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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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