第2节：程序逻辑与控制流——让程序“思考”
引言：从“听话”到“会思考”
欢迎回来！上一节课，我们让程序学会了“说话”——它能打印出Hello, World!，还能做简单的数学题。但你不觉得它有点“死脑筋”吗？我们让它算1+1，它绝不会给你算2+2。它就像一个刚出生的婴儿，你喂它什么，它就吃什么。
今天，我们要给这个婴儿装上大脑，让它学会自己做决定和重复做事情。
- 做决定：比如，“如果今天下雨，我就带伞；否则，我就不带。” 这在我们生活中无处不在。
- 重复做事：比如，老师让你把“我错了”抄写100遍。你肯定不会傻傻地写100行
printf，你会想：“有没有办法让电脑自己重复100次？”
在编程里，我们管这两种能力叫 “流程控制” 。掌握了它，你的程序就从“计算器”升级成了“自动机器人”！这对于我们未来分析病毒和漏洞至关重要，因为恶意软件的行为就是由无数个判断和循环构成的。
第一部分：程序的“比较心”——运算符详解
想让程序会判断，首先得教会它“比较”。这就需要用到运算符。
1. 算术运算符：老朋友，新规矩
这些你在Python里都见过，但C语言有点“小气”。
| 运算符 | 作用 | 例子 (C语言) | 和Python的差异 |
|---|---|---|---|
+ | 加 | a + b | 一样 |
- | 减 | a - b | 一样 |
* | 乘 | a * b | 一样 |
/ | 除 | a / b | 注意！ 5 / 2 结果是 2，不是2.5！因为两个整数相除，结果还是整数，小数部分直接被丢弃（不是四舍五入）。 |
% | 取模（求余数） | 5 % 2 结果是 1 | 一样 |
重点吐槽：C语言没有幂运算符！
在Python里，你可以轻松地写 2**3 来计算2的3次方。在C语言里？没这好事！ 你得用 pow(2, 3) 这个函数，而且记得要在开头 #include <math.h>。
底层原理小贴士： 为什么 5 / 2 等于2？因为CPU有专门的整数运算单元，做整数除法非常快。如果要得到小数结果 2.5，你必须至少让其中一个数变成小数形式，比如 5.0 / 2 或 5 / 2.0。这体现了C语言“贴近硬件”的特性，它默认使用最高效的方式。
2. 关系运算符：比比谁大谁小
这些运算符用来比较两个值，结果是“真”或“假”。在C语言中，“真”用数字 1 表示，“假”用数字 0 表示。
| 运算符 | 含义 | 例子 |
|---|---|---|
== | 等于 | 5 == 3 结果是 0 (假) |
!= | 不等于 | 5 != 3 结果是 1 (真) |
> | 大于 | 5 > 3 结果是 1 (真) |
< | 小于 | 5 < 3 结果是 0 (假) |
>= | 大于等于 | 5 >= 5 结果是 1 (真) |
<= | 小于等于 | 5 <= 3 结果是 0 (假) |
血泪教训：= 和 == 是天壤之别！
=是赋值，比如a = 5;意思是“把5放进变量a里”。==是比较，比如a == 5意思是“看看变量a的值是不是等于5”。- 如果你在
if条件里错写成if (a = 5)，编译器可能不会报错，但这行代码的意思是“把5赋给a，然后判断a的值（5）是否为真（真）”，结果这个if永远都会执行！这是C程序员最常犯的错误之一。
3. 逻辑运算符：处理复杂条件
当需要同时满足多个条件时，就用它们。
| 运算符 | 含义 | 例子 | 和Python的差异 |
|---|---|---|---|
&& | 逻辑与 (and) | (a > 0) && (a < 10) // a大于0 并且 a小于10 | Python用关键字 and |
| ` | ` | 逻辑或 (or) | |
! | 逻辑非 (not) | !(a == 0) // a 不等于0 | Python用关键字 not |
记忆技巧： && 像两根绳子拴在一起，必须都满足。|| 像两条岔路，满足一条就行。
第二部分：程序的“十字路口”——条件分支语句
现在，我们让程序根据比较的结果，走不同的路。
1. if 语句：如果…就…
这是最简单的判断。
if (条件) {// 如果条件为真，就执行这里面的代码
}
例子：
int score = 95;
if (score >= 60) {printf("恭喜，你及格了！\n");
}
2. if-else 语句：如果…就…否则…
二选一。
if (条件) {// 条件为真，执行这里
} else {// 条件为假，执行这里
}
例子：
int age = 16;
if (age >= 18) {printf("你可以进入网吧。\n");
} else {printf("未成年人禁止入内！\n"); // 这行会被执行
}
3. else-if 结构：多岔路口
用于多种可能性的判断。
int score = 85;
if (score >= 90) {printf("优秀！\n");
} else if (score >= 80) {printf("良好！\n"); // 这行会被执行
} else if (score >= 70) {printf("中等！\n");
} else if (score >= 60) {printf("及格！\n");
} else {printf("不及格，要加油了！\n");
}
执行流程： 程序会从上到下逐个判断条件，一旦某个条件为真，就执行对应的代码块，然后直接跳过后面所有的 else-if 和 else。
4. switch-case 语句：精确匹配
当你的判断是基于一个变量精确等于某个值时，用 switch 更清晰。
int day = 3;
switch (day) {case 1:printf("星期一\n");break; // 记住这个break！case 2:printf("星期二\n");break;case 3:printf("星期三\n"); // 这行会被执行break;default: // 如果所有case都不匹配，就执行defaultprintf("无效的天数\n");break;
}
break的重要性： break 的作用是跳出整个 switch 语句。如果没有 break，程序会从匹配到的那个 case 开始，一直执行下去，直到遇到 break 或者 switch 结束！这叫做“case穿透”。（虽然有时故意用它来实现高级功能，但新手务必每个case都加上break）。
底层原理小贴士： 为什么有了if-else还要switch？因为switch在底层实现上，编译器有时会为它生成一种叫跳转表的机制。想象成一个电梯，switch(变量)直接把你送到对应的楼层（case），非常高效。而一长串的if-else-if则像爬楼梯，需要一层一层地判断。在处理大量分支时，switch性能通常更好。
第三部分：程序的“永动机”——循环语句
现在，我们来解决“抄写100遍”的问题。
1. while 循环：只要…就继续…
先检查条件，再决定是否执行循环体。
while (条件) {// 只要条件为真，就重复执行这里的代码
}
例子：打印1到10
int i = 1; // 1. 初始化计数器
while (i <= 10) { // 2. 循环条件printf("%d\n", i);i++; // 3. 更新计数器 (i++ 相当于 i = i + 1)
}
注意： 如果你忘了写 i++，i 的值永远不变，条件 i <= 10 就永远为真，循环会永远执行下去，这叫 死循环。在控制台里，你可以按 Ctrl+C 来强行终止它。
2. do-while 循环：先干再说…
先执行一次循环体，再检查条件。
do {// 先执行这里的代码...
} while (条件); // ...然后看条件是否为真，为真就再执行一次
它与 while 的最大区别： do-while 至少会执行一次循环体，而 while 可能一次都不执行。
例子：让用户输入密码，直到正确为止
int password;
int correct_password = 123456;
do {printf("请输入密码：");scanf("%d", &password);
} while (password != correct_password);
printf("登录成功！\n");
3. for 循环：全能王
for 循环把循环三要素（初始化、条件、更新）都写在了一行，结构非常清晰，是最常用的循环。
for (初始化; 循环条件; 更新) {// 循环体
}
例子：打印1到10 (for循环版)
for (int i = 1; i <= 10; i++) {printf("%d\n", i);
}
执行顺序：
int i = 1;(初始化，只执行一次)i <= 10;(判断条件，若为真，进入循环体；若为假，结束循环)- 执行
printf("%d\n", i); i++(更新计数器)- 跳回第2步，继续判断…
for循环的底层视角： 你可以把for循环看作是while循环的“语法糖”。编译器最终会把for循环翻译成类似while循环的底层指令。但它把循环控制逻辑封装得更好，使得代码更易读、更不易出错（比如，不容易忘记写计数器更新）。
4. 循环里的两个“叛徒”：break 和 continue
break：立刻终止整个循环，直接跳出来。就像在游戏中接到了“立刻撤退”的命令，不管任务完成没有，马上就走。continue：跳过本次循环中continue之后的代码，直接进入下一次循环。就像体育课上老师让你“跳过这个动作，做下一个”。
例子：
// break 例子：找到第一个能被3整除的数就停止
for (int i = 1; i <= 10; i++) {if (i % 3 == 0) {printf("找到了：%d\n", i);break; // 找到6后，立刻结束循环，7、8、9、10就不会被检查了}
}// continue 例子：打印1-10中所有的奇数
for (int i = 1; i <= 10; i++) {if (i % 2 == 0) { // 如果是偶数continue; // 跳过下面的printf，直接进行i++}printf("%d 是奇数\n", i); // 只有奇数会执行到这里
}
第四部分：实战演练——思维体操
光说不练假把式，我们来两个经典的练习，把今天学的知识全部用上。
实战一：猜数字游戏
游戏规则： 程序随机生成一个1-100的数字，玩家来猜。程序会根据玩家猜的数字，提示“大了”或“小了”，直到猜中为止，并告诉玩家猜了多少次。
代码实现：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // 为了用rand()和srand()
#include <time.h> // 为了用time()int main() {// 1. 生成随机数种子，这样每次运行的随机数才不一样srand(time(NULL));// 2. 生成1-100的随机数int secret_number = rand() % 100 + 1;int guess;int count = 0; // 计数器printf("欢迎来到猜数字游戏！我已经想了一个1-100之间的数字。\n");do {printf("请输入你的猜测：");scanf("%d", &guess);count++; // 猜的次数+1if (guess > secret_number) {printf("太大了！\n");} else if (guess < secret_number) {printf("太小了！\n");} else {printf("太棒了！你猜对了！就是 %d！\n", secret_number);printf("你一共猜了 %d 次。\n", count);}} while (guess != secret_number); // 只要没猜对，就继续循环return 0;
}
这个程序综合运用了： do-while循环、if-else-if分支、运算符、变量和输入输出。好好体会它的逻辑流程！
实战二：计算斐波那契数列的前N项
数列规则： 这个数列从0和1开始，后面的每一项都是前两项之和。像这样：0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21…
代码实现：
#include <stdio.h>int main() {int n;printf("请输入要生成斐波那契数列的前几项：");scanf("%d", &n);if (n <= 0) {printf("请输入一个正整数。\n");} else {printf("斐波那契数列前 %d 项为：\n", n);long long a = 0, b = 1, next; // 用long long防止数字太大溢出for (int i = 1; i <= n; i++) {if (i == 1) {printf("%lld ", a); // 第一项是0} else if (i == 2) {printf("%lld ", b); // 第二项是1} else {next = a + b;printf("%lld ", next);a = b; // 更新a和b，为计算下一项做准备b = next;}}printf("\n");}return 0;
}
这个程序综合运用了： for循环、if-else-if分支、变量的更新。它展示了如何用循环来生成一个序列，并处理了边界情况（前两项）。
总结与展望
恭喜你！经过这一节课的学习，你的程序已经“活”过来了。它不再只是机械地执行指令，而是学会了根据情况做决策，并能不知疲倦地重复劳动。
- 运算符是程序进行比较和逻辑判断的工具。
if-else和switch让程序有了选择的能力。while,do-while,for让程序能够自动化地处理重复性任务。break和continue让你能更精细地控制循环的流程。
所有这些，都是构建复杂程序的基石。一个病毒扫描程序，就是通过无数个循环和判断，来检查文件是否匹配病毒特征。一个网络爬虫，也是通过循环来不断地抓取网页。
在下一节课，我们将学习函数——一种能将复杂任务分解成多个小任务的“魔法”，这将让我们的代码变得井井有条，威力倍增。旅程越来越有趣了，加油！