分支结构程序设计

2021/7/25 20:39:48

编程Tag： 结构 else break 表达式语句程序设计 printf case 分支

本文主要是介绍分支结构程序设计，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

综述

　C语言中有三大结构，分别是顺序结构、选择结构和循环结构（分支结构）：

顺序结构就是程序从头到尾的顺序依次执行每一条代码，不重复执行任何代码，也不跳过任何代码。
选择结构也称分支结构，就是让程序“拐弯”，有选择性的执行代码,即可以跳过没用的代码，只执行有用的代码。
循环结构就是让程序“杀个回马枪”，不断地重复执行同一段代码。

结构化程序设计思想

　1976年，图灵奖获得者Niklaus Wirth出版了名为Algorithms+Data Structure=Programs的软件设计专著，书中提及了算法和数据结构的概念，并提出作为结构化程序设计的基础的著名论断：程序=算法+数据结构。

从书中我们可以了解到结构化程序设计的基本思想为：

自上而下
逐步细化
模块化设计
结构化程序编码

由此结构化程序具有以下特点：

程序由不同功能的模块构成，各模块又可以按照不同类型分成一个或者多个子模块。
每个子模块之间有一个或者多个程序单元构成，个子模块之间可以互相调用程序单元。
一个程序单元由顺序、分支、循环三种基本结构构成。

在了解了结构化程序设计的思想和特点之后，我们开始进入第一部分，分支结构（~~由于顺序结构太过于简单，我们这里直接跳过~~）

简单的if语句

前言

　if语句是分支结构的主要实现方式，可以根据条件的判断结果决定是否执行某个分支程序。在学习分支结构时，可以按照以下流程：

正确选择条件判断表达式。
画出流程控制图（~~根据需要~~）
编写程序

if语句定义

if语句可以判断某些条件是否满足，条件满足，继续执行，条件不满足，直接跳过。(~~流程图根据需要~~)
if语句格式

  if(表达式)
  语句段

实例分析

#include<stdio.h>
int main()
{
  int a,b,c;
  scanf("%d",&c);
  if(c>=0)a=1,b=2;
  if(c<0)b=1,a=2;
  printf("a=%d,b=%d",a,b);
  return 0;
}

假设输入数据为:10
则输出为：
a=1,b=2;

//分析，我们给定c一个具体值时（假定为10），程序第六行if(c>=0)开始判断，c=10>0，条件判断成立，
于是执行后面的语句a=1,b=2;执行完毕后，进入下一个判断if(c<0)由于c=10>0，所以此条件不成立，
于是跳过后执行下一句，printf得到结果。

注意事项，逻辑判断时，等于关系的判断是==而不是=,在使用的时候应该多多注意。
这里我们提供一种书写风格，仅供大家参考。

常量或者表达式==变量

来避免出现上述等号遗漏的问题。

若符合条件的语句为语句段，则需要进行封装，封装规则为：

if(表达式)
{
  语句段;
}

多分支if语句(if-else语句)

基础if-else语句

if-else语句书写格式

1）表达方式一
if(表达式)
  语句1；
else
  语句2；

2）表达方式二
if(表达式)
{
  语句段1；
}
else
{
  语句段2；
}

2. 实例分析

#include<stdio.h>
int main()
{
  int a,b,c;
  scanf("%d",&c);
  if(c>=0)a=1,b=2;
  else b=1,a=2;
  printf("a=%d,b=%d",a,b);
  return 0;
}

假定输入为-1
则输出结果为，a=2,b=1

//分析，当从键盘读取一个数字c（假定为-1），则进入判断语句，if(c>=0)，由于c=-1<0所以条件不成立，
则执行else语句里面的b=1,a=2，所以输出结果为a=2,b=1
//从这里我们可以看出，多个if语句如果条件不相交，我们可以将其改写为if-else型语句
eg:
if(c>=0)
if(c<0)
等价于
if(c>=0)
else

if-else-if语句

前面的if语句与if-else语句只适用于一个或者两个分支，而不适合更多情况，下面我们来探索多个分支选择语句采用的if-else-if型结构.

一般形式

if(表达式1)
  语句段1；
else if(表达式2)
   语句段2
   else if(表达式3)
     语句段3
     else if(表达式4)
      语句段4
      …………
        else
          语句段n

　执行流程为依次判断表达式的值是否成立，当遇到某个值为真时，则执行if对应的语句段，然后挑出整个if语句，执行if-else-if语句之外的程序，如果表达式的值都为假，则执行最后的else语句对应的语句段n。
2. 实例分析

#include <stdio.h>
int main(){
    char c;
    printf("Input a character:");
    c=getchar();
    if(c<32)
        printf("This is a control character\n");
    else if(c>='0'&&c<='9')
        printf("This is a digit\n");
    else if(c>='A'&&c<='Z')
        printf("This is a capital letter\n");
    else if(c>='a'&&c<='z')
        printf("This is a small letter\n");
    else
        printf("This is an other character\n");
    return 0;
}

//分析:
运行结果：
Input a character:e
This is a small letter

要求判别键盘输入字符的类别。可以根据输入字符的ASCII码来判别类型。
由ASCII码表可知ASCII值小于32的为控制字符。在“0”和“9”之间的为数字，在“A”和“Z”之间为大写字母， 
在“a”和“z”之间为小写字母，其余则为其它字符。
这是一个多分支选择的问题，用多个 if else 语句编程，判断输入字符ASCII码所在的范围，
分别给出不同的输出。例如输入为“e”，输出显示它为小写字符。

由此，我们总结两点事项：

在使用 if 语句时还应注意以下两点：
1. 在 if 语句中，判断条件必须用括号括起来。
2. 语句块由{ }包围，但要注意的是在}之后不需要再加分号;（当然加上也没错）。

if语句嵌套

1.if语句嵌套定义形式

if(表达式1)
{
  if(表达式2)
  {
    语句段1；
  }
  else
  {
    语句段2;
  }
}
else
{
  if(表达式3)
  {
    语句段3;
  }
  else
  {
    语句段4;
  }
}

if语句的配对采用就近原则:即else总与距离最近的未配对的if进行配对，这样可以避免因分支结构导致程序出现二义性。
2.实例分析

#include <stdio.h>
int main(){
    int a,b;
    printf("Input two numbers:");
    scanf("%d %d",&a,&b);
    if(a!=b){  //!=表示不等于
        if(a>b) printf("a>b\n");
        else printf("a<b\n");
    }else{
        printf("a=b\n");
    }
    return 0;
}
//分析:
运行结果：
Input two numbers:12 68
a<b

再次强调

if 语句嵌套时，要注意 if 和 else 的配对问题。
C语言规定，else 总是与它前面最近的 if 配对，例如：
if(a!=b)  // ①
if(a>b) printf("a>b\n");  // ②
else printf("a<b\n");  // ③
③和②配对，而不是和①配对。

switch语句

除了if语句，C语言还提供了switch语句（开关语句）作为分支程序结构设计语言。

switch语句定义
编写程序，会经常遇到不同情况分支的多回路问题，如果用if-else-if语句进行编写和维护会显得异常麻烦，此时，开关函数就会显得非常方便
定义如下：

switch(表达式)
{
  case 常量表达式1:语句段1；
  case 常量表达式2：语句段2；
  case 常量表达式3：语句段3;
  case …………：…………
  case 常量表达式n：语句段n；
  default：语句段n+1；
}

执行流程为：

1) 首先计算“表达式”的值，假设为 m。
2) 从第一个 case 开始，比较“整型数值1”和 m，如果它们相等，就执行冒号后面的所有语句，
也就是从“语句1”一直执行到“语句n+1”，而不管后面的 case 是否匹配成功。
3) 如果“整型数值1”和 m 不相等，就跳过冒号后面的“语句1”，继续比较第二个 case、
第三个 case……一旦发现和某个整型数值相等了，就会执行后面所有的语句。假设 m 和“整型数值5”相等，那么就会从“语句5”一直执行到“语句n+1”。
4) 如果直到最后一个“整型数值n”都没有找到相等的值，那么就执行 default 后的“语句 n+1”。

看一个实例

例如，输入一个整数，输出该整数对应的星期几的英文表示：
#include <stdio.h>
int main(){
    int a;
    printf("Input integer number:");
    scanf("%d",&a);
    if(a==1){
        printf("Monday\n");
    }else if(a==2){
        printf("Tuesday\n");
    }else if(a==3){
        printf("Wednesday\n");
    }else if(a==4){
        printf("Thursday\n");
    }else if(a==5){
        printf("Friday\n");
    }else if(a==6){
        printf("Saturday\n");
    }else if(a==7){
        printf("Sunday\n");
    }else{
        printf("error\n");
    }
    return 0;
}
//运行结果：
Input integer number:3↙
Wednesday

对于这种情况，实际开发中一般使用 switch 语句代替，请看下面的代码：

#include <stdio.h>
int main(){
    int a;
    printf("Input integer number:");
    scanf("%d",&a);
    switch(a){
        case 1: printf("Monday\n"); break;
        case 2: printf("Tuesday\n"); break;
        case 3: printf("Wednesday\n"); break;
        case 4: printf("Thursday\n"); break;
        case 5: printf("Friday\n"); break;
        case 6: printf("Saturday\n"); break;
        case 7: printf("Sunday\n"); break;
        default:printf("error\n"); break;
    }
    return 0;
}
//运行结果：
Input integer number:4↙
Thursday

需要重点强调的是，当和某个整型数值匹配成功后，会执行该分支以及后面所有分支的语句
如：

#include <stdio.h>
int main(){
    int a;
    printf("Input integer number:");
    scanf("%d",&a);
    switch(a){
        case 1: printf("Monday\n");
        case 2: printf("Tuesday\n");
        case 3: printf("Wednesday\n");
        case 4: printf("Thursday\n");
        case 5: printf("Friday\n");
        case 6: printf("Saturday\n");
        case 7: printf("Sunday\n");
        default:printf("error\n");
    }
    return 0;
}
//运行结果：
Input integer number:4↙
Thursday
Friday
Saturday
Sunday
error

输入4，发现和第四个分支匹配成功，于是就执行第四个分支以及后面的所有分支。
这显然不是我们想要的结果，我们希望只执行第四个分支，而跳过后面的其他分支。
为了达到这个目标，必须要在每个分支最后添加break;语句。

break 是C语言中的一个关键字，专门用于跳出 switch 语句。
所谓“跳出”，是指一旦遇到 break，就不再执行 switch 中的任何语句，包括当前分支中的语句和其他分支中的语句；
也就是说，整个 switch 执行结束了，接着会执行整个 switch 后面的代码。

修改后：

#include <stdio.h>
int main(){
    int a;
    printf("Input integer number:");
    scanf("%d",&a);
    switch(a){
        case 1: printf("Monday\n"); break;
        case 2: printf("Tuesday\n"); break;
        case 3: printf("Wednesday\n"); break;
        case 4: printf("Thursday\n"); break;
        case 5: printf("Friday\n"); break;
        case 6: printf("Saturday\n"); break;
        case 7: printf("Sunday\n"); break;
        default:printf("error\n"); break;
    }
    return 0;
}

//运行结果：
Input integer number:4↙
Thursday

由于 default 是最后一个分支，匹配后不会再执行其他分支，所以也可以不添加break;语句;
3. 最后需要说明的两点是：

case 后面必须是一个整数，或者是结果为整数的表达式，但不能包含任何变量。

case 10: printf("..."); break;  //正确
case 8+9: printf("..."); break;  //正确
case 'A': printf("..."); break;  //正确，字符和整数可以相互转换
case 'A'+19: printf("..."); break;  //正确，字符和整数可以相互转换
case 9.5: printf("..."); break;  //错误，不能为小数
case a: printf("..."); break;    //错误，不能包含变量
case a+10: printf("..."); break;  //错误，不能包含变量

default 不是必须的。当没有 default 时，如果所有 case 都匹配失败，那么就什么都不执行。

这篇关于分支结构程序设计的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！