第3章 分支结构程序设计

运行环境以Dev-C++、Visual Studio 2022、MacOS的命令行和Xcode为主

1.关系表达式和逻辑表达式

  • 1.1 关系运算

    • 对两个数据值的大小进行比较的运算。判断它们是否符合给定条件：若符合，则结果为1（即真）；否则结果为0（即假）

    • 用关系运算符连接两个表达式组成的式子称为关系表达式。一般情况下，关系运算符的优先级(6 7)低于算术运算符(1 3 4），高于赋值运算符(14)

    • 同优先级的关系运算符同时出现时从左向右进行运算，如a != b == c等价于 (a != b) == c

    • 表达式的值为真时结果为1，表达式的值为假时结果为0，例如x=(3>2);x的值为1；x=(3<2)；x的值为0。

    关系运算符 含义 优先级
    < 小于 6
    <= 小于或等于 两者满足其一即可 6
    > 大于 6
    >= 大于或等于 两者满足其一即可 6
    == 等于 7
    != 不等于 7

    • 案例分析

      • 1.假设整型变量a、b、c的值为1 2 2，分析关系表达式a < b < c的执行结果
      // 1.在数学中，表达式 a < b < c 中是不成立的，因为1 < 2 < 2不成立
// **2.在C语言中，表达式 a < b < c 中存在两个优先级相同的关系运算符 < ，会按照从左往右的顺序计算**
// 2.1 首先计算 a < b 的值，即1 < 2，结果为真，这样表达式 a < b < c 就转换为 1 < c
// 2.2 然后计算 1 < c 的值，即1 < 2，结果为真
// 2.3 综上，表达式 a < b < c 的执行结果为真，即1

      • 2.现有变量age，若age在18-28之间为"青年"，用关系表达式表示"青年"的年龄范围
      // 正确写法：age >= 18 && age <= 28
// 错误写法：18 <= age <= 28，当 age=10 时，不符合"青年"的标准，但程序会打印青年。具体原因可参考上一题

      • 3.关于"=="的代码书写技巧
      int num = 3;
if(num == 5) {
    printf("Y\n");
}

// 上述代码若将"=="误写为"="，编译器不会报错，但存在逻辑错误，因为程序的本意为判断num与5的值是否相等
int num = 3;
if(num == 5) {
    printf("Y\n");
}

// 如何避免上述错误，在写带有"=="的简单关系表达式时(只有一个变量和一个值)，左边写常量，右边写变量。这样如果"=="误写为"="，编译器会直接报错
int num = 3;
if(num == 5) {
    printf("Y\n");
}

  • 1.2 逻辑运算

    运算符 含义 优先级 结合方向 备注
    ! 逻辑非 2 右 单目运算符
    && 逻辑与 11 左 双目运算符
    逻辑或 逻辑或 12 左 双目运算符

    • 用逻辑运算符连接若干个表达式组成的算式称为逻辑表达式，根据运算符的优先级确定表达式的运算顺序

    • 基本运算特征

      • A&&B 只有在A和B均为真时结果才为真，否则结果为假

      • A||B 只有在A和B均为假时结果才为真，否则结果为真

      • !A 若A为真，则结果为假，否则结果为真

    • 短路运算特征

      • 若A为假，则A&&B的结果一定为假，B不会参与运算（注意B含++、--的场景）

        • 例如int a = 0, b = 4; a&&++b;执行完后b的值仍为4

      • 若A为真，则A||B的结果一定为真，B不会参与运算（注意B含++、--的场景）

        • 例如int a = 1, b = 0; a||b++;执行完后b的值仍为0

2.条件语句

  • 2.1 if语句

    • 一般形式
    if (表达式) {
    语句;
}

// 空语句
if (表达式) {
    ;
}

// 与上述空语句等价
if (表达式) ;

    • 执行逻辑：先对"表达式"求值，如果计算结果非0（为真），则执行其后的"语句"，否则（即表达式的值为0）跳过其后的"语句"

    • 注意事项

      • 1."表达式"的类型可以为任何类型的表达式，理论上只要有值就可以

        • if(a == b) { 语句; } 只有在变量a和b的值相等时，才会执行"语句"

        • if(a = b) { 语句; } 将b的值赋值给a，整个"表达式"的值即a的值。若b = 0，则不执行"语句"；若b != 0，则执行"语句"

        • if(a) { 语句; } 若a = 0，则不执行"语句"；若a != 0，则执行"语句"

      • 2.区分表达式的值和变量的值，两个不一定相同。如表达式a=0的值为0，变量a的值也为0

      • 3.无论"语句"是单条语句还是复合语句，建议都把{}加上，以提升程序可读性，尤其是在后面复杂的选择结构中

      • 4.空语句，在一般格式部分已说明

    • 案例分析

      • 1.输入一个成绩score，如果成绩大于60，则显示"通过"，否则不显示
      // 课本上的代码结构不严谨，按照以下代码书写
#include <stdio.h>
int main(){ 
    int  score = 0;
    printf("input score:");
    scanf("%d", &score );
    if(score >= 60) {
	    printf("通过\n");
    }
}

  • 2.2 if...else语句

    • 一般格式
    if (表达式) {
    语句1;
}
else {
    语句2;
}

// 空语句
if (表达式) {
    ;
}
else {
    ;
}

// 与上述空语句等价
if (表达式) ;
else ;

if (condition) {
    return x;
}
return y;

// 与上述不带else的代码段等价
if (condition) {
    return x;
}
else {
    return y;
}

    • 执行逻辑：先对"表达式"求值，如果计算结果非0（为真），则执行"语句1"，否则（即表达式的值为0）执行"语句2"

    • 注意事项

      • 1."语句1"和"语句2"可以是简单语句或复合语句，两者若有多条（不低于2）语句，应当加上{}。否则可能会报错，'else' without a previos 'if'(else 找不到前方的if)

      • 2.建议使用{}并使用缩进格式，以提高程序可读性

      • 3.空语句即花括号中只有一个分号;，没有其他内容

    • 案例分析

      • 1.输入一个成绩score，如果成绩大于60，则显示"通过"，否则显示"未通过"
      #include <stdio.h>
int main(){ 
    int  score = 0;
    printf("input score:");
    scanf("%d", &score);
    if(score >= 60) {
	    printf("通过!\n");
    }
    else { // 执行此分支的前提为：score < 60
        printf("未通过, 继续努力!\n")
    }
}
      • 2.输入年龄的值，如果低于18岁，打印未成年；否则打印已成年，可以打游戏
      // 错误示例，即使age = 10也会打印"可以打游戏"，通过调试找出程序的bug
#include <stdio.h>
int main(){ 
    int  age = 0;
    scanf("%d", &age);
    if(age < 18) 
        printf("未成年!\n");
    else
        printf("已成年!\n");
        printf("可以打游戏!\n");
}

// 原因在于最后一条printf()语句不属于if...else结构，是独立的

  • 2.3 if语句的嵌套

    • 一般格式
    if (表达式1) {
    语句1;
}
else if (表达式2) {
    语句2;
}
else if (表达式3) {
    语句3;
}
else {
    语句4;
}

// 空语句
if (表达式1) {
    ;
}
else if (表达式2) {
    ;
}
else if (表达式3) {
    ;
}
else {
    ;
}  

// 与上述空语句等价
if (表达式1) ;
else if (表达式2) ;
else if (表达式3) ;
else ;

    • 执行逻辑

      • 1.先对表达式1求值，如果计算结果非0（为真），则执行"语句1"，随后执行if嵌套后方的语句；否则进入第2步

      • 2.计算表达式2的值，如果计算结果非0（为真），则执行"语句2"，随后执行if嵌套后方的语句；否则进入第3步

      • 3.计算表达式3的值，如果计算结果非0（为真），则执行"语句3"，随后执行if嵌套后方的语句；否则进入第4步

      • 4.执行"语句4"

    • 注意事项

      • 1."语句1"到"语句4"只有可能执行其中一个，因为表达式本身就是互斥的

      • 2.建议使用{}并使用缩进格式，以提高程序可读性

      • 3.在嵌套的if语句中，else与其上最接近的不曾与else配对的if配对，除非用花括号来改变，如以下程序段

      // 程序段1  else与内层if配对
if (x > 7) {
    if(x < 13) {   // 执行前提：x > 7 && x < 13
        printf("Left!\n");
    }
    else {        //执行前提：x >= 13
        printf("Right!\n");
    }
}

// 程序段2  else与外层if配对
if (x > 7) {
    if(x < 13) {    // 执行前提：x > 7 && x < 13
        printf("Left!\n");
    }
}
else {         // 执行前提：x <= 7
    printf("Right!\n");
}

    • 案例分析

      • 1.现有分段函数，当x < 1时，y = x；当1 =< x < 10时，y = 2x - 1；当x >= 10时，y = 3x - 10。编写程序输入x的值，输出对应y值
      // 题目共有3种不同的情况，应当选择if...else if...else多分支结构
#include<stdio.h>
int main(){ 
    float x = 0.0f, y = 0.0f;
    printf("input x:");
    scanf("%f", &x );
    if(x < 1) {
        y = x;
    }
    else  if(x < 10) { //隐含条件:x >= 1
        y = 2 * x -1;
    }
    else { //隐含条件:x >= 10
        y = 3 * x -10;
    }
    printf("y值为：%.2f\n", y );
}

  • 2.4 条件表达式：又称三目运算符，由?和:组成，要求有三个运算对象

    • 一般格式：表达式1 ? 表达式2 : 表达式3;
    t = A ? B : C  // 若A的结果为真（或非0），则将B的值赋值给t；若A的结果为假（或0）则将A的值赋值给t

    • 执行逻辑

      • 若表达式1的结果为真或非0，则条件表达式的值等于表达式2的值

      • 若表达式1的结果为假或零，则条件表达式的值为表达式3的值

    • 注意事项

      • 1.一条语句实现求两个数中较大的数：m = (x > y) ? x : y; 若x > y，则将x的值赋值给变量m，否则将y的值赋值给变量m。实际上就是简化版的if...else...语句

      • 2.优先级：条件运算符的优先级(13)高于赋值运算符(14），低于关系运算符(6 7)和算术运算符(1 3 4）

      • 3.结合性：右结合性，即自右向左，可理解为先从右边开始加括号。如 a == b ? (c = 0) : a > b ?(c = 2) : (c = -2) 等价于 a == b ? (c = 0) : (a > b ? (c = 2) : (c = -2))

    • 案例分析

      • 1.输入一个字母，判断它是否为大写英文字母，若是则转换为小写字母
      #include <stdio.h>
int main() {
    char ch = 0;
    printf("input ch:");
    scanf("%c", &ch);
    ch = (ch >= 'A' && ch <= 'Z'? ch + 32 : ch);  // (ch >= 65 && ch <= 90) || (ch >= 97 && ch <= 122)
    printf("%c\n", ch);   // putchar(ch);
    return 0;
}

3.多分支语句

  • 3.1 一般格式
switch (表达式) {
    case 常量表达式1:  // 'A' 2 3 4 2+3  'A'+1
        语句部分1;
        [break;]
    case 常量表达式2:
        语句部分2;
        [break;]
    case 常量表达式n:
        语句部分n;
        [break;]
    [default:  // 前面的n个实例都没匹配，就执行default语句
        语句部分n+1;]
}

  • 3.2 执行逻辑

    • 1.计算switch语句括号中的表达式

    • 2.将计算的结果依次与各case后的值比较

      • 一旦匹配成功，则马上执行相应的“语句部分”，若遇break，结束switch语句

      • 若均不匹配，则执行default（若有的话）后的语句部分

  • 3.3 注意事项

    • 1.[]内的语句为可选部分，switch后方的表达式一般是整形表达式或字符型表达式

    • 2.case标号是整型数（包括字符型）或整型常量表达式，不能是变量，每一个case常量表达式的值必须互不相同，以下示例均错误

    case 1.5: printf("hello");  // 1.5是浮点数，C语言中的浮点数大都是约数
case 2:
case 1+1:  // 即case 2

int n = 4;
case n:  // n为变量，不是常量

    • 3.执行break后，程序流程跳出（结束）switch结构，转而执行switch结构后面（右花括号}之后）的第一条语句

    • 4.若程序中相匹配的分支部分没有break语句，将会继续执行下一个case语句后面的程序段（即使此时case后方的常量表达式与switch后方的表达式结果不同），一直到出现break语句或switch结束为止

    • 5.case作为程序数据流的入口，break作为程序数据流的出口

    • 6.若没有default语句，最后一个case语句建议加上break，防止后续再加case语句导致不能跳出的情况；建议写上default语句，同时后方也加上break

    • 7.switch语句允许嵌套

  • 3.4 案例分析

    • 1.根据考试成绩的等级（A、B、C、D），输出“优秀”“良好”“及格”和“不及格”等评语
     // 分析：由于本题共有4种情形，属于多分支，故选用switch结构
// 错误代码示范
#include <stdio.h>
int main() {
    char grade = 0;
    printf("input grage A、B、C or D:");
    scanf("%c", &grade);
    switch(grade) {
        case 'A':
            printf("优秀\n");
        case 'B':
            printf("良好\n");
        case 'C':
            printf("及格\n");
        case 'D':
            printf("挂科\n");
    } 
    return 0;
}
// 输入：C
// 输出为：及格
//        挂科
// 当匹配上某条case语句中的常量后，因为不存在break，所以会按照顺序执行后面的所有语句，直到遇到break或者程序末尾才结束程序
// 输入的C会先与case 'C'语句块匹配上，后面会继续匹配上case 'D'及其语句块，因此"挂科"也会被打印 


// 正确代码示范
#include  <stdio.h>
int main(){
    char grade = 0;
    printf("input grage A、B、C or D:");		
    grade = getchar();  // scanf("%c", &grade);
    switch (grade) {
        case 'A':
            printf("优秀 \n");
            break;
        case 'B':
            printf("良好 \n");
            break; 
        case 'C':
            printf("及格 \n");
            break;
        default:
            printf("不及格 \n");
            break;
    }
    return 0;
}
    • 2.多个switch标号共用一组语句
    #include <stdio.h>
int main() {
    char grade = 0;
    printf("input grage A、B、C or D:");		
    grade = getchar();  // scanf("%c", &grade);
    switch (grade) {
        case 'A':
        case 'B':  // 只管匹配，不管打印
        case 'C': 
            printf("及格\n");
            break;
        case 'D':
            printf("不及格\n");
            break;
        default:
            printf("输入数据错误\n");
            break;
    }
    return 0;
}
    • 3.输入一个1-7的正整数，打印星期几。如输入3，打印星期三。若超出范围，则提示"输入错误"
    // 分析：由于本题共有7种情形，属于多分支，故选用switch结构
#include <stdio.h>
int main() {
    int day = 0;
    scanf("%d", &day);
    switch(day) {
        case 1:
            printf("星期一\n");
            break;
        case 2:
            printf("星期二\n");
            break;
        case 3:
            printf("星期三\n");
            break;
        case 4:
            printf("星期四\n");
            break;
        case 5:
            printf("星期五\n");
            break;
        case 6:
            printf("星期六\n");
            break;
        case 7:
            printf("星期天\n");
            break;
        default:
            printf("输入错误\n");
            break;
    }
    return 0;
}
    • 4.输入一个1-7的正整数，如果输入的是1、2、3、4、5，则打印"weekday"，输入6、7则打印weekend。若超出范围，则提示"输入错误"
    // 分析：由于本题共有2种情形，但输入情况有7种，选用switch结构。多个switch标号共用一组语句
#include <stdio.h>
int main() {
    int day = 0;
    scanf("%d", &day);
    switch(day) {
        case 1:
        case 2:
        case 3:
        case 4:
        case 5:
            printf("weekday\n");
            break;
        case 6:
        case 7:
            printf("weekend\n")
        default:
            printf("输入错误\n");
            break;
    }
    return 0;
}

4.分支结构程序设计

  • 1.从键盘输入两个整数，输出其中最大者
// 方法1：使用if...else...语句（推荐）
#include <stdio.h>
int main(){	
    int a = 0, b = 0, max = 0;
    printf("input a、b:");
    scanf("%d %d", &a, &b);
    if (a > b) {
        max = a;
    }
    else {
        max = b;
    } 
    printf("两者中最大值为：%d", max );
    return 0;
}

// 方法2：使用条件表达式（推荐）
#include <stdio.h>
int main(){	
    int a = 0, b = 0, max = 0;
    printf("input a、b:");
    scanf("%d %d", &a, &b);
    max = a > b? a : b;
    printf("两者中最大值为：%d", max );
    return 0;
}

// 方法3：使用两个并列的if语句（不推荐）
#include <stdio.h>
int main(){	
    int a = 0, b = 0, max = 0;
    printf("input a、b:");
    scanf("%d %d", &a, &b);
    if (a > b) {
        max = a;
    }
    if (a <= b) {
        max = b;
    } 
    printf("两者中最大值为：%d", max );
    return 0;
}
  • 2.从键盘输入两个整数，从小到大输出
#include <stdio.h> 
int main() {    
    int  a = 0, b = 0, tmp = 0;
    printf("input a、b:");
    scanf("%d %d", &a, &b);
    if (a > b) {
        tmp = a; 
        a = b;
        b = tmp;
    }
    printf("%d, %d", a, b);
    return 0;
}

// 代码借助中间变量tmp完成变量a、b值的交换。除此之外，还可以直接基于变量a、b作“加减”的方式完成，代码为：a = a + b; b = a - b; a = a - b;
  • 3.编写一个程序，判断一个字符是否为英文字母
#include <stdio.h>
int main() {
    char ch = 0;
    printf("input ch:");
    scanf("%c", &ch);  // ch = getchar();
    if ((ch >= 'A' && ch <= 'Z') || (ch >= 'a' && ch <= 'z')) {
        printf("%c是英文字母\n", ch );
    }
    else {
        printf("%c是其他字符\n", ch );
    }
    return 0;
}

  • 4.已知区域A是由半径为1的圆和半径为2的圆所围成的圆环。编写程序，输入x、y，若点(x, y)在圆环内，则输出TRUE；否则输出FALSE

    • 分析：题目的重点在于如何用数学表达式来表示圆环区域A

      • 圆心在原点，半径为r的圆的标准方程为x^2+y^2=r^2，因此圆心为原点，半径为1和2的圆可用方程x^2+y^2=1和x^2+y^2=4来表示
      • 又因为区域A在内圆之外（x^2+y^2>=1），且在外圆之内（x^2+y^2<=4），则A可用1 <= x^2+y^2 <= 4来表示，转换为C语言表达式即为(x * x + y * y >= 1)&&( x * x + y * y <=4)

    image

#include <stdio.h>
int main() {
    int b = 0;
    float x = 0.0f, y = 0.0f, z = 0.0f;
    printf("input x、 y:"); 
    scanf("%f %f", &x, &y);
    z = x * x + y * y;
    b = (z >= 1) && (z <= 4); 
    if(b){
        printf("TRUE\n");
    }
    else{
        printf("FALSE\n");
    }
    return 0;
}
posted @ 2025-03-12 14:35  pycoder_666  阅读(72)  评论(0)    收藏  举报