【C语言】选择结构和循环结构的进阶

在学习本篇之前，请巩固上节的知识点📖

1. 选择结构的嵌套

在很多问题的处理上，单层的选择或者是不断堆积的else会显得格外的低效，这时候我们可以用到嵌套，将复杂的步骤进行简化。

1.1 if-else的嵌套：多层级判断

当需要在一个条件分支中再做细分判断时，可以使用 if-else 的嵌套结构。

其中的逻辑是先判断大条件，再在大条件下判断小条件。

语法架构为

if(外层条件){//外层为真时执行的代码if(内层条件1){//内层条件1为真时执行的代码}else{//内层条件1位假时执行的代码}
}else{//外层为假时执行的代码
}

其实很好理解，类似一个病人在医院挂号。
医院会先判断“是否为急诊”（外层条件），若为急诊再判断“是否危及生命”（内层条件1）；若不是急诊，则按照普通看病流程处理。

例1. 判断一个数是否为能被3整除的偶数

int num = 6;
if(num%2 == 0){	//可以被2整除就是偶数if(num%3 == 0){ //能否被3整除printf("%d是能被3整除的偶数\n",num);}else{printf("%d是偶数，但不能被3整除\n",num);}
}else{printf("%d不是偶数\n",num);
}

注意事项

• 嵌套层级建议不超过3层，因为过多的层级会降低代码的可读性，让人难以理解
• 内层的 if-else 需要严格缩进，明确与外层之间的关系

1.2 switch-case的嵌套

不只是常见的 if-else 支持嵌套， switch-case 也支持嵌套。

而且具有“穿透性”，体现在：省略break时继续执行下一个case。

int a;
switch(a/b){ //将a以b为一组，进行不同层级的划分case 1:switch(a){	//根据a的值进行判断case 1 :printf("..");break;...}case 2:...
}

当多个case需要执行相同逻辑时，可省略中间case的break，实现“区间批量处理”。

例2.按分数段进行评级（90-100为A，80-89位B…）

int score = 85;
switch(score/10){ // 整除10后，可以划分分数段case 10:case 9:printf("等级A\n"); //10和9共享逻辑case 8:printf("等级B\n");case 7:printf("等级C\n");case 6:printf("等级D\n");default:printf("等级E\n");
}

• 在电梯的内部，如果我们按下“10楼”和“9楼”都需要停在9楼以上区域，电梯可以连续停靠（穿透），直到触发“9楼”的停靠指令（break）。

1.3 选择结构与逻辑运算符的结合

在第一节基本语法结构中，我们学习了逻辑运算符&&（与）、｜｜（或）、！（非）。

合理的使用这些逻辑运算符，可以代替部分嵌套结构。

如上节中5和7的最小公倍数中，我们使用了"i % 5 == 0 && i % 7 == 0"去代替了if( i%5==0 )中再嵌套if ( i %7 == 0)的情况。

同理，我们可以将例1的程序简化：

int num = 6;
if(num%2 == 0 && num%3 == 0){	//同时可以被2和3整除的数printf("%d是能被3整除的偶数\n",num);
}else{printf("%d不是偶数\n",num);
}

优点

• 相比较嵌套 if-else 或者 if 的多层嵌套，运用逻辑运算符组合的条件更直观，且执行效率更高。

2. 循环结构的嵌套

循环结构的嵌套是实现矩阵运算、排序算法等的基础。

·矩阵运算涉及到多维数组，在学习到数组的时候会进行讲解。
·排序算法：如对一串数字进行大小排序，诸多算法中常见的。

2.1 嵌套循环：多层重复执行

嵌套循环很好理解，就是一个循环里面中再嵌套另一个循环，外层循环控制着“轮次”，内层循环控制“没轮的重复次数”。

这个流程图可能有些许复杂，我来简单讲一下：

1. 对一个数先进行判断是否满足外层条件，不满足直接退出外层循环，满足则进行到步骤2
2. 对这个数再进行内层条件的判断，直到不满足内层条件后，退出内层的循环返回到外层循环
3. 在外层更新后，判断是否满足外层条件，满足则直接退出外层循环，不满足则重复步骤2、3

只有外层条件不满足时，整个循环才结束，如上图所示⬆️

例3.打印5行5列的正方形星号

for(int i=0; i<5; i++){	//5行for(int j=0; j<5; j++){	//每行5个printf("*");}printf("\n");	//每行结束后换行
}

 - * * * * - * * * * - * * * * - * * * * - * * * * 

同理，九九乘法表也可以按照这个逻辑进行打印。

2.2 循环控制的技巧

• break与标志位
  在多层循环中，需要一次性跳出所有的循环时，仅用break是无法实现的（因为只能跳出当前层），我们可以使用标志位来进行跳出（在最外层循环中的条件判断里添加，常与逻辑运算符结合使用）。

标志位：一个记录循环状态的变量，可以是一个布尔值，为真时结束循环。后续会使用到。

• continue与复杂条件
  continue可以结合逻辑判断，跳过循环中“不需要处理”的迭代，减少无效的计算
• 减少重复计算
  循环内部的重复计算会降低效率，尤其在多层嵌套循环中，需将“与循环变量无关的计算”移到循环外。

3. 其他

3.1 本篇参考/来源

• 图片由本人绘制而成