标题:
C基础教程 第四章 选择结构程序设计
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作者:
苹果也疯狂
时间:
2011-10-20 20:34
标题:
C基础教程 第四章 选择结构程序设计
要设计选择结构程序，要考虑两个方面的问题：一是在
C
语言中如何来表示条件，二是在
C
语言中实现选择结构用什么语句。
在
C
语言中表示条件，一般用关系表达式或逻辑表达式，实现选择结构用
if
语句或
switch
语句。
4.1
关系运算及其表达式
所谓“关系运算”实际上就是“比较运算”，即将两个数据进行比较，判定两个数据是否符合给定的关系。
例如，“
a > b
”中的“
>
”表示一个大于关系运算。如果
a
的值是
5
，
b
的值是
3
，则大于关系运算“
>
”的结果为“真”，即条件成立；如果
a
的值是
2
，
b
的值是
3
，则大于关系运算“
>
”的结果为“假”，即条件不成立。
4.1.1
关系运算符及其优先次序
1
．关系运算符
C
语言提供
6
种关系运算符：
<(
小于
),
<=(
小于或等于
),
>(
大于
),
>=(
大于或等于
),
==(
等于
),
!=(
不等于
)
注意：在Ｃ语言中，“等于”关系运算符是双等号“
==
”，而不是单等号“
=
”（赋值运算符）。
2
．优先级
（
1
）在关系运算符中，前
4
个优先级相同，后
2
个也相同，且前
4
个高于后
2
个。
（
2
）与其它种类运算符的优先级关系
关系运算符的优先级，低于算术运算符，但高于赋值运算符。
4.1.2
关系表达式
1
．关系表达式的概念
所谓关系表达式是指，用关系运算符将两个表达式连接起来，进行关系运算的式子。
例如，下面的关系表达式都是合法的：
a>b
，
a+b>c-d
，
(a=3)<=(b=5)
，
'a'>='b'
，
(a>b)= =(b>c)
2
．关系表达式的值
--
逻辑值（非“真”即“假”）。
由于Ｃ语言没有逻辑型数据，所以用整数“１”表示“逻辑真”，用整数“０”表示“逻辑假”。
例如，假设
num1=3
，
num2=4
，
num3=5
，则：
（
1
）
num1>num2
的值
=0
。
（
2
）
(num1>num2)!=num3
的值
=1
。
（
3
）
num1<num2<num3
的值
=1
。
思考题：任意改变
num1
或
num2
的值，会影响整个表达式的值吗？为什么？
（
4
）
(num1<num2)+num3
的值
=6
，因为
num1<num2
的值
=1
，
1+5=6
。
再次强调：
C
语言用整数“
1
”表示“逻辑真”，用整数“
0
”表示“逻辑假”。所以，关系表达式的值，还可以参与其它种类的运算，例如算术运算、逻辑运算等。
4.2
逻辑运算及其表达式
关系表达式只能描述单一条件，例如“
x>=0
”。如果需要描述“
x>=0
”、同时“
x<10
”，就要借助于逻辑表达式了。
4.2.1
逻辑运算及其优先次序
１．逻辑运算符及其运算规则
（
1
）
C
语言提供三种逻辑运算符：
&&
逻辑与（相当于“同时”）
||
逻辑或（相当于“或者”）
!
逻辑非（相当于“否定”）
例如，下面的表达式都是逻辑表达式：
(x>=0) && (x<10)
，
(x<1) || (x>5)
，
! (x= =0)
，
(year%4==0)&&(year%100!=0)||(year%400==0)
（
2
）运算规则
1
）
&&
：当且仅当两个运算量的值都为“真”时，运算结果为“真”，否则为“假”。
2
）
||
：当且仅当两个运算量的值都为“假”时，运算结果为“假”，否则为“真”。
3
）
!
：当运算量的值为“真”时，运算结果为“假”；当运算量的值为“假”时，运算结果为“真”。
例如，假定
x=5
，则
(x>=0) && (x<10)
的值为“真”，
(x<-1) || (x>5)
的值为“假”。
2
．逻辑运算符的运算优先级
（
1
）逻辑非的优先级最高，逻辑与次之，逻辑或最低，即：
！（非）
→
&&
（与）
→
||
（或）
（
2
）与其它种类运算符的优先关系
！→
算术运算
→
关系运算
→
&&
→
||
→
赋值运算
4.2.2
逻辑表达式
1
．逻辑表达式的概念
所谓逻辑表达式是指，用逻辑运算符将
1
个或多个表达式连接起来，进行逻辑运算的式子。在
C
语言中，用逻辑表达式表示多个条件的组合。
例如，
(year%4==0)&&(year%100!=0)||(year%400==0)
就是一个判断一个年份是否是闰年的逻辑表达式。
逻辑表达式的值也是一个逻辑值（非“真”即“假”）。
2
．逻辑量的真假判定──０和非０
Ｃ语言用整数“１”表示“逻辑真”、用“０”表示“逻辑假”。但在判断一个数据的“真”或“假”时，却以０和非０为根据：如果为０，则判定为“逻辑假”；如果为非０，则判定为“逻辑真”。
例如，假设
num=12
，则：
！
num
的值
=
０
，
num>=1
＆＆
num<=31
的值
=
１
，
num || num>31
的值
=1
。
3
．说明
（
1
）逻辑运算符两侧的操作数，除可以是０和非０的整数外，也可以是其它任何类型的数据，如实型、字符型等。
（
2
）在计算逻辑表达式时，只有在必须执行下一个表达式才能求解时，才求解该表达式（即并不是所有的表达式都被求解）。换句话说：
1
）对于逻辑与运算，如果第一个操作数被判定为“假”，系统不再判定或求解第二操作数。
2
）对于逻辑或运算，如果第一个操作数被判定为“真”，系统不再判定或求解第二操作数。
例如，假设
n1
、
n2
、
n3
、
n4
、
x
、
y
的值分别为
1
、
2
、
3
、
4
、
1
、
1
，则求解表达式“
(x=n1>n2)&&(y=n3>n4)
”后，
x
的值变为０，而
y
的值不变，仍等于
1
！
4.3
if
语句和条件运算符
4.3.1
if
语句
[
案例
4.1]
输入任意三个整数
num1
、
num2
、
num3
，求三个数中的最大值。
/*
案例代码文件名：
AL4_1.C
。
*/
/*
功能：说明
if
语句的格式。
*/
main()
{int num1,num2,num3,max;
printf("Please input three numbers:");
scanf("%d,%d,%d",&num1,&num2,&num3);
if(num1>num2)
max=num1;
else
max=num2;
if(num3>max)
max=num3;
printf("The three numbers are:%d,%d,%d\n",num1,num2,num3);
printf("max=%d\n",max);
}
[
程序演示
]
程序运行情况如下：
Please input three numbers:11,22,18
↙
The three numbers are:11,22,18
max=22
本案例中的第
1
个
if
语句，可优化为如下不带
else
子句的形式：
max=num1;
if(num2>max) max=num2;
这种优化形式的基本思想是：首先取一个数预置为
max
（最大值），然后再用
max
依次与其余的数逐个比较，如果发现有比
max
大的，就用它给
max
重新赋值，比较完所有的数后，
max
中的数就是最大值。这种方法，对从
3
个或
3
个以上的数中找最大值的处理，非常有效。请读者仔细体会。
[
案例
4.2]
输入任意三个数
num1
、
num2
、
num3
，按从小到大的顺序排序输出。
/*
案例代码文件名：
AL4_2.C
。
*/
main()
{int num1,num2,num3,temp;
printf("Please input three numbers:");
scanf("%d,%d,%d",&num1,&num2,&num3);
if(num1>num2) {temp=num1;num1=num2;num2=temp;}
if(num2>num3) {temp=num2;num2=num3;num3=temp;}
if(num1>num2) {temp=num1;num1=num2;num2=temp;}
printf("Three numbers after sorted:%d,%d,%d\n",num1,num2,num3);
}
[
程序演示
]
程序运行情况如下：
Please input three numbers:11,22,18
↙
Three numbers after sorted: 11,18,22
1
．
if
语句的一般格式
if(
表达式
)
{
语句组
1;}
else
{
语句组
2;} ]
（
1
）
if
语句中的“表达式”必须用“
(
”和“
)
”括起来。
（
2
）
else
子句（可选）是
if
语句的一部分，必须与
if
配对使用，不能单独使用。
（
3
）当
if
和
else
下面的语句组，仅由一条语句构成时，也可不使用复合语句形式（即去掉花括号）。
2
．
if
语句的执行过程
（
1
）缺省
else
子句时
当“表达式”的值不等于
0
（即判定为“逻辑真”）时，则执行语句组
1
，否则直接转向执行下一条。如图
4-1(a)
所示。
（
2
）指定
else
子句时
当“表达式”的值不等于
0
（即判定为“逻辑真”）时，则执行语句组
1
，然后转向下一条语句；否则，执行语句组
2
。如图
4-1(b)
所示。
3
．
if
语句的嵌套与嵌套匹配原则
if
语句允许嵌套。所谓
if
语句的嵌套是指，在“语句组
1
”或（和）“语句组
2
”中，又包含有
if
语句的情况。
if
语句嵌套时，
else
子句与
if
的匹配原则：与在它上面、距它最近、且尚未匹配的
if
配对。
为明确匹配关系，避免匹配错误，强烈建议：将内嵌的
if
语句，一律用花括号括起来。
[
案例
4.3]
写一程序，从键盘上输入
1
年份
year
（
4
位十进制数），判断其是否闰年。闰年的条件是：能被
4
整除、但不能被
100
整除，或者能被
400
整除。
算法设计要点：
（
1
）如果Ｘ能被Ｙ整除，则余数为０，即如果Ｘ％Ｙ的值等于０，则表示Ｘ能被Ｙ整除！
（
2
）首先将是否闰年的标志
leap
预置为
0
（非闰年），这样仅当
year
为闰年时将
leap
置为
1
即可。这种处理两种状态值的方法，对优化算法和提高程序可读性非常有效，请读者仔细体会。参考程序如下：
/*
案例代码文件名：
AL4_3.C
。
*/
/*
功能：说明
if
语句的嵌套格式和用法。
*/
main()
{int year,leap=0;
/* leap=0
：预置为非闰年
*/
printf("Please input the year:");
scanf("%d",&year);
if(year % 4==0)
{if (year % 100 != 0)leap=1;}
else
{if (year%400==0)leap=1; }
if(leap)
printf("%d is a leapyear.\n",year);
else
printf("%d is not aleap year.\n",year);
}
[
程序演示
]
利用逻辑运算能描述复杂条件的特点，可将上述程序优化如下：
main()
{int year;
printf("Please input the year:");
scanf("%d",&year);
if((year%4==0 && year%100!=0)||(year%400==0))
printf("%d is a leap year.\n",year);
else
printf("%d is not a leap year.\n",year);
}
4
．说明
（
1
）
if
后面的“表达式”，除常见的关系表达式或逻辑表达式外，也允许是其它类型的数据，如整型、实型、字符型等。
（
2
）
if
语句允许嵌套，但嵌套的层数不宜太多。在实际编程时，应适当控制嵌套层数
(2
～
3
层
)
。
（
3
）“语句组
1
”和“语句组
2
”，可以只包含一个简单语句，也可以是复合语句。
务必牢记：不管是简单语句，还是复合语句中的各个语句，每个语句后面的分号必不可少！
例如，
[
案例
4.1]
中的：
if(num1>num2)
max=num1;
else
max=num2;
语句：
if
行后面的赋值语句“
max=num1;
”分号不能省略。但不要误认为
if
和
else
是
2
个独立的语句，它们都属于
if
语句中的一部分，
else
是
if
语句的子句。
4.3.2
条件运算符
1
．一般格式：
表达式
1
？表达式
2
：表达式
3
条件表达式中的“表达式
1
”、“表达式
2
”、“表达式
3
”的类型，可以各不相同。
2
．运算规则
如果“表达式
1
”的值为非
0(
即逻辑真
)
，
则运算结果等于“表达式
2
”的值；否则，运算结果等于“表达式
3
”的值。如图
4-2
所示。
3
．运算符的优先级与结合性
条件运算符的优先级，高于赋值运算符，但低于关系运算符和算术运算符。其结合性为“从右到左”（即右结合性）。
[
例
4.4]
从键盘上输入一个字符，如果它是大写字母，则把它转换成小写字母输出；否则，直接输出。
/*
案例文件名：
AL4_4.C*/
main()
{ char ch;
printf("Input a character: ");
scanf("%c",&ch);
ch=(ch>='A' && ch<='Z') ?(ch+32) : ch;
printf("ch=%c\n",ch);
}
4.4
switch
语句
C
语言提供了
switch
语句直接处理多分支选择。
[
案例
4.5]
从键盘上输入一个百分制成绩
score
，按下列原则输出其等级：
score
≥
90
，等级为
A
；
80
≤
score<90
，等级为
B
；
70
≤
score<80
，等级为
C
；
60
≤
score<70
，等级为
D
；
score<60
，等级为
E
。
/*
案例代码文件名：
AL4_5.C
。
*/
main()
{int
score, grade;
printf(“Input a score(0~100): ”);
scanf(“%d”, &score);
grade= score/10;
/*
将成绩整除
10
，转化成
switch
语句中的
case
标号
*/
switch (grade)
{case
10:
case
9: printf(“grade=A\n”);break;
case
8:printf("grade=B\n"); break;
case
7:printf("grade=C\n"); break;
case
6:printf("grade=D\n"); break;
case
5:
case
4:
case
3:
case
2:
case
1:
case
0: printf(“grade=E\n”);break;
default: printf(“The
score
is
out
of
range!\n”);
}
}
[
程序演示
]
程序运行情况如下：
Input a score(0~100): 85
↙
grade=B
1
．
switch
语句的一般形式
switch(
表达式
)
{ case
常量表达式
1
：语句组；
break
；
case
常量表达式
2
：语句组；
break;
......
case
常量表达式ｎ：语句组；
break
；
[default
：语句组；
[break; ]]
}
2
．执行过程
（
1
）
当
switch
后面“表达式”的值，与某个
case
后面的“常量表达式”的值相同时
,
就执行该
case
后面的语句（组）；当执行到
break
语句时，跳出
switch
语句，转向执行
switch
语句的下一条。
（
2
）如果没有任何一个
case
后面的“常量表达式”的值，与“表达式”的值匹配，则执行
default
后面的语句（组）。然后，再执行
switch
语句的下一条。
3
．说明
（
1
）
switch
后面的“表达式”，可以是
int
、
char
和枚举型中的一种。
（
2
）每个
case
后面“常量表达式”的值，必须各不相同，否则会出现相互矛盾的现象（即对表达式的同一值，有两种或两种以上的执行方案）。
（
3
）
case
后面的常量表达式仅起语句标号作用，并不进行条件判断。系统一旦找到入口标号，就从此标号开始执行，不再进行标号判断，所以必须加上
break
语句，以便结束
switch
语句。
思考题：如果去掉
[
案例
4.5]
程序中的所有
break
语句，且输入的成绩为
75
，输出会如何？
（
4
）各
case
及
default
子句的先后次序，不影响程序执行结果。
（
5
）多个
case
子句，可共用同一语句（组）。
例如，在
[
案例
4.5]
中的“
case
10:
”和“
case
9:
”共用语句“
printf("grade=A\n"); break;
”，“
case
5:
”
~
“
case
0:
”共用语句“
printf("grade=E\n"); break;
”。
（
6
）用
switch
语句实现的多分支结构程序，完全可以用
if
语句或
if
语句的嵌套来实现。
4.5
选择结构程序设计举例
[
案例
4.6]
求一元二次方程
ax2+bx+c=0
的解（
a
≠
0
）。
/*
案例代码文件名：
AL4_6.C
。
*/
/*
功能：求一元二次方程的解。
*/
#include
"math.h"
main()
{float a,b,c,disc,x1,x2,p,q;
scanf(“%f,%f,%f”, &a, &b, &c);
disc=b*b-4*a*c;
if(fabs(disc)<=1e-6)
/*fabs()
：求绝对值库函数
*/
printf(
“
x1=x2=%7.2f\n
”
, -b/(2*a));
/*
输出两个相等的实根
*/
else
{ if (disc>1e-6)
{x1=(-b+sqrt(disc))/(2*a);
/*
求出两个不相等的实根
*/
x2=(-b-sqrt(disc))/(2*a);
printf("x1=%7.2f,x2=%7.2f\n", x1, x2);
}
else
{p=-b/(2*a);
/*
求出两个共轭复根
*/
q=sqrt(fabs(disc))/(2*a);
printf(
“
x1=%7.2f + %7.2f i\n
“
, p, q);
/*
输出两个共轭复根
*/
printf(”x2=%7.2f - %7.2f i\n“, p, q);
}
}
}
[
程序演示
]
说明：由于实数在计算机中存储时，经常会有一些微小误差，所以本案例判断
disc
是否为
0
的方法是：判断
disc
的绝对值是否小于一个很小的数（例如
10-6
）。
思考题：如果将系数
a
、
b
、
c
定义成整数，能否直接判断
disc
是否等于
0
？
[
案例
4.7]
已知某公司员工的保底薪水为
500
，某月所接工程的利润
profit
（整数）与利润提成的关系如下（计量单位：元）：
profit
≤
1000
没有提成；
1000
＜
profit
≤
2000
提成
10%
；
2000
＜
profit
≤
5000
提成
15%
；
5000
＜
profit
≤
10000
提成
20%
；
10000
＜
profit
提成
25%
。
算法设计要点：
为使用
switch
语句，必须将利润
profit
与提成的关系，转换成某些整数与提成的关系。分析本题可知，提成的变化点都是
1000
的整数倍（
1000
、
2000
、
5000
、……），如果将利润
profit
整除
1000
，则当：
profit
≤
1000
对应
0
、
1
1000
＜
profit
≤
2000
对应
1
、
2
2000
＜
profit
≤
5000
对应
2
、
3
、
4
、
5
5000
＜
profit
≤
10000
对应
5
、
6
、
7
、
8
、
9
、
10
10000
＜
profit
对应
10
、
11
、
12
、……
为解决相邻两个区间的重叠问题，最简单的方法就是：利润
profit
先减
1
（最小增量），然后再整除
1000
即可：
profit
≤
1000
对应
0
1000
＜
profit
≤
2000
对应
1
2000
＜
profit
≤
5000
对应
2
、
3
、
4
5000
＜
profit
≤
10000
对应
5
、
6
、
7
、
8
、
9
10000
＜
profit
对应
10
、
11
、
12
、……
/*
案例代码文件名：
AL4_7.C
。
*/
main()
{long
profit;
int
grade;
float
salary=500;
printf("Input
profit:");
scanf("%ld", &profit);
grade= (profit - 1) / 1000;
/*
将利润
-1
、再整除
1000
，转化成
switch
语句中的
case
标号
*/
switch(grade)
{ case
0:
break;
/*profit
≤
1000 */
case
1: salary += profit*0.1;break;
/*1000
＜
profit
≤
2000 */
case
2:
case
3:
case
4: salary += profit*0.15;break;
/*2000
＜
profit
≤
5000 */
case
5:
case
6:
case
7:
case
8:
case
9: salary += profit*0.2;break;
/*5000
＜
profit
≤
10000 */
default: salary += profit*0.25;
/*10000
＜
profit */
}
printf("salary=%.2f\n", salary);
}
良好的源程序书写风格──注释
必要的注释，可有效地提高程序的可读性，从而提高程序的可维护性。
在Ｃ语言源程序中，注释可分为三种情况：（
1
）在函数体内对语句的注释；（
2
）在函数之前对函数的注释；（
3
）在源程序文件开始处，对整个程序的总体说明。
函数体内的语句，是由顺序结构、选择结构和循环结构等三种基本结构构成的。在什么地方加以注释的原则是：如果不加注释，理解起来就会有困难，或者虽无困难、但浪费时间。
（
1
）顺序结构
在每个顺序程序段
(
由若干条语句构成
)
之前，用注释说明其功能。除很复杂的处理外，一般没有必要每条语句都加以注释。
（
2
）选择结构
在
C
语言中，选择结构是由
if
语句和
switch
语句来实现的。一般地说，要在前面说明其作用，在每个分支条件语句行的后面，说明该分支的含义，如下所示：
1
）
if
语句
/*
……（说明功能）
*/
if(
条件表达式
)
/*
条件成立时的含义
*/
{……}
else
/*
入口条件含义
*/
{……}
2
）
switch
语句
/*
……（说明功能）
*/
switch(
表达式
)
{ case
常量表达式
1
：
/*
该入口值的含义
*/
语句组；
……
case
常量表达式
n
：
/*
该入口值的含义
*/
语句组；
default
：
/*
该入口值的含义
*/
语句组；
}
如果条件成立时（或入口值）的含义，已经很明确了，也可不再加以注释。
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