C语言基础解析之分支与循环语句

- if语句：if（表达式）

// 括号里面放一个表达式
​//表达式的结果如果为非零，表达式为真
​ //表达式结果如果为零，表达式为假

if语句可以单支，双支，多分支，还可以用大括号括起来之后执行多条语句，下图为双分支示例：

if(表达式)
  语句；//每一个分号隔开的叫做一条语句
else
  语句；//注意！无大括号直接写只能执行一条语句

下图为多分支示例：

if(表达式)//第一条语句也没有分号
  语句；
else if(表达式);
  语句；//注意else if语句结束要有分号
else if(表达式);
  语句：
//此处省略若干个else if
else//此处便是最后一条语句了，无分号
  语句；

下图为执行多条语句的示例：

if(表达式)
{
  语句01;
  语句02;
  //....
}
//下面的可以单支，双支也可以多分支

悬空else问题

示例：

#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;
}

以上这段代码的打印结果大多数人可能第一眼看到之后，就会说屏幕上会打印 ：haha，因为他们会认为：第六行的表达式判断之后，a是不等于1的，故表达式为假，执行else后面的语句。但是其实不然，else只于离他最近的那个 if 匹配，因此以上的代码的真实打印结果为：不打印。

所以好的代码书写风格可以大大减少不必要的误会

//正确的书写方式
if(a == 1)
  if(b == 2)
      printf("hehe\n");
  else
      printf("haha\n");

 

- switch语句

switch语句也是一种分支语句，多用于多分支的情况

switch语句的语法格式：

switch(整形表达式)//后面无需再放分号
{
case (整形常量表达式):
      语句；
      break;
//break是决定了程序走到该位置之后还要不要往下走
//有break直接跳出switch
//无break继续往下执行其他的case语句
//直至遇到break为止
}

要注意的细节：

（以代码为例）

#include <stdio.h>
int main()
{
  int day = 0;
  scanf("%d",&day);
  switch (day)
  {
      case 1:
       //以下略
  }
  return 0;
}

要注意的细节

（对照上图）

• 如果将第4行的代码改成：float day，那么改程序将无法继续执行，因为这样改完之后原来的day就被改为了浮点型，day传到第6行之后还是一个浮点型，而使用switch的语法明确规定：switch（），括号中要写整型常量表达式，必须为整型和常量
• 还有，如果在switch语句执行开头提前定义好一个整形变量，并给它赋值，之后再把这个变量放入case 的后面，此程序也是无法执行的。下图示例：

int n = 1;
switch (/*此处略*/)
{
  case n:
//上面的操作一定会引起编译器的报错
//因为n本质上还是属于是一个变量
//case后根据语法规范必须为整形且常量
}

• 另外，如果case后面跟的满足整型，常量，并且是一个表达式的话，也是可以执行的下去的‘

//示例
case 1+0:
//这样写也是可以编译的

• 最后就是，如果case后面跟的是一个字符型也是能够编译过去的，因为字符也是属于整形的一种，字符以ascii码的形式储存在计算机之中的。

switch中的的default子句：

此子句适用于处理那些所有分支情况之外的输入

示例：

//多余的代码略写
int day = 0;
scanf("%d".&day);
switch(day)
{
  case 1:
//case内的语句和break略写        
  case 2:
  case 3:
  case 4:
  case 5:
  case 6:
  case 7:
  default:
      printf("输入错误\n");
   break;   
}

如上图所示，case语句之中只给出了七个分支来选择，但是如果输入者一不小心输入错误，没有输入1至7中的数（比如输入了一个9），那么程序最后就会不编译，为防止出现这种情况的发生，所以专门设计了一个default子句用来供那些别的错误情况进入，以给予输入者一个错误提示。另外，default子句不管放在开头还是结尾都没问题，但是我们一般默认放置句尾。

循环语句：循环结构分为三种：while循环，for循环，do while循环

 

- while循环语法结构

while(//表达式，即判断循环执行的条件)
{
  循环语句；
}

上面的表达式结果如果为真，即非0，那么循环执行

如果表达式结果为假，即为0 ，那么循环体不执行

注意事项：

如果在while循环中有break，那么该break用于调出当前所在的循环体

就是说只能跳一级，跳出它当前所在的循环。如果外面还有循环体，那照样还要继续执行下去

如果在while循环中有continue，那么continue的作用就是用于跳过continue后面的代码，直接到程序开头的判断部分，看要不要继续往下执行代码,示例如下：

//代码多余的部分略
while (i <= 10)
{
  if(i == 5)
      continue;
  printf("%d ",i);
  i++;
}

上面的代码打印结果就是 1234，然后后面就不打了

因为当i变为5的时候经 if 语句的判断为真，到continue处，又回到代码while循环判断的开头，看是否执行下一次的循环，判断之后可执行，又经if 来到continue处，又回到while处判断，可执行…如此往复下去，没有跳出这个死循环的可能。后面也不可能再去打印别的东西。

for循环的continue，是直接跳到for循环的表达式3之中，执行调整部分，由此可见while循环和for循环的continue是有一定区别的，while循环是完全有可能直接跳过调整部分的，因为调整部分有可能在他的下面的代码

譬如上面的代码块就是这样的。

 

- for循环语法结构

for(表达式1；表达式2；表达式3)
{
  循环语句；
}

for循环其实是while循环的进一步改进，因为while循环的初始化部分（int i = 0），条件判断部分（while（i>10））,调整部分（i ++)，这几个部分之间相隔有的时候会很远，如果需要改动的话就会很容易改动。

for循环中，表达式1用于给循环变量一个初始值（表达式 1，只会执行一次，往后就没用了，每次循环开始前变量保留着上一次的值，除非这个循环本身就在另一个循环之中，这样的话每次都会初始化一遍，所以一般情况下，再上来的时候循环变量只会走 表达式 2 判断一下和 表达式 3 自增一下，随后继续去执行下面的代码)，表达式2用于判断，表达式3用于调整。

要注意的要点：尽量不要在循环体内改变循环变量，不然循环很容易失去控制，以下图代码块为例：

#include <stdio.h>
int main()
{
  for(i=0; i<11; i++)
  {
      printf("%d"，i);
      i = 5;
  }
  return 0;
}

上述代码是一个连续打印6的一个死循环，因为每次走到第七行时，i 都会被赋值成 5。再上去到调整语句自增。

所以说循环内部千万不要改变循环变量。

其次要注意的要点：for循环的语句判断部分采用开区间，因为使用开区间的话不等号旁边表示的是循环的次数

代码的可读性更高。比如：i<11.

for循环的用法也是非常灵活的，三个表达式可以随意省略，但是判断表达式还是最好不要省略，因为极易造成死循环。下面再来看一个示例：

#include <stdio.h>
int main()
{
  int i = 0;
  int j = 0;
  for(; i<3;i++)
      for(; j<3; j++)
      {
          printf("hehe\n");
      }
  return 0;
}

此处按照正常的理解来说，第四五行应该已经对 i 和 j 进行了初始化，随后再去执行的时候，循环出三个 i ,每个 i 再分出来三个 j，所以总共应该打印应该是九个hehe。但事实上并不是这样，真正的执行的过程为：i 初始化为 0之后，i 加一，与 j 相关的循环执行三次，printf 也打印三次，但是之后 i 在加一次，在执行 j 循环时，j 的初始化是在循环之外的，因此 j 仍然是3，循环无法执行，在往后也一样是这样。所以最终只打印三次hehe。

for循环还可以使用两个变量循环变量来控制，例子如下：

int x ，y;
for(x = 0&&y = 0;x<10&&y<10;x++&&y++)

 

- do while循环

do
{
  语句1;
  语句2;
  .......
}while(判断语句);
//判断语句旁边的的分号千万不能少，不然的话语法就过不去了

do while循环执行方式很简单，就是什么都不管直接先去执行括号内的语句，执行完了再去判断还要不要继续走下去，所以说do while 最少都能执行一次

do while 语句中的 continue 与 break 的用法

continue：直接跳过它下面的语句至最后的那个判断语句，然后再从头开始

break：直接就是调出所在的那个循环不执行了

示例：

do
{
  if(i == 5)
      continue;
  printf("%d ",i);
  i++;
}while(i<=10);

最终打印结果就是： 1234，因为当代码中 i 走到 5 的时候，第5 行的continue 就会开始执行，使其跳转到第8 行进行判断，判断为真，跳到开头的第4行，继续执行，再继续跳转…所以从 i 变成 5 开始，这段代码就变成了死循环。

此外，如果第 5 行的语句被改成了 break 就会直接跳出所在的循环，直接去执行第 9 行的语句

 

循环练习题

- 题目一（阶乘）

//计算n的阶乘
#include <stdio.h>
int main()
{
  int ret = 1;
  int i = 0;
  int n = 0;
  scanf("%d",&n);
  for(i = 1; i<=n; i++)
  {
      ret *= i;
  }
  printf("%d",ret);
  return 0;
}

- 题目二（阶乘和）

//计算 1!+2!+3!+.....+10!
//只写出了核心步骤
  int ret = 1;
  int i,sum = 0;
  int n = 1;
  for(n=1; n<11; n++)
  {
      ret = 1;
//ret每次都必须要重新赋值
//不然里面会保留上一次的阶乘值
//致使我们无法形成阶乘相加的效果
      for(i = 1; i<=n; i++)
//注意，这里的 i ，每次都会初始化一次
//因为这个i的循环本身，就是在循环里面            
      {
          ret *= i;
      }
      sum += ret;
  }
  return 0;

上面这段代码写出来，思路非常的加单粗暴，就是要有各个不同的阶乘，那么就用 n 来控制，要有阶乘，那么就用 i 来控制。但是这种思路用来解决阶乘相加的问题其实效率过低，因为每次当代码走到第14行的时候 ，每次要算阶乘的时候总是会出现一个问题，就是每一次阶乘前面总是会把上一次的阶乘重算一遍，再乘上一个最新更新的 i ，这样非常浪费时间

图解上面这段代码的缺陷：

所以说我们可以这样想，可不可以更高效地利用数据，比如：1！ 用完不要扔掉，再给他乘以一个 2，

变成 2！，同理 2！也不要扔掉，再给他乘以一个 3，最后把他们相加放到 sum 里面就行了。

//计算 1！+2！+3！+......+10!
//优化后的核心步骤
for(n=1; n<11; n++)
{
 ret *= n;
 sum += ret;
}

优化后的图解：

可以对照其对应的代码块，不难发现，这个效果一个循环就搞定了，利用率还非常高

- 题目三（二分查找）

//在一个有序数组中查找具体的某个数
//有序，即排好序的，如果从前往后找的话效率过低
//此题使用二分查找法
#include <stdio.h>
int main()
{
  int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
  int k = 7;//此处为要查找的元素
  int sz = size of(arr)/size of(arr[0]);
  //上面这行是用来计算出数组里面的元素个数
  int left = 0;
  int right = sz - 1;
  while(left <= right)
  {
      int mid = (left + right)/2;
      if(arr[mid] < k)
      {
          left = mid + 1;
      }
      else if(arr[mid] > k)
      {
          right = mid - 1;
      }
      else
      {
          printf("找到了，下标为：%d\n",mid);
          break;
      }
  }
  if(left > right)
  {
      printf("找不到\n");
  }
  return 0;
}

使用二分查找法去寻找数可以大大提高查找效率，其原理非常简单：就是先算出数组中的元素个数，然后将查找时移动的右下标（right）初始值表示出来（即：数组元素个数减一），其次左下标（left）的初始值赋 0 （因为数组元素下标是从 0 开始的），然后表示出 mid ，就是左右下标的平均值，再用这个平均值去和要去查找的数 k 去比较，如果 mid 比 k 大，mid减一并将值赋给left，实现左值的更新，若 mid 比 k 小，mid 减一赋给 right，实现右值的更新，由此不断循环往复左右值相距越来越近，若能实现左右值相等，则查找的数是存在的，若逼近到最后直至左右值交叉，则说明要查找的数不存在。图示如下：

• [

https://imgtu.com/i/gm5KGF

- 题目四（两边往中间渐变）

//编写多个字符从两端向中间移动
//其实就是一串字符从两端向中间移动
//每次露出左数第一个未知和右数第一个未知
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>
int main()
{
  char arr1[] = "welcome to world";
  char arr2[] = "################";
  int left = 0;
  int right = strlen (arr1)-1;
  printf("%s\n", arr2);
  while(left <= right)
  {
      arr2[left] = arr1[left];
      arr2[right] = arr1[right];
      Sleep(1000);//此处s必须大写，这里起到休眠1秒的作用
      system("cls");//此处起到闪屏的动态作用
      left++;
      right++;
      printf("%s",arr2);
  }
  return 0;
}

这道题目的原理和二分查找法类似，不再赘述。

此外还要注意的是：strlen（）用于求字符串的长度，即里面含有几个字符

sizeof（)用于求数组所占的内存空间的大小

- 题目五（密码登录）

//模拟密码登录的情景，只允许登录三次
//三次都不对，则退出程序
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	int i = 0;
	char password[20] = { 0 };
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		printf("请输入密码:> ");
		scanf("%s", password);//数组名本身就是地址，不是需要再用取地址符
		if (strcmp(password, "123456") == 0)//if后别加分号！！（淦，找了一个下午的bug）
		{
			printf("登陆成功\n");
			break;
		}
		else
		{
			printf("登陆失败，请重新输入!\n");
		}
	}
	if (i == 3)
	{
		printf("三次错误，退出程序\n");
	}
	return 0;
}

此处的 strcmp（字符串 1，字符串 2）是用于对比字符串的内容是否一致，如果一致，strcmp 返回一个 0 ，这也是为什么 if 里面判断其是否等于 0。如果不一致，有两种情况：字符串 1 大于字符串 2 ，返回值大于 0 ；字符串 1 小于字符串 2，返回值小于 0 。此外，strcmp 的比较方法是：字符串上的每一位逐个比较，比较对应位置上字符的 ASCII 码值，不是比较字符串的长度，一旦对应位置上的字符大小分出高下，那么两个字符也立刻分出高下，不管后面的字符或大或小或长或短。下面用图示来解释：

- 题目六（猜数字游戏）

//写一个猜数字游戏
//游戏要求如下：
//1.自动产生一个 1-100 之间的随机数
//2.猜数字
//  a.猜对了，就恭喜你游戏结束
//  b.你猜错了，会告诉你猜大了，还是猜小了
//3.游戏会一直玩，除非退出游戏
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
void menu()//menu函数的功能就是去实现一个菜单界面
{
	printf("-------------------\n");
	printf("-----1.玩游戏------\n");
	printf("-----2,退出游戏----\n");
	printf("-------------------\n");
}
void game()//game函数的功能就是去实现游戏的基本操作和随机数的产生
{
	int ret = 0;
	int guess = 0;
	ret = rand() % 100 + 1;//此处就是生成随机数的关键，rand的用法可以去MSDN去查
	                       //还有题目要求是1-100的随机数所以rand返回值必须模上100.随机数就可以被限定在0-99再加1，就是1-100
	while (1)//这个while实现的就是猜数字的的过程
	{
		printf("请猜一个数:> \n");
		scanf("%d", &guess);
		if (guess < ret)//这里就是要让guess这个猜的值和我们随机生成的数来做比较
		{
			printf("猜小了\n");
		}
		else if(guess > ret )
		{
			printf("猜大了\n");
		}
		else
		{
			printf("恭喜你，猜对了\n");
			break;
		}
	}
}
int main()
{
	srand((unsigned int)time(NULL));//这里和上面的rand相联系，是rand语法规定的一部分，这里的作用来给生成的随机数一个起点
	                                //里面的那个time（）是个时间戳，就是用现在的时间和计算机的起始时间换算出一个随机数
	                                //因为srand里面必须要填上一个随机数所以用时间就是再好不过的了
	                                //还有就是srand的语法规定里面的数必须是无符号整形所以（unsigned int）用来强制改变数的类型
	int input = 0;
	do //此处使用do while循环就是要保证不管玩不玩先进去选择
	{
	    menu();
		printf("请按菜单要求输入一个数:> ");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			game();
			break;
		case 0:
			printf("退出游戏\n");
			break;
		defult ://此处的的defult 的作用也很关键。它可以防止玩家输入其他数字进入到while（）的判断之中被误判为真
			printf("输入错误，请重输\n");
		}
	} while (input);//此处用input来判断是很巧妙的，因为选择上input的只有0和1去供你选择，若为0便是假 跳出循环 
	system("pause");      //若为 1便是真，继续循环
	//选择 0 的时候程序便会跳到67行终止
	return 0;
}

 

- goto语句

goto语句在C语言可以改变程序的进程顺序，只要在想跳转的地方做个标记，然后程序走到对应的goto语句处就会跳转到标记处重新开始执行。（感觉有点像《火影忍者》里面波风水门的飞雷神）但是写程序的时候要小心，goto语句有可能导致程序混乱产生bug。另外，goto语句不可以跨函数跳跃。

#include <stdio.h>
int main()
{
flag://这里就是标记的地方，一开始程序进去忽略这个东西
  printf("hehe\n");
  printf("haha\n");
  goto flag;//这里就是让程序跳转到标记处的语句
  return 0;
}

 

- getchar与putchar用法

下图为示例：

#include<stdio.h>
int main()
{
  int ch = getchar();
  //getchar是用来接收键盘上输入的字符
  //之后将接受的字符转化为ASCII码值存放起来
  //由前面的存储类型是int也是可以看出来的
  //总之，用法是和scanf是差不多的
  putchar(ch);
  //putchar把接收到的字符打印出来
  //原理和printf差不多
  return 0;
}

此外还要注意的是：getchar获取一个字符如果失败了，那么他就会返回一个EOF

EOF 翻译过来就是：文件终止（end of file）

#include <stdio.h>
int main()
{
  int ch = 0;
  while((ch = getchar())!=EOF)
  //上面条代码就是让getchar读取一个数
  //判断它有没有读取错误，若对的话则循环
  {
      putchr(ch);
  }
  return 0;
}

上面的这段代码的效果即输入什么就打印什么，可以不停地输，不停地打

例：输 a 则打 a，输 b 则打 b。

如果想要循环停止的话，那么就可以输入一个：ctrl 加 z ，其原理其实就是给 getchar 输入一个错误字符

让他终止，返回一个 EOF。

getchar 接收字符的原理：getchar 和 电脑键盘之间有一个缓冲区，该缓冲区用于存放键盘上输入的东西，此外getchar 只要是缓冲区里面的东西一律照收不误，包括回车，回车如果输入进去就会被缓冲区理解为一个 \n ,所以上述代码的输入和打印形式为：

a //这里先给他一个a ，再打了一个回车

a

b

b

就是说，getchar 先读取了 a ，随后 a被打印，之后又读取一个 \n 由此 b 只能在第三行开始输入，以此类推…

getchar 与putchar的实际应用：

实例如下图：

#include <stdio.h>
int main()
{
  int password[20] = {};
  printf("请输入密码:> ");
  scanf("%s", password);
  printf("请确认密码:> ");
  int tmp = 0;
  while ((tmp = getchar()) != '\n')
  {
      ;
  }
  int ch = getchar();
  if (ch == 'Y')
  {
      printf("确认成功\n");
  }
  else
  {
      printf("确认失败\n");
  }
  return 0;
}

上面的一段的代码写的是一个输入密码并确认的函数，具体分析：

首先我们创建一个数组，用于存放输入的字符串，之后创建一个 tmp ，用循环来消耗 scanf 拿不走的字符串，就是让while里面的getchar在读到 \n 之前，一直用上面代码块中的第11行的空语句来来消耗那些没用的（就是说getchar读入，但不会进行操作），即空格剩下的 （空格）abcdef \n，因为如果不去消耗的话，第13行的getchar将直接读取 6 后面的那个空格，然后自动默认走else 后面的分支，随后在屏幕上直接打印 ：确认失败。由此可见，getchar 的作用非常直白，只是在读取的时候看到缓冲区有什么就读什么。

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