[C语言]分支语句和循环语句

[C语言]分支语句和循环语句

文章目录

  • [C语言]分支语句和循环语句
    • C语言语句分类
    • 分支语句
      • if语法结构
      • else的匹配规则
      • switch语句
      • switch语句中的break
      • switch语句中default
    • 循环语句
      • while循环
      • while循环中的break和continue
      • for循环
      • for循环中的break和continue
      • for循环的变种
      • do while循环
      • do while循环中的break和continue
    • goto语句

C语言语句分类

C语言的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

其中，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，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。

C语言是结构化的程序设计语言，包含如下结构：

  • 顺序结构 – 按照代码既定顺序执行
  • 选择结构 – 选择一部分代码执行
  • 循环结构 – 重复执行同一段代码

image-20230820102122014

C语言通过分支语句来形成选择结构，通过循环语句来形成循环结构。无论是分支语句还是循环语句都属于控制语句。

分支语句

if语法结构

if语句有以下三种语法结构:

  1. 单分支
语法结构：
if(表达式)
    语句;
  • 表达式为真，执行语句。
#include <stdio.h>

int main()
{
	int age = 16;
	if (age < 18) //表达式为真，输出未成年
		printf("未成年\n");
	return 0;
}
  1. 双分支
if(表达式)
    语句1;
else
    语句2;
  • 表达式为真，执行语句1。
  • 表达式为假，执行语句2。
#include <stdio.h>

int main()
{
	int age = 20;
	if (age < 18) //表达式为假，输出成年
		printf("未成年\n"); 
	else
		printf("成年\n");
	return 0;
}
  1. 多分支
if(表达式1)
    语句1;
else if(表达式2)
    语句2;
else
    语句3;
  • 表达式1为真，则执行语句1。
  • 表达式2为真，执行语句2。
  • else前的所有表达式都为假，执行语句3。
  • 可以使用多个else if来控制多个分支。
#include <stdio.h>

int main()
{
	int age = 59;
	if (age < 18)
		printf("未成年\n");
	else if (age >= 18 && age < 60) //该表达式为真，输出成年
		printf("成年\n");
	else
		printf("老年\n");
	return 0;
}

补充：

  • C语言中0表示假，1表示真。
  • if语法结构中无论有多少分支，最终只能选择其中一个分支执行。
  • if、else if、else只能控制后续的一条语句，如果要控制多条语句需要用{}将语句变成代码块。

代码块中可以有多条语句,使用代码块的结构如下:

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

else的匹配规则

else是和它离的最近的if匹配的。

#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; //没有输出
}

由于else匹配的是最近的if，else是和if (b == 2)语句匹配的，因此当if (a == 1)中条件不成立时，打印语句就都不会被执行。为了提高代码的可读性，建议修改成如下写法:

#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;
}

以上两段代码的功能是相同的，但是由于书写方式不同，可读性就有所不同。

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语句的主要语法结构如下:

switch(整型表达式)
{
    case 整形常量表达式:
    语句;
    //...
}
  • switch中必须使用整形表达式作为判断对象。
  • case中必须使用整形常量表达式作为判断条件。
  • switch中的整形表达式和case整形常量表达式进行对比判断，进行选择进入到对应的case情况中。
#include <stdio.h>

int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", &day); //输入为4
	switch (day)
	{
	case 1:
		printf("星期一\n");
	case 2:
		printf("星期二\n");
	case 3:
		printf("星期三\n");
	case 4:
		printf("星期四\n");
	case 5:
		printf("星期五\n");
	case 6:
		printf("星期六\n");
	case 7:
		printf("星期天\n");
	}
	return 0;//输出为星期四 星期五 星期六 星期天
}

虽然在上面这段代码中day选择了case 4，但是由于该情况中没有控制结束，因此switch语句会顺序执行，将case 5、case 6、case 7也执行。

switch语句中的break

在switch语句中的 break可以把语句列表划分为不同的分支部分。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", &day);//输入为4
	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;//输出为星期四
}

在执行完case 4中的语句后，break控制了该情况结束，跳出并且结束switch语句。

switch语句中default

default表示除以上case情况外的所有情况。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", &day); //输入8
	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;
	default:
		printf("输入错误\n");
		break;
	}
	return 0; //输出为输入错误
}

循环语句

while循环

while循环的语法结构:

while(表达式)
	循环语句;
  • 循环判断表达式，表达式为真，执行循环语句。
  • 表达式为假，结束循环。
  • 循环语句为多条语句时，需要使用{}将其变成代码块。
#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	while (i < 5)
	{
		printf("%d ", i);
		i++;
	}
	return 0; //输出 0 1 2 3 4
}

while循环中的break和continue

while中的break是用于永久终止循环的。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。

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	while (i < 5)
	{
		if (i == 3)
			break;
		printf("%d ", i);
		i++;
	}
	return 0; //输出为 0 1 2
}

当i=3时，while表达式判断为真执行循环语句，if表达式判断为真，执行break语句终止了while循环。

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。

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	while (i < 5)
	{
		i++;
		if (i == 3)
			continue;
		printf("%d ", i);
	}
	return 0; //输出为 1 2 4 5
}

当i=3时，while表达式判断为真执行循环语句，if表达式判断为真，执行continue语句终止了本次循环，进入了下一次循环。

while循环的大致流程图:

image-20230820133359713

for循环

for循环的语法结构：

for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
 循环语句;
  • 表达式1为初始化部分，用于初始化循环变量的。
  • 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为调整部分，用于循环条件的调整。
  • 循环语句为多条语句时，需要使用{}将其变成代码块。
#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 1; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", i);
	}
	return 0; //输出为 1 2 3 4 5 6 7 8 9
}

for循环中的break和continue

在for循环中也可以出现break和continue，他们的意义和在while循环中是一样的。

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 1; i < 5; i++)
	{
		if (i == 3)
			break;
		printf("%d ", i);
	}
	return 0; //输出为 1 2
}

当i=3时，for表达式判断为真执行循环语句，if表达式判断为真，执行break语句终止了for循环。

#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 1; i < 5; i++)
	{
		if (i == 3)
			continue;
		printf("%d ", i);
	}
	return 0; //输出为 1 2 4
}

当i=3时，for表达式判断为真执行循环语句，if表达式判断为真，执行continue语句终止了本次循环，进入了下一次循环。

for循环的大致流程图:

image-20230820140402568

for循环的变种

#include <stdio.h>

int main()
{
	for (;;)
	{
		printf("hehe\n");
	}
	return 0; //死循环输出 hehe
}

for循环中的初始化部分，判断部分，调整部分都是可以省略的，全部都省略相当于循环条件永远为真。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        for (j = 0; j < 10; j++)
        {
            printf("hehe\n");
        }
    }
    return 0; //输出为100个hehe
}

for循环进行了嵌套，外层循环循环10次，外层循环每次都执行一次内层循环，一次内层循环执行10次，因此一共是100次。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    for (; i < 10; i++)
    {
        for (; j < 10; j++)
        {
            printf("hehe\n");
        }
    }
    return 0; //输出为10个hehe
}

for循环进行了嵌套，外层循环循环10次，外层循环每次都执行一次内层循环，第一次内层循环执行10次后，j为10，下一层内层循环没有初始化，j依旧为10，内层循环无法再执行，因此一共是10次。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int x, y;
    for (x = 0, y = 0; x < 2 && y < 5; ++x, y++)
    {
        printf("hehe\n");
    }
    return 0; //输出为2个hehe
}

循环的判断条件是x < 2 && y < 5,循环两次后x<2不再满足，因此只能执行两次。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int i = 0;
    int k = 0;
    for (i = 0, k = 0; k = 0; i++, k++)
        k++;
    return 0;
}

判断条件是k=0,是一个赋值语句，赋值语句的结果为所赋的值，因此该语句的结果为0，循环一次都不执行。

do while循环

do while循环的语法结构：

do
 循环语句;
while(表达式);
  • 先执行一次循环语句在判断表达式，因此循环至少执行一次。
  • 循环语句为多条语句时，需要使用{}将其变成代码块。
#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 1;
	do
	{
		printf("%d ", i);
		i++;
	} while (i <= 5);
	return 0; //输出 1 2 3 4 5
}

do while循环中的break和continue

#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 1;
	do
	{
		if (3 == i)
			break;
		printf("%d ", i);
		i = i + 1;
	} while (i <= 5);
	return 0; //输出 1 2 
}

i=3时，if表达式判断为真，执行break语句终止了循环。

#include <stdio.h>
int main()
{
    int i = 0;
    do
    {
        i = i + 1;
        if (3 == i)
            continue;
        printf("%d ", i);
    } while (i < 5);
    return 0;//输出 1 2 4 5
}

i=3时，if表达式判断为真，结束本次循环进行下一次循环。

do while循环的大致流程图:

image-20230820171738939

总结：

  • 无论何种循环语句，break的作用都是结束循环。
  • 无论何种循环语句，continue的作用都是不执行continue后的代码，跳转到循环判断。(for循环会在跳转到循环判断前进行循环条件的调整)

goto语句

C语言中goto语句可以向标志位置进行程序跳转。

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("hello world\n");
	goto flag;
	printf("hello goto\n");
flag:
	printf("hello blog\n");
	return 0; //输出为 hello world hello blog
}

其中flag:作为标志位供goto语句进行跳转，由于goto语句跳转到了标志位置，会导致中间的代码不被执行。

  • 标志名任意，只需要使用标志名:标志位置即可使用goto语句跳转。
  • goto语句由于会导致代码的可读性和可维护性降低等原因，因此不常被使用。
  • goto语句适用于从多层循环的内部向外跳转。

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