初阶C语言：分支与循环(3)--拓展篇
在学习完分支与循环之后，相信大家对分支语句、循环语句都有了一定的掌握，为了是我们的基础知识更扎实，在此基础上我们在来了解一些新的东西
1.清理输入缓存区
在以前的学习中我们学习过scanf (输入) 和printf (输出) 。其实还有getchar和putchar
getchar---读取一个字符
putchar---输出一个字符
代码演示：
#include
int main()
{
//由于getchar定义的返回类型就是int类型，所以使用int类型来接收
int ch = getchar();
putchar(ch);
return 0;
} 
可以看到输入一个字符‘A’就可以打印出一个字符‘A’
输入缓冲区：
当我们使用一系列的输入输出函数时，在输入的时候，函数并不是直接从电脑上键盘上面读取，在函数和键盘中间还有一个输入缓冲区，每当使用输入函数的时候，输入函数都会在输入缓冲区中读取信息，所以在我们电脑键盘上敲出的字符都会先存放在输入缓冲区，然后让输入函数来读取，使用上面的代码来演示一下：
当我们在电脑键盘上敲出A还有回车（Enter），那么在输入缓冲区中就放进去了A和回车(由于回车可以使输入函数启动，再加上回车还有换行的功能也就是转义字符\n)，接下来输入函数就要读取，当读取到A时就打印A。
getchar读取到了字符返回的是该字符的ASCII码值，这也就是为什么需要用整形int类型来接收，如果读取失败，则会返回EOF
EOF其实等于-1，因为ASCII码值的范围是0~127，所以呢，如果读取失败就证明读取的不在0~127之内所以就返回-1，用int整形来接收再合适不过了
scanf函数默认读取到空格就结束
代码演示：
#include
int main()
{
int ch = 0;
while ((ch = getchar()) != EOF) //这里表示如果输入的字符符合条件就可以进入循环
{ //因此通过这样一种方法就可以实现多组输入
putchar(ch);
}
return 0;
} 
1.1用户登录系统实现
讲了半天也没有讲到怎么清空输入缓存区，那么接下来就到了清空缓存区的时间了：
我们来实现一个简单版的用户登录密码：在屏幕上输入密码，然后确认密码，判断是否确认成功。
#include
int main()
{
printf("请输入密码:>");
char passward[20] = { 0 };
//输入密码
scanf("%s", &passward);
//确认密码
printf("请确认密码(Y/N):>");
int ch = getchar();
//判断是否确认成功
if (ch == 'Y')
{
printf("确认成功\n");
}
else
{
printf("确认失败\n");
}
return 0;
} 通过上述代码，关于密码输入的基本逻辑已经建立好了，我们来运行一下看能不能得到我们想要的效果
可以看到，还没等我们来得及确认就已经确认失败了，这是为什么呢？
当我们输入密码时顺带还敲出了回车用来启动scanf函数用来接收密码，所以呢，密码ABCDEF被scanf函数接收，这时，输入缓冲区里面还剩下了\n,这时getchar函数就进行读取，当getchar读取到了\n，发现ch==\n并不是ch==‘Y’，所以呢直接就会确认失败
因此我们需要再加上一个getchar用来将敲出来的回车(\n),拿出来清空输入缓存区
优化代码：
#include
int main()
{
printf("请输入密码:>");
//输入密码
char passward[20] = { 0 };
scanf("%s", &passward);
//清理缓存区
getchar(); //使用getchar再读取一个字符以便达到清除‘\n’
//确认密码
printf("请确认密码(Y/N):>");
int ch = getchar();
//判断是否确认成功
if (ch == 'Y')
{
printf("确认成功\n");
}
else
{
printf("确认失败\n");
}
return 0;
} 
可以看到，使用getchar清理输入缓存区就得以实现了，写到这里这个代码还是有欠缺的，还并不是很完美，假如不小心输入了123456 abc\n,这时还是会报错
我们来简单的分析一下：
scanf默认是读取到空格结束，所以scanf读取了123456，剩下了 abc\n，但是getchar一次只能读取一个字符，所以getchar只读取了空格，还剩下abc\n,在判断的时候ch又不等于Y，因此又会确认失败
所以我们可以使用循环，让getchar读取多次，直到读取到‘\n’
代码重优化：
#include
int main()
{
printf("请输入密码:>");
//输入密码
char passward[20] = { 0 };
scanf("%s", &passward);
//清理缓存区
while (getchar() != '\n')
{
; //由于我们读取到的密码不需要任何操作所以循环语句可以空着
}
//确认密码
printf("请确认密码(Y/N):>");
int ch = getchar();
//判断是否确认成功
if (ch == 'Y')
{
printf("确认成功\n");
}
else
{
printf("确认失败\n");
}
return 0;
} 
写到这里我们的用户登录系统就简单的介绍完了，也让我们了解了使用getchar来清空输入缓存区。
2.关机小程序
在我们电脑上面有许许多多指令，这些指令都是可以在电脑上面使用的:
shutdown -a 取消关机
shutdown -s 关机
shutdown -f 强行关闭应用程序
shutdown -l 注销当前用户
shutdown -r 关机并重启
shutdown -s -t 时间 设置关机倒计时
shutdown -r -t 时间 设置重新启动倒计时
cls 清空屏幕
当我们在代码中使用Windows命令时需要用到 system ， 同样也需要包含头文件
使用 strcmp用来比较两个字符串相不相等，在使用时得包含头文件, 当比较的两个字符相等时会返回0
关机小程序需要用到电脑上面的指令，当程序运行起来60秒之后就会关机，如果输入：我是猪，则会取消关机。
代码演示：
//关机小程序
#include
#include
#include
int main()
{
char input[20] = { 0 };
system("shutdown - s - t 60"); //执行60s关机指令
while (1)
{
printf("您的电脑将会在60秒之后关机，如果您输入:我是猪，则可以取消关机!\n请输入:>");
scanf("%s", input);
if (0 == strcmp(input, "我是猪")) //用来判断是否输入正确
{
system("shutdown -a"); //如果输入成功则会取消关机
break; //如果输入正确就会成功跳出循环，不再执行
} //如果输入不正确则会重复输入
}
return 0;
} 小编在这里就不演示了，各位老铁有兴趣可以在自己电脑上面试一下。
前面我们了解过go to语句，当需要跳转出多层代码时使用go to语句就很方便，同样我们也可以使用go to语句来实现关机小程序：
代码演示：
#include
#include
#include
int main()
{
char input[20] = { 0 };
system("shutdown - s - t 60");
again:
printf("您的电脑将会在60秒之后关机，如果您输入:我是猪，则可以取消关机!\n请输入:>");
scanf("%s", input);
if (0 == strcmp(input, "我是猪"))
{
system("shutdown -a");
}
else //如果输入错误又可以跳转到again的开始重新执行输入
{
goto again;
}
return 0;
} 3.折半查找算法
折半查找算法也叫做二分查找法:简单的理解就是每一次查找比上一次查找的范围缩小一半，这样的算法可以大大提高查找效率，要使用折半查找，首先数组得是有序数组
在一个有序数组中查找某个数
要查找一个数组中的某个数，首先得知道这个数组中的元素个数，以便用来设置循环次数，然后再找到这个数的下标，然后通过下标找到这个数
普通方法：遍历整个数组的下标，然后进行查找，找到了就返回下标，找不到就返回0
//普通方法
#include
int FindNum(int arr[], int num, int sz)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++) //遍历整个数组来寻找这个数
{
if (num == arr[i])
{
return i; //如果找到了就返回下标
}
}
return 0;
}
int main()
{
int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int num = 0;
scanf("%d", &num);
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); //计算数组中的元素个数，然后来控制遍历循环次数
int ret = FindNum(arr,num,sz);
if (ret == 0)
{
printf("很抱歉，找不到！\n");
}
else
{
printf("找到了，下标是:%d\n", ret);
}
return 0;
} 
但是这种遍历的方法效率不高，因为它进行了许多不必要的步骤，假如这个数组有非常多的元素，需要查找其中的一个元素，如果使用遍历就会导致查找速度下降，效率降低，很有可能无法达到所预期的效果，因此我们需要一种新的算法用来省去其中不必要的一系列步骤，从而达到提高效率的目的。
折半查找算法
在生活中也有很多实例可以说明折半查找算法的重要性：比如你的好哥们买了个好电脑，你如果问他这个电脑多少钱，总不可能从1开始依次询问（这种方法相当于C语言中的遍历），我们是不是先给他说一个数，然后他根据你说的这个数来判断是大了还是小了（这种方法相当于C语言中的折半查找法）
使用折半查找算法来找出一个有序数组中的一个数
首先我们得知道这个数组中的元素个数，然后设置两个变量，一个变量表示最左边的元素的下标、一个元素表示最右边的元素的下标、使用左下标和右下标求出中间下标，然后用这个数跟中间下标的元素进行比较，如果这个数比中间下标大，就证明这个数在中间下标和最右边元素的之间，这时就要将最左边的下标移动到这个中间下标，再使用移动后的下标和右下标再求一个中间下标，再使用这个数和重新求得的数比较，依次类推，直到找到这个数，所以需要将这些比较的过程放进一个循环，这个循环中的循环判断条件是左下标<=右下标，
如果查找到比arr[mid]小，就将right挪到mid-1的位置，然后重复这个过程
代码演示：
//二分查找
#include
int FindNum(int arr[], int num, int sz)
{
int left = 0;
int right = sz-1;
while (left <= right)
{ //如果单纯的写(left+right)/2,数据有可能溢出
int mid = left + (right - left) / 2; //为了防止数据溢出
if (num > arr[mid])
{
//下标交换
left = mid + 1;
}
else if (num < arr[mid])
{
right = mid - 1;
}
else
{
return mid; //如果找到则返回下标
}
}
return 0;
}
int main()
{
int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int num = 0;
scanf("%d", &num);
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
int ret = FindNum(arr,num,sz);
if (ret == 0)
{
printf("很抱歉，找不到！\n");
}
else
{
printf("找到了，下标是:%d\n", ret);
}
return 0;
} 注：使用折半查找算法的前提是数组是有序数组
要注意求中间下标时防止数据溢出
交换下标时要注意交换是否正确
4.有趣的代码练习
编写代码，演示多个字符从两端移动，向中间汇聚
例如：
hello world！
************
h**********！
he********d！
hel******ld!
.....
hello world!要实现上述过程，首先我们得创建两个字符串，一个字符串arr1里面放入我们的“hello world”，另外一个字符串arr2里面放入“************”，创建好两个字符串之后，要实现它们的移动，就是要将arr1中的字符一个一个移动到arr2中，所以得使用一个左下标和一个右下标，然后让arr1[左下标]替换掉arr2[左下标]，替换完之后，左下标要加1，然后让arr1[右下标]替换掉arr2[右下标]，然后右下标减1，每次要替换完之后都将arr打印出来，直到左下标大于右下标
//while循环实现
#include
#include
int main()
{
//设置两个字符串
char arr1[] = "hello world!";
char arr2[] = "************";
//左下标
int left = 0;
//右下标
//右下标是整个字符串的总长度减1
int right = strlen(arr2) - 1;
//当左下标大于右下标时循环停止
while (left <= right)
{
//实现交换
arr2[left] = arr1[left];
arr2[right] = arr1[right];
//打印
printf("%s\n", arr2);
//改变下标，继续打印
left++;
right--;
}
return 0;
} 
这段代码实现了多个字符从两端移动，向中间汇聚，但是在运行之后，在执行窗口里面是直接弹出结果，可以加点代码使它在运行之后，打印一行之后休息一秒钟让结果是一行一行弹出来，这样的效果就比较直接
#inlcude
Sleep(1000); 这是Windows代码，在使用时要包含头文件
表示的是让代码休息某一段时间然后再开始执行
（时间）这里的时间表示毫秒，设置1000毫秒刚好是一秒
代码优化：
#include
#include
#include
int main()
{
//设置两个字符串
char arr1[] = "hello world!";
char arr2[] = "************";
//左下标
int left = 0;
//右下标
//右下标是整个字符串的总长度减1
int right = strlen(arr2) - 1;
//当左下标大于右下标时循环停止
while (left <= right)
{
//实现交换
arr2[left] = arr1[left];
arr2[right] = arr1[right];
//打印
printf("%s\n", arr2);
//打印一行之后休息一秒钟
Sleep(1000);
//改变下标，继续打印
left++;
right--;
}
return 0;
} 各位老铁可以自己试一下效果
我们还可以再进行优化一下，让字符串的移动在一行上实现，不会换行打印，因此我们还可以再加点代码，来让它在一行慢慢的移动，因此当打印完一行之后，我们需要将屏幕清空，这时就需要用到我们在关机小程序中提到的命令提示符-清空屏幕
system("cls"); //清空屏幕代码优化：
#include
#include
#include
int main()
{
//设置两个字符串
char arr1[] = "hello world!";
char arr2[] = "************";
//左下标
int left = 0;
//右下标
//右下标是整个字符串的总长度减1
int right = strlen(arr2) - 1;
//当左下标大于右下标时循环停止
while (left <= right)
{
//实现交换
arr2[left] = arr1[left];
arr2[right] = arr1[right];
//打印
printf("%s\n", arr2);
//打印一行之后休息一秒钟
Sleep(1000);
//打印完一行之后清空屏幕
system("cls");
//改变下标，继续打印
left++;
right--;
}
//由于全部打印完之后会清理掉屏幕，所以可以在让它打印一下
printf("%s\n", arr2);
return 0;
} 
这样子写使得代码在一行实现多个字符从两端移动，向中间汇聚，各位老铁也可以在自己电脑上试一下，很有趣
上面代码是使用while循环来写的，我们也可以使用for循环
将初始化，判断条件，调整部分都放进for循环中
代码演示：
//for循环实现
#include
#include
#include
int main()
{
//设置两个字符串
char arr1[] = "hello world!";
char arr2[] = "************";
//左下标
int left = 0;
//右下标
int right = 0;
//当左下标大于右下标时循环停止
for (left = 0, right = strlen(arr2) - 1; left <= right; left++, right--)
{
//实现交换
arr2[left] = arr1[left];
arr2[right] = arr1[right];
//打印
printf("%s\n", arr2);
//打印一行之后休息一秒钟
Sleep(1000);
//打印完一行之后清空屏幕
system("cls");
}
//由于全部打印完之后会清理掉屏幕，所以可以在让它打印一下
printf("%s\n", arr2);
return 0;
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