第3讲分支与循环(下)

第3讲分支与循环(下)

5. switch 语句

switch 语句是⼀种特殊形式的if…else 结构，⽤于判断条件有多个结果的情况。
表达方式如下:

switch (expression) 
 {
 case value1: statement
 case value2: statement
 default: statement
}

上面代码中，根据表达式 expression 不同的值，执行相应的case分⽀。如果找不到对应的值，就执行default 分支。

注：

• switch 后的 expression 必须是整型表达式
• case 后的值，必须是整形常量表达式

5.1 if语句和switch语句的对比

练习：

输入任意⼀个整数值，计算除3之后的余数如果
使用if语句完成，如下：

#include 
int main()
{
 int n = 0;
 scanf("%d", &n);
 if(n%3 == 0)
 printf("整除，余数为0\n");
 else if(n%3 == 1)
 printf("余数是1\n");
 else
 printf("余数是2\n");
 return 0;
}

如果使用switch语句改写，就可以是这样的：

#include 
int main()
{
 int n = 0;
 scanf("%d", &n);
 switch(n%3)
 {
 case 0:
 printf("整除，余数为0\n"); 
 break;
 case 1:
 printf("余数是1\n"); 
 break;
 case 2:
 printf("余数是2\n"); 
 break;
 }
 return 0;
}

上述的代码中，我们要注意的点有：
1. case 和后边的数字之间必须有空格
2. 每一个 case 语句中的代码执行完成后，需要加上 break ，才能跳出这个switch语句。
switch 语句中 break 语句是⾮常重要的，能实现真正的分支效果。

break 也不是每个 case 语句都得有，这就得根据实际情况来看了。如下:

练习：
输⼊⼀个1~7的数字，打印对应的星期⼏
例如：
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：星期天
参考代码如下：

#include 
int main()
{
 int day = 0;
 scanf("%d", &day);
 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;
}

如果需求发生变化，变为：
1. 输入1-5，输出的是“工作日”;
2. 输⼊6-7，输出“休息日”
那参考代码如下：

#include 
int main()
{
 int day = 0;
 scanf("%d", &day);
 switch(day)
 {
 case 1：
 case 2:
 case 3:
 case 4:
 case 5:
 printf("⼯作⽇\n");
 break;
 case 6:
 case 7:
 printf("休息⽇\n");
 break;
 }
 return 0;
}

上面的练习中，我们发现应该根据实际的情况，来在代码中觉得是否使用 break ，或者在哪里使用break ，才能正确完成实际的需求。

5.3 switch语句中的default

在使用 switch 语句的时候，我们经常可能遇到一种情况，比如 switch 后的表达式中的值无法匹配代码中的 case 语句的时候，这时候要不就不做处理，要不就得在 switch 语句中加入default 子句。

switch (expression)
 {
 case value1: statement
 case value2: statement
 default: statement
}

当switch 后边的 expression 的结果不是 value1 ，也不是 value2 的时候，就会执行default 子句。
比如前面做的打印星期的练习，如果 day 的输入不是1~7的值，如果我们要提示：输入错误，则可以这样完成代码：

#include 
int main()

 int day = 0;
 scanf("%d", &day);
 
 switch(day)
 {
 case 1：
 case 2:
 case 3:
 case 4:
 case 5:
 printf("⼯作⽇\n");
 break;
 case 6:
 case 7:
 printf("休息⽇\n");
 break;
 default:
 printf("输⼊错误\n");
 break;
 }
 return 0;
}

5.4 switch语句中的case和default的顺序问题

在 switch 语句中 case 语句和 default 语句是没有顺序要求的，只要你的顺序是满足实际需求的就可以。不过我们通常是把 default 子句放在最后处理的。

6. while循环

6.1 if 和 while的对比

if(表达式)
 语句;
 
 #include 
int main()
{
 if(1)
 printf("hehe\n"); //if后边条件满⾜，打印⼀次hehe
 return 0;
}

 while(表达式)
 语句;//如果循环体想包含更多的语句，可以加上⼤括号

#include 
int main()
{
 while(1)
 printf("hehe\n"); //while后边的条件满⾜，死循环的打印hehe
 return 0;
}

区别就是while语句是可以实现循环效果的。

6.2 while循环的实践

练习：

在屏幕上打印 1~10 的值
参考代码：

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

7. for循环

7.1 语法形式

 for(表达式1; 表达式2; 表达式3)

 语句；

表达式1 用于循环变量的初始化
表达式2 用于循环结束条件的判断
表达式3 用于循环变量的调整

7.2 for循环的执行流程

首先执行 表达式1 初始化循环变量，接下来就是执行 表达式2 的判断部分， 表达式 2 的结果,如果==0，则循环结束； 表达式2 的结果如果!=0则执行循行环语句，循环语句执行完后，再去执行表达式 3 ,调整循环变量，然后再去 表达式2 的地方执行判断， 表达式2 的结果是否为0，决定循环是否继续。
整个循环的过程中，表达式1初始化部分只被执行1次，剩下的就是表达式2、循环语句、表达式3在循环。

7.3 for循环的实践

练习：在屏幕上打印1~10的值
参考代码：

1 #include <stdio.h>
2
3 int main()
4 {
5 int i = 0;
6 for(i=1; i<=10; i++)
7 {
8 printf("%d ", i);
9 }
10 
11 return 0;
12 }

7.4 while循环和for循环的对比

for 和 while 在实现循环的过程中都有初始化、判断、调整这三个部分，但是 for 循环的三个部分非常集中，便于代码的维护，而如果代码较多的时候 while 循环的三个部分就比较分散，所以从形式上 for 循环要更优⼀些。

8. do-while 循环

8.1 语法形式

在循环语句中 do while 语句的使用最少，它的语法如下:

 do
 语句；
 while(表达式)；

while 和 for 这两种循环都是先判断，条件如果满⾜就进⼊循环，执⾏循环语句，如果不满足就跳出循环；
而 do while 循环则是先直接进入循环体，执行循环语句，然后再执行 while 后的判断表达式，表达式为真，就会进行下⼀次，表达式为假，则不再继续循环。

8.3 do while循环的实例

在屏幕上打印1~10的值

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

9. break和continue语句

在循环执行的过程中，如果某些状况发生的时候，需要提前终止循环，这是非常常见的现象。C语言中提供了 break 和 continue 两个关键字，就是应用到循环中的.

• break 的作用是用于永久的终止循环，只要 break 被执行，直接就会跳出循环，继续往后执行。
• continue 的作用是跳过本次循环 continue 后边的代码，在 for 循环和 while 循环中有所差异的。

9.1 while循环中的break和continue

#include 
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)
 {
 if(i == 5)
 break;//当i等于5后，就执⾏break，循环就终⽌了
 printf("%d ", i);
 i = i+1;
 }
 return 0;
}

打印了1,2,3,4后，当i等于5的时候，循环在 break 的地方终止，不再打印，不再循环。
所以 break 的作用就是永久的终⽌循环，只要 break 被执行， break 外的第⼀层循环就终止了。
那以后我们在循环中，想在某种条件下终止循环，则可以使用 break 来完成我们想要的效果。

9.1.2 continue举例

continue 是继续的意思，在循环中的作用就是跳过本次循环中 continue 后边的代码，继续进行下⼀次循环的判断。
上面的代码，如果把 break 换成 continue 会是什么结果呢？

#include 
int main()
{
 int i = 1;
 while(i<=10)
 {
 if(i == 5)
 continue;
 //当i等于5后，就执⾏continue，直接跳过continue的代码，去循环的判断的地⽅
 //因为这⾥跳过了i = i+1，所以i⼀直为5，程序陷⼊和死循环
 printf("%d ", i);
 i = i+1;
 }
 return 0;
}

到这里我们就能分析出来， continue 可以帮助我们跳过某⼀次循环 continue 后边的代码，直接到循环的判断部分，进行下⼀次循环的判断，如果循环的调整是在 continue 后边的话，可能会造成死循环。

9.2 for循环中的break和continue

9.2.1 break 举例

其实和 while 循环中的 break ⼀样， for 循环中的 break 也是⽤于终止循环的，不管循环还需要循环多少次，只要执⾏到了 break ，循环就彻底终止，我们上代码:

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

break 的作用是永久的终止循环，未来我们在某个条件发生的时候，不想再继续循环的时候，就可以使用break 来完成

9.2.2 continue举例

上面的代码，如果把 break 换成 continue 会是什么结果呢？

#include 
int main()
{
 int i = 1;
 for(i=1; i<=10; i++)
 {
 if(i == 5)
 continue;//这⾥continue跳过了后边的打印，来到了i++的调整部分
 printf("%d ", i);
 }
 return 0;
}

所以在 for 循环中 continue 的作用是跳过本次循环中 continue 后的代码，直接去到循环的调整部分。未来当某个条件发生的时候，本次循环无需再执行后续某些操作的时候，就可以使用continue 来实现。

在这里我们也可以对比⼀下 while 循环和 for 循环中 continue 的区别：

9.3 do while循环中的break和continue

do.while 语句中的 break 和 continue 的作用和 while 循环中几乎⼀模⼀样，大家下来可以自行测试并体会

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

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

10. 循环的嵌套

前面学习了三种循环 while ， do while ， for ，这三种循环往往会嵌套在⼀起才能更好的解决问题，就是我们所说的：循环嵌套，这⾥我们就看⼀个例子。

10.1 练习

找出100~200之间的素数，并打印在屏幕上。
注：素数又称质数，只能被1和本身整除的数字。

10.2 题目解析：

1. 要从100~200之间找出素数，首先得有100
~200之间的数,这里可以用循环使用
2. 假设要判断i是否为素数，需要拿2~i-1之间的数字去试除i,需要产生2i-1之间的数字,也可以使用循环解决.
3. 如果2~i-1之间有数字能整除i，则i不是素数，如果都不能整除，则i是素数。

10.3 参考代码：

#include 
int main()
{
 int i = 0;
 //循环产⽣100~200的数字
 for(i=100; i<=200; i++)
 {
 //判断i是否为素数
 //循环产⽣2~i-1之间的数字
 int j = 0;
 int flag = 1;//假设i是素数
 for(j=2; j<i; j++)
 {
 if(i % j == 0)
 {
 flag = 0;
 break;

 }
 }
 if(flag == 1)
 printf("%d ", i);
 }
 return 0;
}

11. 随机数生成

11.1 rand

C语言提供了⼀个函数叫 rand，这函数是可以生成随机数的，函数原型如下所示：

1 int rand (void);

rand函数会返回⼀个伪随机数，这个随机数的范围是在0~RAND_MAX之间，这个RAND_MAX的大小是依赖编译器上实现的，但是⼤部分编译器上是32767。
rand函数的使用需要包含⼀个头文件是：stdlib.h
那我们就测试⼀下rand函数，这里多调用几次，产生5个随机数：

#include 
#include 
int main()
{
 printf("%d\n", rand());
 printf("%d\n", rand());
 printf("%d\n", rand());
 printf("%d\n", rand());
 printf("%d\n", rand());
 return 0;
}

以上看出,第一次和第二次都是一样的.

我们可以看到虽然一次运行中产生的5个数字是相对随机的，但是下⼀次运行程序生成的结果和上⼀次⼀模⼀样，这就说明有点问题。
如果再深入了解⼀下，我们就不难发现，其实rand函数生成的随机数是伪随机的，伪随机数不是真正的随机数，是通过某种算法生成的随机数。真正的随机数的是无法预测下⼀个值是多少的。而rand函数是对⼀个叫“种子”的基准值进行运算生成的随机数。
之所以前面每次运行程序产生的随机数序列是⼀样的，那是因为rand函数生成随机数的默认种子是1。
如果要生成不同的随机数，就要让种子是变化的。

11.2 srand

C语言中又提供了⼀个函数叫 srand，用来初始化随机数的生成器的，srand的原型如下：

1 void srand (unsigned int seed);

程序中在调用 rand 函数之前先调用 srand 函数，通过 srand 函数的参数seed来设置rand函数生成随机数的时候的种子，只要种子在变化，每次生成的随机数序列也就变化起来了。
那也就是说给srand的种子是如果是随机的，rand就能生成随机数；在生成随机数的时候又需要⼀个随机数，这就矛盾了。

1.3 time

在程序中我们⼀般是使⽤程序运行的时间作为种子的，因为时间时刻在发生变化的。
在C语言中有⼀个函数叫 time ，就可以获得这个时间，time函数原型如下：

1 time_t time (time_t* timer);

time 函数会返回当前的日历时间，其实返回的是1970年1月1日0时0分0秒到现在程序运行时间之间的差值，单位是秒。返回的类型是time_t类型的，time_t 类型本质上其实就是32位或者64位的整型类型。
time函数的参数 timer 如果是非NULL的指针的话，函数也会将这个返回的差值放在timer指向的内存中带回去。
如果 timer 是NULL，就只返回这个时间的差值。time函数返回的这个时间差也被叫做：时间戳。
time函数的时候需要包含头文件：time.h

//VS2022 上time_t类型的说明
 #ifndef _CRT_NO_TIME_T
 #ifdef _USE_32BIT_TIME_T
 typedef __time32_t time_t;
 #else
 typedef __time64_t time_t;
 #endif
 #endif
 typedef long __time32_t;
 typedef __int64 __time64_t;
1

如果只是让time函数返回时间戳，我们就可以这样写：

1 time(NULL);//调⽤time函数返回时间戳，这⾥没有接收返回值

那我们就可以让生成随机数的代码改写成如下：

#include 
#include 
#include 
int main()
{
 //使⽤time函数的返回值设置种⼦
 //因为srand的参数是unsigned int类型，我们将time函数的返回值强制类型转换
 srand((unsigned int)time(NULL));
 printf("%d\n", rand());
 printf("%d\n", rand());
 printf("%d\n", rand());

 printf("%d\n", rand());
 printf("%d\n", rand());
 return 0;
}

（注：截图只是当时程序运行的结果，你的运行结果不一定和这个⼀样）

srand函数是不需要频繁调用的，⼀次运行的程序中调用一次就够了。

11.4 设置随机数的范围

如果我们要生成0~99之间的随机数，方法如下：

1 rand() % 100;//余数的范围是0~99

1 rand() % 100;//余数的范围是0~99

1 rand()%100+1;//%100的余数是0~99,0~99的数字+1,范围是1~100

如果要生成100~200的随机数，方法如下：

100 + rand()%(200-100+1)
 //余数的范围是0~100，加100后就是100~200

所以如果要生成a~b的随机数，方法如下：

1 a + rand()%(b-a+1)

参考代码：

#include 
#include 
#include 
void game()
{
 int r = rand()%100+1;
 int guess= 0;
 while(1)
 {
 printf("请猜数字>:");
 scanf("%d", &guess);
 if(guess < r)
 {
 printf("猜⼩了\n");
 }
 else if(guess > r)
 {
 printf("猜⼤了\n");
 }
 else
 {
 printf("恭喜你，猜对了\n");
 break;
 }
 } 
}
void menu()
{
 printf("***********************\n");
 printf("****** 1. play ******\n");
 printf("****** 0. exit ******\n");
 printf("***********************\n");
}
int main()

{
 int input = 0;
 srand((unsigned int)time(NULL));
 do
 {
 menu();
 printf("请选择:>");
 scanf("%d", &input);
 switch(input)
 {
 case 1:
 game();
 break;
 case 0:
 printf("游戏结束\n");
 break;
 default:
 printf("选择错误，重新选择\n");
 break;
 }
 }while(input);
 return 0;
}

还可以加上猜数字的次数限制，如果5次猜不出来，就算失败.

#include 
#include 
#include 
void game()
{
 int r = rand() % 100 + 1;
 int guess = 0;
 int count = 5;
 while (count)
 {
 printf("\n你还有%d次机会\n", count);
 printf("请猜数字>:");
 scanf("%d", &guess);
 if (guess < r)
 {
 printf("猜⼩了\n");
 }


 else if (guess > r)
 {
 printf("猜⼤了\n");
 }
 else
 {
 printf("恭喜你，猜对了\n");
 break;
 }
 count--;
 }
 if (count == 0)
 {
 printf("你失败了，正确值是:%d\n", r);
 }
}
void menu()
{
 printf("***********************\n");
 printf("****** 1. play ******\n");
 printf("****** 0. exit ******\n");
 printf("***********************\n");
}
int main()
{
 int input = 0;
 srand((unsigned int)time(NULL));
 do
 {
 menu();
 printf("请选择:>");
 scanf("%d", &input);
 switch (input)
 {
 case 1:
 game();
 break;
 case 0:
 printf("游戏结束\n");
 break;
 default:
 printf("选择错误，重新选择\n");
 break;
 }
 } while (input);
 return 0;
}