第3章流程控制C语言教程零基础到大神.docx
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第3章流程控制C语言教程零基础到大神
第3章流程控制
学习目标
◆掌握选择结构语句
◆掌握循环结构语句
前面的章节一直在介绍C语言的基本语法知识，然而仅仅依靠这些语法知识还不能编写出完整的程序。
在程序中，通常需要加入业务逻辑，并对程序的流程进行控制。
本章将重点讲解C语言中最基本的三种流程控制语句。
程序的运行流程图
流程图是描述问题处理步骤的一种常用图形工具，它是由一些图框和流程线组成的。
流程图描述问题的处理步骤，形象直观，便于阅读。
画流程图时必须按照功能选用相应的流程图符号，常用的流程图符号如图3-1所示。
图3-1流程图符号
图3-1所示的流程图符号中，列举了四种图框和两种流程线，具体说明如下：
●起止框用于表示流程的开始或结束；
●输入/输出框用平行四边形表示，在平行四边形内可以写明输入或输出的内容；
●判断框用菱形表示，它的作用是对条件进行判断，根据条件是否成立来决定如何执行后续的操作；
●处理框用矩形表示，它代表程序中的处理功能，如算术运算和赋值等；
●流程线用实心单向箭头或直线表示，可以连接不同位置的图框，流程线的标准流向是从左到右和从上到下，可用直线表示，非标准流向的流程线应使用箭头指示方向；
●连接点用圆形表示，用于流程图的延续。
通过上面的讲解，初学者对流程图符号有了简单的认识，接下来先来看一个简单的流程图，如图3-2所示。
图3-2判断奇偶数
图3-2表示的是一个判断奇偶数的流程图，下面针对该流程图中的执行顺序进行说明，具体如下：
第1步：
程序开始；
第2步：
进入处理框，将变量number赋值为1；
第3步：
进入判断框，判断number是否为偶数，如果是偶数，则进入下面的输出框，输出number是偶数；否则进入左面的输出框，输出number是奇数；
第4步：
输出完成后，进入结束状态，程序终止。
顺序结构语句
前面章节讲解的程序都有一个共同的特点，即程序中的所有语句都是从上到下逐条执行，这样的程序结构叫做顺序结构。
顺序结构是程序开发中最常见的一种结构，它可以包含多种语句，如变量的定义语句、输入输出语句、赋值语句等。
下面来看一个顺序结构的简单例子，通过程序实现按顺序输出“我爱C语言”，如例3-1所示。
例3-1
1#include
2intmain（）
3{
4printf（"我\n"）;
5printf（"爱\n"）;
6printf（"C\n"）;
7printf（"语\n"）;
8printf（"言\n"）;
9return0;
10}
运行结果如图3-3所示。
图3-3运行结果
在例3-1的程序中，使用了5个printf（）语句，从上往下依次输出“我、爱、C、语、言”。
从运行结果可以看出，程序是按照语句的先后顺序执行的。
因此，可以说明该程序是一个顺序结构的程序。
选择结构语句
在实际生活中经常需要作出一些判断，比如开车来到一个十字路口，这时需要对红绿灯进行判断，如果前面是红灯，就停车等候，如果是绿灯，就通行。
同样，在C语言中也经常需要对一些条件做出判断，从而决定执行哪一段代码，这时就需要使用选择语句。
选择结构语句分为if条件语句和switch条件语句，接下来本小节将对它们进行详细地讲解。
3.1.1if条件语句
if条件语句分为三种语法格式，每一种格式都有其自身的特点，下面分别进行讲解。
1、if语句
if语句是指如果满足某种条件，就进行相应的处理。
例如，小明妈妈跟小明说“如果你考试得了100分，星期天就带你去游乐场玩”。
这句话可以通过下面的一段伪代码来描述。
如果小明考试得了100分
妈妈星期天带小明去游乐场
在上面的伪代码中，“如果”相当于C语言中的关键字if，“小明考试得了100分”是判断条件，需要用（）括起来，“妈妈星期天带小明去游乐场”是执行语句，需要放在{}中。
修改后的伪代码如下：
if（小明考试得了100分）
{
妈妈星期天带小明去游乐场
}
上面的例子就描述了if语句的用法，在C语言中，if语句的具体语法格式如下：
if（条件语句）
{
代码块
}
上述语法格式中，判断条件是一个布尔值，当判断条件为true时，{}中的执行语句才会被执行。
if语句的执行流程如图3-4所示。
图3-4if语句流程图
接下来通过一个案例来学习if语句的具体用法，如例3-2所示。
例3-2
11#include
12intmain（）
13{
14//声明变量x
15intx=5;
16//如果x的值小于10则执行if大括号中的代码
17if（x<10）
18{
19x++;
20}
21printf（"x=%d\n",x）;
22return0;
23}
运行结果如图3-5所示。
图3-5运行结果
例3-2中，定义了一个变量x，其初始值为5。
在if语句的判断条件中判断x的值是否小于10，很明显条件成立，因此{}中的语句会被执行，变量x的值将进行自增。
从图3-5的运行结果可以看出，x的值已由原来的5变成了6。
2、if…else语句
if…else语句是指如果满足某种条件，就进行相应的处理，否则就进行另一种处理。
例如，要判断一个正整数的奇偶，如果该数字能被2整除则是一个偶数，否则该数字就是一个奇数。
if…else语句的具体语法格式如下：
if（判断条件）
{
执行语句1
……
}
else
{
执行语句2
……
}
上述语法格式中，判断条件是一个布尔值。
当判断条件为true时，if后面{}中的执行语句1会被执行。
当判断条件为false时，else后面{}中的执行语句2会被执行。
if…else语句的执行流程如图3-6所示。
图3-6if…else语句流程图
接下来通过一个实现奇偶数判断的案例来演示if..else语句的具体用法，如例3-3所示。
例3-3
24#include
25intmain（）
26{
27intnum=19;
28if（num%2==0）
29{
30//判断条件成立,num被2整除
31printf（"num是一个偶数\n"）;
32}
33else
34{
35printf（"num是一个奇数\n"）;
36}
37return0;
38}
运行结果如图3-7所示。
图3-7运行结果
例3-3中，变量num的值为19，模以2的结果为1，不等于0，判断条件不成立。
因此会执行else后面{}中的语句，打印“num是一个奇数”。
3、if…elseif…else语句
if…elseif…else语句用于对多个条件进行判断，从而进行多种不同的处理。
例如，对一个学生的考试成绩进行等级的划分，如果分数大于等于80分等级为优，如果分数小于80分大于等于70分等级为良，如果分数小于70分大于等于60分等级为中，否则，等级为差。
if…elseif…else语句的具体语法格式如下：
if（判断条件1）
{
执行语句1
}
elseif（判断条件2）
{
执行语句2
}
……
elseif（判断条件n）
{
执行语句n
}
else
{
执行语句n+1
}
上述语法格式中，判断条件是一个布尔值。
当判断条件1为true时，if后面{}中的执行语句1会执行。
当判断条件1为false时，会继续执行判断条件2，如果为true则执行语句2，以此类推，如果所有的判断条件都为false，则意味着所有条件均未满足，else后面{}中的执行语句n+1会被执行。
if…elseif…else语句的执行流程如图3-8所示。
图3-8if…elseif…else语句的流程图
接下来通过一个对学生考试成绩进行等级划分的案例来演示if…elseif…else语句的用法，如例3-4所示。
例3-4
39#include
40intmain（）
41{
42intgrade=75;//定义学生成绩
43if（grade>=80）
44{
45//满足条件grade>=80
46printf（"该成绩的等级为优\n"）;
47}
48elseif（grade>=70）
49{
50//不满足条件grade>=80，但满足条件grade>=70
51printf（"该成绩的等级为良\n"）;
52}
53elseif（grade>=60）
54{
55//不满足条件grade>=70，但满足条件grade>=60
56printf（"该成绩的等级为中\n"）;
57}
58else
59{
60//不满足条件grade>=60
61printf（"该成绩的等级为差\n"）;
62}
63return0;
64}
运行结果如图3-9所示。
图3-9运行结果
例3-4中，定义了学生成绩grade为75。
它不满足第一个判断条件grade>=80，会执行第二个判断条件grade>=70，条件成立，因此会打印“该成绩的等级为良”。
多学一招：
三元运算符
在C语言中有一种特殊的运算叫做三元运算，它和if…else语句类似，具体语法格式如下：
判断条件?
表达式1:
表达式2
三元运算通常用于对某个变量进行赋值，当判断条件成立时，运算结果为表达式1的值，否则结果为表达式2的值。
例如求两个数x、y中的较大者，如果用if…else语句来实现，具体代码如下：
intx=0;
inty=1;
intmax;
if（x>y）
{
max=x;
}else
{
max=y;
}
上面的代码运行之后，变量max的值为1。
如果if…else语句用三元运算来替换，具体代码如下：
intx=0;
inty=1;
intmax;
max=x>y?
x:
y;
3.1.2switch条件语句
switch条件语句也是一种很常用的选择语句，和if条件语句不同，它只能针对某个表达式的值作出判断，从而决定程序执行哪一段代码。
例如，在程序中使用数字1~7来表示星期一到星期天，如果想根据某个输入的数字来输出对应中文格式的星期值，可以通过下面的一段伪代码来描述：
用于表示星期的数字
如果等于1,则输出星期一
如果等于2,则输出星期二
如果等于3,则输出星期三
如果等于4,则输出星期四
如果等于5,则输出星期五
如果等于6,则输出星期六
如果等于7,则输出星期天
如果不是1~7,则输出此数字为非法数字
对于上面一段伪代码的描述，大家可能会立刻想到用刚学过的if…elseif…else语句来实现，但是由于判断条件比较多，实现起来代码过长，不便于阅读。
这时就可以使用C语言中的switch语句来实现这种需求。
在switch语句中switch关键字后面有一个表达式，case关键字后面有目标值，当表达式的值和某个目标值匹配时，会执行对应case下的语句。
接下来通过一段伪代码来描述switch语句的基本语法格式，具体如下：
switch（表达式）
{
case目标值1:
执行语句1
break;
case目标值2:
执行语句2
break;
……
case目标值n:
执行语句n
break;
default:
执行语句n+1
break;
}
在上面的语法格式中，switch语句将表达式的值与每个case中的目标值进行匹配，如果找到了匹配的值，就会执行相应case后的语句，否则执行default后的语句。
关于switch语句中的break关键字将在后面的小节中做具体介绍，此处，初学者只需要知道break的作用是跳出switch语句即可。
接下来通过一个案例来实现根据数字输出中文格式的星期的功能，如例3-5所示。
例3-5
65#include
66intmain（）
67{
68intweek=5;
69switch（week）
70{
71case1:
72printf（"星期一"）;
73break;
74case2:
75printf（"星期二"）;
76break;
77case3:
78printf（"星期三"）;
79break;
80case4:
81printf（"星期四"）;
82break;
83case5:
84printf（"星期五"）;
85break;
86case6:
87printf（"星期六"）;
88break;
89case7:
90printf（"星期天"）;
91break;
92default:
93printf（"输入的数字不正确..."）;
94break;
95}
96return0;
97}
运行结果如图3-10所示。
图3-10运行结果
例3-5中，由于变量week的值为5，整个switch语句判断的结果满足第19行的条件，因此打印“星期五”。
程序中的default语句用于处理和前面的case都不匹配的情况，将第5行代码替换为intweek=8，再次运行程序，输出结果如图3-11所示。
图3-11运行结果
在使用switch语句的过程中，如果多个case条件后面的执行语句是一样的，则该执行语句只需书写一次即可，这是一种简写的方式。
例如，使用数字1~7来表示星期一到星期天，当输入的数字为1、2、3、4、5时视为工作日，否则视为休息日，这时如果需要判断一周中的某一天是否为工作日，就可以采用switch语句的简写方式，具体如例3-6所示。
例3-6
98#include
99intmain（）
100{
101intweek=2;
102switch（week）
103{
104case1:
105case2:
106case3:
107case4:
108case5:
109//当week满足值1、2、3、4、5中任意一个时，处理方式相同
110printf（"今天是工作日\n"）;
111break;
112case6:
113case7:
114//当week满足值6、7中任意一个时，处理方式相同
115printf（"今天是休息日\n"）;
116break;
117}
118return0;
119}
运行结果如图3-12所示。
图3-12运行结果
例3-6中，当变量week的值为1、2、3、4、5中任意一个值时，处理方式相同，都会打印“今天是工作日”。
同理，当变量week值为6、7中任意一个值时，打印“今天是休息日”。
循环结构语句
在实际生活中经常会将同一件事情重复做很多次，比如在走路时，会重复使用左右脚，打乒乓球时，会重复挥拍的动作等。
同样在C语言中，也经常需要重复执行同一代码块，这时就需要使用循环语句。
循环语句分为while循环语句、do…while循环语句和for循环语句三种。
接下来，本小节将针对这三种循环语句分别进行详细地讲解。
3.1.3while循环语句
while循环语句和3.3小节讲到的条件判断语句有些相似，都是根据条件判断来决定是否执行大括号内的执行语句。
区别在于，while语句会反复地进行条件判断，只要条件成立，{}内的执行语句就会一直执行，直到条件不成立，while循环结束。
while循环语句的具体语法格式如下：
while（循环条件）
{
执行语句
………
}
在上面的语法格式中，{}中的执行语句被称作循环体，循环体是否执行取决于循环条件。
当循环条件为true时，循环体就会被执行。
循环体执行完毕时会继续判断循环条件，如条件仍为true则会继续执行，直到循环条件为false时，整个循环过程才会结束。
while循环的执行流程如图3-13所示。
图3-13while循环的流程图
接下来通过while语句来实现1~4之间自然数的打印，如例3-7所示。
例3-7
120#include
121intmain（）
122{
123intx=1;//定义变量x，初始值为1
124while（x<=4）//循环条件
125{
126printf（"x=%d\n",x）;//条件成立，打印x的值
127x++;//x进行自增
128}
129return0;
130}
运行结果如图3-14所示。
图3-14while循环
例3-7中，x的初始值为1，在满足循环条件x<=4的情况下，循环体会重复执行，打印x的值并让x进行自增。
因此打印结果中x的值分别为1、2、3、4。
值得注意的是，例3-7中的第8行代码用于在每次循环时改变变量x的值，直到循环条件不成立，如果没有这行代码，整个循环会进入无限循环的状态，永远不会结束。
3.1.4do-while循环语句
do…while循环语句和while循环语句功能类似，二者的不同之处在于，while语句需要先判断循环条件，然后根据判断结果来决定是否执行大括号中的代码，而do…while循环语句先要执行一次大括号内的代码再判断循环条件，其具体语法格式如下：
do
{
执行语句
………
}while（循环条件）;
在上面的语法格式中，关键字do后面{}中的执行语句是循环体。
do…while循环语句将循环条件放在了循环体的后面。
这也就意味着，循环体会无条件执行一次，然后再根据循环条件来决定是否继续执行。
do…while循环的执行流程如图3-15所示。
图3-15do…while循环的执行流程
接下来使用do…while循环语句将例3-7进行改写，如例3-8所示。
例3-8
131#include
132intmain（）
133{
134intx=1;//定义变量x，初始值为1
135do
136{
137printf（"x=%d\n",x）;//条件成立，打印x的值
138x++;//x进行自增
139}while（x<=4）;//循环条件
140return0;
141}
运行结果如图3-16所示。
图3-16dowhile实例
例3-8和例3-7的运行结果一致，这说明do…while循环和while循环能实现同样的功能。
然而在程序运行过程中，这两种语句还是有差别的。
如果循环条件在循环语句开始时就不成立，那么while循环的循环体一次都不会执行，而do…while循环的循环体还是会执行一次。
若将例中的循环条件x<=4改为x<1，例3-8会打印x=1，而例3-7什么也不会打印。
3.1.5for循环语句
在前面的小节中分别讲解了while循环和do…while循环。
在程序开发中，还经常会使用另一种循环语句，即for循环，它通常用于循环次数已知的情况，其具体语法格式如下：
for（初始化表达式;循环条件;操作表达式）
{
执行语句
………
}
在上面的语法格式中，for关键字后面（）中包括了初始化表达式、循环条件和操作表达式三部分内容，它们之间用“;”分隔，{}中的执行语句为循环体。
接下来分别用“①”表示初始化表达式、“②”表示循环条件、“③”表示操作表达式、“④”表示循环体，通过序号来具体分析for循环的执行流程。
具体如下：
for（①;②;③）
{
④
}
第一步，执行①
第二步，执行②，如果判断结果为true，执行第三步，如果判断结果为false，执行第五步
第三步，执行④
第四步，执行③，然后继续执行第二步
第五步，退出循环
接下来通过一个案例对自然数1~4进行求和，如例3-9所示。
例3-9
142#include
143intmain（）
144{
145intsum=0;//定义变量sum，用于记住累加的和
146for（inti=1;i<=4;i++）//i的值会在1~4之间变化
147{
148sum+=i;//实现sum与i的累加
149}
150printf（"sum=%d\n",sum）;//打印累加的和
151return0;
152}
运行结果如图3-17所示。
图3-17运行结果
例3-9中，变量i的初始值为1，在判断条件i<=4为true的情况下，会执行循环体sum+=i，执行完毕后，会执行操作表达式i++，i的值变为2，然后继续进行条件判断，开始下一次循环，直到i=5时，条件i<=4为false，结束循环，执行for循环后面的代码，打印“sum=10”。
为了让初学者能熟悉整个for循环的执行过程，现将例3-9运行期间每次循环中变量sum和i的值通过表3-1罗列出来。
表3-1sum和i循环中的值
循环次数
sum
i
第一次
1
1
第二次
3
2
第三次
6
3
第四次
10
4
3.1.6循环嵌套
有时为了解决一个较为复杂的问题，需要在一个循环中再定义一个循环，这样的方式被称作循环嵌套。
在C语言中，while、do…while、for循环语句都可以进行嵌套，并且它们之间也可以互相嵌套，这当中最常见的就是在for循环中嵌套for循环，具体语法格式如下：
for（初始化表达式;循环条件;操作表达式）
{
………
for（初始化表达式;循环条件;操作表达式）
{
执行语句;
………
}
………
}
接下来通过for语句的循环嵌套来实现使用“*”打印直角三角形，如例3-10所示。
例3-10
153#include
154intmain（）
155{
156inti,j;//定义两个循环变量
157for（i=1;i<=9;i++）//外层循环
158
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