高等学校计算机基础教育教材精选C程序设计案例教程(第3版)/张莉

第5章条件分支结构程序设计生活中常常会根据不同情况采取不同的处理措施解决实际问题，反映在程序设计中，这类问题的求解算法体现为根据不同的判定条件控制程序流程执行不同的程序段，其中判断条件即求解表达式。本章主要内容如下:  简单if分支结构；  ifelse分支结构；  嵌套的ifelse分支结构；  else if多路分支结构；  switchcase分支结构；  条件分支结构综合案例分析。 5.1条件分支结构 条件分支结构又称条件判断结构或分支结构，是结构化程序设计流程控制的基本结构之一。当程序设计算法实现需要判断不同情况进行相应处理时，就要使用条件分支结构控制程序流程走向。C程序设计条件分支结构的语句包括if语句的3种形式，即简单if语句、ifelse语句和else if语句，以及多分支语句switchcase等，在使用时可根据具体问题的复杂程度做适当的选择。下面分别加以介绍。 5.1.1简单if分支结构 C语言中if语句是*基本的条件分支语句，用来判定是否满足指定的条件，并根据条件表达式的值执行相应的操作。 简单if语句的一般形式如下: if () \[语句\];其中，尖括号表示其中的内容为必选项，中括号表示其中的内容为可选项。语句也可以是用大括号括起来的一组命令语句构成的一条复合语句。 简单if语句的执行流程如图51所示。 图51简单if语句的执行流程 系统首先求解表达式。当表达式值为真时，则执行指定语句；否则跳过指定语句，接着执行指定语句下面的语句。 C程序设计案例教程（第3版）第5章条件分支结构程序设计例51编写程序，比较两个数的大小，按不同数据输入情况输出不同结果。 程序源代码: /L5_1.c/ #include main() { int m,n; printf("Please input two numbers m,n="); scanf("%d,%d",&m,&n); if(m>n)/条件表达式m>n值为1时执行/ printf("The first number is bigger\\n"); if(n>m) printf("The second number is bigger\\n"); if(n==m) printf("The two numbers are equal\\n"); getch(); }分别运行3次程序，各次运行输出结果如图52所示。 图52输入不同数据的输出结果 该程序用简单的if结构对两个变量m和n的值进行比较，完成3种情况的选择处理。从程序中可以看出，if结构只在条件表达式为真时才执行指定的操作。如果程序应用只需实现单向分支结构，使用简单if语句完成算法较为清晰、方便。 多个简单的if结构配合，也可以处理稍微复杂一点的问题，如实现简单的排序算法。以3个变量排序为例，随机输入3个数，分别赋予变量a、b、c，利用顺序执行的简单if语句实现排序算法，要求按变量a、b、c值由小到大输出结果。 程序源代码: #include "stdio.h" main() { float a,b,c,t; scanf("%f,%f,%f",&a,&b,&c); if(a>b) {t=a; a=b; b=t;}/借助临时变量t,交换a、b两个变量的值/ if(a>c)/值较小的a变量再与第三个变量c的值比较/ {t=a; a=c; c=t;}/至此a变量的值*小/ if(b>c)/剩余b变量的值再与c的值比较/ {t=b; b=c; c=t;}/至此b变量的值次小/ printf("%5.2f,%5.2f,%5.2f",a,b,c);/排序结果/ }程序中使用3个简单if语句进行变量值的两两比较，用if语句判别变量值的大小，根据条件进行变量值的交换，每个if语句执行后较小的变量再与其余的变量作比较，*后输出排序结果。 5.1.2ifelse分支结构 ifelse分支结构可实现同一表达式判断下的两路程序流程的选择。ifelse语句的一般形式如下: if() \[语句1\]; else \[语句2\];同样，ifelse中的控制语句也可以是用大括号括起来的一组语句构成的一条复合语句。ifelse语句的执行流程如图53所示。 图53ifelse语句的执行流程系统先求解表达式。当表达式值为真时，执行语句1；当表达式值为假时，执行语句2。整个结构只有一个入口和一个出口，符合结构化程序设计规范。利用ifelse语句可以实现两路程序流程的分支选择。 例52编写程序，输入一个年份值，检查该年是否为闰年，输出结果。检查某一年为闰年的自然语言描述是: 年份值能被4整除，但不能被100整除；或者年份值只能被400整除。表达式为x%4＝＝0＆＆x%100!＝0||x%400==0。 程序源代码如下: /L5_2.c/ #include main() { int x; printf("Please input the year to determined= "); scanf("%d",&x); if(x%4==0&&x%100!=0||x%400==0)/满足闰年条件/ printf("%d is a leap year\\n",x); else/不满足闰年条件/ printf("%d is not a leap year\\n",x); }图54ifelse选择结构 执行上述程序时，根据输入的x值进行判断。如果满足闰年表达式，表达式值为1，则执行选择语句中if命令后面的语句；否则表达式值为0，执行else命令后面的语句。编译后运行两次程序，运行结果如图54所示。 如果ifelse条件分支的if和else后的命令语句执行的是给同一个变量赋值操作，则该算法也可以用条件运算符“?:”取代ifelse语句，实现相同的功能。 例53编写程序，从键盘输入一个字符，如果是小写字母，则将其转换为大写字母，否则原样输出该字符。 程序源代码: /L5_3.c/ main() { char ch; printf("please input a character:\\n"); scanf ("%c",&ch); ch=(ch>='a' && chprintf("ch=%c\\n",ch); }编译后分别运行两次程序。如果输入小写字母r，判断条件运算表达式为真，执行运算符“？”后的赋值表达式，将ch-32的值赋给变量ch，得到的ch值为大写字母R的ASCII码值。如果输入字符9，则由于不满足条件运算表达式中的条件，执行运算符“:”后的赋值表达式，图55条件运算表达式实现选择运算 因此直接输出该字符。两次运行程序后的输入和对应输出结果如图55所示。 与本例相似，选择运算结果赋给同一个变量，如求*大值运算，源程序代码如下: /L5_3_1.c/ #include main() { int a,b,c; scanf("%d,%d",&a,&b); c=(a>b)?a:b;/取a和b中大者赋给c / printf("The max number is %d",c); }程序运行后，输入两个数值，分别赋给两个变量a和b，条件运算表达式运算取变量a或变量b中值较大者赋给变量c，输出变量c值。 5.1.3嵌套的ifelse条件分支结构 ifelse结构解决了程序流程按条件两路分支的问题。当按不同条件选择两个以上分支时，就需要使用if语句的嵌套结构，即if语句中还可包含if语句，形成层层嵌套的if语句。嵌套在ifelse结构if命令语句之后的内嵌ifelse结构形式为if() \[语句1\]; if() \[语句2\]; else \[语句3\]; else \[语句4\];嵌套的if语句结构逻辑关系是： 当选择条件的值为真时，才会判断“”的值，也只有当为真时，才会执行语句2，此时和条件同时满足，是逻辑与的关系。这就是if语句嵌套结构的特点。 同样，嵌套在ifelse结构else命令语句之后的内嵌ifelse结构的一般形式为if() \[语句1\]; else if() \[语句2\]; else if() \[语句3\]; else if() \[语句4\]; else\[语句5\];程序流程图如图56所示。 图56嵌套在else命令语句之后的内嵌结构 例54编写程序，实现符号函数的算法，即从键盘输入一个数值赋给变量x。如果x值小于0，符号函数值为-1；如果x值等于0，符号函数值为0；如果x值大于0，符号函数值为1。检验输出结果。 数学表达式: sign(x)=-1,x0,x=0 1,x>0程序源代码: /L5_4.c/ #include main() { int number,sign; printf("Please type in a number x="); scanf("%d",&number); if(numbersign=-1; else if(number==0)/else包含条件(number>0)和(number=0)/ sign=0; else/else只包含条件(number>0)/ sign=1; printf("sign(x)=%d\\n",sign); }图57符号函数的运行结果 运行3次，输入3个不同的数，输入和对应的输出结果如图57所示。 案例中if与else成对匹配，书写成有层次的缩进形式易读、易理解。习惯上嵌套的if语句尽可能在else之后，如果嵌套中只有if而没有else，容易造成错误，这是因为else总是与前面*相近的不包含else的if语句匹配。为避免发生这种错误，习惯上应将嵌套中的if语句用大括号{ }括起来，例如: if(表达式1){ if(表达式2) 语句1 } else 语句2该案例中的else与*外层的if匹配，逻辑上不易出错。 实际上程序算法并不是唯一的，可以有不同的逻辑表达方式，只要*终结果正确即可。当然，大型软件开发还有程序优化等问题，只是不在本书讨论的范围内。现以符号函数为例再作一些案例分析，以进一步理解if嵌套的逻辑关系。为便于案例分析，首先给出正确的程序源代码: main() { int x,y; scanf("%d",&x); if(xelse if(x==0) y=0; else y=1; printf("x=%d, y=%d\\n", x, y); }该程序算法已通过运行验证，算法逻辑正确。 将程序的if语句嵌套关系改为以下程序段: if(x>=0) if(x>0)y=1; else y=0; else y=-1;该段程序的**个if条件x>=0包含两种情况，需要嵌套if条件x>0语句，内嵌if语句的else命令意味着条件x==0，此处y等于0，算法正确。 若将程序的if语句嵌套关系改为以下程序段: y=-1; if(x!=0) if(x>0) y=1; else y=0;该段程序在ifelse之外先赋值y=-1。**个if条件x!=0也包含两种情况，需要嵌套if条件x>0语句，满足该条件则y=1。内嵌if语句受外层if条件x!=0约束，else意味着条件xif(x!=0) {if(x>0) y=1;} else y=0;增加了一对大括号，使else与外层if匹配，else隐含条件为x==0，执行y=0，整个程序段算法正确。 再看如下程序段: y=0; if(x>=0) if(x>0) y=1; else y=-1;该段程序在ifelse之外先赋值y=-1。**个if条件x>=0同样包含两种情况，需要嵌套if条件x>0语句，满足该条件则y=1。内嵌if语句受外层if条件x>=0约束，else意味着条件x=0，而y等于-1，算法出现逻辑错误。可将该程序的嵌套关系作以下修改: y=0; if(x>=0) {if(x>0) y=1;} else y=-1;增加了一对大括号，使else与外层if匹配，else隐含条件为x当需要处理的分支选择头绪多且问题更加复杂时，可以在各种结构形式的if语句中再嵌套一个或多个if语句，形成更加复杂的嵌套。使用嵌套if结构，可以在ifelse结构中if命令后面嵌套，也可以在else命令后面嵌套。其组合形式可以表示为if (表达式1) if (表达式2) 语句1; else 语句2; else if (表达式3) 语句3; else if (表达式4) 语句4; else 语句5;其中的各if和else语句中又可以嵌套另外的ifelse语句。使用时注意if及else if 与else的配对关系，系统总是将else与其向上*接近的未配对的if匹配组合。使用内嵌简单if语句时还应注意，简单形式的if语句中不包含else语句，在嵌套逻辑上可以避免混乱。 5.1.4else if多路分支结构 嵌套的if结构丰富了程序流程按条件多路分支流程控制问题，当按不同条件选择更多分支流程时，可以使用if嵌套结构，也可以使用else if多路分支结构。else if多路分支结构的一般形式为if() 语句1; else if() 语句2; else if() 语句3; … else if() 语句n; else 语句n+1;else if多路分支结构在逻辑关系上是由多个ifelse层层嵌套的ifelseifelse逻辑结构，其执行流程如图58所示。 图58ifelseifelse多路分支结构流程 ifelseifelse分支结构中的每个else if表达式控制着一个分支流程，程序执行时首先求解的值，当值为真时，执行语句1，执行后跳出并结束该选择结构；当值为假时，则求解的值，当值为真时，执行语句2，执行结束也跳出并结束所在选择结构；同样，当值为假时，再继续求解的值，当值为真时，执行语句后跳出选择结构，否则继续向下进行判断;以此类推，直到的值为真，执行相关语句。如果所有的表达式值都为假，那么就执行*后一个else后面的语句。 实际上，ifelseifelse形式的if语句是ifelse形式的if语句的嵌套使用，利用它能够实现多分支选择，应用时应该注意每个else实际上是和其前面*接近的if配对使用的，通常中间各个else不能省略，但*后一个else可以省略，这时表示当所有的表达式值都为假时不作任何处理，接着执行选择结构之外的命令语句。 else if结构执行是从上到下对所有条件表达式逐一进行判断，只有遇到某个条件表达式值为真时，才会执行与之对应的语句，执行后即跳出整个选择结构。如果没有任何一个条件满足，即所有表达式值均为假，则执行*后一个else命令后的语句，这个else通常作为默认条件使用。 例55编写程序，判断从键盘输入字符的类属范围，输出对应的分类属性提示。例如，输入字符6，输出该字符为数字的提示。 算法分析: 字符类别是根据键盘输入字符的ASCII码值来区分的。在ASCII码表中，若输入的字符ASCII码值小于32,通常为控制字符;若为字符0～9，则为数字；若为字符A～Z，则为大写字母；若为字符a～z，为小写字母；其余则归入其他字符。该程序算法属于多条件选择分类处理问题，适于else if多条件分支结构实现，程序流程图如图59所示。 图59判断输入字符的ASCII码值，选择输出语句