C语言复习笔记 4

C语言输入输出和程序结构

C语言输出数据

1. puts():仅输出字符串
2. putchar():输出单个字符
3. printf():多种格式输出

C语言输入数据

1. gets():获取一行数据，并作为字符串处理。会读取用户输入的整行内容，包括空格。
2. getchar()、getche()、getch():这三个函数都用于输入单个字符
3. scanf():多种格式输入字符。需要注意的是，scanf()遇到空格就结束读取，也就是说，使用scanf()读取的字符串中永远不会包含空格。

字符串常量的存储位置

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";  //数组和字符串都在栈
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";  //指针在栈，字符串在常量区
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；  
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；  
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。  

//转义字符
\a  响铃
\b 退格，将当前位置移到前一列
\n 换行，将当前位置移到下一行开头
\r 回车，将当前位置移到本行开头

分支结构

//简单的if-else分支语句
if (判断条件) {
   语句块1;
} else {
   语句块2;
}

//多个if-else分支语句
if(判断条件1) {
   语句块1;
} else if (判断条件2) {
   语句块2;
} else if (判断条件3) {
   语句块3;
} else {
   语句块4;
}

意思是从上到下，依次检测判断条件，当某个判断条件成立时，则执行其对应的语句块，然后跳到整个if else语句之外继续执行其他代码，如果所有判断条件都不成立，则之后最后else的语句块4(n)，然后继续执行后续代码。

也就是说一旦遇到能够成立的判断条件，则不再执行其他的语句块，所以最终只能有一个语句块被执行。

#include <stdio.h>
int main (void) 
{
    char ch;
    ch = getchar();
    if (ch < 32) {
        puts("ch is a control character.");
    } else if (ch >= 48 && ch <= 57) {
        puts("ch is a number.");
    } else if (ch >= 65 && ch <= 90) {
        puts("ch is a capital character.");
    } else if (ch >= 97 && ch <= 122) {
        puts("ch is a small character.");
    } else {
        puts("ch is other character.");
    }
    return 0;
}

if语句的嵌套调用

#include <stdio.h>
int main (void) 
{
    char ch;
    ch = getchar();
    if (ch < 32) {
        puts("ch is a control character.");
    } else if (ch >= 48 && ch <= 57) {
        puts("ch is a number.");
        if (ch == '9') {
            puts("ch is number nine.");
        } else {
            puts("ch is other number.");
        }
    } else if (ch >= 65 && ch <= 90) {
        puts("ch is a capital character.");
    } else if (ch >= 97 && ch <= 122) {
        puts("ch is a small character.");
    } else {
        puts("ch is other character.");
    }
    return 0;
}

if 语句嵌套时，要注意 if 和 else 的配对问题。C语言规定，else 总是与它前面最近的 if 配对，例如：

if(a!=b)  // ①
if(a>b) printf("a>b\n");  // ②
else printf("a<b\n");  // ③
//③和②配对，而不是和①配对。

运算符——按操作数的个数分：
1. 单目运算符：++，–
2. 双目运算符：+ - * /
3. 三目运算符：?: 比如 a>b?a:b;

逻辑运算符
为什么有了逻辑运算符——前面学到if-else结构，当一个if语句里面嵌套了多个判断条件就需多个if语句，显然这样的代码不够清晰。利用逻辑运算符可以整合判断条件。

各运算符优先级：
赋值= < &&和|| < 关系运算符 < 算术运算符 < 非

switch语句
为什么会有switch语句，主要是当有多个if语句时，代码不够清晰且易错，尝试写下面的代码就能感受的到

#include <stdio.h>
int main (void)
{
    int a;
    scanf("%d", &a);

    if (a == 1) {
        puts("Today is Monday.");
    } else if (a == 2) {
        puts("Today id Tuesday.");
    } else if (a == 3) {
        puts("Today is Wednesday.");
    } else if (a == 4) {
        puts("Today is Thursday.");
    } else if (a == 5) {
        puts("Today is Friday.");
    } else if (a == 6) {
        puts("Today is Saturday.");
    } else if (a == 7) {
        puts("Today is Sunday.");
    } else {
        puts("A illegal number.\nPlease input a number between 1 and 7....");
    }
    return 0;
}

关于switch语句
switch结构1：

switch(表达式){
    case 整型数值1: 语句 1;
    case 整型数值2: 语句 2;
    ......
    case 整型数值n: 语句 n;
    default: 语句 n+1;
}

它的执行过程是：
1) 首先计算“表达式”的值，假设为 m。

2) 从第一个 case 开始，比较“整型数值1”和 m，如果它们相等，就执行冒号后面的所有语句，也就是从“语句1”一直执行到“语句n+1”，而不管后面的 case 是否匹配成功。

3) 如果“整型数值1”和 m 不相等，就跳过冒号后面的“语句1”，继续比较第二个 case、第三个 case……一旦发现和某个整型数值相等了，就会执行后面所有的语句。假设 m 和“整型数值5”相等，那么就会从“语句5”一直执行到“语句n+1”。

4) 如果直到最后一个“整型数值n”都没有找到相等的值，那么就执行 default 后的“语句 n+1”。
需要重点强调的是，当和某个整型数值匹配成功后，会执行该分支以及后面所有分支的语句。

break是C语言的一个关键字，专门用于跳出switch语句，所谓跳出，是指一旦遇到break，就不再执行，switch中的任何语句，包括当前分支中的语句和其他分支中的语句；也就是说，整个switch执行结束了，接着会执行整个switch后面的代码。

switch语句结构2:

switch(<条件>)
{
case 1:<语句体>;break;
case 2:<>;break;
......
default:<>;break;
}

需要注意的是：
1. 只能针对基本数据类型使用；其他类型必须用if
2. case 标签必须是常量表达式（整数或字符）
3. 由于 default 是最后一个分支，匹配后不会再执行其他分支，所以也可以不添加break;语句。
4. default 不是必须的。当没有 default 时，如果所有 case 都匹配失败，那么就什么都不执行。

条件运算符
表达式1?表达式2:表达式3
首先判断表达式1，若为真，则将表达式2的值作为整个条件表达式的值；若为假，则将表达式3的值作为整个条件表达式的值。条件表达式通常用于赋值语句中。
需要注意的是：
1. 条件运算符的优先级是小于关系运算符和算术运算符的，高于赋值运算符：max = (a>b)?a:b等价于 max = a>b?a:b
2. 条件运算符的结合方向是自右向左的，条件表达式嵌套的理解：
a>b?a:c>d?c:d;等价 a>b?a:(c>d?c:d)

在C语言中，共有三大常用的程序结构：
顺序结构：代码从前往后执行，没有任何“拐弯抹角”；
选择结构：也叫分支结构，重点要掌握 if else、switch 以及条件运算符；
循环结构：重复执行同一段代码。

循环结构

循环结构
while 循环

while(表达式) {
   语句块;
}

执行过程是：先计算表达式的值，若为真，执行语句块；再计算表达式的值，若为真，继续执行语句块，再计算表达式的值，直到表达式的值为假，就退出循环，执行while后面的代码。

while 循环的整体思路是这样的：设置一个带有变量的循环条件，也即一个带有变量的表达式；在循环体中额外添加一条语句，让它能够改变循环条件中变量的值。这样，随着循环的不断执行，循环条件中变量的值也会不断变化，终有一个时刻，循环条件不再成立，整个循环就结束了。

for循环的产生

#include <stdio.h>
int main(){
    int sum = 0;
    int i = 1;  //语句①
    while(i <= 100 /*语句②*/ ){
        sum += i;
        i++;  //语句③
    }
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}

可以看到，语句①②③被放到了不同的地方，代码结构较为松散。为了让程序更加紧凑，可以使用 for 循环来代替，如下所示：

#include <stdio.h>
int main(){
    int sum = 0;
    for(int i = 1/*语句①*/; i <= 100/*语句②*/; i++/*语句③*/){
        sum += i;
    }
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}

for循环的一般形式是

for (表达式1; 表达式2; 表达式3) {
    语句体;
}

运行过程：先计算表达式1，再计算表达式2，若表达式2的值为真，则执行语句体，再计算表达式3，再计算表达式2的值，若为真，执行语句体；若为假，结束整个for循环语句。

“表达式1”仅在第一次循环时执行，以后都不会再执行，可以认为这是一个初始化语句。“表达式2”一般是一个关系表达式，决定了是否还要继续下次循环，称为“循环条件”。“表达式3”很多情况下是一个带有自增或自减操作的表达式，以使循环条件逐渐变得“不成立”。

C语言跳出循环
使用while和for循环时，如果想提前结束循环（在不满足结束条件的循环下结束循环），可以使用break或continue关键字

break关键字：

之前有学到，用于跳出switch语句；

用于while 、 for循环时，会终止循环而执行整个循环语句后面的代码，break关键字通常和if语句一起使用，即满足条件时，便跳出循环。

在多层循环中，一个while语句只跳出一层循环

continue关键字：
continue 语句的作用是跳过循环体中剩余的语句而强制进入下一次循环。continue语句只用在 while、for 循环中，常与 if 条件语句一起使用，判断条件是否成立。

break与continue的对比：break 用来结束所有循环，循环语句不再有执行的机会；continue 用来结束本次循环，直接跳到下一次循环，如果循环条件成立，还会继续循环

循环结构的嵌套

//输出一个4x4的矩阵
#include <stdio.h>
int main(void) 
{
    for (int j = 1; j <= 4; j++) {
        for (int i = 1; i <= 4; i++) {
            printf("%d ", i*j);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

//输出九九乘法表
#include <stdio.h>
int main(void) 
{
    for (int i = 1; i <= 9; i++) {
        for (int j = 1; j <= i; j++) {
            printf("%d*%d=%-4d", i, j, i*j);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}