C++ 知识点选讲 3——程序基本分支结构、循环结构（if、while 等）

1 分支结构

有时候，我们会遇到一些事情：你驾驶着一辆车到了一个十字路口，如果是红灯，就停车；如果是绿灯，就通过；如果是黄灯，就减速。

那么，我们的程序如何实现呢？

有一个叫 if 的关键字，意思就是“如果”。在某些情况下，它可以和另一关键字 else 结合。对于刚刚的问题，我们写成代码就是：

if(红灯){//如果是红灯
	停车
}else if(绿灯){//否则，如果是绿灯
	通过
}else{//最后一种情况，黄灯
	减速
}

对于一串 if-else，里面的语句有这样一个特点：

int a=2;
if(a==1){
	printf("dog");
}else if(a==2){
	printf("cat");
}else if(a==3){
	printf("fish");
}else{
	printf("ant");
}

任意修改 \(a\) 的值，它只会输出一种动物的名称。即当进入一个分支时，就不会再进入同级别的分支，而是跳转到同级别分支的最后。

如何理解？再来一串代码：

int a=5;
if(a==1){
	printf("1");
}else if(a==2){
	printf("2");
}else if(a==3){
	printf("3");
}else{
	printf("4");
}
printf("5");

你可以任意修改 \(a\) 的值，运行多次后可以发现，输出只可能是 15、25、35 等，不可能是 125、14 等。

还有一些不同级别的嵌套：

int a=2,b=1;
if(a==1){
	printf("1");
}else if(a==2){
	if(b==1) printf("a");
	else printf("b");
	printf("c");
}else if(a==3){
	printf("3");
}else{
	printf("4");
}
printf("5");

此处任意修改 \(b\) 的值，发现输出只可能是 ac5、bc5，而不会是 15、abc5。读者可以自行理解。

上面代码的执行流程（\(a=2,b=1\)）：

int a=2,b=1;
if(a==1){
	printf("1");
}else if(a==2){//符合这个条件
	if(b==1) printf("a");//符合这个条件
	else printf("b");//同级的 if(b==1) 句已被执行，这一句不可能被执行
	printf("c");//输出完 a 后，执行到这里
}else if(a==3){
	printf("3");
}else{
	printf("4");
}
printf("5");//输出完 c 后，执行到这里

例题（洛谷 B2035）

题目描述

给定一个整数 \(N\)，判断其正负。如果 \(N>0\), 输出 positive ; 如果 \(N=0\), 输出 zero ; 如果 \(N<0,\) 输出 negative。

输入格式

一个整数 \(N(-10^9 \le N \le 10^9)\)。

输出格式

如果 \(N>0\)， 输出 positive;

如果 \(N=0\), 输出 zero；

如果 \(N<0\)， 输出 negative。

输入输出样例 #1

输入 #1

95

输出 #1

positive

这题就是典型的分支实现。参考代码（核心）：

long long a;
scanf("%lld",&a);
if(a==0) printf("zero");
else if(a>0) printf("positive");
else printf("negative");
return 0;  

---

2 循环结构

在 C++ 中，有两种常用的循环语句：while、for。

while 语句

我们搬出一个情景：如果一个数小于 \(n\)，那么这个数就 \(+1\)，直到这个数大于等于 \(n\) 为止。

我们难道要一个个加吗？完全不需要。使用 while 可以快速解决。

while 模版

以上述情景为例：

int num=1;//情景中的数
while(num<n){//小于 n，不符合这个条件会跳出循环
	num++;//+1
}
printf("%d",num);//执行到这里，说明这个数大于等于 n，循环已被跳出

for 语句

上述问题也可以用 for 解决。

for 模版

以上述情景为例：

int num=1;//情景中的数
for(num;/*它有一个专业的名字：循环控制变量*/ num<n/*小于 n，不符合这个条件会自动跳出循环*/; num++/*+1*/){
	continue;//该关键字用于重新循环一遍，下面的内容不会执行，跳到本次循环开始位置
}
printf("%d",num);//执行到这里，说明这个数大于等于 n，循环已被跳出

当然 for 也是有术语的：

//说的专业点，就是下面这样  
for(int i=1;/*循环控制变量，许多 OIer 喜欢用 i，第二层用 j，第三层用 k，以此类推*/ i<=n;/*循环终止条件，不符合这个条件会自动跳出循环*/ i++/*一般写循环控制变量在每次循环中的变化，这里也可以写成 ++i，看个人习惯*/){
	//循环体
}

3 关于循环的关键字

说了这么多，有什么和除 while 和 for 外关于循环的关键字呢？作用是什么？

常用的列在下面：

1. break ：退出循环。

2. continue：上面讲过，该关键字用于重新循环一遍，关键字下面的内容不会执行，跳到本次循环开始位置。

3. return 0;：大家应该很熟悉，用于终止程序，后面讲到的函数也要用到它。

4. do-while：

框架：

do{
	//循环体
}while(循环条件);

它与 while 不同的是，它不会先判断循环条件是否成立，而是会先执行完一遍循环体。

5. switch：竞赛中不常用，一般来说 if-else 可以代替它。

有问题可以评论区提问。