C语言基础解析之分支与循环语句

时间:2022-09-23 15:55:36

- if语句:if(表达式)

// 括号里面放一个表达式
​//表达式的结果如果为非零,表达式为真
​ //表达式结果如果为零,表达式为假

if语句可以单支,双支,多分支,还可以用大括号括起来之后执行多条语句,下图为双分支示例:

if(表达式)
  语句;//每一个分号隔开的叫做一条语句
else
  语句;//注意!无大括号直接写只能执行一条语句

下图为多分支示例:

if(表达式)//第一条语句也没有分号
  语句;
else if(表达式);
  语句;//注意else if语句结束要有分号
else if(表达式);
  语句:
//此处省略若干个else if
else//此处便是最后一条语句了,无分号
  语句;

下图为执行多条语句的示例:

if(表达式)
{
  语句01;
  语句02;
  //....
}
//下面的可以单支,双支也可以多分支

悬空else问题

示例:

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

以上这段代码的打印结果大多数人可能第一眼看到之后,就会说屏幕上会打印 :haha,因为他们会认为:第六行的表达式判断之后,a是不等于1的,故表达式为假,执行else后面的语句。但是其实不然,else只于离他最近的那个 if 匹配,因此以上的代码的真实打印结果为:不打印。

所以好的代码书写风格可以大大减少不必要的误会

//正确的书写方式
if(a == 1)
  if(b == 2)
      printf("hehe\n");
  else
      printf("haha\n");

 

- switch语句

switch语句也是一种分支语句,多用于多分支的情况

switch语句的语法格式:

switch(整形表达式)//后面无需再放分号
{
case (整形常量表达式):
      语句;
      break;
//break是决定了程序走到该位置之后还要不要往下走
//有break直接跳出switch
//无break继续往下执行其他的case语句
//直至遇到break为止
}

要注意的细节:

(以代码为例)

#include <stdio.h>
int main()
{
  int day = 0;
  scanf("%d",&day);
  switch (day)
  {
      case 1:
       //以下略
  }
  return 0;
}

要注意的细节

(对照上图)

  • 如果将第4行的代码改成:float day,那么改程序将无法继续执行,因为这样改完之后原来的day就被改为了浮点型,day传到第6行之后还是一个浮点型,而使用switch的语法明确规定:switch(),括号中要写整型常量表达式,必须为整型和常量
  • 还有,如果在switch语句执行开头提前定义好一个整形变量,并给它赋值,之后再把这个变量放入case 的后面,此程序也是无法执行的。下图示例:
int n = 1;
switch (/*此处略*/)
{
  case n:
//上面的操作一定会引起编译器的报错
//因为n本质上还是属于是一个变量
//case后根据语法规范必须为整形且常量
}
  • 另外,如果case后面跟的满足整型,常量,并且是一个表达式的话,也是可以执行的下去的‘
//示例
case 1+0:
//这样写也是可以编译的
  • 最后就是,如果case后面跟的是一个字符型也是能够编译过去的,因为字符也是属于整形的一种,字符以ascii码的形式储存在计算机之中的。

switch中的的default子句:

此子句适用于处理那些所有分支情况之外的输入

示例:

//多余的代码略写
int day = 0;
scanf("%d".&day);
switch(day)
{
  case 1:
//case内的语句和break略写        
  case 2:
  case 3:
  case 4:
  case 5:
  case 6:
  case 7:
  default:
      printf("输入错误\n");
   break;   
}

如上图所示,case语句之中只给出了七个分支来选择,但是如果输入者一不小心输入错误,没有输入1至7中的数(比如输入了一个9),那么程序最后就会不编译,为防止出现这种情况的发生,所以专门设计了一个default子句用来供那些别的错误情况进入,以给予输入者一个错误提示。另外,default子句不管放在开头还是结尾都没问题,但是我们一般默认放置句尾。

循环语句:循环结构分为三种:while循环,for循环,do while循环

 

- while循环语法结构

while(//表达式,即判断循环执行的条件)
{
  循环语句;
}

上面的表达式结果如果为真,即非0,那么循环执行

如果表达式结果为假,即为0 ,那么循环体不执行

注意事项:

如果在while循环中有break,那么该break用于调出当前所在的循环体

就是说只能跳一级,跳出它当前所在的循环。如果外面还有循环体,那照样还要继续执行下去

如果在while循环中有continue,那么continue的作用就是用于跳过continue后面的代码,直接到程序开头的判断部分,看要不要继续往下执行代码,示例如下:

//代码多余的部分略
while (i <= 10)
{
  if(i == 5)
      continue;
  printf("%d ",i);
  i++;
}

上面的代码打印结果就是 1234,然后后面就不打了

因为当i变为5的时候经 if 语句的判断为真,到continue处,又回到代码while循环判断的开头,看是否执行下一次的循环,判断之后可执行,又经if 来到continue处,又回到while处判断,可执行…如此往复下去,没有跳出这个死循环的可能。后面也不可能再去打印别的东西。

for循环的continue,是直接跳到for循环的表达式3之中,执行调整部分,由此可见while循环和for循环的continue是有一定区别的,while循环是完全有可能直接跳过调整部分的,因为调整部分有可能在他的下面的代码

譬如上面的代码块就是这样的。

 

- for循环语法结构

for(表达式1;表达式2;表达式3)
{
  循环语句;
}

for循环其实是while循环的进一步改进,因为while循环的初始化部分(int i = 0),条件判断部分(while(i>10)),调整部分(i ++),这几个部分之间相隔有的时候会很远,如果需要改动的话就会很容易改动。

for循环中,表达式1用于给循环变量一个初始值(表达式 1,只会执行一次,往后就没用了,每次循环开始前变量保留着上一次的值,除非这个循环本身就在另一个循环之中,这样的话每次都会初始化一遍,所以一般情况下,再上来的时候循环变量只会走 表达式 2 判断一下和 表达式 3 自增一下,随后继续去执行下面的代码),表达式2用于判断,表达式3用于调整。

要注意的要点:尽量不要在循环体内改变循环变量,不然循环很容易失去控制,以下图代码块为例:

#include <stdio.h>
int main()
{
  for(i=0; i<11; i++)
  {
      printf("%d",i);
      i = 5;
  }
  return 0;
}

上述代码是一个连续打印6的一个死循环,因为每次走到第七行时,i 都会被赋值成 5。再上去到调整语句自增。

所以说循环内部千万不要改变循环变量。

其次要注意的要点:for循环的语句判断部分采用开区间,因为使用开区间的话不等号旁边表示的是循环的次数

代码的可读性更高。比如:i<11.

for循环的用法也是非常灵活的,三个表达式可以随意省略,但是判断表达式还是最好不要省略,因为极易造成死循环。下面再来看一个示例:

#include <stdio.h>
int main()
{
  int i = 0;
  int j = 0;
  for(; i<3;i++)
      for(; j<3; j++)
      {
          printf("hehe\n");
      }
  return 0;
}

此处按照正常的理解来说,第四五行应该已经对 i 和 j 进行了初始化,随后再去执行的时候,循环出三个 i ,每个 i 再分出来三个 j,所以总共应该打印应该是九个hehe。但事实上并不是这样,真正的执行的过程为:i 初始化为 0之后,i 加一,与 j 相关的循环执行三次,printf 也打印三次,但是之后 i 在加一次,在执行 j 循环时,j 的初始化是在循环之外的,因此 j 仍然是3,循环无法执行,在往后也一样是这样。所以最终只打印三次hehe。

for循环还可以使用两个变量循环变量来控制,例子如下:

int x ,y;
for(x = 0&&y = 0;x<10&&y<10;x++&&y++)

 

- do while循环

do
{
  语句1;
  语句2;
  .......
}while(判断语句);
//判断语句旁边的的分号千万不能少,不然的话语法就过不去了

do while循环执行方式很简单,就是什么都不管直接先去执行括号内的语句,执行完了再去判断还要不要继续走下去,所以说do while 最少都能执行一次

do while 语句中的 continue 与 break 的用法

continue:直接跳过它下面的语句至最后的那个判断语句,然后再从头开始

break:直接就是调出所在的那个循环不执行了

示例:

do
{
  if(i == 5)
      continue;
  printf("%d ",i);
  i++;
}while(i<=10);

最终打印结果就是: 1234,因为当代码中 i 走到 5 的时候,第5 行的continue 就会开始执行,使其跳转到第8 行进行判断,判断为真,跳到开头的第4行,继续执行,再继续跳转…所以从 i 变成 5 开始,这段代码就变成了死循环。

此外,如果第 5 行的语句被改成了 break 就会直接跳出所在的循环,直接去执行第 9 行的语句

 

循环练习题

- 题目一(阶乘)

//计算n的阶乘
#include <stdio.h>
int main()
{
  int ret = 1;
  int i = 0;
  int n = 0;
  scanf("%d",&n);
  for(i = 1; i<=n; i++)
  {
      ret *= i;
  }
  printf("%d",ret);
  return 0;
}

- 题目二(阶乘和)

//计算 1!+2!+3!+.....+10!
//只写出了核心步骤
  int ret = 1;
  int i,sum = 0;
  int n = 1;
  for(n=1; n<11; n++)
  {
      ret = 1;
//ret每次都必须要重新赋值
//不然里面会保留上一次的阶乘值
//致使我们无法形成阶乘相加的效果
      for(i = 1; i<=n; i++)
//注意,这里的 i ,每次都会初始化一次
//因为这个i的循环本身,就是在循环里面            
      {
          ret *= i;
      }
      sum += ret;
  }
  return 0;

上面这段代码写出来,思路非常的加单粗暴,就是要有各个不同的阶乘,那么就用 n 来控制,要有阶乘,那么就用 i 来控制。但是这种思路用来解决阶乘相加的问题其实效率过低,因为每次当代码走到第14行的时候 ,每次要算阶乘的时候总是会出现一个问题,就是每一次阶乘前面总是会把上一次的阶乘重算一遍,再乘上一个最新更新的 i ,这样非常浪费时间

图解上面这段代码的缺陷:

C语言基础解析之分支与循环语句

所以说我们可以这样想,可不可以更高效地利用数据,比如:1! 用完不要扔掉,再给他乘以一个 2,

变成 2!,同理 2!也不要扔掉,再给他乘以一个 3,最后把他们相加放到 sum 里面就行了。

//计算 1!+2!+3!+......+10!
//优化后的核心步骤
for(n=1; n<11; n++)
{
 ret *= n;
 sum += ret;
}

优化后的图解:

C语言基础解析之分支与循环语句

可以对照其对应的代码块,不难发现,这个效果一个循环就搞定了,利用率还非常高

- 题目三(二分查找)

//在一个有序数组中查找具体的某个数
//有序,即排好序的,如果从前往后找的话效率过低
//此题使用二分查找法
#include <stdio.h>
int main()
{
  int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
  int k = 7;//此处为要查找的元素
  int sz = size of(arr)/size of(arr[0]);
  //上面这行是用来计算出数组里面的元素个数
  int left = 0;
  int right = sz - 1;
  while(left <= right)
  {
      int mid = (left + right)/2;
      if(arr[mid] < k)
      {
          left = mid + 1;
      }
      else if(arr[mid] > k)
      {
          right = mid - 1;
      }
      else
      {
          printf("找到了,下标为:%d\n",mid);
          break;
      }
  }
  if(left > right)
  {
      printf("找不到\n");
  }
  return 0;
}

使用二分查找法去寻找数可以大大提高查找效率,其原理非常简单:就是先算出数组中的元素个数,然后将查找时移动的右下标(right)初始值表示出来(即:数组元素个数减一),其次左下标(left)的初始值赋 0 (因为数组元素下标是从 0 开始的),然后表示出 mid ,就是左右下标的平均值,再用这个平均值去和要去查找的数 k 去比较,如果 mid 比 k 大,mid减一并将值赋给left,实现左值的更新,若 mid 比 k 小,mid 减一赋给 right,实现右值的更新,由此不断循环往复左右值相距越来越近,若能实现左右值相等,则查找的数是存在的,若逼近到最后直至左右值交叉,则说明要查找的数不存在。图示如下:

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C语言基础解析之分支与循环语句

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- 题目四(两边往中间渐变)

//编写多个字符从两端向中间移动
//其实就是一串字符从两端向中间移动
//每次露出左数第一个未知和右数第一个未知
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>
int main()
{
  char arr1[] = "welcome to world";
  char arr2[] = "################";
  int left = 0;
  int right = strlen (arr1)-1;
  printf("%s\n", arr2);
  while(left <= right)
  {
      arr2[left] = arr1[left];
      arr2[right] = arr1[right];
      Sleep(1000);//此处s必须大写,这里起到休眠1秒的作用
      system("cls");//此处起到闪屏的动态作用
      left++;
      right++;
      printf("%s",arr2);
  }
  return 0;
}

这道题目的原理和二分查找法类似,不再赘述。

此外还要注意的是:strlen()用于求字符串的长度,即里面含有几个字符

sizeof()用于求数组所占的内存空间的大小

- 题目五(密码登录)

//模拟密码登录的情景,只允许登录三次
//三次都不对,则退出程序
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	int i = 0;
	char password[20] = { 0 };
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		printf("请输入密码:> ");
		scanf("%s", password);//数组名本身就是地址,不是需要再用取地址符
		if (strcmp(password, "123456") == 0)//if后别加分号!!(淦,找了一个下午的bug)
		{
			printf("登陆成功\n");
			break;
		}
		else
		{
			printf("登陆失败,请重新输入!\n");
		}
	}
	if (i == 3)
	{
		printf("三次错误,退出程序\n");
	}
	return 0;
}

此处的 strcmp(字符串 1,字符串 2)是用于对比字符串的内容是否一致,如果一致,strcmp 返回一个 0 ,这也是为什么 if 里面判断其是否等于 0。如果不一致,有两种情况:字符串 1 大于字符串 2 ,返回值大于 0 ;字符串 1 小于字符串 2,返回值小于 0 。此外,strcmp 的比较方法是:字符串上的每一位逐个比较,比较对应位置上字符的 ASCII 码值,不是比较字符串的长度,一旦对应位置上的字符大小分出高下,那么两个字符也立刻分出高下,不管后面的字符或大或小或长或短。下面用图示来解释:

C语言基础解析之分支与循环语句

- 题目六(猜数字游戏)

//写一个猜数字游戏
//游戏要求如下:
//1.自动产生一个 1-100 之间的随机数
//2.猜数字
//  a.猜对了,就恭喜你游戏结束
//  b.你猜错了,会告诉你猜大了,还是猜小了
//3.游戏会一直玩,除非退出游戏
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
void menu()//menu函数的功能就是去实现一个菜单界面
{
	printf("-------------------\n");
	printf("-----1.玩游戏------\n");
	printf("-----2,退出游戏----\n");
	printf("-------------------\n");
}
void game()//game函数的功能就是去实现游戏的基本操作和随机数的产生
{
	int ret = 0;
	int guess = 0;
	ret = rand() % 100 + 1;//此处就是生成随机数的关键,rand的用法可以去MSDN去查
	                       //还有题目要求是1-100的随机数所以rand返回值必须模上100.随机数就可以被限定在0-99再加1,就是1-100
	while (1)//这个while实现的就是猜数字的的过程
	{
		printf("请猜一个数:> \n");
		scanf("%d", &guess);
		if (guess < ret)//这里就是要让guess这个猜的值和我们随机生成的数来做比较
		{
			printf("猜小了\n");
		}
		else if(guess > ret )
		{
			printf("猜大了\n");
		}
		else
		{
			printf("恭喜你,猜对了\n");
			break;
		}
	}
}
int main()
{
	srand((unsigned int)time(NULL));//这里和上面的rand相联系,是rand语法规定的一部分,这里的作用来给生成的随机数一个起点
	                                //里面的那个time()是个时间戳,就是用现在的时间和计算机的起始时间换算出一个随机数
	                                //因为srand里面必须要填上一个随机数所以用时间就是再好不过的了
	                                //还有就是srand的语法规定里面的数必须是无符号整形所以(unsigned int)用来强制改变数的类型
	int input = 0;
	do //此处使用do while循环就是要保证不管玩不玩先进去选择
	{
	    menu();
		printf("请按菜单要求输入一个数:> ");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			game();
			break;
		case 0:
			printf("退出游戏\n");
			break;
		defult ://此处的的defult 的作用也很关键。它可以防止玩家输入其他数字进入到while()的判断之中被误判为真
			printf("输入错误,请重输\n");
		}
	} while (input);//此处用input来判断是很巧妙的,因为选择上input的只有0和1去供你选择,若为0便是假 跳出循环 
	system("pause");      //若为 1便是真,继续循环
	//选择 0 的时候程序便会跳到67行终止
	return 0;
}

 

- goto语句

goto语句在C语言可以改变程序的进程顺序,只要在想跳转的地方做个标记,然后程序走到对应的goto语句处就会跳转到标记处重新开始执行。(感觉有点像《火影忍者》里面波风水门的飞雷神)但是写程序的时候要小心,goto语句有可能导致程序混乱产生bug。另外,goto语句不可以跨函数跳跃。

#include <stdio.h>
int main()
{
flag://这里就是标记的地方,一开始程序进去忽略这个东西
  printf("hehe\n");
  printf("haha\n");
  goto flag;//这里就是让程序跳转到标记处的语句
  return 0;
}

 

- getchar与putchar用法

下图为示例:

#include<stdio.h>
int main()
{
  int ch = getchar();
  //getchar是用来接收键盘上输入的字符
  //之后将接受的字符转化为ASCII码值存放起来
  //由前面的存储类型是int也是可以看出来的
  //总之,用法是和scanf是差不多的
  putchar(ch);
  //putchar把接收到的字符打印出来
  //原理和printf差不多
  return 0;
}

此外还要注意的是:getchar获取一个字符如果失败了,那么他就会返回一个EOF

EOF 翻译过来就是:文件终止(end of file)

#include <stdio.h>
int main()
{
  int ch = 0;
  while((ch = getchar())!=EOF)
  //上面条代码就是让getchar读取一个数
  //判断它有没有读取错误,若对的话则循环
  {
      putchr(ch);
  }
  return 0;
}

上面的这段代码的效果即输入什么就打印什么,可以不停地输,不停地打

例:输 a 则打 a,输 b 则打 b。

如果想要循环停止的话,那么就可以输入一个:ctrl 加 z ,其原理其实就是给 getchar 输入一个错误字符

让他终止,返回一个 EOF。

getchar 接收字符的原理:getchar 和 电脑键盘之间有一个缓冲区,该缓冲区用于存放键盘上输入的东西,此外getchar 只要是缓冲区里面的东西一律照收不误,包括回车,回车如果输入进去就会被缓冲区理解为一个 \n ,所以上述代码的输入和打印形式为:

a //这里先给他一个a ,再打了一个回车

a

b

b

就是说,getchar 先读取了 a ,随后 a被打印,之后又读取一个 \n 由此 b 只能在第三行开始输入,以此类推…

getchar 与putchar的实际应用:

实例如下图:

#include <stdio.h>
int main()
{
  int password[20] = {};
  printf("请输入密码:> ");
  scanf("%s", password);
  printf("请确认密码:> ");
  int tmp = 0;
  while ((tmp = getchar()) != '\n')
  {
      ;
  }
  int ch = getchar();
  if (ch == 'Y')
  {
      printf("确认成功\n");
  }
  else
  {
      printf("确认失败\n");
  }
  return 0;
}

上面的一段的代码写的是一个输入密码并确认的函数,具体分析:

首先我们创建一个数组,用于存放输入的字符串,之后创建一个 tmp ,用循环来消耗 scanf 拿不走的字符串,就是让while里面的getchar在读到 \n 之前,一直用上面代码块中的第11行的空语句来来消耗那些没用的(就是说getchar读入,但不会进行操作),即空格剩下的 (空格)abcdef \n,因为如果不去消耗的话,第13行的getchar将直接读取 6 后面的那个空格,然后自动默认走else 后面的分支,随后在屏幕上直接打印 :确认失败。由此可见,getchar 的作用非常直白,只是在读取的时候看到缓冲区有什么就读什么。

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C语言基础解析之分支与循环语句

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