二、分支语句和循环语句
二、分支语句和循环语句
1.C语言语句
C语言的一个语句以一个分号;结尾
C语句可分为以下五类：
- 表达式语句
- 函数调用语句
- 控制语句
- 复合语句
- 空语句
本章介绍控制语句
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：
- 条件判断语句也叫分支语句：
if语句、switch语句； - 循环执行语句：
do while语句、while语句、for语句； - 转向语句：
break语句、goto语句、continue语句、return语句。
2.分支语句
2.1 if语句
当编写C程序时，经常需要根据不同的条件来选择性地执行代码。这就是if语句的作用。if语句是一种条件语句，根据条件的真假决定执行不同的代码块。
if语句的基本语法如下：
if (condition) {
// 如果条件为真，执行这里的代码
}
if语句由关键字if、一个圆括号内的条件表达式condition和一个花括号内的代码块组成。条件表达式会被计算求值，如果结果为真（非零），则执行花括号内的代码块；如果结果为假（零），则跳过整个if语句，继续执行后续的代码。
以下是if语句的执行流程：
- 判断条件表达式的值。
- 如果条件为真，则执行if语句的代码块。
- 如果条件为假，则跳过if语句的代码块，继续执行后续的代码。
if-else语句的语法如下：
if (condition) {
// 如果条件为真，执行这里的代码
} else {
// 如果条件为假，执行这里的代码
}
以下是一个使用if-else语句的示例：
int num = -5;
if (num > 0) {
printf("Number is positive.\n");
} else {
printf("Number is not positive.\n");
}
在上面的例子中，根据num的值，如果num大于0，则输出"Number is positive.“；如果num不大于0，则输出"Number is not positive.”。
多分支else if的语法如下：
if (condition1) {
// 如果条件1为真，执行这里的代码
} else if (condition2) {
// 如果条件1为假且条件2为真，执行这里的代码
} else {
// 如果所有条件都为假，执行这里的代码
}
在使用else if时，必须放在if语句之后，并在else语句之前。可以使用多个else if来添加更多的条件分支。
以下是一个使用else if的示例：
int score = 75;
if (score >= 90) {
printf("优秀\n");
} else if (score >= 80) {
printf("良好\n");
} else if (score >= 70) {
printf("中等\n");
} else if (score >= 60) {
printf("及格\n");
} else {
printf("不及格\n");
}
在上面的例子中，根据变量score的值，根据不同的分数范围输出不同的等级。根据条件的先后顺序，只会执行第一个满足条件的代码块。如果score大于等于90，则输出"优秀"；如果不满足第一个条件但满足第二个条件（80 <= score < 90），则输出"良好"；
在C语言表达式中，0表示假，非0表示真。
2.1.1 悬空else
当你写了这个代码：
int main()
{
int a = 0;
int b = 2;
if(a == 1)
if(b == 2)
printf("hehe\n");
else
printf("haha\n");
return 0;
}
//注意程序中else不是跟第一个if匹配，而是和第二个匹配，所以a==1 为假，程序直接return 0；
在C语言中，else与最近的未匹配的if语句进行匹配
改正：
//适当的使用{}可以使代码的逻辑更加清楚。
//代码风格很重要
#include 2.1.2 if书写形式的对比
//代码1
if (condition) {
return x;
}
return y;
//代码2
if (condition)
{
return x;
}
else
{
return y;
}
//代码3
int num = 1;
if (num == 5)
{
printf("hehe\n");
}
//代码4
int num = 1;
if (5 == num)
{
printf("hehe\n");
}
2.2 switch语句
switch是一种条件语句，用于根据表达式的值选择不同的执行路径。它提供了一种比使用多个if语句更简洁和可读性更好的方式来处理多个可能的分支。
switch语句的基本结构如下：
switch (expression) {
case constant1:
// 执行代码块1
break;
case constant2:
// 执行代码块2
break;
...
case constantN:
// 执行代码块N
break;
default:
// 当expression与上述常量都不匹配时执行的代码块
}
expression是一个表达式，它的结果会与每个case语句后面的常量进行比较。如果expression的值与某个case后面的常量匹配，那么与该case语句关联的代码块将被执行。break语句用于在执行完一个分支后跳出switch语句，防止继续执行下一个分支。
以下是对switch语句的一些重要注意事项：
expression的结果必须是整数类型（如int、char或enum），不能是浮点数或字符串。case后面的常量必须是常量表达式，即在编译时就能确定的值，不能是变量。- 每个
case分支中的代码块可以包含任意数量的语句，如果没有break语句，将会继续执行下一个分支，这称为"case穿透"。 default分支是可选的，用于处理expression与所有case都不匹配的情况。如果没有default分支，那么当没有匹配的case时，switch语句将不执行任何操作。switch语句可以嵌套在其他switch语句中，但要注意避免过度嵌套导致代码难以理解。
下面是一个简单的switch语句的示例：
int day = 2;
switch (day) {
case 1:
printf("Monday\n");
break;
case 2:
printf("Tuesday\n");
break;
case 3:
printf("Wednesday\n");
break;
default:
printf("Invalid day\n");
}
在这个示例中，根据变量day的值，程序会打印出相应的输出，即"Tuesday"。如果day的值是1、3或其他任何值，将会打印不同的输出。如果day的值不匹配任何case，将执行default分支，并打印"Invalid day"。
通过使用switch语句，可以根据表达式的值在多个选择之间进行快速切换，并执行相应的代码块。
2.2.1 switch嵌套使用
void test{
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;
}
case 4:
m++;
break;
default:
break;
}
printf("m = %d, n = %d\n", m, n);
}
//输出结果：m = 5, n = 3
case语句可以被连续匹配，从而实现"case穿透"效果，即匹配到某个case后，会继续执行后续的case语句，直到遇到break语句或switch语句结束。switch语句可以嵌套使用，允许在一个case语句中再次使用switch语句。default分支是可选的，用于处理所有未匹配到的情况。- 注意在使用
switch语句时，要注意控制流的流向，确保代码逻辑正确。
3.循环语句
3.1 while循环
while循环是一种基于条件的迭代结构，用于重复执行一段代码块，直到给定的条件不再满足为止。它的基本语法如下：
while (condition) {
// 循环体代码
// 在每次迭代时执行的代码
}
condition是一个表达式，通常是与布尔值相关的条件。只要condition为真（非零），循环体中的代码就会被执行。在每次迭代中，首先会对condition进行判断，如果判断结果为真，则执行循环体中的代码。然后再次检查condition，以决定是否继续执行下一次迭代。只要condition保持为真，循环将一直执行。
while循环的执行过程如下：
- 检查
condition的值。 - 如果
condition为假（0），则退出循环，不再执行循环体中的代码。 - 如果
condition为真（非零），则执行循环体中的代码。 - 返回第1步，继续检查
condition的值，并根据判断结果决定是否继续执行循环。
下面是一个简单的示例，展示了while循环的使用：
int count = 0;
while (count < 5) {
printf("Count: %d\n", count);
count++;
}
在这个示例中，初始值为0的count变量被定义。然后进入while循环，检查count < 5的条件。由于初始值为0，满足条件，因此执行循环体中的代码。循环体中打印出当前的count值，然后count递增。接着回到while循环的开头，再次检查条件，重复上述步骤，直到count的值不再小于5为止。
3.1.1 while循环中的break和continue
在while循环中，您可以使用break和continue语句来控制循环的行为。
break语句：当在循环中遇到break语句时，程序会立即退出循环，继续执行循环之后的代码。它用于提前终止循环，不再执行剩余的迭代。
下面是一个使用break语句的示例：
int i = 0;
while (i < 5) {
if (i == 3) {
break;
}
printf("%d ", i);
i++;
}
在这个示例中，当i的值等于3时，遇到了break语句。此时，循环被终止，不再执行剩余的迭代。因此，输出结果为：
0 1 2
2.continue语句：当在循环中遇到continue语句时，程序会立即跳过当前迭代的剩余代码，直接进入下一次迭代。它用于跳过某些特定的迭代，但不会终止循环。
下面是一个使用continue语句的示例：
下面是一个使用continue语句的示例：
int i = 0;
while (i < 5) {
i++;
if (i == 3) {
continue;
}
printf("%d ", i);
}
在这个示例中，当i的值等于3时，遇到了continue语句。此时，当前迭代中printf语句之后的代码被跳过，直接进入下一次迭代。因此，输出结果为：
1 2 4 5
注意：在使用break和continue语句时，要小心避免无限循环或逻辑错误。确保在适当的条件下使用这些语句，以达到预期的控制流程。
观察几个代码：
#include 3.2 do while循环
do...while循环是一种后测试循环结构，它会先执行循环体中的代码，然后再检查循环条件。只要循环条件满足，就会继续执行循环体，直到循环条件不再满足为止。do...while循环至少会执行一次循环体，即使循环条件一开始就不满足。
do...while循环的基本语法如下：
do {
// 循环体代码
// 在每次迭代时执行的代码
} while (condition);
首先，do关键字后面的循环体中的代码会被执行一次。然后，执行完一次循环体后，程序会检查循环条件 condition。如果循环条件为真（非零），则继续执行下一次迭代，再次执行循环体中的代码。如果循环条件为假（0），则退出循环，继续执行循环之后的代码。
下面是一个简单的示例，展示了do...while循环的使用：
int count = 0;
do {
printf("Count: %d\n", count);
count++;
} while (count < 5);
在这个示例中，首先执行一次循环体，打印出初始的count值。然后检查循环条件 count < 5，如果满足，则继续执行下一次迭代。在每次迭代中，打印出当前的count值，然后count递增。循环继续进行，直到 count 的值不再小于5为止。
3.2.1 do while循环中的break和continue
do...while循环中，break和continue语句的用法和作用与其他循环结构（如for和while）中的用法相同。它们用于在循环体内控制循环的执行流程。
break语句：当在循环中遇到break语句时，程序会立即退出当前的循环，不再执行剩余的迭代，并继续执行循环之后的代码。
下面是一个使用break语句的示例：
int i = 0;
do {
if (i == 3) {
break;
}
printf("%d ", i);
i++;
} while (i < 5);
在这个示例中，当 i 的值等于3时，遇到了break语句。此时，循环被终止，不再执行剩余的迭代。因此，输出结果为：
0 1 2
continue语句：当在循环中遇到continue语句时，程序会立即跳过当前迭代的剩余代码，直接进入下一次迭代。
下面是一个使用continue语句的示例：
int i = 0;
do {
i++;
if (i == 3) {
continue;
}
printf("%d ", i);
} while (i < 5);
在这个示例中，当 i 的值等于3时，遇到了continue语句。此时，当前迭代中 printf 语句之后的代码被跳过，直接进入下一次迭代。因此，输出结果为：
1 2 4 5
3.3 for循环
for循环是一种常用的循环结构，用于重复执行一段代码，它由三个部分组成：初始化表达式、循环条件和循环迭代语句。
for循环的基本语法如下：
for (初始化表达式; 循环条件; 循环迭代语句) {
// 循环体代码
// 在每次迭代时执行的代码
}
- 执行初始化表达式，一般用于初始化循环变量。
- 检查循环条件，如果循环条件为真（非零），则执行循环体内的代码。如果循环条件为假（0），则退出循环，继续执行循环之后的代码。
- 执行循环体内的代码。
- 执行循环迭代语句，一般用于更新循环变量的值。
- 回到第二步，重新检查循环条件，然后根据循环条件的结果决定是否继续执行循环。
下面是一个简单的示例，展示了for循环的使用
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("%d ", i);
}
在这个示例中，初始化表达式 int i = 0 初始化了循环变量 i 的初始值为0。循环条件 i < 5 检查变量 i 是否小于5，如果满足，则执行循环体内的代码。在每次迭代中，打印出当前的 i 值。循环迭代语句 i++ 用于递增循环变量 i 的值。循环将继续进行，直到循环条件不再满足。
这段代码将会输出以下内容：
0 1 2 3 4
3.3.1 for循环对比while循环
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。
3.3.2 for循环中的break和continue
在for循环中，break和continue语句的用法和作用与其他循环结构（如while和do...while）中的用法相同。
//代码1
int main() {
int i = 0;
for (i = 1; i <= 10; i++) {
if (i == 5)
break;
printf("%d ", i);
}
return 0;
}
//输出结果：1 2 3 4
//代码2
int main() {
int i = 0;
for (i = 1; i <= 10; i++) {
if (i == 5)
continue;
printf("%d ", i);
}
return 0;
}
//输出结果：1 2 3 4 6 7 8 9 10
3.3.3 for循环的循环控制变量
建议：
- 不可在for 循环体内修改循环变量，防止 for 循环失去控制。
- 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。
int i = 0;
//前闭后开的写法
for (i = 0; i < 10; i++) {}
//两边都是闭区间
for (i = 0; i <= 9; i++) {}
3.3.4 for循环的变种
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。
如果省略掉初始化部分，这里打印多少个hehe?
int i = 0;
int j = 0;
for (i = 0; i < 10; i++) {
for (j = 0; j < 10; j++) {
printf("hehe\n");
}
}
//100次hehe
如果省略掉初始化部分，这里打印多少个hehe?
int i = 0;
int j = 0;
for (; i < 10; i++) {
for (; j < 10; j++) {
printf("hehe\n");
}
}
//10次heh
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");
}
//2次hehe
练习：
请问循环要循环多少次？
int main() {
int i = 0;
int k = 0;
for (i = 0, k = 0; k = 0; i++, k++)
k++;
return 0;
}
该程序的循环次数为0次。
在for循环的条件部分，使用了赋值操作符（=）而不是相等操作符（==），导致条件始终为真（非零），所以循环将无限执行。由于在循环体内对k进行了自增操作（k++），但在循环条件中重新对k赋值为0，导致每次循环后k的值都会被重置为0。因此，循环永远无法结束，程序将陷入无限循环状态，永远不会返回0。
4.goto语句
在C语言中，goto语句用于无条件地转移到程序中的标记（label）。它允许跳转到程序中的任意位置，包括在当前函数或块内。
下面是一个示例程序，展示了goto语句的用法：
#include 需要注意的是，滥用goto语句可能会导致代码难以理解和维护，因此应谨慎使用。通常情况下，可以使用循环和条件语句（如for、while、if等）来替代goto语句，使代码更具结构性和可读性。