C语言-switch-case语句与多分支结构

一、switch-case语句

1. switch语句中的每个语句段中都使用break语句

switch-case语句的一般形式为：

	switch (表达式){
		case 常量表达式1: 
			语句段1;
			break;
		case 常量表达式2:
			语句段2;
			break;
		...
		case 常量表达式n:
			语句段n;
			break;
		default:
			语句段n+1;
			break;
	}

这是switch-case语句的一般用法，即每个case语句后面配一个break语句，其执行流程图如下：

执行流程：首先求解表达式，如果这个表达式的值与某个常量表达式的值相等，则执行该常量表达式后的相应语句段，如果表达式的值与任何一个常量表达式的值都不行等，则执行deafult后的语句段，最后执行break语句，跳出switch语句。

switch语句中，表达式和常量表达式的值一般是整型或者字符型，所有的常量表达式的值都不能相等。每个语句段可以包括一条或多条语句，也可以为空语句。
switch语句中的default可以省略，省略后，当表达式的值与任何一个常量表达式都不行等时，就什么也不执行。
注： 1、switch语句中的常量表达式必须是整型或者字符型，不能为浮点类型，否则编译器会报错。
2、case后的必须为常量表达式，不能为关系表达式，如x>0,x==3这样的表达式是不合法的。
3、case后的常量表达式可以为const修饰的常变量，但此时只有C99以后的标准才会支持！

例1：查询自动售货机中商品的价格

假设自动售货机出售4种商品：薯片(crisps)、爆米花(popcorn)、巧克力(chocolate)和可乐(cola)，售价分别是每份3.0、2.5、4.0和3.5元。在屏幕上显示以下菜单(编号和选项)，用户可以连续查询商品的价格，当查询次数超过5次时，自动退出查询；不到5次时，用户可以选择退出。当用户输入编号1~4，显示相应商品的价格(保留1位小数)；输入0，退出查询；输入其他编号，显示价格为0。
  [1] Select crisps
  [2] Select popcorn
  [3] Select chocolate
  [4] Select cola
  [5] Exit

#include 

int main(void)
{
	int choice, i;
	double price;
	
	/*以下5行显示菜单*/
	printf("[1] Select crisps\n");		/*查询薯片价格*/
	printf("[2] Select popcorn\n"); 	/*查询爆米花价格*/
	printf("[3] Select chocolate\n");	/*查询巧克力价格*/
	printf("[4] Select cola\n");		/*查询可乐价格*/
	printf("[0] Exit\n");				/*退出查询*/
	
	for (i=1; i<=5; i++){				
		printf("Enter choice:");		
		scanf("%d", &choice);
		/*如果输入0,提前结束for循环*/
		if (choice == 0)
			break;						/*此处用break跳出for循环*/
		/*根据输入的编号，将相应的价格赋给price*/
		switch (choice){
			case 1: price = 3.0; break;	/*用break跳出switch语句*/
			case 2: price = 2.5; break;
			case 3: price = 4.0; break;
			case 4: price = 3.5; break;
			default: price = 0.0; break;
		}
		/*输出商品的价格*/
		printf("price = %0.1f\n", price);
	}
	printf("Thanks\n");					/*结束查询，谢谢用户使用*/
	
	return 0;
}

[1] Select crisps
[2] Select popcorn
[3] Select chocolate
[4] Select cola
[0]  Exit
Enter choice:3
price = 4.0
Enter choice:2
price = 2.5
Enter choice:8
price = 0.0
Enter choice:0
Thanks

例2：两个数的简单计算器

编写一个简单计算器程序，可根据输入的运算符，对两个整数进行加、减、乘、除和求余运算，请对除数为0的情况做特别处理。要求使用switch语句编写。

#include 

int main(void)
{
	int value1, value2;
	char op;
	
	printf("Type in an expression:");	
	scanf("%d%c%d", &value1, &op, &value2);
	switch (op) {
		case '+':
			printf("= %d\n", value1+value2);
			break;
		case '-':
			printf("= %d\n", value1-value2);
			break;
		case '*':
			printf("= %d\n", value1*value2);
			break;
		case '/':
			if (value2 != 0){
				printf("= %d\n", value1/value2);
			} else {								/*对除数为0做特殊处理*/
				printf("Divisor can not be 0!\n");
			}
			break;
		case '%':
			if (value2 != 0){
				printf("= %d\n", value1%value2);
			} else {								/*对除数为0做特殊处理*/
				printf("Divisor can not be 0!\n");	
			}
			break;
		default:
			printf("Unknown operator\n");
			break;
	}
	
	return 0;
}

Type in an expression:8%8
= 0

Type in an expression:-3&0
Unknown operator

注意： scanf()输入表达式时，数字和运算符之间不能有空格！想要兼容空格需要对空格做处理。

2. switch语句中某些语句段使用break语句

break语句在switch语句中是可选的，若不使用break，则其一般形式为：

	switch (表达式){
		case 常量表达式1:语句段1;
		case 常量表达式2:语句段2;
		...
		case 常量表达式n:语句段n;
		default: 语句段n+1;
	}

其执行流程图是上个流程图里虚框里的内容。执行过程：求解表达式后，如果表达式的值与某个常量表达式的值相等，则执行该常量表达式后的所有语句段，如果表达式的值与任何一个常量表达式的值都不相等，则执行default后的所有语句段。
其中break语句的作用是跳出switch语句，可以在case语句后按需要给其配一个break语句。根据表达式的值执行相应常量表达式后的语句后，switch语句会继续执行以下的所有程序，无论case后面的常量表达式为何值，都会按顺序执行所有的可执行的语句，直到遇到break语句才会跳出switch语句。break语句在循环中的作用也很大。

例:统计字符

输入一个正整数n，再输入n个字符，分别统计出其中空格或回车、数字字符和其他字符的个数。要求使用switch语句编写。

#include 

int main(void)
{
	int blank, digit, i, n, other;
	char ch;
	
	blank = digit = other = 0;			/*置存放统计结果的3个变量的初值为零*/
	printf("Enter n:");	
	scanf("%d", &n);				
	getchar();							/*读入并舍弃换行符*/
	printf("Enter %d characters:", n);	
	for (i=1; i<=n; i++){			
		ch = getchar();	
		/*在switch语句中灵活应用break*/
		switch (ch){
			case ' ':					/*语句段为空，请注意空格符的表示方式*/
			case '\n':
				blank++;				/*两个常量表达式' '和'\n'共用该语句段*/
				break;					/*跳出switch语句*/
			case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
			case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
				digit++;				/*10个常量表达式'0'-'9'共用该语句段*/
				break;					/*跳出switch语句*/
			default:
				other++;				/*累加其他字符*/
				break;
		}
	}
	printf("blank = %d, digit = %d, other = %d\n", blank, digit, other);
	
	return 0;
}

Enter n:12
Enter 12 characters:7634
43 &*fo
blank = 2, digit = 6, other = 4

从该例可以看到：switch语句中case后的常量表达式可以为空，这样如果表达式的值与之相匹配，会按照顺序执行下一个语句段，即两个或多个常量表达式可以共用一个语句段。该段程序的常量表达式’ ‘和’\n’共用一个表达式；常量表达式’0’~'9’也是共用一个语句段。灵活使用break语句就可以实现一些特定的需求。
注： 本例中也可以看出，多分支结构switch-case也可以实现，但是有时候if-else语句更有优势。例如case后面就不可以写成case ch>='0' && ch<='9'这样的形式，而用if语句就可以轻松实现！switch和if语句各有优势。

二、多分支结构

如前文switch-case语句可以实现多分支结构，同样嵌套的if语句也可以实现多分支结构。它的一般形式如下：

	if (表达式1)
		if (表达式2) 语句1;
		else 语句2;
	else
		if (表达式3) 语句3
		else 语句4;

其流程图如下：

嵌套的if-else语句，要注意其中else与if的匹配，其匹配规则是：else总是与最靠近它的、没有与别的else匹配过的if相匹配。例如：

	if (表达式1)
		if (表达式2) 语句1;
	else
		if (表达式3) 语句2;
		else 语句3;

注意：这里尽管格式上第一个else与第一个if对齐，但是第一个else仍然是与第二个if相对应的。一般来说，内嵌的if-else语句最好不要省略大括号，这样结构清晰，直观。因为大括号内的相当于一个语句。所以上式可以改写为：

	if (表达式1){
		if (表达式2) 语句1;
	} else {
		if (表达式3) 语句2;
		else 语句3;
	}

这样可以很明显看出第一个if同第一个else相匹配。结构较清晰。
以前的文章里所讲的级联的else-if语句同样可以实现多分支结构。https://blog.csdn.net/passxgx/article/details/123473026?spm=1001.2014.3001.5501

三、总结

通过上文可以看到，实现多分支结构可以使用if-else语句，或者级联的else-if结构。同样也可以使用switch-case语句，但是switch-case语句仅能是常量表达式，例如表示一些分段函数的情况下，远没有if语句方便简单。switch-case语句的优点是结构清晰，直观，可读性强。如果if-else语句嵌套过多，可读性会大大降低，相对来说级联的else-if语句直观一些，但没有switch-case结构清晰。在设计程序时要根据需要选择合适的语句来实现多分支结构。

参考 C语言程序设计(第4版)/何钦铭，颜晖
例题及课后习题参考程序https://gitee.com/sgxgitee/mooc-c