5.【C语言详解】分支与循环

💦什么是语句

C语句可分为以下五类：

  • 表达式语句
  • 函数调用语句
  • 控制语句
  • 复合语句
  • 空语句

这里介绍的是控制语句。

控制语句用于控制程序的执行流程，以实现特定的功能和结构，它们具有特定的语句定义符组成，C语言有九种控制语句。

分为三类：

  1. 分支语句：if、switch语句；
  2. 循环语句：while、for、do while语句；
  3. 转向语句：break、continue、goto、return语句；

💦分支语句(选择结构)

if语句

面对选择，我们会直接想或者说：我要XXX，我不要XXX。

举个例子：

面临以下选择

  1. 好好学习—>收获满满
  2. 无所事事—>继续废柴

可以看到二者是不可兼得的，只能选择其中的一个。

那么对于计算机呢？

if的语法结构：

//一般结构
if(表达式)
	语句1;
if(表达式)
	语句2;
//多分支结构
if(表达式1)
	语句1;
else if(表达式2)
	语句2;
else
	语句3;

注意:表达式的内容只看真假，可以是一个常数，可以是一个变量。

如下图：

image-20220518224805384

由图可知：

若表达式结果为真，则对应语句执行。

那么C语言中如何表示真假？

C语言中 0为假，非0为真。

如果要执行的语句不止一条，那我们还需要将要执行的语句用大括号{}括起来。

例：

#include<stdio.h>
//代码1
int main()
{
	int age = 0;
	scanf("%d", &age);
	if (age < 18)
	{
		printf("未成年\n");
	}
	else if (age > 18 && age < 60)
	{
		printf("壮年\n");
	}
	else if (age > 60)
	{
		printf("老年\n");
	}
	return 0;
}
代码2
int main()
{
	double grade_point = 0;//初始化绩点
	scanf("%lf", &grade_point);
	if (grade_point >= 4.0 && grade_point < 5.0)
	{
		printf("优秀\n");
	}
	else if (grade_point < 4.0 && grade_point >= 3.0)
	{
		printf("一般\n");
	}
	else
		printf("差\n");
	return 0;
}

一个if与一个else匹配，如果有多个if或者else语句呢？

int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	if (a == 5)
		if (b == 2)
			printf("true");
		else
			printf("false");
	else
		printf("NULL");
	return 0;
}

输出结果：

image-20220518224814341

所以可以断定else是与第二个if匹配的。

可以看到上面代码的写法，很容易让我们产生误解，所以代码风格非常重要。

我们可以改写成以下形式：

int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	if (a == 5)
    	{
			if (b == 2)
				printf("true");
        	else 
                printf("false");
    	}
		else
        {
			printf("false");
        }
	return 0;
}

结论：else必须紧挨if后要执行的语句，且总是与最近且未匹配else的if匹配。

if语句的书写形式

//代码1
//函数体
if (1)
{
	return 1;
}
return 2;

返回值结果：

​ 1

上述代码给人模棱两可的感觉，表达不清晰，很容易产生误解。

我们来换一种写法

//代码2
	if (1)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		return 2;
	}

返回值结果：

1

显然，代码2的逻辑更加清晰，可读性更高。

结论：代码风格很重要，可读性和逻辑要好。

练习：

判断一个数是奇书还是偶数。

奇数：不可以被2整除的数。

偶数：可以被2整除的数。

能否被2整除就是我们的突破口，可以用此条件进行区分。

代码：

int main()
{
	int i = 0;
	scanf("%d", &i);
	if (i % 2 == 0)
	{
		printf("%d是偶数\n", i);
	}
	else
	{
		printf("%d是奇数\n", i);
	}
	return 0;
}

输入：3

输出：3是奇数

输入：4

输出：4是偶数

分支语句（branch），如同河流的不同支流，分支少还好，但是当分支很多的情况呢？

我们再一个一个去写就太繁琐，于是switch语句的作用就体现出来了。

switch语句

通常是多分支的，有多种情况可以选择。

例如：我们想输出今天周几。

输入1，输出周一

输入2，输出周二

输入3，输出周三

输入4，输出周四

输入5，输出周五

输入6，输出周六

输入7，输出周天

if语句实现：

int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", &day);
	if (day == 1)
		printf("周一");
	else if (day == 2)
		printf("周二");
	else if (day == 3)
		printf("周三");
	else if (day == 4)
		printf("周四");
	else if (day == 5)
		printf("周五");
	else if (day == 6)
		printf("周六");
	else if (day == 7)
		printf("周七");
	else
		printf("输入错误");
	return 0;
}

我们用if else语句实现看起来实在拖拉，且形式复杂。

使用switch语句呢？

int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", &day);
	switch (day)
	{
	case 1:
		printf("周一");
	case 2:
		printf("周二");
	case 3:
		printf("周三");
	case 4:
		printf("周四");
	case 5:
		printf("周五");
	case 6:
		printf("周六");
	case 7:
		printf("周天");		
	}
	return 0;
}

输入：5

输出：周五周六周天

与我们想要的似乎不太一样，我只想打印初周五，但是周六周天也打印出来了，可以看到，在执行完case 5后并没有跳出switch语句，而是继续执行接下来的语句，这显然不是分支。

如果我们想要执行完一个分支后立马跳出switch语句该怎么办？

在switch语句中的break

在switch语句中，我们没办法直接实现分支，必须依赖break与switch语句想结合，才能实现真正的分支。

int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", &day);
	switch (day)
	{
	case 1:
		printf("周一");
            break;
	case 2:
		printf("周二");
             break;
	case 3:
		printf("周三");
             break;
	case 4:
		printf("周四");
             break;
	case 5:
		printf("周五");
             break;
	case 6:
		printf("周六");
             break;
	case 7:
		printf("周天");	
             break;
	}
	return 0;
}

break语句的实际效果是把语句列表分成不同的分支，所有的分支都是并列的。

假如我们的需求变化，在输入1~5是输出工作日，在输入6和7后输出休息日。

思考：这还是分支吗？

//代码1
int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", &day);
	switch (day)
	{
	case 1:
		printf("工作日");
        break;
	case 2:
		printf("工作日");
        break;
	case 3:
		printf("工作日");
        break;
	case 4:
		printf("工作日");
        break;
	case 5:
		printf("工作日");
        break;
	case 6:
		printf("休息日");
        break;
	case 7:
		printf("休息日");	
        break;
	}
	return 0;
}

这样未免太麻烦了。

既然语句流会贯穿每一个case标签，那我们可以这样。

int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", &day);
	switch (day)
	{
	case 1:
	case 2:
	case 3:
	case 4:
	case 5:
		printf("工作日");
		break;
	case 6:
	case 7:
		printf("休息日");
		break;
	}
	return 0;
}

可以看到这仍然是分支，不过每一个分支的范围似乎不止是一个case，而是多个case组成的一个分支。

而将语句列表划分为每个分支的标志就是break。

switch语句一般形式：

switch(type)
{
	case 1:
	case 2:
	case 3:
	default://默认实行语句
}

需要注意的几点：

  • type只能为整数；
  • type为多少，就跳入case type分支，按照顺序执行；
  • case只决定从哪里进，不决定从哪里出；
  • case后面必须是整型常量；
  • 如果所有case都不能进入，则默认执行default，每个switch语句只能出现一个default子句；

default：可以出现在switch语句中的任何位置，而且语句流会像贯穿case标签一样贯穿default子句，若想让default子句成为一个新的分支，则也需要加break。

编程好习惯：

  • 最后一个case加上break

  • 每个switch语句都放入一个default。

注意：break只能在switch语句和循环语句中使用，且一个break只能跳出当前的循环或者switch语句。

switch语句的嵌套

例：

int main()
{
	int m = 1;
	int n = 2;
	switch (n)//case 2
	{
	case 1:
		m++;
	case 2:
		n++;
	case 3:
		switch (m)
		{
		case 1:
			m++;
		case 2:
			n++;	
		}
	default:
		printf("结束\n");
	}
	printf("m=%d n=%d ", m, n);
	return 0;
}

输出：结束

​ m=4 n=2

总结：分支语句就是将语句列表划分不同的分支，分支的大小是任意的，分支的内容也是任意的可以是一个语句，也可以是多条语句。


💦循环语句

生活中我们有每天重复循环的事情，C语言中也同样存在，当我们想重复做一件事情，那该怎么处理？

C语言当然可以实现：

  • while
  • for
  • do while

while循环

我们已经了解了if语句：

if(condition)
{
	语句;
}

当condition为真时，if后面的语句被执行，反之则不执行。

但是if后的语句只会被执行一次，假如我们想要他执行多次，那我怎么做呢？C语言给我们提供了while循环做到这件事。

//while语法
while(condition)
{
    循环语句;
}

while循环流程图：

image-20220518224832915

如何在屏幕上打印出1~10的数字？

难道要十个printf来输出吗？显然，我们拥有while后不再需要如此麻烦。

代码：

int main()
{
	int i = 1;
	while (i <= 10)
	{
		printf("%d\n", i);
		i++;
	}
	return 0;
}

可以看到我们只用了一个printf，但是利用while循环做到了与十个printf的效果。

简单了解while工作流程我们接着看：

while中的break和continue

break介绍：

#include<stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		if (i == 5)
			break;
		printf("%d ", i);
		i++;
	}
	return 0;
}

运行结果：

0 1 2 3 4

可以看到在i == 5时遇到了break循环就停止了。

结论：break可以永久终止当前循环。

continue介绍：

#include<stdio.h>
//代码1：
int main()
{
	int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		if (i == 5)
			continue;
		printf("%d", i);
		i++;
	}
	return 0;
}
//代码2：
int main()
{
	int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		i++;
		if (i == 5)
			continue;
		printf("%d ", i);
		
	}
	return 0;
}

代码1：

死循环

代码2：

输出： 1 2 3 4 6 7 8 9

看起来continue似乎不像break那么暴力直接终止循环了，但是代码2的结果却少了一个5，代码一进入了死循环。

continue的作用：终止本次循环，直接跳到下一次的循环判断位置。

总结：break永久终止循环。

continue终止本次循环，进入下一次循环判断位置。

getchar函数

作用：在输入缓冲区读取一个字符、

int getchar ( void );//函数原型

putchar函数

作用：输出一个字符。

int putchar ( int character );//函数原型

输入缓冲区是什么呢？

可以理解为一块区域用来存储我们键盘输入的数据的这么一块区域。在输入操作时，如果缓冲区有内容就直接被scanf或者getchar读走，如果缓冲区没有内容，则等待用户输入。

示例：

#include<stdio.h>
int main()
{	
	int ch = 1;
	scanf("%d", &ch);
	while ((ch = getchar())!=EOF)//将getchar得到的字符赋值给ch，判断是否与EOF相等
	{
		putchar(ch);
	}
	return 0;
}

输入：abc

输出：abc

利用getchar清理输入缓冲区

int main()
{
	char arr[10] = { 0 };
	scanf("%s", arr);
	int ch = getchar();
	printf("%d", ch);
	return 0;
}

输入： abcd

输出：10

输入：zxcv

输出：10

无论输入什么输出都是10.

这是为什么呢？明明没有输入10，却每次都会在屏幕上输出一个10。

查阅ASCII码可以看到

image-20220518224842613

10所对应的是换行符，也就是说getchar读到的是我们输入结束时敲入的回车。

于是我们面对这类问题时，可以利用getchar清理输入缓冲区。

int main()
{
	int ch = 0;
	while ((ch = getchar()) != '\n')//读取到\n时就不再读取
	{
		;
	}
	return 0;
}

如果我们想只读取输入的某一类数据，该如何处理呢？

#include<stdio.h>

int main()
{
	int ch = 0;
	while ((ch = getchar()) != EOF)
	{
        //只打印26个字母字符
		if (ch > 'a' && ch < 'z')
			putchar(ch);
	}
	return 0;
}

总结：利用循环我们可以节省很多时间，处理一些步骤相同的问题时，循环可以迅速解决这类问题。

for循环

既然已经有了while循环，为什么还会有for循环呢？

我们先看一看for循环的结构：

for(exp1;exp2;exp3)
{
	循环语句;
}

  • exp1为初始化部分，用于初始化循环变量。

  • exp2为条件判断部分，用于判断循环执行条件。

  • exp3为调整部分，用于调整循环变量。

打印出0~9的数字

我们使用while和for两种循环分别实现。

#include<stdio.h>

int main()
{
	//代码1 while
	int i = 0;	//初始化部分
	while (i < 10)//判断部分
	{
		printf("%d ", i);
		i++;	//调整部分
	}
	return 0;
}
//代码2 for
int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", i);
	}

	return 0;
}

可以看到代码1的初始化部分、条件判断部分和调整部分在for循环中都可以集成到一起，看起来更加简洁，使用起来更加方便。

for循环流程图：

image-20220518224851683

break和continue在for循环中

作用与while基本相同，但有一些微小差异

#include<stdio.h>
//break 
//代码1
int main()
{
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        if (i == 5)
            break;
        printf("%d ", i);
    }
    return 0;
}
//continue
//代码2
int main()
{
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        if (i == 5)
            continue;
        printf("%d ", i);
    }
    return 0;
}

代码1：

输出：0 1 2 3 4

代码2：

输出：0 1 2 3 4 6 7 8 9

与while中使用continue后死循环不同，这里在i==5时，continue被执行，直接跳入循环判断部分，并且i++，再次进入循环后 i !=5，于是程序正常进行下去。

结论：continue跳过的是循环体部分而不包括条件判断部分。

for的循环控制变量

建议：

  1. 不要再循环体内部改变循环变量，防止循环失去控制
  2. 建议循环控制变量的取值采用左闭右开区间
#include<stdio.h>
int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)//左闭右开更清爽
	{
		i = 1;
		printf("%d ", i);
	}
	return 0;
}//最终程序死循环了

for循环的变种

#include<stdio.h>
//变种1
//省略了初始化部分
//条件判断部分
//调整部分
int main()
{
	int i = 0;
	for (;;)//没有判断条件默认恒为真
	{
		printf("hehe\n");
	}
	return 0;
}

运行结果：

重复的打印hehe

//变种1
int main()
{
	int count = 0;
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		for (j = 0; j < 10; j++)
		{
			printf("hehe\n");
			count++;
		}
	}
	printf("%d", count);
	return 0;
}

运行结果：

打印出了100个hehe

//变种2
#include<stdio.h>

int main()
{
	int count = 0;
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (; i < 10; i++)//未初始化变量
	{
		for (; j < 10; j++)//未初始化变量
		{
			printf("hehe\n");
			count++;
		}
	}
	printf("%d", count);
	return 0;
}

运行结果：

打印出了10个hehe

可以看到虽然只是小小的改变，但引起的效果却截然不同，所以省略for循环中的表达式要慎用！

使用多个变量控制循环

#include<stdio.h>

int main()
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	for (x = 0, y = 0; x < 10 && y < 5; x++, y++)
	{
		printf("haha\n");
	}
	return 0;
}

运行结果：

打印出5个haha

练习

循环了多少次？

#include<stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	int j = 1;
	for (i = 0, j = 1; j = 2; j++)
		printf("haha\n");
	return 0;
}

答案：死循环

你做对了吗？

do while()循环

do while语句的用法

do
{
    循环体语句;
}while(condition)

执行流程：

image-20220518224906721

do while语句的特点

无论是否满地条件判断，循环体至少会被执行一次。

int main()
{
	int i = 10;
	do
	{
		printf("%d ", i);
	} while (i < 10);//不满足循环条件
	return 0;
}

运行结果：

10

do while循环中的break和continue

#include<stdio.h>
//break
int main()
{
	int i = 0;
	do
	{
		if (i == 5)
			break;
		printf("%d ", i);
		i++;
	} while (i < 10);
	return 0;
}

输出结果：

0 1 2 3 4

#include<stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	do
	{
		if (i == 5)
			continue;
		printf("%d ", i);
		i++;
	} while (i < 10);
	return 0;
}

运行结果：

死循环

可以看到do while中的break和continue的作用与while循环的基本一致。

练习

在有序数组中查找一个数

#include<stdio.h>
//二分法
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int left = 0;//要查找的范围内的左下标
	int right = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) - 1;//要查找范围内的右下标
	int k = 0;//要查找的数
	scanf("%d", &k);
	while (left <= right)
	{
		int mid = (left + right) / 2;//中间下标
		if (arr[mid] < k)//判断在哪个区间
		{
			left = mid + 1;
		}
		else if (arr[mid] > k)//判断在哪个区间
		{
			right = mid - 1;
		}
		else 
		{
			printf("found it！下标为%d", mid);
			break;
		}
	}
	return 0;
}

运行结果：

image-20220518224916736

拥有了循环和判断，我们还可以实现一个猜数小游戏：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>

void menu()//菜单
{
	printf("***************************\n");
	printf("*******1.play 2.exit*******\n");
	printf("***************************\n");
}
//游戏进行
void game()
{
	int guess = 0;
	int i = (rand() % 100) + 1;	//生成随机数1~100
	//printf("%d\n", i);测试
	while (1)
	{
		printf("猜数：\n");
		scanf("%d", &guess);
		if (i < guess)
		{
			printf("猜大了\n");
		}
		else if (i > guess)
		{
			printf("猜小了\n");
		}
		else
		{
			printf("猜对了！\n");
			break;
		}
	}
}
int main()
{
	srand((unsigned int)time(NULL));//设置种子值为一个变量
	int input = 0;	
	do
	{
		menu();
		printf("请输入：->(1/0)");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			game();
			break;
		case 0:
			printf("退出游戏\n");
			break;
		default:
			printf("请重新输入：->(1/0)\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

运行：

image-20220518224923187

💦goto语句

C语言中提供了可以随意跳转的 goto语句和标记跳转的标号。

从理论上 goto语句是没有必要的，实践中没有goto语句也可以很容易的写出代码。 但是某些场合下goto语句还是用得着的，最常见的用法就是终止程序在某些深度嵌套的结构的处理过程。

流程图：

image-20220518224930321

例如：一次跳出两层或多层循环。 多层循环这种情况使用break是达不到目的的。它只能从最内层循环退出到上一层的循环。 goto语言真正适合的场景下：

#include<stdio.h>
//跳出多重循环
int main()
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	int k = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		for (j = 0; j < 10; j++)
		{
			for (k = 0; k < 10; k++)
			{
				...
				循环语句;
                goto out;
				...
			}
		}
	}
    out：
        语句;
	return 0;
}

goto代替循环

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    char input[10] = { 0 };
    system("shutdown -s -t 60");
    
    again:
        printf("电脑将在1分钟内关机，如果输入：“不要关机”则取消关机\n 请输入:>");
        scanf("%s", input);
        if (0 == strcmp(input, "不要关机"))
        {
            system("shutdown -a");
            break;
        }
    else
    {
        goto again;//跳转到again
    }
    
    return 0;
}

总结：

  • 在明确知道循环的次数时使用for循环

  • 在循环体无论如何都至少会被执行一次时使用do while循环

  • 其他情况使用while循环

  • goto语句尽量不使用

posted @ 2022-12-04 16:40  NcPhoton  阅读(175)  评论(0)    收藏  举报