会不太方便，而且容易出现 if else 配对出错的情况。

switch语句使用格式：

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n:    语句n;    break;default:    语句n + 1;    break;}

语义：

计算"表达式"的值, 逐个与其后的"常量表达式"值相比较,当"表达式"的值与某个"常量表达式"的值相等时, 即执行其后的语句, 然后跳出switch语句

如果"表达式"的值与所有case后的"常量表达式"均不相同时,则执行default后的语句。

示例：实现用户输入一个数字来判断今天是星期几。

#include <stdio.h>int main() {    int a;    printf("Input integer number:");    scanf("%d", &a);    switch (a) {    case 1: printf("Monday\n"); break;    case 2: printf("Tuesday\n"); break;    case 3: printf("Wednesday\n"); break;    case 4: printf("Thursday\n"); break;    case 5: printf("Friday\n"); break;    case 6: printf("Saturday\n"); break;    case 7: printf("Sunday\n"); break;    default:printf("error\n"); break;    }    return ;}

结果示例：

可以看见，当我们输入1时，也就将1赋给了变量a，对应着case1，于是输出了Monday。

当我们输入8时，与所有的case后的常量表达式均不相同，于是执行default下的error。

switch注意事项如下：

switch条件表达式类型必须是整形，或者是可以被提升为整形的值。

case的值只能是常量(常量表达式)，并且必须是整形，或者是可以被提升为整形的值(指char、short)。例如case 'a'。

case的值不能重复，例如在一段switch中出现两个case1。

switch只要与任意一个case匹配后，其他的case和default都会失效。所以case和default后如果没有break就会出现穿透问题。

switch中，default可以省略，default也不需要放在所有的case之后，只有与所有case不匹配后才会执行default。

这里读者朋友们可能会对break、default感到疑惑，现在我们来解释。

break语句(四大跳转语句之一)

break 在一些计算机编程语言中是保留字，其作用大多情况下是终止所在层的循环。在 C语言的 switch（开关语句）中，break 语句还可用来在执行完一个 case（分支）后立即跳出当前 switch 结构。在某些程序调试过程中则使用break设置断点。

break语句的特点：

break如果用于循环是用来终止所在层循环的；
break如果用于switch，则是用于终止switch；
break不能直接用于if，除非if属于循环内部的一个子句；

像这里，当switch(1)已经与case1匹配，所以剩下的case与default失效(不具有匹配效果)，内部的语句都会执行，直到遇到break或者将整体的switch语句执行完毕，才会结束。

举例：

当我们在case5后加上break，虽然我们输入的是1，但是遇到了break，在case5的Friday后停了下来。

这里请读者朋友们思考一下，既然我们知道了break的作用，那我们如果想实现输入1-5输出weekday，输入6-7输出weekend，该怎么做呢？

代码如下：

#include <stdio.h>int main(){    int day = ;    switch (day)    {        case 1:        case 2:        case 3:        case 4:        case 5:            printf("weekday\n");            break;        case 6:        case 7:            printf("weekend\n");            break;    }    return ;}

break语句的实际效果是把语句列表划分为不同的分支部分。

良好习惯：在后一个case语句的后面加上一条break语句。(之所以这么写是可以避免出现在以前的后一个case语句后面忘了添加break语句)

当我们下一节说到循环结构时，会再叙述break语句的作用。

default子句

如果表达的值与所有的case标签的值都不匹配怎么办？

其实也没什么，结果就是所有的语句都被跳过而已。

程序并不会终止，也不会报错，因为这种情况在C语言中并不认为是个错误。

但是，如果你并不想忽略不匹配所有标签的表达式的值时该怎么办呢？

你可以在语句列表中增加一条default子句，

把"default: "写在任何一个case标签可以出现的位置。

当switch表达式的值并不匹配所有case标签的值时，这个default子句后面的语句就会执行。

所以，每个switch语句中只能出现一条default子句。

但是它可以出现在语句列表的任何位置，而且语句流会像执行一个case标签一样执行default子句。

在每个switch语句中都放一条default子句是个好习惯，甚至可以在后边再加一个break。

对switch语句的一些补充：

switch语句也是一个典型的以空间换时间的例子。

Q：那么，我们什么时候用if，什么时候用switch呢？

A：if else if 针对于范围的多路选择；switch 是针对点的多路选择。

至此我们已经了解分支(选择)结构的大致内容。

由于篇幅有限，下一次内容我们将分享循环结构的内容。

如果您在阅读中发现内容错误或者有好的想法以及建议，欢迎在公众号内给我们留言，我将不胜感激！

感谢您能够阅读到这里，我们下次再会！

编辑：霖海岛LHaisland

审核：霖海岛LHaisland

图文来源：霖海岛LHaisland

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