C语言 分支和循环语句

分支和循环语句

分支语句
1.if
2.switch
循环语句
1.while
2.for
3.do while
goto语句

1.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

本周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，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。

分支语句（选择结构）

if语句

语法结构：
if(表达式)
    语句;
if(表达式)
    语句1;
else
    语句2;
//多分支    
if(表达式1)
    语句1;
else if(表达式2)
    语句2;
else
    语句3;

#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");
   }
    
}

如果表达式的结果为真，则语句执行。

在C语言中如何表示真假？

0表示假，非0表示真。

如果条件成立，要执行多条语句，怎应该使用代码块。

#include 
int main()
{
    if(表达式)
   {
        语句列表1；
   }
    else
   {
        语句列表2；
   }
    return 0;
}

这里的一对 { } 就是一个代码块。

悬空else

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

else的匹配： else是和它离的最近的if匹配的。

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");
}

代码2和代码4更好，逻辑更加清晰，不容易出错。

switch语句

switch语句也是一种分支语句。
常常用于多分支的情况。

switch(整型表达式)
{
    语句项；
}

//语句项是一些case语句：
//如下：
case 整形常量表达式:
    语句;

在switch语句中的 break

在switch语句中，我们没办法直接实现分支，搭配break使用才能实现真正的分支。

#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;
}

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”

#include 
//switch代码演示
int main()
{
    int day = 0;
    switch(day)
   {
        case 1：
        case 2:
        case 3:
        case 4:
        case 5:
            printf("weekday\n");
            break;
        case 6:
        case 7:
            printf("weekend\n");
            break;
   }
    return 0;
}

break语句 的实际效果是把语句列表划分为不同的分支部分。

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，结构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。

Exercise

#include 
int main()
{
    int n = 1;
    int m = 2;
    switch (n)  
   {
    case 1:
            m++; // n = 1 m = 3
    case 2:
            n++;// n = 2 m = 3
    case 3:
            switch (n)
           {//switch允许嵌套使用
             case 1:
                    n++;
             case 2:
                    m++; // n = 2 m = 4
                    n++; // n = 3 m = 4
                    break;
           }
    case 4:
            m++; // n = 3 m = 5
            break;
    default:
            break;
   }
    printf("m = %d, n = %d\n", m, n); // n = 3 m = 5
    return 0;
}

循环语句

• while
• for
• do while

while语句

//while 语法结构
while(表达式)
 循环语句;

while语句执行的流程：

比如我们实现：

在屏幕上打印1-10的数字。

include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)
 {
 printf("%d ", i);
 i = i+1;
 }
 return 0;
}

while语句中的break和continue

break介绍

//break 代码实例
#include 
int main()
{
 	int i = 1;
 	while(i<=10)
 	{
 	if(i == 5)
	 break;
 	 printf("%d ", i);
 	 i = i+1;   //输出结果为 1  2  3  4
 }
 return 0;
}

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。

continue介绍

//continue 代码实例1
#include 
int main()
{
	 int i = 1;
 	while(i<=10)
 	{
 	if(i == 5)
 	continue;
 	printf("%d ", i);
 	i = i+1;
    } //输出结果为 1 2 3 4 ..一直在i=5这边疯狂循环
 return 0;
}

总结:
continue在while循环中的作用就是：

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。

//代码什么意思？
//代码1
#include 
int main()
{
 int ch = 0;
 while ((ch = getchar()) != EOF)
       putchar(ch);
    return 0;
}
这里的代码适当的修改是可以用来清理缓冲区的.

//代码2
#include 
int main()
{
    char ch = '\0';
 while ((ch = getchar()) != EOF)
 {
     if (ch < ‘0’ || ch > ‘9’)
        continue;
     putchar(ch);
 }
 return 0;
}
//这个代码的作用是：只打印数字字符，跳过其他字符的、

补：

getchar():
1.读取字符，getchar（）的功能最主要是c语言中读取字符的一个函数，能够提取单个字符；

2.输入单个字符，getchar（）的功能还可以从键盘中输入一个单个的字符，并且把单个的字符输入到计算机中；

3.返回值是char类型，可以返回int类型的值。

putchar():
“putchar()的功能是向终端输出一个字符；putchar的语法结构为“int putchar(int char)”，表示把参数char指定的字符写入到标准输出stdout中；putchar是C库函数，包含在C标准库中。”

EOF：
你在用函数读入文件数据的时候，函数总会返回一个状态，是读取成功还是失败，那么这个状态怎么表示呢，所以就约定俗成定义一个标识符表示这个状态，就有了EOF。

for循环

语法

for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
 循环语句;

表达式1
表达式1为初始化部分，用于初始化循环变量的。

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。

表达式3
表达式3为调整部分，用于循环条件的调整。

实际的问题：

使用for循环 在屏幕上打印1-10的数字。

#include 
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;
}

现在我们对比一下for循环和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while
	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。

break和continue在for循环中

//代码1
#include 
	int main()
	{
	 int i = 0;
	 for(i=1; i<=10; i++)
	 {
	 if(i == 5)
	 break;
	 printf("%d ",i);
	 }
	 return 0; //输出结果为 1 2 3 4
	}
	//代码2
	#include 
	int main()
	{
	 int i = 0;
	 for(i=1; i<=10; i++)
	 {
	 if(i == 5)
	 continue;
	 printf("%d ",i);
	 } 
	 return 0; //输出结果 

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。

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++)
{}

一些for循环的变种

#include 
int main()
{
 //代码1
 for(;;)
 {
 printf("hehe\n");
 } //输出结果 无限死循环输出 hehe
    //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。
    
 //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");
       }
   } //输出100个hehe
   
    
    //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");
       }
   } //输出10个hehe
    
 //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; //输出2个hehe
 }

一道笔试题

//请问循环要循环多少次？
#include 
int main()
{
 int i = 0;
 int k = 0;
 for(i =0,k=0; k=0; i++,k++)
        k++;
 return 0; //直接返回，不会执行，因为k=0相当于为假，不会执行for循环。
}

do...while()循环

do语句的语法：

do
 循环语句;
while(表达式);

do语句的特点：

循环至少执行一次，使用的场景有限，所以不是经常使用。

#include 
int main()
{
 	int i = 10;
 	do
 	{
 	printf("%d\n", i);
 	}while(i<10);
 	return 0; //输出单个10
}

do while循环中的break和continue

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

Exercise

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。（讲解二分查找）
4. 编写代码，演示多个字符从两端移动，向中间汇聚。
5. 编写代码实现，模拟用户登录情景，并且只能登录三次。（只允许输入三次密码，如果密码正确则提示登录成，如果三次均输入错误，则退出程序。

参考代码

//代码1
//编写代码，演示多个字符从两端移动，向中间汇聚
#include 
int main()
{
 char arr1[] = "welcome to bit...";
 char arr2[] = "#################";
 int left = 0;
 int right = strlen(arr1)-1;
 printf("%s\n", arr2);
 //while循环实现
 while(left<=right)
 {
 Sleep(1000);
 arr2[left] = arr1[left];
 arr2[right] = arr1[right];
 left++;
 right--;
 printf("%s\n", arr2);
 }
 //for循环实现
 for (left=0, right=strlen(src)-1; 
     left <= right; 
     left++, right--)
   {
    Sleep(1000);
     arr2[left] = arr1[left];
 arr2[right] = arr1[right];
        printf( "%s\n", target);
   }
 retutn 0;
}
//代码2
int main()
{
    char psw[10] = "" ;
    int i = 0;
    int j = 0;
    for (i = 0; i < 3 ; ++i)
   {
        printf( "please input:");
        scanf("%s", psw);
        if (strcmp(psw, "password" ) == 0)
            break;
   }
    if (i == 3)
        printf("exit\n");
    else
        printf( "log in\n");
}

补：

1.Sleep（毫秒数）休眠函数要引入#include头文件

折半查找算法

 实现在主函数内：
int main()
{
 int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
 int left = 0;
 int right = sizeof(arr)/sizeof(arr[0])-1;
 int key = 7;
 int mid = 0;
 while(left<=right)
 {
 mid = (left+right)/2;
 if(arr[mid]>key)
 {
 right = mid-1;
 }
 else if(arr[mid] < key)
 {
 left = mid+1;
 }
 else
 break;
 }
 if(left <= right)
 printf("找到了,下标是%d\n", mid);
 else
 printf("找不到\n");
}
如果实现一个二分查找函数：
int bin_search(int arr[], int left, int right, int key)
{
 int mid = 0;
 while(left<=right)
 {
 mid = (left+right)>>1;
 if(arr[mid]>key)
 {
 right = mid-1;
 }
 else if(arr[mid] < key)
 {
 left = mid+1;
 }
 else
 return mid;//找到了，返回下标
 }
 return -1;//找不到
}

猜数字游戏实现

#include 
#include 
#include 
void menu()
{
 printf("**********************************\n");
 printf("*********** 1.play     **********\n");
 printf("*********** 0.exit     **********\n");
 printf("**********************************\n");
}
//RAND_MAX--rand函数能返回随机数的最大值。
void game()
{
 int random_num = rand()%100+1;
 int input = 0;
 while(1)
 {
 printf("请输入猜的数字>:");
 scanf("%d", &input);
 if(input > random_num)
 {
 printf("猜大了\n");
 }
 else if(input < random_num)
 {
 printf("猜小了\n");
 }
 else
 {
 printf("恭喜你，猜对了\n");
 break;
 }
 }
}
int main()
{
 int input = 0;
 srand((unsigned)time(NULL));
 do
 {
 menu();
 printf("请选择>:");
 scanf("%d", &input);
 switch(input)
 {
 case 1:
 game();
 break;
  case 0:
 break;
 default:
 printf("选择错误,请重新输入!\n");
 break;
 }
 }while(input);
 return 0;
}

补：

rand函数，C语言中用来产生一个随机数的函数。
rand函数界限：stdlib.h头文件中有宏#define RAND_MAX 0x7fff
rand产生一个0-0x7fff的随机数，即最大是32767的一个数

rand函数的使用
如果想要表示一个数是从0开始到最大值的，比如说，想要产生一个0-99之间的随机数，那么用法如下
int num = rand() % 100；
如果想要产生一个数是从1开始到最大值的，比如说，想要产生一个1-100之间的随机数，那么用法如下
int num = rand() % 100 + 1;
需要注意最后+1和不+1的区别，+1的最小值是1，不+1的最小值是0

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。

goto语言真正适合的场景如下：

for(...)
    for(...)
   {
        for(...)
       {
            if(disaster)
                goto error;
       }
   }
    …
error:
 if(disaster)
         // 处理错误情况

下面是使用goto语句的一个例子，然后使用循环的实现方式替换goto语句：

一个关机程序

#include 
	int main()
{
    char input[10] = {0};
    system("shutdown -s -t 60");
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"))
   {
        system("shutdown -a");
   }
    else
   {
        goto again;
   }
    return 0;
}

补：
1.int strcmp()函数：比较两个字符串 相同返回0
2.system是一个C/C++的函数。windows操作系统下system () 函数详解主要是在C语言中的应用，system函数需加头文件后方可调用。
shutdown -s -t 60是指60S后关机
shutdown -a 是指停止关机

而如果不适用goto语句，则可以使用循环：

#include 
#include 
int main()
{
    char input[10] = {0};
    system("shutdown -s -t 60");
    while(1)
   {
        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"))
       {
            system("shutdown -a");
            break;
       }
   }
    return 0;
}