C语言学习第三天-循环结构和选择结构

C语言三大结构，分别是顺序结构、选择结构（分支结构）和循环结构

C语言顺序结构：让程序按照从头到尾的顺序依次执行每一条C语言代码，不重复执行任何代码，也不跳过任何代码。

C语言选择结构：也称分支结构，就是让程序“拐弯”，有选择性地执行代码；换句话说，可以跳过没用的代码，只执行有用的代码。

C语言循环结构：就是让程序“杀个回马枪”，不断地重复执行同一段代码。

if else语句

if和else是两个新的关键字，if意为“如果”，else意为“否则”，用来对条件进行判断，并根据判断结果执行不同的语句。总结起来，if else的结构为

if (判断条件) { 语句块1 } else { 语句块2 }

语句块（Statement Block），就是由{}包围的一个或多个语句的集合。如果语句块中只有一个语句，也可以省略{}。

由于if else语句可以根据不同的情况执行不同的代码，所以也叫分支结构或选择结构。

只使用if语句

有的时候，我们需要在满足某种条件时进行一些操作，而不满足条件时就不进行任何操作，这个时候我们可以只使用 if 语句。也就是说，if else 不必同时出现。

单独使用 if 语句的形式为：

if (判断条件) {语句块}

如果判断条件成立就执行语句块，否则直接跳过。

多个if else语句

if else 语句也可以多个同时使用，构成多个分支，形式如下：

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 if (判断条件m) { 语句块m } else { 语句块n }

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，则执行语句块n，然后继续执行后续代码。

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。

if语句的嵌套

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。

if (判断条件1) { if (判断条件2) { 语句块1 } else { 语句块2 } } else { 语句块3 }

关系运算符

关系运算符在使用时，它的的两边都会有一个表达式，比如变量、数值、加减乘除运算等，关系运算符的作用就是判明这两个表达式的大小关系。注意，是判明大小关系，不是其他关系。
 

关系运算符	含义	数学上的表示
<	小于	<
<=	小于或等于	≤
>	大于	>
>=	大于或等于	≥
==	等于	=
!=	不等于	≠

关系运算符都是双目运算符，其结合性均为左结合。关系运算符的优先级低于算术运算符，高于赋值运算符。在六个关系运算符中，<、<=、>、>=的优先级相同，高于==和!=，==和!=的优先级相同。

在C语言中，有的运算符有两个操作数，例如 10+20，10和20都是操作数，+ 是运算符。我们将这样的运算符称为双目运算符。同理，将有一个操作数的运算符称为单目运算符，将有三个操作数的运算符称为三目运算符。

运算结果1为“真”，表示条件成立，运算结果为0为“假”，表示条件不成立。

逻辑运算符

运算符	说明	结合性	举例
&&	与运算，双目，对应数学中的“且”	左结合	1&&0
||	或运算，双目，对应数学中的“或”	左结合	1||0
!	非运算，单目，对应数学中的“非”	右结合	!a

逻辑运算的结果

在编程中，我们一般将零值称为“假”，将非零值称为“真”。逻辑运算的结果也只有“真”和“假”，“真”对应的值为 1，“假”对应的值为 0。

1. 与运算(&&)

参与运算的两个表达式都为真时，结果才为真，否则为假。

2. 或运算(||)

参与运算的两个表达式只要有一个为真，结果就为真；两个表达式都为假时结果才为假。

3. 非运算(!)

参与运算的表达式为真时，结果为假；参与运算的表达式为假时，结果为真。

优先级

逻辑运算符和其它运算符优先级从低到高依次为：

赋值运算符(=) < &&和|| < 关系运算符 < 算术运算符 < 非(!)

&& 和 || 低于关系运算符，! 高于算术运算符。

switch case语句

C语言虽然没有限制if else能够处理的分支数量，但当分支过多时，用if else处理会不太方便，而且容易出现if else配对出错的情况。

switch 是另外一种选择结构的语句，用来代替简单的、拥有多个分支的if else语句，基本格式如下：

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; }

执行过程：
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语言中的一个关键字，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。

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。

最后需要说明的两点是：

1. case 后面必须是一个整数，或者是结果为整数的表达式，但不能包含任何变量。

2. 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

条件运算符是C语言中唯一的一个三目运算符，语法格式为：

表达式1 ? 表达式2 : 表达式3

求值规则为：如果表达式1的值为真，则以表达式2 的值作为整个条件表达式的值，否则以表达式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之中。

1. 条件运算符的优先级低于关系运算符和算术运算符，但高于赋值符。

2. 条件运算符 ? 和 : 是一对运算符，不能分开单独使用。

3. 条件运算符的结合方向是自右至左。

while循环

循环（Loop），就是重复地执行同一段代码，例如要计算 1+2+3+……+99+100 的值，就要重复进行99次加法运算。

while循环的一般形式为：

while (表达式) { 语句块 }

意思是，先计算“表达式”的值，当值为真（非0）时， 执行“语句块”；执行完“语句块”，再次计算表达式的值，如果为真，继续执行“语句块”...这个过程会一直重复，直到表达式的值为假（0），就退出循环，执行 while 后面的代码。

一般把“表达式”称为循环条件，把“语句块”称为循环体，整个循环的过程就是不停判断循环条件、并执行循环体代码的过程。

1. 循环条件成立时的话，while 循环会一直执行下去，永不结束，成为“死循环”。

运行程序，会不停地执行语句块，直到用户强制关闭。

2. 循环条件不成立的话，while 循环就一次也不会执行。

运行程序，什么也不会输出。

do while循环

do-while循环的一般形式为：

do { 语句块 } while (表达式);

do-while循环与while循环的不同在于：它会先执行“语句块”，然后再判断表达式是否为真，如果为真则继续循环；如果为假，则终止循环。因此，do-while 循环至少要执行一次“语句块”。

for循环

C语言中还有 for 循环，它的使用更加灵活，完全可以取代while循环。

for 循环的一般形式为：

for(表达式1; 表达式2; 表达式3) { 语句块 }

它的运行过程为：

1. 先执行“表达式1”。

2. 再执行“表达式2”，如果它的值为真（非0），则执行循环体，否则结束循环。

3. 执行完循环体后再执行“表达式3”。

4. 重复执行步骤 2. 和 3.，直到“表达式2”的值为假，就结束循环。

上面的步骤中，2. 和 3. 是一次循环，会重复执行，for 语句的主要作用就是不断执行步骤 2. 和 3.。

“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”。

for循环中的三个表达式

for 循环中的“表达式1（初始化条件）”、“表达式2(循环条件)”和“表达式3（自增或自减）”都是可选项，都可以省略（但分号;必须保留）。

所谓死循环，就是循环条件永远成立，循环会一直进行下去，永不结束。死循环对程序的危害很大，一定要避免。

break关键字

当 break 关键字用于 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。

continue语句

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。

循环嵌套

嵌套（Nest），就是一条语句里面还有另一条语句，例如 for 里面还有 for，while 里面还有 while，或者 for 里面有 while，while 里面有 if-else，这都是允许的。

在C语言中，代码是顺序、同步执行的，当前代码必须执行完毕后才能执行后面的代码。这就意味着，外层 for 每次循环时，都必须等待内层 for 循环完毕才能进行下次循环。虽然 i 是变量，但是对于内层 for 来说，每次循环时它的值都是固定的。

内层 for 每循环一次输出一个数据，而外层 for 每循环一次输出一行数据。