【C语言】分支与循环（上）

前言：C语言是由顺序结构、选择结构、循环结构组成的结构化的程序设计语言。 那C语言是如何设计和实现这些结构的呢？话不多说，马上开始。

三种结构如图所示：

我们可以使用 if else语句、 switch语句 来实现选择（分支）结构，使用for 、 while 、 do while 来实现循环结构。

ps：本篇将先总结分支结构的知识，循环结构留到（下）篇。

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目录

一、关系、条件、逻辑操作符

 二、if else 语句

三、switch语句

四、分支结构小练习：判断闰年

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首先补充分支与循环必备操作符

一、关系、条件、逻辑操作符

(1)关系操作符：

C语⾔⽤于⽐较的表达式，称为“关系表达式”，⾥⾯使⽤的运算符就称为“关系运算符”，主要有下⾯6个。

>：⼤于运算符
<：⼩于运算符
>=： ⼤于等于运算符
<=：⼩于等于运算符
==： 相等运算符
!=： 不相等运算符

用法：用于比较两个值的大小或相等性，结果通常返回0或1，表示真假。

• eg：20<25是正确的，结果返回1；25<20是错误的，结果返回0。

(2)条件操作符：

条件操作符需要接受三个参数，因此又叫三目操作符。形式如下(exp是表达式expression的缩写)：

 exp1 ? exp2 : exp3

用法：如果exp1为真， exp2计算，计算的结果是整个表达式的结果；如果exp1为假， exp3计算，计算的结果是整个表达式的结果。

• eg：1<2?1:0 exp1是1<2，结果为真，计算exp2，结果是本身。因此这个表达式最终的结果就是exp2的结果1。

(3)逻辑运算符

提供逻辑判断功能，⽤于构建更复杂的表达式，主要有下⾯三个运算符。

! ：逻辑取反运算符（改变单个表达式的真假）。

&& ：与运算符，就是并且的意思（两侧的表达式都为真，则为真，否则为假）。
|| ：或运算符，就是或者的意思（两侧⾄少有⼀个表达式为真，则为真，否则为假）。

• eg：!0为非零表示真，1&&0为假，1||0为真。

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 二、if else 语句

(1)结构：

if(表达式)
    语句1;
else
    语句2;

 执行流程：

• step1：判断if中表达式的真假。
• step2：表达式为真➡执行if中的语句1，跳过else。
• step3：表达式为假➡跳过if，直接执行else中的语句2。

tips：上面的结构仅适用于单语句的情况，因为if和else只能控制一条语句，当分支中包含多条语句时要用大括号{}将多条语句括起来形成代码块

if(表达式)
{
    语句1;
    语句3;
}
else
{
    语句3;
    语句4;
}

 先看一个问题：输⼊⼀个分数，>=60分就输出：及格，<=60分就输出：不及格。

下面三种写法都可以解决这个问题

int score=0;
scanf("%d",&score);//输入一个成绩

①if(score>=60)
    printf("及格");
 else
    printf("不及格");

②if(score>=60)
    printf("及格");
 if(score<=60)
    printf("不及格");

③if(score>=60)
    printf("及格");
 else if(score<=60)//嵌套if
    printf("不及格");

(2)嵌套if（else if）

在 if else 语句中， else 可以与另⼀个 if 语句连⽤，构成多重判断。

#include <stdio.h>
int main()
{
    int num = 0;
    scanf("%d", &num);

    if(num > 0)
        printf("输⼊的数字是正数\n");
    else if(num < 0)                     
        printf("输⼊的数字是负数\n");//这⾥的if 相当于嵌套在else语句中，形成了嵌套结构
    else
        printf("输⼊的数字是0\n");

    return 0;
}

(3)悬空else问题

先看这样一段代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 0;
    int b = 2;

    if(a == 1)
        if(b == 2)
            printf("11\n");
    else
        printf("22\n");

    return 0;
}

大家觉得结果输出什么呢？ 

小飞在初学阶段看到这段代码时本能的以为结果应该打印11，但实际上什么也不输出。

为什么会这样呢？这就是悬空else问题。分析如下：

在编写代码时，如果遇到多个if和else语句。需要注意一个规则：else总是与最接近的if匹配。有时候，代码的排版可能会让人产生误解，比如上面的else与第一个if对齐，从而误以为当第一个if条件不成立时，会执行else子句。但实际上，else是和第二个最近的if语句匹配，形成嵌套的if else语句。如果第一个if条件不成立，那么嵌套的if和else语句根本就没有机会执行，因此最终可能什么都不会打印。

为了让代码更容易理解，我们应该调整代码块（添加大括号），使else与其真正匹配的if语句关系更加清晰。

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 0;
    int b = 2;

    if(a == 1)
    {
        if(b == 2)
            printf("11\n");
    }
    else
    {
        printf("22\n");
    }

    return 0;
}

带上适当的⼤括号形成代码块，代码的逻辑就会更加的清晰，所以以后在写代码的时候要注意括号的使⽤，让代码的可读性更⾼。

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三、switch语句

除了 if 语句外，C语⾔还提供了 switch 语句来实现分⽀结构。switch语句可以看作是⼀种特殊形式的if else语句，⽤于判断条件有多个结果的情况。它把多重的 else if 改成更易⽤、可读性更好的形式。

(1)结构：

switch (表达式) 
{
    case value1:
        语句1;
    case value2: 
        语句2;
    default: 
        语句3;
}

上⾯结构中，根据表达式不同的值，执⾏相应的 case 分⽀。如果找不到对应的值，就执⾏ default 分⽀。
注意：

• switch 后的（表达式）必须是整型表达式（可以是数值，也可以是表达式，如a+b，a，b均是变量）。
• case 后的value值，必须是整形常量表达式（只能是数值，如1、2）。
• case 和后边的数字之间必须有空格。

(2)break和default

①break

每⼀个 case 语句中的代码执⾏完成后，需要加上 break ，才能跳出这个switch语句。

eg：

写一个输入⼀个1~7的数字，打印对应的星期⼏的程序：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", &day);

	switch (day)
	{
	case 1:
		printf("星期一\n");
		break;
	case 2:
		printf("星期二\n");
		break;
	case 3:
		printf("星期三\n");
		break;
	case 4:
		printf("星期四\n");
		break;
	case 5:
		printf("星期五\n");
		break;
	case 6:
		printf("星期六\n");
		break;
	case 7:
		printf("星期日\n");
		break;
	}

	return 0;
}

当然， break 也不是每个 case 语句都得有，这就得根据实际情况来看了。 

比如当判断星期几是工作日还是休息日时，我们可以只在星期五和星期日时写break，这样在遇到星期1~5时因为没有break 语句，代码会继续往下执⾏直到最后一个满足工作日的星期跳出。

#include <stdio.h>
int main()
{
    int day = 0;
    scanf("%d", &day);

    switch(day)
    {
    case 1：
    case 2:
    case 3:
    case 4:
    case 5:
        printf("⼯作⽇\n");
        break;
    case 6:
    case 7:
        printf("休息⽇\n");
        break;
    }

    return 0;
}

②default

在使⽤ switch 语句的时候，我们经常可能遇到⼀种情况，⽐如 switch 后的表达式中的值⽆法匹配代码中的 case 语句的时候，这时候要不就不做处理，要不就得在 switch 语句中加⼊default ⼦句。switch 后边的表达式结果不是 value1 ，也不是 value2 的时候，就会执⾏default ⼦句。
就⽐如上面打印星期的练习，如果 day 的输⼊不是1~7的值，如果我们要提⽰：输⼊错误，即可：

switch(day)
    {
    case 1：
    case 2:
    case 3:
    case 4:
    case 5:
        printf("⼯作⽇\n");
        break;
    case 6:
    case 7:
        printf("休息⽇\n");
        break;
    default://输入无匹配
        printf("输⼊错误\n");
        break;
    }

tips：switch语句中的case和default无顺序要求，只要顺序是满⾜实际需求的就可以。不过习惯把 default ⼦句放在最后处理。

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四、分支结构小练习：判断闰年

输⼊⼀个年份year，判断year是否是闰年？

闰年判断的规则：
①能被4整除并且不能被100整除是闰年，即满足year%4==0 && year%100!=0
②能被400整除是闰年，即满足year%400==0

参考代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int year = 0;
    scanf("%d", &year);

    if(year%4==0 && year%100!=0)
        printf("是闰年\n");
    else if(year%400==0)
        printf("是闰年\n");

    return 0;
}

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 结语：非常感谢耐心看到这里的小伙伴，本文主要讲了分支与循环中的分支结构，它们是代码中的重要组成成分，是构建任何复杂结构的基石。下期主要围绕循环结构展开。本篇文章到此结束，我们下期再见！

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