C语言初阶--1.分支与循环语句

前言:

学习笔记，参考各路大佬所记录，若有侵犯，请告知删改（我要30天学完！）
参考：二十万字带你入门C语言-史上最强C语言教程（汇总篇）-优快云博客
C 语言教程 | 菜鸟教程
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上一节内容：初识C语言(基于Visual Studio 2022)-优快云博客

 1.什么是语句（--------Day4---------）

C语言中， 一般一个分号就是一条语句 ，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（分支与循环语句归属于此）

4. 复合语句

5. 空语句

控制语句 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。

可分成以下三类：

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。

C语言是结构化的程序设计语言，包括 顺序结构、选择结构、循环结构。

2.分支语句（选择结构-只选择一个）

人生处处充满了选择，每一个选择都是一次道路上的分支，既有但分支又有多分支错综复杂，路在脚下任你踏足，而你为什么这么选，是基于什么条件选择的，选择后又会产生什么样的结果，都是值得我们深思的。

2.1 if语句

语句结构1

if (条件判断表达式语句1)
{
        语句1；        //如果表达式为真，则执行语句1，否则跳过语句1不执行

        语句...            //若只执行单挑语句可以省略{}大括号(else也一样)
}                                

条件判断表达式语句使用 

语句结构2
if (条件判断表达式语句1)
{
        语句1；           //如果表达式为真，则执行语句1，否则跳过语句1不执行

        ...
}
else                        // 也就是不满足上述条件，执行语句2
{
        语句2；

        ...                       ////若只执行单挑语句可以省略{}大括号(else也一样)
}

语句结构3
if (条件判断表达式语句1)           //如果表达式1为真，则执行语句1, 并且不再判断后续的else //(if)语句， 否则跳过语句1不执行 ，判断下一个else if语句                           
{                                                 
        语句1；   

        ...     
}
else  if (条件判断表达式语句2)      //如果表达式2为真，则执行语句2, 并且不再判断后续的//else (if)语句， 否则跳过语句2不执行 ，判断下一个else if语句 

{
        语句2；
        ...

}

......                //可以接多个else if

else                //若前面的表达式语句都为假0，则执行语句n

{   

        语句n;

        ...

}

所有的if结构中若执行语句只有一条，可以省略{}大括号，if else的分支语句只会选择一条执行语句执行，多个if else 嵌套串联时，else会选择前面最近的一个if，而不是看格式对齐，养成良好的{}代码习惯

练习

1. 判断一个数是否为奇数

如何判断一个数是否是奇数呢？对2取模运算
#include <stdio.h>

int main(void)

{

        int a = 0;                         //定义输入变量a为整型并且初始化

        scanf("%d", &a);             //键盘输入函数

        if(a % 2 == 1)                 //整型a对2取模 (得到余数)，== 关系操作符，非0 即1判断是否等于1 

        {

                printf("%d是奇数。\n",  a);

        }

        else

        {

                printf("%d是偶数。\n",  a);

        }

        return 0 ;

}

2. 输出1-100之间的奇数
添加一个循环条件即可

2.2 switch语句

switch语句常常用于多分支的情况，允许嵌套使用

格式：

switch ( 整型表达式 )

{

       

        case 整形常量表达式1 ://字符由ASCII码编译的整型关系运算符结果是非0即1的整型

          语句1 ; 

       case 整形常量表达式2 :

          语句2 ;

        ...

        default:
           语句n;break;

}

说明 ：整型表达式的数值与整形常量表达式数值进行对比，若相等，则执行相等项语句及其后所有语句，否则跳出语句。多语句也可不使用{}大括号

break关键字

        在switch语句中，我们没办法直接实现分支，搭配break使用才能实现真正的分支。break语句 的实际效果是把语句列表划分为不同的分支部分,若满足则直接跳出switch而不接着执行后续语句。

default子句

如果表达的值与所有的case 标签的值都不匹配怎么办？

其实也没什么，结构就是所有的语句都被跳过而已。 程序并不会终止，也不会报错，因为这种情况在C中并不认为是个错误。

但是，如果你并不想忽略不匹配所有标签的表达式的值时该怎么办呢？

你可以在语句列表中增加一条default 子句，把下面的标签

default ：写在任何一个 case 标签可以出现的位置。 当 switch 表达式的值并不匹配所有 case 标签的值时，这个 default 子句后面的语句就会执行。

所以，每个 switch语句中只能出现一条default 子句。 但是它可以出现在语句列表的任何位置，而且语句流会像执行一个case 标签一样执行default子句。

编程好习惯 ： 在每个 switch 语句中都放一条 default 子句是个好习惯，甚至可以在后边再加一个 break 。

练习

1. 输入 1-5 ，输出的是 “weekday”; 输入 6-7 ，输出 “weekend”

2.判断输出结果 

答案：5 3(注意break只跳出当前一级的选择或者循环，而不是所有)

3.循环语句

3.1 While语句（--------Day5---------）

3.1.1 语法

首先记住While 最基本的使用方式

while ( 表达式语句 )         // 表达式语句非0即1

{

         循环语句 ;              //满足条件就执行

}

3.1.2 While语句中的“跳出”（continue和break）

continue 在while循环中的作用：

continue是用于终止本次循环的，也就是本次循环中continue后边的代码不会再执行，

而是直接跳转到while语句的判断部分。进行下一次循环的条件判断。

break 在while循环中的作用：

只要遇到break，就停止后期的所有的循环，直接终止循环, while中的break是用于永久终止循环。

通过代码理解【本次】和【所有】的区别

运行结果：

3.1.3 练习

（1）输出什么

 2 3 4 6 7 8 9 10 11
注意 i ++;位置对代码的影响

(2)ASCII码_牛客题霸_牛客网

如何打印字符呢？？？ %c即可

while循环数数？？？ 不可能的，利用sizeof关键字计算数组长度

（3）出生日期输入输出_牛客题霸_牛客网

依旧是考printf输出格式和sanf输入格式

 

(4)学生基本信息输入输出_牛客题霸_牛客网 
%.2f是直接删除超过两位的小数，如何四舍五入呢？？？

 (5)printf的返回值_牛客题霸_牛客网

3.2 for循环（--------Day6---------）

3.2.1 语法

for ( 表达式 1 ; 表达式 2 ; 表达式 3 )

{

        循环语句；

}

表达式 1

表达式 1 为 初始化部分 ，用于初始化循环变量的。（只执行一次）

表达式 2

表达式 2 为 条件判断部分 ，用于判断循环时候终止。

表达式 3

表达式 3 为 调整部分 ，用于循环条件的调整。

其执行逻辑是：先初始化表达式1 （只执行一次） ，判断表达式2，若成立则运行循环语句并执行表达式3，再次进行判断，重复操作，直到不满足，跳出循环。

打印0-10

和while循环语句对比，for循环更为简洁，且for虚幻将初始化i、表达式语句、i值变化 三个必须条件集成在一个（）中，而while则需分开，偶尔还容易出现i++ ;的位置影响代码运行问题。

3.2.2 for循环的“跳出”

与while语句中的一致（但略有区别）

这里初始化i = 1,与while中不一样是因为for循环时先执行后++，而之前while代码将i++;写在了执行语句的前面，会先加一次，是先++后执行。 因为while循环中的contiue是跳到下一次while中，但是while中没有调整i的数值，而for循环也是跳到这一次for循环中的i++部分再进行下一次判断

3.2.3 for循环的变种

（1）可省略条件

全部省略进入死循环

（2）嵌套

可以尝试做一个9*9乘法口诀表

（3）多个变量

（4）只省略初始化部分

只打印了10个为啥不是10*10个呢？？？

当i = 0 时，内层循环开始执行，j从0递增到9，打印10次“hehe”，内层循环结束后，j的值为10，i变动时，内层条件不再满足。

3.2.4 练习

1. 请问循环要循环多少次？

#include <stdio.h>

int main ()

{

        int i = 0 ;

        int k = 0 ;

        for ( i = 0 , k = 0 ; k = 0 ; i ++ , k ++ )

       

                k ++ ;

        return 0 ;

}

答：0次，因为k=0虽然是赋值语句，但是它的结果是0，判断为假，不执行。

3.3 do...while()循环

3.3.1 语法

do

{

        循环语句;

}

while(表达式);

执行逻辑：先do循环语句后判断（易错）

循环至少执行一次的特性 

3.3.2 do while循环中的“跳”（break和continue）

和上面两个循环一样

3.4 练习

1. 计算 n 的阶乘

2. 计算 1!+2!+3!+……+10!

此题还有其它秒解

3. 在一个有序数组中查找具体的某个数字 n 。（讲解二分查找）

原理：

计算mid的归一化处理（可防溢出，下图未使用）

4. 编写代码，演示多个字符从两端移动，向中间汇聚。

单行显示，并且有动画效果

5. 编写代码实现，模拟用户登录情景，并且只能登录三次。（只允许输入三次密码，如果密码正确则 提示登录成，如果三次均输入错误，则退出程序

4. goto语句

4.1 介绍

        C语言中提供了可以随意滥用的 goto语句和标记跳转的标号，goto 语句是一种无条件跳转指令，可以让程序控制流直接跳转到函数内的指定标签位置。虽然  goto 语句在某些场景下非常有用，但过度使用会导致代码结构混乱（即所谓的 "spaghetti code"），因此需要谨慎使用。

语法：

goto label;  // 跳转到标签位置
...
label:       // 标签声明（标识符后加冒号）
{    
    statement;   // 标签后的语句
}

• 标签：是一个标识符（遵循变量命名规则），后跟一个冒号 :，必须与 goto 位于同一函数内。
• 执行流程：当执行到 goto label; 时，程序会立即跳转到 label: 处继续执行。

(1) 跳出多层嵌套循环

当需要从深层嵌套的循环中立即退出时，goto 比多个 break 语句更简洁：

for (...) {
    for (...) {
        if (condition)
            goto exit_loop;  // 直接跳出两层循环
    }
}
exit_loop:
// 继续执行后续代码

(2) 错误处理

在函数中统一处理错误情况，避免重复代码：

int func() {
    // 分配资源
    int* ptr = malloc(sizeof(int));
    if (!ptr)
        goto error;
        
    // 执行操作...
    if (error_condition1)
        goto error;
        
    // 更多操作...
    if (error_condition2)
        goto error;
        
    // 成功返回
    return 0;
    
error:
    // 统一释放资源
    free(ptr);
    return -1;
}

(3) 实现状态机

在简单状态机中控制状态转换：

int state = 0;
start:
switch (state) {
    case 0:
        // 状态0处理
        state = 1;
        goto start;
    case 1:
        // 状态1处理
        state = 2;
        goto start;
    case 2:
        // 状态2处理
        break;
}

4.2 禁用场景

• 跨函数跳转：goto 不能跳转到其他函数内的标签。
• 破坏结构化编程：避免在复杂代码中随意使用 goto，例如：

  // 糟糕的示例：代码逻辑混乱
  goto step2;
  step1: printf("Step 1\n");
  goto step3;
  step2: printf("Step 2\n");
  goto step1;
  step3: printf("Step 3\n");
  

• 跳过变量初始化：goto 不能跳过变量初始化语句，否则会导致编译错误：

  goto skip;
  int x = 10;  // 不能跳过初始化

4.3 案例

关机程序

若打不了中文不知道，开cmd可以，可以尝试进行如下操作

补充

getchar()与putchar()

getchar() 和 putchar() 是 C 语言标准库中用于字符输入输出的函数，属于 stdio.h 头文件。
getchar() 用于从标准输入（通常是键盘）读取单个字符，返回类型为 int（以处理 EOF 标志）。

putchar() 用于向标准输出（通常是屏幕）写入单个字符，参数类型为 int，但实际只处理低 8 位（即一个字符）

与 scanf() 和 printf() 的区别

（1）输入输出单位

• scanf() 和 printf() 支持格式化输入输出，可以处理多种数据类型（如 %d, %f, %s）。
• getchar() 和 putchar() 仅处理单个字符，效率更高，适合简单字符操作。

（2）缓冲区的处理方式

• scanf() 会跳过空白字符（如空格、换行），直到读取到有效数据，可能残留换行符在缓冲区。
• getchar() 直接读取输入缓冲区的下一个字符（包括换行符 \n），不会跳过任何字符。
  所以有：

  while ((c = getchar()) != '\n' && c != EOF);  // 清空缓冲区
   
  

（3）返回值

• scanf() 返回成功匹配的参数个数，失败返回 EOF。
• getchar() 直接返回读取的字符（ASCII 值），失败或遇到文件结束返回 EOF。
• printf() 返回输出的字符数。
• putchar() 返回写入的字符，失败返回 EOF。

  （4）对比

• getchar() 比 scanf("%c") 更高效，因为后者需要解析格式字符串。
• putchar() 比 printf("%c") 更直接，减少格式化开销。

输入缓冲区

输入缓冲区是计算机系统中用于临时存储输入数据的内存区域，通常在程序读取输入前暂存数据。其作用包括协调输入设备与处理速度的差异、减少频繁I/O操作的开销等。常见于键盘输入、文件读取、网络通信等场景。

输入缓冲区的工作原理

• 数据暂存：输入设备（如键盘）将数据先写入缓冲区，程序按需从缓冲区读取，避免直接访问硬件导致的延迟。
• 行缓冲与全缓冲
  • 行缓冲：遇到换行符或缓冲区满时触发读取（如终端输入）。
  • 全缓冲：缓冲区填满后才触发读取（如文件操作）。

清除输入缓冲区的方法

在C中，输入函数（如scanf）可能遗留换行符或无效数据，需手动清除缓冲区：

#include <stdio.h>
void clear_input_buffer() {
    int c;
    while ((c = getchar()) != '\n' && c != EOF); // 逐字符读取直至换行或文件末尾
}
 

sizeof关键字与strlen（）函数

总结：

sizeof是关键字，计算单位是字节，会计算字符串所有长度（包括'\0'），一般习惯/sizeof(数组(0))将单位化为1用于计算数组长度，不过字符char占一个字节可不除。
strlen()是函数，只计算到'\0'（不包含）的长度，单位为1，若没有则直到找到为止，所以arr4和arr6输出为随机值

strcmp函数 

字符串比较大小函数，它会按照字典序对两个字符串进行比较，区分大小写。

• 函数原型：int strcmp(const char *s1, const char *s2);
• 返回值：
  • 若返回值小于 0，表示s1小于s2
  • 若返回值等于 0，表示s1等于s2
  • 若返回值大于 0，表示s1大于s2

数组传参

数组传参实际上传入的是数组的首地址，即是地址则为指针变量

system函数

system 函数是标准库提供的一个用于执行操作系统命令的接口。它允许程序在运行时调用外部命令，实现与操作系统的交互，system 函数的核心作用是在程序中执行操作系统的 shell 命令也就是运行cmd.exe。

函数原型与头文件

#include <stdlib.h>

int system(const char *command);

• 参数：
  • command：指向包含系统命令的字符串指针（如 "shutdown -s -t 60"）。
  • 若为 NULL，则检查系统命令处理器是否存在。
• 返回值：
  • 成功：返回命令执行后的退出状态码（由操作系统决定）。
  • 失败：返回 -1（例如命令处理器无法启动）。
  • 特殊情况：若 command 为 NULL 且系统支持命令处理器，则返回非零值。

Windows关机

shoutdown是 Windows 系统中用于关机、重启、注销等操作的命令，通过添加不同的参数，可精确地指定执行的操作和时间。WIN + R 键输入cmd控制，以下是其常见参数及用法介绍：

 

• /s：用于关闭计算机。例如shutdown /s，会弹出自动关机对话框，默认 30 秒后关机；若使用shutdown /s /t 0，则会立即关闭本地计算机。
• /r：用于重启计算机。如shutdown /r /t 0，表示立即重启计算机。
• /a：用于取消正在进行的关机或重启操作。但需注意，取消命令必须在倒计时内执行，对于立即关机（/t 0）无法取消。
• /f：强制关闭正在运行的程序。当系统中有未保存的工作或未响应的程序时，默认shutdown会等待程序响应，使用此参数可强制终止所有程序，如shutdown /s /f /t 0。
• /m \\计算机名：指定远程计算机进行关机或重启操作。例如，shutdown /s /m \\192.168.1.100 /t 0表示远程关闭 IP 地址为 192.168.1.100 的计算机。
• /t xxx：设置关机或重启前的倒计时时间，单位为秒。例如，shutdown /s /t 60表示 60 秒后自动关机。
• /c "说明文字"：添加关闭原因，最大支持 512 个字符。例如，shutdown /s /m \\192.168.1.100 /t 30 /c "系统维护，稍后重启"，会在远程关机时向目标计算机用户显示此说明。
• /l：注销当前用户。此参数不能与/m或/d参数一起使用。
• /g：关闭计算机，然后重新启动，并确保所有注册的应用程序都重新启动。
• /p：在不等待超时或警告的情况下关闭本地计算机，常与/d和/f flags 一起使用。
• /h：使计算机进入休眠状态，可与/f参数一起使用。
• /hybrid：关闭计算机并为快速启动做准备，必须与/s参数一起使用。
• /e：用于查看计算机意外关闭的原因。
• /o：将计算机引导至高级启动菜单选项并重新启动。

eg:shutdown -s -t 60 该命令用于设置计算机在 60 秒后自动关机。其中，-s参数表示关闭本地计算机，-t参数用于设置关机倒计时，单位为秒，这里指定为 60 秒。

shutdown -a 这个命令的作用是取消当前已经设置好的关机操作。如果你之前使用shutdown -s -t等命令设置了定时关机，但后来又想取消该关机计划，那么只需在命令提示符或运行窗口中输入shutdown -a并回车，就可以取消正在等待执行的关机任务，让计算机恢复正常运行状态，不会再按照之前设置的时间关机。

练习(上一节)

第一题                                                                                                                 C

第二题           static有无的区别                                                                 8,10,12,14,16

第三题                                                           B，  A应当为1字节，与类型无关                                   

第四题KiKi学程序设计基础_牛客题霸_牛客网

转义字符

 第五题小乐乐找最大数_牛客题霸_牛客网

第六题计算球体的体积_牛客题霸_牛客网

若float不行改成double，精度更高，例外0.0默认为double类型，0.0f则为float

初始化时，最好赋值，否者容易随意赋值，int a = 0; float b = 0.0f; double c = 0.0;

第七题计算体重指数_牛客题霸_牛客网

注意整数除以整数还是整数，整数除以整数.0即是浮点数运算，加上.0他好你也好

大作业：猜数字游戏

知识预知

（1）时间戳获取
time 函数：获取当前系统时间（从1970 年 1 月 1 日 00:00:00 UTC到现在的秒数），也称为时间戳（Unix Timestamp）

• 原型

#include <time.h>

time_t time(time_t *timer);

• 参数：
  • timer：指向time_t类型的指针，用于存储时间值。若为NULL，则直接返回时间值。
• 返回值：
  • 成功：返回当前时间戳（time_t类型，通常是long int）。
  • 失败：返回(time_t)-1（极少发生）。

time_t current_time;
current_time = time(NULL);  // 直接获取时间戳
// 或
time(&current_time);        // 通过指针存储时间戳

printf("当前时间戳: %ld\n", (long)current_time);

（2）获取随机值

srand 函数：初始化随机数种子

srand()设置随机数生成器的种子值（seed）。若不调用srand，默认种子为1，导致每次运行程序时rand()生成相同的随机序列。只调用一次。

• 原型

#include <stdlib.h>
void srand(unsigned int seed);

• 参数：
  • seed：无符号整数，作为随机数生成的起始值。

rand 函数：生成伪随机数

功能

生成伪随机整数，范围为0到RAND_MAX（标准库定义的常量，至少为32767）。

原型

#include <stdlib.h>
int rand(void);

• 返回值：
  • 生成的伪随机整数（int类型）。

示例

// 生成0-99之间的随机整数
int random_num = rand() % 100;

// 生成100-200之间的随机整数
int min = 100, max = 200;
int random_range = min + (rand() % (max - min + 1));

// 生成0.0-1.0之间的随机浮点数
double random_float = (double)rand() / RAND_MAX;

三者协作流程

1. 获取时间戳：time(NULL)。
2. 设置随机种子：srand(time(NULL))。
3. 生成随机数：rand()。

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

int main() {
    // 初始化随机种子
    srand((unsigned int)time(NULL));
    
    // 生成10个随机数
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("随机数 %d: %d\n", i+1, rand() % 100);
    }
    
    return 0;
}

猜数字游戏实例

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

// 打印游戏菜单
void menu()
{
	printf("**********************************\n");
	printf("*********** 1.play     **********\n");
	printf("*********** 0.exit     **********\n");
	printf("**********************************\n");
}

// 猜数字游戏的核心逻辑
// RAND_MAX是标准库定义的常量，表示rand函数能返回的最大随机数
void game()
{
	// 生成1-100之间的随机整数
	int random_num = rand() % 100 + 1;
	int input = 0;
	
	printf("游戏开始，请猜一个1-100之间的数字！\n");
	
	while (1)
	{
		printf("请输入猜的数字>:");
		scanf("%d", &input);
		
		if (input > random_num)
		{
			printf("猜大了，再小一点！\n");
		}
		else if (input < random_num)
		{
			printf("猜小了，再大一点！\n");
		}
		else
		{
			printf("恭喜你，猜对了！正确答案就是%d\n", random_num);
			break;  // 猜对后跳出循环结束游戏
		}
	}
}

int main()
{
	int input = 0;
	
	// 用当前时间作为随机数种子
	// 确保每次运行程序时生成不同的随机序列
	srand((unsigned)time(NULL));
	
	// 主循环：使用do-while确保至少执行一次菜单选择
	do
	{
		menu();  // 显示菜单
		printf("请选择>:");
		scanf("%d", &input);
		
		switch (input)
		{
		case 1:
			game();  // 开始游戏
			break;
			
		case 0:
			printf("游戏已退出，欢迎下次再来！\n");
			break;
			
		default:
			printf("选择错误，请输入1或0!\n");
			break;
		}
		
	} while (input);  // 当用户输入0时退出循环
	
	return 0;
}

结语

        代码规范是自己的习惯养成的，多写多敲，多看多想，多读多学