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02-条件与循环控制

AI悦创原创2023年8月10日C教程C教程大约 21 分钟...约 6396 字

1. if 条件判断

条件表达式是用来执行不同的计算，key 根据条件的结果是真还是假走不通的执行逻辑。

1.1 if 语句

if 语句称为条件控制结构，因为它在一个表达式为真时执行语句。由于这个原因，if 也称为决策结构。它的形式为：

if (expression) {
    // code to be executed if the condition is true
    statements
}

表达式 expression 为真或假，执行语句 statements 可以是单个语句或由大括号 { } 包围的代码块。

例如:

demo1
#include <stdio.h>

int main() {
    int score = 89;

    if (score > 75)
        printf("You passed.\n");
    
    return 0;
}

在上面的代码中，我们检查变量 score 是否大于 75，如果条件为真，则打印一条信息。

填空，如果变量 a 大于 b 则打印 "hello"：

int a = 13;
int b = 12;
___(a >___) {
    printf("hello");
}

获取用户输入，判断用户输入的是奇数还是偶数。

1.2 关系运算符

有 6 个关系运算符可以用来形成一个条件表达式(也称为布尔表达式)，它返回真或假：

  1. <: 小于
  2. <=: 小于或等于
  3. >: 大于
  4. >=: 大于或等于
  5. ==: 等于
  6. !=: 不等于

例如：

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 41;
    num += 1;
    // 判断num 是否等于42
    if (num == 42) {
        printf("You won!");
    }
}

结果为非零值的表达式被认为是真的。

例如：

#include <stdio.h>

int main() {
    int in_stock = 20;
    if (in_stock)
        // in_stock 非0，所以为真
        printf("Order received.\n"); 
}

下面哪些是用于判断相等的关系运算符？

A. !=

B. *

C. +=

D. ==

1.3 if-else 语句

如果你想在条件为真时执行一个代码块，而在条件为假时执行另一个代码块，你可以使用 if-else。

if 语句可以包括一个可选的 else 子句，当表达式为假时执行 else 语句。

语法：

if (condition) {
    // code to be executed if the condition is true
} else {
    // code to be executed if the condition is false
}

例如，下面的程序先评估表达式，然后执行 else 子句：

demo1
#include <stdio.h>

int main() {
    int score = 89;
  
    if (score >= 90)
        printf("Top 10%%.\n");
    else
        printf("Less than 90.\n");
    
    return 0;
}

填空，如果变量people 大于10，则打印"More than 10"，否则打印"Less than 10":

int people = 12;
___(people ___ 10)
printf("More than 10.\n");
___
printf("Less than 10.\n");

1.4 if-else if-else 语句

当你有多个条件要检查时，可以使用 if-else if-else。

当需要在三个或更多条件中做出决定时，可以使用 if-else if 语句。

语法
if (condition1) {
    // code to be executed if condition1 is true
} else if (condition2) {
    // code to be executed if condition2 is true
} else {
    // code to be executed if neither condition is true
}

在编写一个 if-else if 语句时，要仔细考虑其中的逻辑。程序逐个检测每个分支，并执行第一个表达式为真的语句，其余的表达式都不会被测试。

尽管缩进不会影响编译后的代码，但当 else 语句对齐时，if-else if 的逻辑更易阅读理解。

注意

在可能的情况下，if-else if 语句比嵌套的 if 语句要好，这样更加清晰易懂。

填空，如果数字 num 为正数，则打印"positive"；如果 num 是负数，则打印 "negative"；否则就打印 "zero"。

int num = -14;
if (num > 0)
    printf("positive");
else ___(num < 0)
    printf("negative");
___
    printf("zero");

1.5 嵌套的 if 语句

你可以在另一个 if 语句内部使用 if 语句。

一个 if 语句可以包括另一个 if 语句，形成一个嵌套的条件语句。嵌套的 if 可以形成复杂的条件判断。

语法
if (condition1) {
    // code
    if (condition2) {
        // code
    }
}

适当地缩进嵌套语句将有助于向读者阐明其含义。然而，一定要明白，除非用大括号 { } 来改变关联，否则 else 语句是与最接近的 if 相关的。

if (profit > 1000) {
  if (clients > 15)
    bonus = 100;
}
else
  bonus = 25;

补全嵌套if语句中缺失的部分，并打印相应的信息。

int x = 37;
if (x > 22) {
    ___ (x > 31) {
        ___ ("x is greater than 22 and 31");
    }
}

1.6 条件表达式「三元操作符」

除了 if-else，C 语言还提供了一个有用的条件操作符，有时也被称为三元操作符。

另一种类似 if-else 语句的语法是在条件表达式中使用 ?: 操作符。

?: 是 C 语言中的三目运算符，可以用来替代 if—else 语句。

?: 的使用方法为：

<表达式1>?<表达式2>:<表达式3>
condition ? value_if_true : value_if_false;

它是对第一个表达式作真/假检测，然后根据结果返回另外两个表达式中的一个。在运算中，首先对第一个表达式进行检验，如果为真，则返回表达式 2 的值；如果为假，则返回表达式 3 的值。

demo1

填空，使用 ?: 运算符，如果 x 大于或等于 5，将 8 赋值给 y; 如果 x 小于5，将 x 的值赋值给 y。

int x = 12;
int y = (x >= 5) ___ 8 ___ x;

1.7 小试牛刀

1.7.1 Question 1 找出最大值

获取用户输入三个值，并赋值给三个变量，找出三个变量中的最大值并输出。

Answer

1.7.2 Question 2 连续整数序列判断

描述：给定三个整数，编写一个程序来检查它们是否形成一个连续的整数序列。

示例输入：

3 2 4

示例输出：

Yes
Answer

1.7.3 Question 3 奇偶性和正负性组合判断

描述：输入两个整数，编写一个程序来判断它们的奇偶性和正负性，并输出以下其中一个结果：

  • Both numbers are positive and even.
  • Both numbers are positive and odd.
  • Both numbers are negative and even.
  • Both numbers are negative and odd.
  • One number is positive and even, while the other is positive and odd.
    ...（其他组合）

示例输入：

4 -3

示例输出：

One number is positive and even, while the other is negative and odd.
Answer

1.7.4 Question 4 日期有效性检查

描述：输入一个日期（由日、月和年组成），检查其是否是有效的。考虑平年和闰年。请注意，你只需要使用 if 语句，并且不需要使用其他知识点。

示例输入：

29 2 2023

示例输出：

Invalid date
Answer

2. switch 开关语句

2.1 switch语句

开关 switch 语句通过将表达式的结果与常量值进行比较来实现程序控制。

switch 语句通常为 if-else if 和嵌套 if 语句提供了一个更优雅的解决方案。

基本的 switch 语法为:

switch (expression) {
    case val1:
        statements
        break;
    case val2:
        statements
        break;
    default:
        statements
}

例如，以下程序输出 "Three":

注意

为什么需要 break？——如果没有 break，则会在匹配之后执行后续的代码。代码示例如下：

哪个选项是 switch 开关语句的正确语法？

A. switch test;

B. SWITCH test { }

C. switch (test) { }

switch 可以有多个 case。

可选的默认 default 在没有其他匹配的情况下被执行。

每个 case 中都需要一个 break 语句，从而执行后跳出 switch 语句。

如果没有 break 语句，程序的执行就会落到下一个 case 语句上。当多个 case 会执行相同逻辑，这一点很有用。考虑下面的 switch 语句：

以这种方式构建 switch 语句时，必须谨慎行事。之后的修改可能会导致意外的结果。

填空，测试变量 num 的值为3、5和42时，打印不同的文本。

___ (num) {
case 3:
    printf("a prime number");
    break;
___ 5: 
    printf("another prime number");
    ___;
case 42:
    printf("the meaning of life");
    break;
}

3. 逻辑运算符

在 C 语言中，逻辑运算符用于比较两个或多个表达式，它们包括：

  • &&：逻辑与（AND）
  • ||：逻辑或（OR）
  • !：逻辑非（NOT）

逻辑运算符 && 和 || 用于形成一个复合布尔表达式，测试多个组合条件。第三个逻辑运算符是 !，用于反转布尔表达式的结果。

3.1 逻辑与 (&&)

此运算符用于验证两个表达式是否都为真。如果都为真，则整个表达式的结果为真。如果其中一个或两者都为假，则整个表达式的结果为假。

逻辑与运算符&&只有在两个表达式都为真时才会返回一个真结果。

例如：

demo1
#include <stdio.h>

int main() {
    int n = 42;

    if (n > 0 && n <= 100)
        printf("Range (1 - 100).\n");
}

上面的语句只组合了两个表达式，但逻辑运算符可以用来连接多个表达式。

一个复合布尔表达式从左到右进行评估。当不需要进一步测试来确定结果时，评估就会停止，所以当一个结果影响到后面的结果时，一定要考虑表达式的顺序。

填空，如果n 大于等于0且小于100，则打印"Yes"。

int n = 42;
___(n >= 0 ___ n < 100) {
    printf("Yes");
}

3.2 逻辑或 (||)

此运算符用于验证两个表达式中是否至少有一个为真。如果其中一个为真或两者都为真，则整个表达式的结果为真。如果两者都为假，则整个表达式的结果为假。

当任何一个表达式或两个表达式都为真时，逻辑或运算符||会返回一个真结果。

例如：

demo1
#include <stdio.h>

int main() {
    char n = 'X';

    if (n == 'x' || n == 'X')
        printf("Roman numeral value 10.\n");
}

任何数量的表达式都可以用 && 和 || 连接。 例如：

#include <stdio.h>

int main() {
    int n = 42;
    
    if (n == 999 || (n > 0 && n <= 100))
        printf("Input valid.\n");
}

注意

为了清楚起见，使用了括号 () 类似算术表达式，将 n > 0 && n <= 100 标记为一个整体。() 可以改变运算的优先级。

填空，如果字符n等于'x'或'X' 则打印"Roman"。

if (n == 'x' ___ n == 'X') {
    printf("Roman");
}

3.3 逻辑非 (!)

此运算符用于反转表达式的逻辑值。如果表达式为真，则它会返回假，反之亦然。

逻辑非运算符 ! 对结果进行取反。 NOT true 返回 false，而 NOT false 返回 true。

例如：

demo1
#include <stdio.h>

int main() {
    char n = 'V';
    
    if (!(n == 'x' || n == 'X'))
        printf("Roman numeral is not 10.\n");
}

注意

在 C 语言中，任何非零值都被认为是真，0 是假。 因此，逻辑非运算符将真值转换为 0，假值转换为 1。

下面代码的输出结果是？

int x = 3;
if(!(x > 2 || y < 0)) {
    printf("true");
} else {
    printf("false");
}

3.4 小示例

为了更好地理解这些逻辑运算符，让我们考虑一个简单的示例：一个程序，当温度在某个范围内并且天气为晴时，建议用户外出散步。

#include <stdio.h>

int main() {
    int temperature = 24;        // 假设温度是24°C
    int isSunny = 1;             // 假设天气是晴朗的（1表示真，0表示假）

    if (temperature >= 20 && temperature <= 30 && isSunny) {
        printf("天气很好，建议您外出散步！\n");
    } else {
        printf("或许您应该留在室内。\n");
    }

    return 0;
}

4. while 循环语句

while 语称为循环结构，因为它在一个表达式为真时重复执行语句，不断循环。它的语法为：

while (表达式) {
    循环体语句
}

表达式评估为真或假，执行体代码可以是单一语句，或者由大括号 { } 括起来的代码块。 例如：

#include <stdio.h>

int main() {
    int count = 1;
  
    while (count < 8) {
        printf("Count = %d\n", count);
        count++;
    }
    
    return 0;
}

上面的代码将输出 count 变量 7 次。

while 循环在每次进入循环之前都要评估条件，所以 while 语句有可能永远不执行，也可能永远执行(死循环)。

注意

一个死循环是一个无限地继续下去的循环，因为循环条件从未评估为假。这可能导致运行时错误。

Test one:

  • 1~100 以内的奇数和；
  • 1~100 以内的偶数和；
答案
for-loop

填空，循环打印"hello" 5次：

int n = 0;
___ (n < 5) {
    printf("hello\n");
    ___ ++;
}

5. do-while 循环语句

do-while 进入循环时不做检查，先在循环中执行一次之后再来检查循环的条件是否满足，若满足则进行下一次的循环，否则退出循环。

它的语法为：

do {
    statements
} while (expression);

表达式评估为真或假，语句可以是单个语句或由大括号 { } 包围的代码块。 例如：

#include <stdio.h>

int main() {
    int count = 1;
  
    do {
        printf("Count = %d\n", count);
        count++;
    } while (count < 8);
    
    return 0;
}

注意 while 语句后面的分号 ;。 do-while 循环总是至少执行一次，即使表达式的评估结果为假。

注意

do-while 与 while 的区别:

两者循环有类似的地方，区别在于进行检查循环条件的位置不同，do-while 无论条件是否满足都会先执行一次再进行判断，而 while 是先进行条件判断，再进行循环

下面代码，会打印多少次 count 变量?

int count = 1;
do {
    printf("%d\n", count);
    count++;
} while (count < 8);

A. 8

B. 7

C. 9

6. do...while 和 while 的抉择

在 C 语言中，while 和 do-while 循环是常用的控制结构，它们之间的主要区别是判断条件的位置和执行顺序。根据实际需要选择合适的循环结构是很重要的。

  1. while 循环：首先判断条件，如果条件满足，则执行循环体，否则退出循环。
while (条件) {
    // 循环体
}
  1. do-while 循环：首先执行一次循环体，然后判断条件，如果条件满足，再次执行循环体，否则退出循环。
do {
    // 循环体
} while (条件);

选择依据：

  1. 当你需要确保循环体至少执行一次时，应该选择 do-while 循环。
  2. 当你希望在进入循环之前先判断条件是否满足时，应该选择 while 循环。

举例：

  1. 例子1：从用户输入中读取数字，直到用户输入一个正数。

使用 do-while 循环是更好的选择，因为我们至少希望用户输入一次。

#include <stdio.h>

int main() {
    int num;
    do {
        printf("请输入一个正数：");
        scanf("%d", &num);
    } while (num <= 0);

    printf("你输入的正数是：%d\n", num);
    return 0;
}
  1. 例子2：打印小于 5 的所有正整数。

在这里，使用 while 循环更为适合，因为我们需要先检查数字是否小于5。

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 1;
    while (i < 5) {
        printf("%d\n", i);
        i++;
    }
    return 0;
}

总之，选择 while 还是 do-while 主要基于实际需求。希望你能根据上面的例子明白它们的区别和使用场景。

7. break 和 continue语句

在 switch 语句中已经看到了 break 的用法。它对于立即退出一个循环也很有用。

例如，下面的程序使用 break 来退出一个 while 循环。

这个程序打印：

5
4

然后退出循环。

当你想保留在循环中，但跳到下一个迭代时，你可以使用 continue 语句。 例如：

#include <stdio.h>

int main() {
    int num = 5;
  
    while (num > 0) {
      num--;
      if (num == 3) {
        continue;
      }
      
      printf("%d\n", num);
    } 
}

程序输出:

4
2
1
0

你可以看到，数值 3 被跳过。

在上面的代码中，如果 num 在 continue 语句之后才递减，就会产生一个无限的循环。

注意

尽管 break 和 continue 声明很方便，但也很容易导致程序执行的逻辑有问题。

填空，当num变为2时，退出循环：

int num = 5;
  
while (num > 0) {
    ___ (num == ___ )
        ___;
    printf("%d\n", num);
    num--;
}

8. break 与 continue 的抉择

在 C 语言中，break 和 continue 都是循环控制语句，但它们的用途和效果是不同的。

  1. break 语句：用于立即退出循环，跳过循环后的其余部分，并执行循环后的下一个语句。

  2. continue 语句：用于立即跳过当前迭代的其余部分，并执行下一个循环迭代。

举例：

  1. 例子1：找出 0 到 10 之间的第一个能被 3 和 5 同时整除的数字。

使用 break 使循环在找到符合条件的数字后立即停止。

#include <stdio.h>

int main() {
    int i;
    for (i = 0; i <= 10; i++) {
        if (i % 3 == 0 && i % 5 == 0) {
            printf("第一个能被3和5同时整除的数字是：%d\n", i);
            break;
        }
    }
    return 0;
}
  1. 例子2：打印 0 到 10 之间的数字，但跳过所有能被 3 整除的数字。

使用 continue 在当前迭代遇到能被 3 整除的数字时跳过。

#include <stdio.h>

int main() {
    int i;
    for (i = 0; i <= 10; i++) {
        if (i % 3 == 0) {
            continue;
        }
        printf("%d\n", i);
    }
    return 0;
}

使用依据：

  • 当你需要中断循环并跳出循环时（如搜索问题），使用 break。
  • 当你只想跳过循环的当前迭代并继续下一次迭代时，使用 continue。

9. for 循环

for 语句是一个循环结构，它执行固定次数的循环。语法如下：

for (initvalue; condition; increment) {
    statements;
}
  • initvalue：一个设置为初始值的计数器。这一部分的 for 循环只执行一次。
  • condition：一个布尔表达式，在每次循环前将计数器与一个值进行比较，当返回假时停止循环。
  • increment: 将计数器增加（或减少）一个设定值。

例如，下面的程序打印 0 到 9:

#include <stdio.h>

int main() {
    int i;
    int max = 10;
  
    for (i = 0; i < max; i++) {
        printf("%d\n", i);
    }
}

填空，循环打印数字 0 到 5:

int x;
int end = 5;
___(x = 0; x <= end; x++) {
    ___("%d\n", ___);
}

for 循环可以包含多个表达式，每个部分用逗号 , 分隔。 例如：

for (x = 0, y = num; x < y; i++, y--) { 
  statements; 
}

另外，你可以跳过 initvalue、condition 或 increment。

例如：

#include <stdio.h>

int main() {
    int i=0;
    int max = 10;
  
    for (;i < max; i++) {
        printf("%d\n", i);
    }
}

循环也可以是嵌套的。

当以这种方式编写程序时，有一个外循环和一个内循环。对于外循环的每一次迭代，内循环都会重复其整个周期。

在下面的例子中，嵌套的 for 循环被用来输出一个乘法表:

1.0

注意

内循环中的 break 退出内循环，继续执行外循环。continue 语句的作用与此类似。

下面代码，执行多少次循环？

for (int i = 0; i < 5; i++) { }

小测验

  1. 填空，输入数字存储在变量 age 中。 如果 age 大于 21 岁，则输出 "允许喝酒"。如果 age 小于 10 岁，则输出"学习数学"。
Question
int age;
scanf("%d", & ___ );
___(age > 21) {
    printf("允许喝酒");
} 
else if (___ < 10) {
    printf("学习数学");
}
  1. 填空，使用 do-while 循环结果，打印数字 0 到 5.
Question
int c = 0;
___{
    printf("%d", c);
    ___++;
} while (c <=  5)___
  1. 填空，使用 for 循环，打印"pythontip" 3 次。
Question
___(int i = 0; i ___3; ++i) {
    printf("pythontip");
}
  1. 填空，使用 switch 语句，打印数字对应的英文：
Question
___ (num) {
    case 1:
        printf("one");
        break;
    ___ 2:
        printf("two");
        ___;
    case 3:
    	printf("three");
        break;
}
  1. 填空，如果 age 大于 17 且小于等于 99，则输出"I can drive"：
Question
int age = 25;
___ (age > 17 ___ age < 99){
    printf("I can drive");
}
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上次编辑于: 2023/10/11 07:47:48
贡献者: AndersonHJB,AI悦创