分支与循环
前言
大家好,经过前段时间的学习,我相信大家对C语言的相关知识点有了一个初步的认识了,接下来我会将前面所学的内容进行一个梳理、汇总成一个总集篇。今天是这个篇章的第一篇——分支与循环语句,今天我将用这一篇的内容讲完分支与循环语句的相关内容。
一、什么是C语言?
C语言是一门 结构化 的程序设计语言。
二、C语言有哪些结构?
在我们生活中有三种结构:
1.顺序结构:从开始一直到结束,按部就班的完成任务;
2.选择结构:开始后会面临多种情况需要进行判断,做出选择,每个选择都可能产生不同的结果;
3.循环结构:开始后会因为某些原因,需要一只重复去做一件事,除非中途出现了其它的情况不得不停止,否则会一直持续到完成某种条件才能停止。
三、语句
(一)什么是语句?
在C语言中,由一个分号";"隔开的,就是一条语句。
1.分类:
C语句可分为以下五类:
(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;
本篇介绍的是控制语句。
2.控制语句:
定义
用于控制程序的执行流程,以实现程序的各种结构方式,它们由特定的语句定义符组成,C语言有九种控制语句。
分类:
1.条件判断语句也叫分支语句:if语句、switch语句;
2.循环执行语句:do while语句、while语句、for语句;
3.转向语句:break语句、goto语句、continue语句、return语句。
(二)分支语句
在C语言中,选择结构的体现就是选择语句,也叫分支语句。
选择语句是指在我们做一件事情时可能会因为我们做出的决定或者行动不同而产生多种情况,如:现在我们好好读书,我们就能考上清华北大,如果我们不好好读书,我们只能去烤地瓜。
当然有时候我们的选择不一定只有两种,可能还会出现三种及以上的情况,这些都是选择。下面我们来介绍一下在计算机里是如何描述这些选择的。
if语句
1.if语句的语句结构
代码语言:javascript复制//if语句语法结构;
//单if语句;
if (表达式)//表达式结果为真,则执行语句,否则,不执行;
{
语句;
}
//if ……else语句;
if (表达式)//表达式结果为真,则执行语句1;
{
语句1;
}
else//表达式结果不为真,则执行语句2;
{
语句2;
}
//if……else if……else多分支语句;
if (表达式1)//表达式1结果为真,则执行语句1;
{
语句1;
}
else if (表达式2)//表达式2结果为真,则执行语句2;
{
语句2;
}
else//表达式1/2结果都不为真,则执行语句3;(注:可以省略)
{
语句3;
}
2.补充知识点:
(1)C语言中的真假判断
在C语言中判断真假:0为假,非0为真;
(2)在if语句中多个判断条件的书写形式
在if语句中判断对象有2个及以上的话,不能直接写为a>b>c这种形式,因为此时计算机的运行顺序是先判断啊a>b,结果为真则判断1>c,这里的1就是a>b的判断结果,结果为假,则判断0>c,这里的0就是a>b的结果,所以我们应该采用逻辑操作符来进行描述,如:a>b && b>c;
(3)变量与常量作为判断对象的书写形式
判断对象如果是变量和常量之间的判断,建议写成常量判断变量,如i == 5可以将这个表达式写成5 == i;
(4)if语句中代码块的使用
在if语句中,如果判断为真时,执行的语句只有一项,则代码块也就是大括号{}可以省略;
有多项执行语句时,需要加上代码块,如:
代码语言:javascript复制//单个语句需要执行;
if (condition)//condition——条件
语句1;
//多个语句需要执行;
if (condition)
{
语句1;
语句2;
……
}
建议大家不管是要执行一个语句还是执行多个语句,都要加上代码块,养成良好的编码习惯;
(5)在if语句中,else遵循就近原则
这里的就近是指离else最近的且未被搭配的if进行搭配:
代码语言:javascript复制//else遵循就近原则
if (condition1)//在此情况下,没有对应的else与之搭配;
if (condition2)//在此情况下,下面的else与之搭配;
语句1;
else//在此情况下,else与第二个if搭配;
语句2;
这种结构叫做if嵌套,将第二个if语句嵌套在第一个if语句内,这里我们举例来进一步理解:
这里我们可以看到,第一个else与第二个if在同一列,第二个else与第一个if在同一列,这个语句翻译过来就是:如果在满足a>b的前提下,还满足b>c,则打印min=c,如果在满足a>b的前提下不满足b>c,则打印min=b;如果不满足a>b的前提,则打印无法判断。
(6)在多分支语句中,else可以省略
代码语言:javascript复制//多分支语句可以省略else
//双分支语句
if (condition)
{
语句1;
return 0;
}
语句2;
//三分支及以上语句1
if (condition1)
{
语句1;
return 0;
}
else if (condition2)
{
语句2;
return 0;
}
语句3;
//三分支及以上语句2
if (condition1)
{
语句1;
}
else if (condition2)
{
语句2;
}
这里我们举几个例子分别来验证一下:
双分支语句:
代码语言:javascript复制#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
int x = 3, y = 2;
if (x > y)
{
printf("max=%dn", x);
return 0;
}
printf("max=%dn", y);
return 0;
}
在这个代码中我们可以看到此时代码里只有if条件判断,但是在if执行语句中插入了return 0;
此时x>y正常执行if执行语句,但是我们可以看到if语句外的执行语句并未被执行;
这里我们可以看到,此时x<y,执行的是if语句外的执行语句,在这种情况下,此时的语句结构就等价于if……else,只不过是省略了else。下面我们来看看多分支语句:
多分支循环1:
代码语言:javascript复制#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
//比较三个数的大小
int a = 2, b = 1, c = 3;
if (a > b && b > c)
{
printf("max=%dn", a);
printf("a>b>c");
return 0;
}
else if (a > c && c & b)
{
printf("max=%dn", a);
printf("a>c>b");
return 0;
}
else if (b > a && a > c)
{
printf("max=%dn", b);
printf("b>a>c");
return 0;
}
else if (b > c && c > a)
{
printf("max=%dn", b);
printf("b>c>a");
return 0;
}
else if (c > a && a > b)
{
printf("max=%dn", c);
printf("c>a>b");
return 0;
}
printf("max=%dn", c);
printf("c>b>a");
return 0;
}
在这个代码中,我们看到所有的分支里都插入了return 0,同样的,最后也是没有else;
这里我们可以看到,程序正常比较三个数的大小,并且最后一种可能也没有因为省略了else而打印,下面我们再来看最后一种情况:
多分支循环2:
代码语言:javascript复制#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
//比较三个数的大小
int a = 2, b = 1, c = 3;
if (a > b && b > c)
{
printf("max=%dn", a);
printf("a>b>c");
}
else if (a > c && c & b)
{
printf("max=%dn", a);
printf("a>c>b");
}
else if (b > a && a > c)
{
printf("max=%dn", b);
printf("b>a>c");
}
else if (b > c && c > a)
{
printf("max=%dn", b);
printf("b>c>a");
}
else if (c > a && a > b)
{
printf("max=%dn", c);
printf("c>a>b");
}
else if (c > b && b > a)
{
printf("max=%dn", c);
printf("c>b>a");
}
return 0;
}
在这次的代码中,我们可以看到此时的分支全部通过else if进行条件判断,同样也没有else;
此时程序正常比较3个数的大小。
现在我们来对可以省略else的情况做个总结:
- 在多分支语句中,如果执行语句里带有转向语句如return语句,则不满足判断条件需要执行else语句时,else可以省略;
- 在多分支语句中,在不需要用到else判断条件的情况下,可以省略else。
if语句到这里就全部介绍完了,下面我们将开始介绍第二个选择语句——switch语句。
Switch语句
switch语句也是一种分支语句,常用于多分支的情况。
在前面我们在介绍if语句时提到了多分支的if语句if……else if……else if……else,大家也能在前面的内容感受到,为了写完多分支的情况,常常会写一大堆带码,这种形式太复杂了,为了使多分支语句简单化,这时我们就得有不一样的语法形式——switch语句。
1.switch语句的语句结构
代码语言:javascript复制//switch语句的语句结构
switch (整型表达式)
{
case 整型常量表达式:
语句;
}
这里我们来用一个例子说明这个语句结构;
代码语言:javascript复制#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int a = 0;
scanf("%d", &a);
//打印一周七天的对应名称
switch (a)
{
case 1:
printf("礼拜一n");
case 2:
printf("礼拜二n");
case 3:
printf("礼拜三n");
case 4:
printf("礼拜四n");
case 5:
printf("礼拜五n");
case 6:
printf("礼拜六n");
case 7:
printf("礼拜天n");
}
return 0;
}
这段代码的意思是输入一个数并将此数赋值给变量a,判断整型变量a,当a为1时打印礼拜一,当a为2时打印礼拜二……,下面我们输入2,看是否能将礼拜二打印出来:
这里我们可以看到,我们在输入2之后不仅礼拜二被打印出来了,而且礼拜三到礼拜天都被打印出来了,这并不是我们需要的结果,我们应该怎样去修改呢?
2.switch语句中的break
不知道大家对if语句中的总结还有没有印象,在多分支if语句中,如果我们想省略else,那我们应该在执行语句中加入转向语句,在if语句中我们尝试着加入了return 0,结果成功省略了else,那这里我们要加入什么呢?我就不卖关子了,在switch语句中,我们在case的执行语句中应该加入一个break——终止、停止,这样我们就能让语句的每一项分支给独立起来,如下图所示:
这里大家就可以看到,我们在输入3后,它只打印了我们需要的礼拜三,这里我们可以总结一下switch语句的完整结构:
代码语言:javascript复制//switch语句结构
switch (整型表达式)
{
case 整型常量表达式:
语句;
break;
}
我们在使用的时候,有几种情况,那我们就可以写几种case,下面我们来试一下将1~5的结果都打印成工作日,将6~7的结果都打印成休息日,我们来编写一下代码:
代码语言:javascript复制#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int a;
scanf("%d", &a);
switch (a)
{
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;
}
按照上面的格式,咱们编写出来是这样的代码,但是这时我们来思考一个问题,它们这样写与if……else if……else的写法有区别吗?前面我们也提到了switch语句是为了简化多分支语句的一种新的语法形式,但是像这样的话,并没有起到简化的作用呀。大家都有看到,在switch语句中情况1~5的执行语句是相同的,情况6~7的执行语句是相同的,那我们不妨来尝试一下将这些语句给合并起来:
代码语言:javascript复制#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int a;
scanf("%d", &a);
switch (a)
{
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;
}
简化之后代码就简洁了很多,此时代码的含义就变成了判断a在a为1~5的情况下打印工作日,在a为6~7的情况下打印休息日,那现在的问题来了,这样编写它能够正常运行吗?我们直接行动起来,我们先通过输入1来进行测试:
可以看到我们在输入1后成功的输出了工作日,接下来我们在输入3来进行测试:
可以看到此时输入3后,也是能够输出工作日的。下面我们输入6来进行测试:
可以看到输入6之后很好的输出了休息日,最后我们再输入7来进行测试:
从上面的测试结果咱们可以看到,程序能够很好的运行,我们现在要确定一个问题,if……else if能不能也像这样简化,下面我们来尝试着简化一下:
代码语言:javascript复制#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int a;
scanf("%d", &a);
if (a == 1)
else if (a == 2)
else if (a == 3)
else if (a == 4)
else if (a == 5)
{
printf("工作日");
return 0;
}
else if (a == 6)
else if (a == 7)
{
printf("休息日");
return 0;
}
return 0;
}
接下来我们来运行看看结果如何:
从这些报错中我们可以看到,if……else if后面是需要输入语句的,也就是说,即使在不同的情况下语句都相同,它还是需要在每一个if、else if后面加入语句,现在从这一点就证明了一件事,switch语句确实是在多分支语句的情况下能够更加简洁。
下面我有个问题,既然break在switch语句中能够使用,那我能不能在if语句中使用呢?接下来我们就来测试一下:
代码语言:javascript复制#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int x, y, z;
scanf("%d%d%d", &x, &y, &z);
if (x > y && y > z)
{
printf("%d>%d>%dnx>y>zn", x, y, z);
break;
}
else if (x > z && z > y)
{
printf("%d>%d>%dnx>z>yn", x, z, y);
break;
}
else if (y > x && x > z)
{
printf("%d>%d>%dnx>z>yn", y, x, z);
break;
}
else if (y > z && z > x)
{
printf("%d>%d>%dnx>z>yn", y, z, x);
break;
}
else if (z > x && x > y)
{
printf("%d>%d>%dnx>z>yn", z, x, y);
break;
}
printf("%d>%d>%dnx>z>yn", z, y, x);
break;
return 0;
}
这一次编写的代码,我们使用了上一篇if语句中提到的知识点,省略else的用法,下面我们来测试一下:
从报错中我们可以看到,这里描述的是break的使用范围,break只能在循环或者开关中使用。
有朋友可能就会问了,这个循环我能理解,是循环语句,这个开关是什么?
这里我同样也抱有这个疑问,然后我去查阅了资料,最后得到的结论是:
switch语句又叫做开关语句;
这里的开关就是指的switch语句。接下来我们来对这一部分内容做个小结:
- 在switch语句中switch的判断条件是整型表达式,case的分支条件是整型常量表达式;
- 在多分支语句中switch语句比if语句要更简洁;
- 转向语句break就好比一堵墙,能把switch语句中的不同分支给独立出来,使它们互不干扰;
- break语句除了可以在开关语句——switch语句中使用,还能在循环语句中使用;
注:我们在写代码的过程中一定要养成case后面加上break的习惯,如果出现了像咱们今天举的例子,多个case执行同一个语句时,我们只需要在最后一个case后面加上break就行。
3.default子句
有个问题不知道大家有没有考虑过,就是如果我们在switch语句中输入了case情况外的值,又会发生什么呢?
没错,它的结果就是什么都不发生,但是大家应该都有过忘记密码的体验,我们在输错密码时系统会提示我们密码错误,我们能不能按照这个逻辑在switch语句中表示出来呢?
答案是当然可以,这就是我们要探讨的default子句。
这个default子句就像是另一种形式的case语句,它可以放在任何一个switch语句的代码块中的任何位置,但是它又和case有些区别,case的分支条件是整型常量表达式,default语句是只要不满足case的一切条件。下面我们举例来验证:
代码语言:javascript复制#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int a;
scanf("%d", &a);
switch (a)
{
case 1:
case 2:
case 3:
case 4:
case 5:
printf("工作日");
break;
case 6:
case 7:
printf("休息日");
break;
default:
printf("输入错误n");
break;
}
return 0;
}
下面我们输入8、a、“.”来测试一下结果:
输入8后,因为不是case的情况,所以此时输出的是输入错误;
输入a后,因为a同样也不是case的情况,所以也是输出输入错误;
输入.后,因为.同样也不是case的情况,所以也是输出输入错误;
上述结果证明了,只要我们输入的不是case的分支条件,那default就会被执行,下面我们来验证一下default是不是在switch代码块内可以放在任何位置。
此时我们将default放在case 1的前面,我们可以看到,此时是能够正常运行的;
现在我们将default放在case 3和case 4的中间,可以看到程序同样也是能正常运行的;
通过这次测试,我们也验证了default在switch语句的代码块内可以放在任何位置。
你们说既然default是包括了所有不满足case语句的情况,那我们可不可以写多个default来执行不同的内容呢?我们继续测试:
从这次的报错中我们就能得到结论,在switch语句中,只能出现一个default。下面我们把default相关内容做个总结:
- default包含了所有的不满足case分支条件的情况;
- default可以放在switch语句代码块中的任何位置;
- 在switch语句中只能存在一个default。
- switch语句我们可以写成下面这种结构:
//switch语句结构
switch (整型表达式)
{
case 整型常量表达式:
语句;
break;
default://后面的内容可写可不写,建议养成加上default的好习惯;
语句;
break;
}
现在我们已经把switch语句的内容探讨完了,后面如果有新的内容,我也会第一时间跟大家分享。接下来我们来做一道练习题巩固一下switch语句的相关知识:
代码语言:javascript复制//练习题:
int main()
{
int n = 1;
int m = 2;
switch (n)
{
case 1:
m ;
case 2:
n ;
case 3:
switch (n)
{
case 1:
n ;
case 2:
m ;
n ;
break;
}
case 4:
m ;
break;
default:
break;
}
printf("m = %d,n = %dn", m, n);
return 0;
}
大家可以先笔试算出结果,再进行电脑来验证,在后面的内容中,我会分享这道题目的解析,记得关注哦。
到这里我们就已经把分支语句的内容探讨完了,接下来,我们将要开始进行循环语句内容的探讨啦!!!
(三)循环语句
在C语言中,循环结构的体现就是循环语句。在前面的学习中我们知道了,循环语句就是在满足条件的情况下重复去做一件事,直到不满足条件为止。循环语句分三类:while语句、for语句、do……while语句。今天我们要探讨的是第一种while语句。
while语句
1.while循环的语句结构
代码语言:javascript复制//while语句结构
while (表达式)
{
执行语句;
递进语句;
}
从结构中我们可以看到while语句其实跟if语句挺相似的:
相同点:两者都是先判断条件是否为真,判断为真,则执行条件下的指令,判断为假,则执行条件外的指令;
相异点:两者的区别是if语句下的指令只执行一次,而while语句下的指令可以重复多次的执行。
2.while循环的执行流程
从执行流程我们可以看到while语句除了正常判断条件外,还可能存在特殊情况,这里的特殊情况就是指的break和continue这两个关键字,下面我们就来探讨一下这两个关键字在循环语句中的作用。
3.while语句中的break和continue
break
在开关语句——switch语句中我们就有介绍到,作为转向语句,它在switch中的作用就是将不同的情况给独立出来,使它们各个情况之间互不干扰。break的含义是停止、打断的意思,它在循环语句中又会起到什么作用呢?接下来我们通过代码来探讨一下:
现在这行代码程序正常执行时能够将数字0~10全部打印出来,如下图所示:
现在我们在其中加入break试一下,这里我们需要嵌套一个if语句,代码如下:
代码语言:javascript复制#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int a = 0;
while (a <= 10)
{
if (a == 5)
{
break;
}
printf("%dn", a);
a ;
}
return 0;
}
在程序运行前,大家不妨猜测一下,此时的结果又会如何?那废话不多说,我们一起来看看运行结果:
这个结果跟大家推测的结果有出入吗?为什么会是这个结果呢?接下来我们来监视一下程序,前面的过程我相信大家都应该很清楚了,现在我们直接来看关键部分:
此时已经满足了if语句的判定,进入if执行语句break,下面我们继续执行:
这里我们可以看到,当程序走到break之后,下一步程序直接跳出来循环,也就是循环直接被终止了,下面我们在循环外加入一行代码,看看结果又会如何:
此时程序直接从break跳到了循环外的执行语句,从上面的测试结果我们可以得到结论:
break在循环语句中的作用就是终止循环,也就是说在循环语句中,只要遇到break,就停止后期的所有循环内容,直接跳出循环。
接下来我们继续探讨continue在循环中的作用。
continue
关键字continue——继续,从字面意思我们可以推测它是继续循环的意思,那问题就来了,我就算不要continue,只要不满足条件它也是能继续的呀,为什么还要额外引用一个continue呢?难道它的作用跟我们理解的继续有点出入?话不多说,咱们直接通过代码来探讨一下:
代码语言:javascript复制#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int a = 0;
while (a <= 10)
{
if (a == 5)
{
continue;
}
printf("%dn", a);
a ;
}
printf("感谢各位吴彦祖刘亦菲观看本文");
return 0;
}
下面在运行前,咱们先推测一下它的结果会是什么?接下来咱们来验证一下自己的推测:
诶!结果跟我自己推测的有点出入,而且从控制台窗口显示,程序并未结束,还在继续执行,为什么会这样呢?我们来监视一下:
现在已经满足条件,进入if语句中,下面继续执行:
哇!不是吧,它并没有像我想象的那样继续执行循环内的语句,反而跳过后面的语句直接进入判定了,这样a的值永远不会发生变化,难怪刚才的结果是程序并未结束,那如果我把a 移动到if语句前,结果又会发生什么样的变化呢?
这里我们看到除了5以外,其它内容都打印了,那说明只有在a=5时,进入continue,然后直接跳过了后面的执行内容回到判断,由此我们可以的出结论:
continue是用于终止本次循环,也就是在本次循环中,continue后面的代码不会执行,或者说是跳过后面的执行语句,直接回到判定部分,进行下一次循环的入口判断。
接下来我们来看几个代码:
代码语言:javascript复制//代码1
int main()
{
int ch = 0;
while ((ch = getchar()) != EOF)//getchar()——接收字符,相当于scanf("%c", &);
//EOF——end of file——文件结束标志,值为-1;
{
putchar(ch);//putchar()——输出字符,相当于printf("%c", );
}
return 0;
}
//代码2
int main()
{
char ch = '