C语言学习分享(第四次)------分支和循环语句

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1. 前言

从本章开始我们就要进入C语言的正式学习了,前面的章节我们分享了C语言中大概包含哪一些知识,现在我们来一章一章的深入探讨这些知识.本章分享的是分支和循环 ,分为:1.分支语句: if 和 switch语句,2.循环语句: for, while 和 do…while. 3. goto语句.

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2. 什么是语句?

C语句可分为以下五类：

1. 表达式语句
2. 函数调用语句
3. 控制语句
4. 复合语句
5. 空语句

本章后面介绍的是控制语句。
控制语句用于控制程序的执行流程，以实现程序的各种结构方式（C语言支持三种结构：顺序结构、选
择结构、循环结构），它们由特定的语句定义符组成，C语言有九种控制语句。

可分成以下三类：

1. 条件判断语句也叫分支语句：if语句、switch语句；
2. 循环执行语句：do while语句、while语句、for语句；
3. 转向语句：break语句、goto语句、continue语句、return语句。

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3. 分支语句(选择结构)

如果你好好学习，校招时拿一个好offer，走上人生巅峰。
如果你不学习，毕业等于失业，回家卖红薯。
这就是选择！

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3.1 if语句

那if语句的语法结构是怎么样的呢？

第一种：
if(表达式)
语句;
这一种表示若if中表达式为真就执行下面语句,否则就跳过下面的语句

第二种:
if(表达式)
语句1;
else
语句2;
这一种表示如果if中表达式为真就执行语句1,否则就执行语句2;

第三种:
//多分支
if(表达式1)
… 语句1;
else if(表达式2)
… 语句2;
else
… 语句3;
这一种表示若表达式1为真就执行语句1,表达式2为真就执行语句2,表达式1.2都为假就执行语句3

比如:

#include 
//代码1
int main()
{
 int age = 0;
    scanf("%d", &age);
    if(age<18)
   {
        printf("未成年\n");
   }
}
//代码2
#include 
int main()
{
 int age = 0;
    scanf("%d", &age);
    if(age<18)
   {
        printf("未成年\n");
   }
    else
   {
        printf("成年\n");
   }
}
//代码3
#include 
int main()
{
 int age = 0;
    scanf("%d", &age);
    if(age<18)
   {
        printf("少年\n");
   }
    else if(age>=18 && age<30)
   {
        printf("青年\n");
   }
    else if(age>=30 && age<50)
   {
        printf("中年\n");
   }
    else if(age>=50 && age<80)
   {
        printf("老年\n");
   }
    else
   {
        printf("老寿星\n");
   }
    
}

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注意这个地方当我们想要表达age大于18但是age小于30的时候不能这么写:

#include
int main()
{
	int age;
	scanf("%d", &age);
	if (18 < age < 30) {
		printf("青年");
	}
   return 0;
}

假如我们输入age为40.这个地方代码将这样执行:先判断age是不是大于18,这里age大于18,所以为真,18

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3.11 代码块{}的作用

在上面的代码中我们可以发现 if 和 else 语句后面都加上了{}, 这是因为当我们不加上{}时,if 或者 else 语句只包含下面一条语句 ,比如:

#include
int main()
{
	int age;
	scanf("%d", &age);
	if (18 < age) 
		printf("青年\n");
	    printf("可以谈恋爱\n");
    
		if (age > 18)
		{
			printf("青年\n");
			printf("可以谈恋爱");
	    }
   return 0;
}

我们可以亲自去试一试.这个地方两个if语句是不一样的,上面的 if 语句没有{},所以只包含"青年",所以当我们输入的age小于18时也会打印"可以谈恋爱",所以当我们想要一条 if 或者 else 语句执行多条语句时.一定要记得用{}.

3.12 悬空else

我们说C语言的else总是与距离它最近且没有else匹配的if相匹配.当我们写出了下面代码:

#include 
int main()
{
    int a = 0;
    int b = 2;
    if(a == 1)
        if(b == 2)
            printf("hehe\n");
    else
        printf("haha\n");
    return 0;
}

这段代码没有使用我们的代码块{},并且有两个if语句单只有一个else语句.这个地方很多人会出错,会认为程序打印的是"haha",我们理所当然的认为当a!=1时,执行else语句打印"haha",可能是因为我们看见else与第一个if是"对齐"的,但是事实并不是这样,else这里与第二个if相匹配,就像我们之前说的:C语言中的else总是与距离它最近且没有else匹配的if相匹配.所以这个地方什么都不打印.

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3.13 练习

1. 判断一个数是否为奇数
2. 打印1到100之间的奇数

#include 
int main()//判断一个数是不是奇数
{
	int n = 0;
	//输入
	scanf("%d", &n);
	if (n % 2 == 1)
	{
		printf("是奇数\n");
	}
	else
	{
		printf("不是奇数\n");
	}
	return 0;
}


int main()//打印1到100之间的奇数
{
	int i = 1;
	while (i <= 100)
	{
		//判断i是奇数的话，就打印i
		if(i % 2 == 1)
			printf("%d ", i);
		++i;
	}
	return 0;
}

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3.2 switch语句

switch语句也是一种分支语句。
常常用于多分支的情况
比如我们想：
输入1，输出星期一
输入2，输出星期二
输入3，输出星期三
输入4，输出星期四
输入5，输出星期五
输入6，输出星期六
输入7，输出星期日

这个地方如果用 if 和 else 语句会显得很麻烦.这个时候我们就可以用switch语句来实现它.我们先来看看switch语句是如何实现的:

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这里的语句项是一些 case 语句如下:

当我们switch括号中的整型表达式等于某个case后面的整型常量表达式的时候,就从这一个case执行命令

#include 
int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", &day);
	switch (day)
	{
		case 1：
			printf("星期一\n");

		case 2:
			printf("星期二\n");

		case 3:
			printf("星期三\n");

		case 4:
			printf("星期四\n");

		case 5:
			printf("星期五\n");

		case 6:
			printf("星期六\n");

		case 7:
			printf("星期天\n");

	}
	return 0;
}

假如这个地方我输入day为5,它就从case5开始执行命令,它就会打印"星期五",“星期六”,星期天",但是我只想这个地方打印一个天数,那就得使用到我们的break了;

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3.21 在switch语句中的 break

就像我们之前说的一样,如果我们的switch语句中没有break,那它就会从一个case进去,一直执行下面所有case的语句.但是如果我们在每一个case语句最后加上一个break,那就只执行我们一个case中的语句了:

#include 
int main()
{
    int day = 0;
    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("星期天\n");    
            break;
   }
    return 0;
}

当我们面对不同的需求的时候,我们将实现不同的switch语句来贴合我们的要求,比如:
有时候我们的需求变了：

1. 输入1-5，输出的是“weekday”;
2. 输入6-7，输出“weekend”
   这个时候就不能一味的按照原先的思路了,应该修改代码:

#include 
//switch代码演示
int main()
{
    int day = 0;
    switch(day)
   {
        case 1：//空语句,什么都不执行直接跳到下一个case
        case 2:
        case 3:
        case 4:
        case 5:
            printf("weekday\n");//只要输入的数在1到5,就会跳到case5来打印weekday
            break;
        case 6:
        case 7:
            printf("weekend\n");
            break;
   }
    return 0;
}

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3.22 switch语句中的default子句

如果表达的值与所有的case标签的值都不匹配怎么办？
其实也没什么，结果就是所有的语句都被跳过而已。
程序并不会终止，也不会报错，因为这种情况在C中并不认为是个错误。
但是，如果你并不想忽略不匹配所有标签的表达式的值时该怎么办呢？
你可以在语句列表中增加一条default子句，把下面的标签
default：
写在任何一个 case 标签可以出现的位置。
当 switch 表达式的值并不匹配所有 case 标签的值时，这个 default 子句后面的语句就会执行。
所以，每个switch语句中只能出现一条default子句。
但是它可以出现在语句列表的任何位置，而且语句流会像执行一个case标签一样执行default子句

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3.23 练习

看看下面代码将会输出什么结果?

#include 
int main()
{
	int n = 1;
	int m = 2;
	switch (n)
	{
	case 1:
		m++;
	case 2:
		n++;
	case 3:
		switch (n)
		{//switch允许嵌套使用
		case 1:
			n++;
		case 2:
			m++;
			n++;
			break;//这个break跳出的是内层switch
		}
	case 4:
		m++;
		break;
	default://当所有条件都不符合,就跳出switch语句
		break;
	}
	printf("m = %d, n = %d\n", m, n);
	return 0;
}

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4. 循环语句

当我们学的还不够好时,我们就反复学,当我们学有所成的时候我们就去公司应聘,这也是一个循环,跳出循环的条件是你已经学有所成:

我们一直在老实学习的循环中,直到我们学有所成或者买彩票中了500万后才能跳出这种循环.

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4.1 while循环

先来看看while循环的语法:

当while后面的表达式为真,那么程序就会进入到我们的while循环中执行语句,当执行完一次语句后,又跳到while(表达式)判断表达式是不是为真,为真又进入while循环中执行语句.这个地方比如我们想打印1-10的数字:

#include 
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)//打印到10时,这时的i=11;11<=10不成立就跳出while循环了
 {
 printf("%d ", i);
 i = i+1;
 }
 return 0;
}

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4.11 while循环中的break

break介绍:

//break 代码实例
#include 
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)
 {
   if(i == 5)//当i等于时,我们会直接跳出while循环
    {
      break;
    }
   printf("%d ", i);
   i = i+1;
 }
 return 0;
}

这里代码输出的结果是什么？
1 2 3 4
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 2 3 4 6 7 8 9 10
答案是只打印:1 2 3 4
因为当i=5时我们直接跳出了整个while循环

总结：
break在while循环中的作用：
其实在循环中只要遇到break，就停止后期的所有的循环，直接终止循环。
所以：while中的break是用于永久终止循环的。

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4.12 while循环中的continue

continue介绍:

//continue 代码实例1
#include 
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)
 {
   if(i == 5)//当i等于5时,自动跳过本次循环下面的所有内容,注意不是跳过整个while循环
    {
      continue;
    }
   printf("%d ", i);
   i = i+1;
 }
 return 0;
}

这里代码输出的结果是什么？
1 2 3 4
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 2 3 4 6 7 8 9 10
答案也是打印1 2 3 4;
因为当i=5后,下面的printf语句和i=i+1的语句是不执行的,直接来到while的判断部分
这时我们的i是不变的,还是5,所以它又会跳过下面的语句一直这样死循环.

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再来看一段代码:

//continue 代码实例2
#include 
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)
 {
    i = i+1;//把i=i+1放在前面来了
    if(i == 5)
    {
      continue;
    }
    printf("%d ", i);
 }
 return 0;
}

这个地方会打印2 3 4 6 7 8 9 10 11
总结:
continue是用于终止本次循环的，也就是本次循环中continue后边的代码不会再执行，
而是直接跳转到while语句的判断部分。进行下一次循环的入口判断

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4.2 for循环

先来看看for循环的语法:

1.表达式1:
表达式1为初始化部分，用于初始化循环变量的。

2.表达式2
表达式2为条件判断部分，用于判断循环时候终止。

3.表达式3
表达式3为调整部分，用于循环条件的调整。

我们先用代码来理解一下for循环里的表达式:

#include //打印1-10的数字
int main()
{
 int i = 0;
 //for(i=1/*初始化*/; i<=10/*判断部分*/; i++/*调整部分*/)
 for(i=1; i<=10; i++)
 {
 printf("%d ", i);
 }
 return 0;
}

我们再来对比一下while和for实现相同的功能:

int i = 0;
//实现相同的功能，使用while
i=1;//初始化部分
while(i<=10)//判断部分
{
 printf("hehe\n");
 i = i+1;//调整部分
}
//实现相同的功能，使用for
for(i=1; i<=10; i++)
{
 printf("hehe\n");
}

可以发现在while循环中依然存在循环的三个必须条件，但是由于风格的问题使得三个部分很可能偏离较
远，这样
查找修改就不够集中和方便。所以，for循环的风格更胜一筹；for循环使用的频率也最高

4.21 for循环中的break

我们发现在for循环中也可以出现break和continue，他们的意义和在while循环中是一样的。
但是还是有些差异：

//代码1
#include 
int main()
{
 int i = 0;
 for(i=1; i<=10; i++)
 {
 if(i == 5)
 break;
 printf("%d ",i);
 }
 return 0;
}

这个代码很好理解,就是当i等于5时直接跳出for循环,这里的break和while中的比较相似;

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4.22 for循环中的continue

//代码2
#include 
int main()
{
 int i = 0;
 for(i=1; i<=10; i++)
 {
 if(i == 5)
   continue;
   printf("%d ",i);
 }
 return 0;
}

for循环中的continue和while中有一点区别,while中的判断是否为真为假的 i 变量的变化语句如果在continue之后,那么我们continue之后i的值就不会变了.但是for循环不一样,不管continue在for循环的什么位置,都不会影响我们i的变化.

4.23 for语句的循环控制变量

建议：

1. 不可在for 循环体内修改循环变量，防止 for 循环失去控制。
2. 建议for语句的循环控制变量的取值采用“前闭后开区间”写法。

值得注意的是,我们有时候会看见这种写法:

#include 
int main()
{
	for (int i = 1; i <= 10; i++)
	{;
		printf("%d ", i);
	}
	return 0;
}

它在for循环之前没有定义 i 变量,而是在for循环括号内定义 i 变量,这种写法是在C99标准中引入的,它的功能和在for循环外面定义 i 是一样的,两种写法都是可以的.

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4.24 一些for循环的变种

我们用代码的形式来阐述:

#include 
int main()
{
 //代码1
 for(;;)
 {
 printf("hehe\n");
 }
    //for循环中的初始化部分，判断部分，调整部分是可以省略的，但是不建议初学时省略，容易导致问题

for循环的初始化部分,判断部分,调整部分都是可以省略的(你可以一次只省略一个,也可以一次性都省略),值得注意的一点是:当我们的判断部分被省略后,那程序会默认我们的判断恒为真.

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再来看看:

//代码2
    int i = 0;
    int j = 0;
    //这里打印多少个hehe?
    for(i=0; i<10; i++)
   {
        for(j=0; j<10; j++)
       {
          printf("hehe\n");
       }
   }

这里for循环内部嵌套了一个for循环,相当于我们当 i 等于0时,进入内部循环会打印10个"hehe",当 i 等于1进入内部循环也是如此,所以这个地方一共会打印10*10=100个"hehe"

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再来看看:

//代码3
    int i = 0;
    int j = 0;
    //如果省略掉初始化部分，这里打印多少个hehe?
    for(; i<10; i++)
   {
        for(; j<10; j++)
       {
          printf("hehe\n");
       }
   }

很多同学在第一次看这个代码的时候会出错,事实上我们这个地方只会打印10个"hehe"这是因为我们的 i 和 j这个地方是没有初始化的,当我们 i 等于0进入内层循环时,第一次进入内层循环会很好的打印10个"hehe"当 j 等于10时就停止打印程序再次回到外层循环判断,这时 i 等于1又一次进入内层循环,但是这个时候我们的 j 是没有初始化的,所以它的值还是保持在上一次循环,为10,所以这个地方不会进入内层循环!

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再看看看:

//代码4-使用多余一个变量控制循环
 int x, y;
    for (x = 0, y = 0; x<2 && y<5; ++x, y++)
   {
        printf("hehe\n");
   }
 return 0;
}

这里只会打印两个"hehe",也比较好理解.

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4.3 do…while语句

先来看看语法结构:

其实从这个地方我们也能猜出,do…while循环是先执行语句再进行判断.它和while语句的区别就是 do…while至少执行一次循环内的语句,而我们的while有可能一次都不进行.

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4.31 do while循环中的break和continue

我们用代码来阐述:

#include //break
int main()
{
 int i = 1;
 do
 {
        if(5 == i)
            break;
 printf("%d ", i);
        i=i+1;
 }while(i<=10);
    
 return 0;
}

和while循环中是一样的效果.

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#include //continue
int main()
{
 int i = 1;
    
 do
 {
        if(5 == i)
            continue;
 printf("%d ", i);
        i=i+1;
 }while(i<=10);
    
 return 0;
}

break和continue都和while循环中的效果一样.

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5. goto语句

C语言中提供了可以随意滥用的 goto语句和标记跳转的标号。
从理论上 goto语句是没有必要的，实践中没有goto语句也可以很容易的写出代码。
但是某些场合下goto语句还是用得着的，最常见的用法就是终止程序在某些深度嵌套的结构的处理过程。
例如：一次跳出两层或多层循环。
多层循环这种情况使用break是达不到目的的。它只能从最内层循环退出到上一层的循环。

我们还是用代码的形式来举例:

for(...)
    for(...)
   {
        for(...)
       {
            if(disaster==0)
                goto error;//当我们disaster等于0时,我们想跳出所有的for循环
       }                   //这里用break只能跳出一个for循环,所以我们用goto,
   }                       //直接跳到error的地方去就比较方便
    …
 error: //这个error是自己创建的名字,可以自己修改,只要goto后面的变量名与你创建的相同就能实现相同的功能
.....

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这里我们用goto语句实现一个自动关机的代码:注意!运行这个代码真的会关机!

#include 
int main()
{
    char input[10] = {0};
    system("shutdown -s -t 60");//指系统会在60秒后关机
 again:
    printf("电脑将在1分钟内关机，如果输入：我是猪，就取消关机!\n请输入:>");
    scanf("%s", input);
    if(0 == strcmp(input, "我是猪"))//strcmp是判断字符串是否相同的函数
   {
        system("shutdown -a");//指令的意思是取消关机
   }
    else
   {
        goto again;
   }
    return 0;
}

如果你运行了此代码并且在1分钟之内不输入"我是猪"的话,电脑是会自动关机的这里关于shutdown命令的拓展由兴趣的朋友可以跳转:shutdown指令

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6. 练习

有兴趣练练手的朋友可以尝试做一下下面的题(这里不放答案了,网上都能搜到)

练习

1. 计算 n的阶乘。
2. 计算 1!+2!+3!+……+10!
3. 在一个有序数组中查找具体的某个数字n。（二分查找）

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7. 总结

这里还要补充一点:switch语句中是没有continue这种用法的.这里关于我们分支和循环语句的详细知识已经讲解完了,一些更细节的地方我会在分享<>这本书的第四章给大家列出来.这里有什么写的不对的地方还请大家在评论区指出!

下节预告:函数