C语言程序设计基础：顺序、选择与循环结构

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10; // 定义变量a并赋值为10
    int b = 20; // 定义变量b并赋值为20
    int sum = a + b; // 计算a和b的和并赋值给sum
    printf("The sum is: %d\n", sum); // 输出结果
    return 0;
}

在上述代码中，程序首先定义了两个变量a和b，然后计算它们的和并存储到变量sum中，最后输出结果。整个过程按照代码的顺序依次执行，没有分支和跳转。

三、选择结构

（一）定义

选择结构是根据条件的判断结果来决定程序的执行路径。它允许程序在运行过程中根据不同的条件选择不同的执行分支，从而实现不同的功能。

（二）类型及语法

选择结构主要有两种类型：if语句和switch语句。

1. `if`语句

if语句是最常用的选择结构，用于根据条件的真假来决定是否执行某段代码。其基本语法如下：

if (条件) {
    // 条件为真时执行的代码
}

如果条件为真（非零值），则执行大括号中的代码；如果条件为假（零值），则跳过大括号中的代码。

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int num;
    printf("Enter a number: ");
    scanf("%d", &num); // 输入一个数字
    if (num > 0) { // 判断数字是否大于0
        printf("The number is positive.\n");
    }
    return 0;
}

在上述代码中，程序会根据用户输入的数字是否大于0来决定是否输出“数字是正数”。

if语句还可以扩展为if - else结构，用于在条件为真和为假时分别执行不同的代码。其语法如下：

if (条件) {
    // 条件为真时执行的代码
} else {
    // 条件为假时执行的代码
}

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int num;
    printf("Enter a number: ");
    scanf("%d", &num); // 输入一个数字
    if (num > 0) { // 判断数字是否大于0
        printf("The number is positive.\n");
    } else {
        printf("The number is not positive.\n");
    }
    return 0;
}

此外，还可以使用if - else if - else结构来处理多个条件。其语法如下：

if (条件1) {
    // 条件1为真时执行的代码
} else if (条件2) {
    // 条件2为真时执行的代码
} else {
    // 其他情况执行的代码
}

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int score;
    printf("Enter your score: ");
    scanf("%d", &score); // 输入成绩
    if (score >= 90) {
        printf("Your grade is A.\n");
    } else if (score >= 80) {
        printf("Your grade is B.\n");
    } else if (score >= 70) {
        printf("Your grade is C.\n");
    } else {
        printf("Your grade is D.\n");
    }
    return 0;
}

2. `switch`语句

switch语句用于根据变量的值来选择执行不同的代码块。其基本语法如下：

switch (变量) {
    case 值1:
        // 当变量等于值1时执行的代码
        break;
    case 值2:
        // 当变量等于值2时执行的代码
        break;
    ...
    default:
        // 当变量的值不等于任何case中的值时执行的代码
}

switch语句中，case后面的值必须是整数或字符类型，且每个case后面通常会有一个break语句，用于跳出switch结构。

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int month;
    printf("Enter a month number (1-12): ");
    scanf("%d", &month); // 输入月份
    switch (month) {
        case 1:
        case 3:
        case 5:
        case 7:
        case 8:
        case 10:
        case 12:
            printf("This month has 31 days.\n");
            break;
        case 4:
        case 6:
        case 9:
        case 11:
            printf("This month has 30 days.\n");
            break;
        case 2:
            printf("This month has 28 or 29 days.\n");
            break;
        default:
            printf("Invalid month number.\n");
    }
    return 0;
}

在上述代码中，程序根据用户输入的月份来判断该月份有多少天。

（三）选择结构的应用

选择结构在程序设计中非常重要，它可以用于实现各种功能，例如：

根据用户输入的选项执行不同的操作。
根据条件判断程序的执行路径。
对数据进行分类处理等。

四、循环结构

（一）定义

循环结构是程序中的一种重复执行的结构。它允许程序在满足一定条件的情况下重复执行某段代码，直到条件不再满足为止。循环结构可以大大减少代码的重复性，提高程序的效率。

（二）类型及语法

C语言中有三种主要的循环结构：while循环、do - while循环和for循环。

1. `while`循环

while循环是最基本的循环结构，其基本语法如下：

while (条件) {
    // 循环体代码
}

在while循环中，程序首先判断条件是否为真，如果条件为真，则执行循环体代码，然后再次判断条件，如此反复，直到条件为假为止。如果条件一开始就为假，则循环体代码一次也不会执行。

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 1; // 初始化循环变量
    while (i <= 5) { // 判断条件
        printf("%d\n", i); // 输出当前值
        i++; // 更新循环变量
    }
    return 0;
}

在上述代码中，程序会输出从1到5的数字。循环变量i从1开始，每次循环后加1，直到i大于5时循环结束。

2. `do - while`循环

do - while循环与while循环类似，但它们有一个重要的区别：do - while循环的循环体至少会执行一次，即使条件一开始就为假。其基本语法如下：

do {
    // 循环体代码
} while (条件);

在do - while循环中，程序首先执行一次循环体代码，然后判断条件是否为真，如果条件为真，则再次执行循环体代码，如此反复，直到条件为假为止。

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 1; // 初始化循环变量
    do {
        printf("%d\n", i); // 输出当前值
        i++; // 更新循环变量
    } while (i <= 5); // 判断条件
    return 0;
}

在上述代码中，程序同样会输出从1到5的数字。与while循环不同的是，即使条件一开始就为假，do - while循环也会至少执行一次循环体代码。

3. `for`循环

for循环是一种功能强大的循环结构，它将循环变量的初始化、条件判断和更新操作集中在一个语句中，使代码更加简洁。其基本语法如下：

for (初始化; 条件; 更新) {
    // 循环体代码
}

在for循环中，程序首先执行初始化操作，然后判断条件是否为真，如果条件为真，则执行循环体代码，接着执行更新操作，然后再次判断条件，如此反复，直到条件为假为止。

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    for (int i = 1; i <= 5; i++) { // 初始化、条件判断和更新操作
        printf("%d\n", i); // 输出当前值
    }
    return 0;
}

在上述代码中，程序同样会输出从1到5的数字。for循环将循环变量的初始化、条件判断和更新操作集中在一个语句中，使代码更加简洁明了。

（三）循环结构的控制语句

在循环结构中，还可以使用一些控制语句来改变循环的执行流程，例如break语句和continue语句。

break语句：用于立即终止循环的执行，跳出循环结构。
continue语句：用于跳过当前循环的剩余部分，直接进入下一次循环。

示例代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        if (i == 5) {
            continue; // 跳过i为5的情况
        }
        if (i == 8) {
            break; // 终止循环
        }
        printf("%d\n", i);
    }
    return 0;
}

在上述代码中，程序会输出从1到10的数字，但跳过数字5，并在数字8时终止循环。