初识C语言④：分支和循环

初识C语言④：分支和循环

目录

1. if语句

2. 关系操作符

3. 条件操作符

4. 逻辑操作符：&&、||、！

5. switch语句

6. while循环

7. for循环

8. do-while循环

9. break和continue语句

10. 循环的嵌套

前面层提到，生活中任何事情的解决方法都可以拆分为三种结构：顺序结构、选择结构、循环结构。
而C语言作为一种结构化的程序设计语言，也为我们提供了这三种结构。我们可以使用if、switch实现分支机构，使用for、while、do-while实现循环结构。下面我们就一起深入的了解这几种结构对应语句的使用方法。

一、if语句

1.1 if语句的语法形式

if语句的语法形式如下：

if （表达式）
	语句；

表达式成立（为真），则语句执行，表达式不成立（为假），则语句不执行。

在C语言中，0为假，非0表示真，也就是表达式的结果如果是0，则语句不执行，表达式的结果如果不
是0，则语句执行。

代码演示：

//输入一个整数，判断是否为奇数
#include <stdio.h>

int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	if(num % 2 == 1)
	printf("%d 是奇数\n", num);
	return 0;
}

代码结果：

1.2 else

如果一个数不是奇数，那就是偶数了，如果任意一个整数，我们要清楚的判断是奇数还是偶数怎么表
示呢？
这里，我们就要用到if…else…语句了。

if…else…语句语法如下：

if （表达式）
	语句1；
else
	语句2；

代码演示：

//输入一个整数，判断是否为奇数，如果是奇数打印是奇数，否则打印偶数。
#include <stdio.h>

int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	if(num % 2 == 1)
		printf("%d 是奇数\n", num);
	else
		printf("%d 是偶数\n", num);
	return 0;
}

代码结果：

1.3 分支中包含多条语句

在if和else语句中，默认都只能控制一条语句的执行。
代码演示：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int age = 0;
	scanf("%d", &age);
	if(age >= 18)
		printf("成年了\n");
		printf("可以谈恋爱了\n");
	return 0;
}

上面的代码，你会发现输入的值不管是>=18 还是<18，“可以谈恋爱了” 都会打印在屏幕上。

代码结果：

这是因为if 语句只能控制一条语句，就是printf(“成年了\n”); ，if语句为真，则打印成年了，if语句为假，则不打印。
对于printf(“可以谈恋爱了\n”);，是独立存在的，不管if语句的条件的真假，都会被执行。所以如果我们要if语句同时控制2条语句，那就要使用 {} 将代码括起来，变成一个代码块，else语句同理。

代码演示：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int age = 0;
	scanf("%d", &age);
	if(age >= 18)     //if 后使用{} 控制多条语句-这个块也叫：程序块，或者复合语句
	{
		printf("成年了\n");
		printf("可以谈恋爱了\n");
	}
	else             //else 后使用{}控制多条语句-这个块也叫：程序块，或者复合语句
	{
		printf("未成年\n");
		printf("不可以恋爱\n");
	}
	return 0;
}

1.4 嵌套if

在if else 语句中， else 可以与另一个if 语句连用，构成多重判断。
代码演示：

//要求输入一个整数，判断输入的整数是0，还是正数或者负数。
#include <stdio.h>

int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	if(num == 0)
		printf("输入的数字是0\n");
	else if(num > 0)           //这里的if 相当于嵌套在else语句中，形成了嵌套结构
		printf("输入的数字是正数\n");
	else
		printf("输入的数字是负数\n");
	return 0;
}

1.5 else悬空的问题

如果有多个if 和else ，可以记住这样一条规则， else 总是跟最接近的if 匹配。

代码演示：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 0;
	int b = 2;
	if(a == 1)
		if(b == 2)
			printf("hehe\n");
	else
		printf("haha\n");
	return 0;
}

可能很多小白第一次看到这段代码时，可能会认为这段代码会在屏幕上输出“haha”，但是实际上并不是这样的，那么这段代码最后会输出怎么样的结果呢？

代码结果：

实际上，这段代码并没有输出任何内容，这就是else悬空的问题。如果有多个if 和else ，可以记住这样一条规则， else 总是跟最接近的if 匹配。
造成这类悬空问题的本质实际上是**没有一个好的代码风格造成的，**所以我们在最开始学习的时候，一定要养成一个良好的代码风格。
这里，推荐大家可以去看看 《高质量的C-C++编程》 这本书，相信会对于初学者养成一个好的编程习惯有一定的帮助。

二、关系操作符

C 语言用于比较的表达式，称为 “关系表达式”（relational expression），里面使用的运算符就称为“关系运算符”（relational operator），主要有下面6个。

• 大于运算符：>
• 小于运算符：<
• 大于等于运算符：>=
• 小于等于运算符：<=
• 相等运算符：==
• 不相等运算符：!=

实例如下：

a == b;
a != b;
a < b;
a > b;
a <= b;
a >= b;
//关系表达式通常返回0 或1 ，表示真假。

关系表达式常用于if 或while 结构

if (x == 3) 
{
	printf("x is 3.\n");
}

Tip:

• 相等运算符== 与赋值运算符= 是两个不一样的运算符，不要混淆。
• 过个关系运算符不宜连用。

三、条件操作符

条件操作符也叫三目操作符，需要接受三个操作数的。

形式如下：

exp1 ? exp2 : exp3 ;

条件操作符的逻辑是：

如果exp1 为真， exp2 计算，计算的结果是整个表达式的结果；如果exp1 为假， exp3 计算，计算的结果是整个表达式的结果。

代码演示：

//使用条件表达式实现找两个数中较大值
#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	int m = a>b ? a : b;
	printf("%d\n", m);
	return 0;
}

四、逻辑操作符：&&、||、！

逻辑运算符提供逻辑判断功能，用于构建更复杂的表达式，主要有下面三个运算符。

• ! ：逻辑取反运算符（改变单个表达式的真假）。
• && ：逻辑与运算符，就是并且的意思（两侧的表达式都为真，则为真，否则为假）。
• || ：逻辑或运算符，就是或者的意思（两侧至少有一个表达式为真，则为真，否则为假）。

4.1 逻辑取反运算符 ！

比如，我们有一个变量叫flag ,如果flag为假，要做一个什么事情，就可以这样写代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int flag = 0;
	if(!flag)
	{
		printf("do something\n");
	}
	return 0;
}

4.2 逻辑与运算符

&& 就是与运算符，也是并且的意思， && 是一个双目操作符，使用的方式是a&&b , && 两边的表达式都是真的时候，整个表达式才为真，只要有一个是假，则整个表达式为假。

代码演示：

//判断3月份到5月份是春天
#include <stdio.h>

int main()
{
	int month = 0;
	scanf("%d", &month);
	if(month >= 3 && month <= 5)
	{
		printf("春季\n");
	}
	return 0;
}

这里表达的意思就是month既要大于等于3，又要小于等于5，必须同时满足。

4.3 逻辑或运算符

|| 就是或运算符，也就是或者的意思， || 也是一个双目操作符，使用的方式是a || b ， ||两边的表达式只要有一个是真，整个表达式就是真，两边的表达式都为假的时候，才为假。

代码演示：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int month = 0;
	scanf("%d", &month);
	if(month == 12 || month==1 || month == 2)
	{
		printf("冬季\n");
	}
	return 0;
}

五、switch语句

除了if 语句外，C语言还提供了switch 语句来实现分支结构。
switch 语句是一种特殊形式的 if…else 结构，用于判断条件有多个结果的情况。它把多重的else if 改成更易用、可读性更好的形式。
switch语句语法形式如下：

switch (expression) 
{
	case value1: statement；
	case value2: statement；
	default: statement；
}

上面代码中，根据表达式expression 不同的值，执行相应的case 分支。如果找不到对应的值，就执行 default 分支。

Tip：

• switch 后的expression 必须是整型表达式。
• case 后的值，必须是整形常量表达式。

5.1 if语句和switch语句的对比

输入任意一个整数值，计算除3之后的余数

代码演示：

//使用if语句
#include <stdio.h>

int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	if(n%3 == 0)
		printf("整除，余数为0\n");
	else if(n%3 == 1)
		printf("余数是1\n");
	else
		printf("余数是2\n");
	return 0;
}

//使用switch语句
#include <stdio.h>

int main()
{
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	switch(n%3)
	{
		case 0:
			printf("整除，余数为0\n");
			break;
		case 1:
			printf("余数是1\n");
			break;
		case 2:
			printf("余数是2\n");
			break;
	}
	return 0;
}

上述代码我们需要注意的是：

• case 和后边的数字之间必须有空格
• 每一个case 语句中的代码执行完成后，需要加上break ，才能跳出这个switch语句。

5.2 witch语句中的default

在使用 switch 语句的时候，我们经常可能遇到一种情况，比如switch 后的表达式中的值无法匹配代码中的case 语句的时候，这时候要不就不做处理，要不就得在switch 语句中加入default 子句。

switch (expression) 
{
	case value1: statement
	case value2: statement
	default: statement
}

当switch 后边的expression 的结果不是value1 ，也不是value2 的时候，就会执行default 子句。

代码演示：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", &day);
	switch(day)
	{
		case 1：
		case 2:
		case 3:
		case 4:
		case 5:
			printf("工作日\n");
			break;
		case 6:
		case 7:
			printf("休息日\n");
			break;
		default:
			printf("输入错误\n");
			break;
	}
	return 0;
}

在上述代码中，当我们存在多个条件都输出相同结果时，可以合并使用结果语句。

5.3 switch语句中的case和default的顺序问题

在switch 语句中case 子句和default 子句有要求顺序吗？ default 只能放在最后吗？

其实，在switch 语句中case 语句和default 语句是没有顺序要求的，只要你的顺序是满足实际需求的就可以。

不过我们通常是把default 子句放在最后处理的。

六、while循环

C语言提供了3种循环语句， while 就是其中一种，接下来就介绍一下while 语句。
while 语句的语法结构和if 语句非常相似。

6.1 if 和 while的对比

if(表达式)
语句;

while(表达式)
语句;       //如果循环体想包含更多的语句，可以加上大括号

实际代码对比：

//if语句
#include <stdio.h>

int main()
{
	if(1)
		printf("hehe\n"); //if后边条件满足，打印一次hehe
	return 0;
}

//while语句
#include <stdio.h>

int main()
{
	while(1)
		printf("hehe\n"); //while后边的条件满足，死循环的打印hehe
	return 0;
}

6.2 while语句的执行流程

首先上来就是执行判断表达式，表达式的值为0，循环直接结束；表达式的值不为0，则执行循环语句，语句执行完后再继续判断，是否进行下一次判断。

代码演示：

//在屏幕上打印1-10的值
#include <stdio.h>

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

代码结果：

七、for循环

7.1语法形式

for 循环是三种循环中使用最多的， for 循环的语法形式如下：

for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
	语句；//如果循环体想包含更多的语句，可以加上大括号

for循环的初始化、判断、调整三个部分都可以省略，若判断部分省略，则判断恒为真，就会造成死循环。

• 表达式1 ：用于循环变量的初始化
• 表达式2 ：用于循环结束条件的判断
• 表达式3 ：用于循环变量的调整

7.2 for循环实践

代码演示：

//在屏幕上打印1~10的值
#include <stdio.h>

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

代码结果：

7.3 while循环和for循环的对比

for 和while 在实现循环的过程中都有初始化、判断、调整这三个部分，但是for 循环的三个部分非常集中，便于代码的维护，而如果代码较多的时候while 循环的三个部分就比较分散，所以从形式上for 循环要更优一些。

八、do-while循环

8.1 语法形式

在循环语句中do while 语句的使用最少，它的语法如下：

do
	语句；
while(表达式)；

while 和for 这两种循环都是先判断，条件如果满足就进入循环，执行循环语句，如果不满足就跳出循环；
而 do while 循环则是先直接进入循环体，执行循环语句，然后再执行 while 后的判断表达式，表达式为真，就会进行下一次，表达式为假，则不再继续循环。

8.2 do-while循环使用

代码演示：

//在屏幕上打印1~10的值
#include <stdio.h>

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

代码结果：

九、break和continue语句

在循环执行的过程中，如果某些状况发生的时候，需要提前终止循环，这是非常常见的现象。C语言中提供了break 和continue 两个关键字，就是应用到循环中的。

• break 的作用是用于永久的终止循环，只要break 被执行，直接就会跳出循环，继续往后执行。
• continue 的作用是跳过本次循环中continue 后边的代码，在for 循环和while 循环中有所差异的。

9.1 while循环中的break和continue

break举例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 1;
	while(i<=10)
	{
		if(i == 5)
			break;//当i等于5后，就执行break，循环就终止了
		printf("%d ", i);
		i = i+1;
	}
	return 0;
}

代码结果：

打印了1,2,3,4后，当i等于5的时候，循环在break 的地方终止，不再打印，不再循环。
所以break 的作用就是永久的终止循环，只要break 被执行， break 外的第一层循环就终止了。

continue举例：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 1;
	while(i<=10)
	{
		if(i == 5)
			continue;
			//当i等于5后，就执行continue，直接跳过continue的代码，去循环的判断的地方
			//因为这里跳过了i = i+1，所以i一直为5，程序陷入和死循环
		printf("%d ", i);
		i = i+1;
	}
	return 0;
}

continue 可以帮助我们跳过某一次循环continue 后边的代码，直接到循环的判断部分，进行下一次循环的判断，如果循环的调整是在continue 后边的话，可能会造成死循环。

十、循环的嵌套

前面学习了三种循环while ， do while ， for ，这三种循环往往会嵌套在一起才能更好的解决问题。

代码演示：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	//循环产生100~200的数字
	for(i=100; i<=200; i++)
	{
	//判断i是否为素数
	//循环产生2~i-1之间的数字
		int j = 0;
		int flag = 1;//假设i是素数
		for(j=2; j<i; j++)
		{
			if(i % j == 0)
			{
				flag = 0;
				break;
			}
		}
		if(flag == 1)
			printf("%d ", i);
	}
	return 0;
}