＜C语言＞ 分支语句和循环语句

1.C语言语句

C语言的一个语句以一个分号;结尾

C语句可分为以下五类：

1. 表达式语句
2. 函数调用语句
3. 控制语句
4. 复合语句
5. 空语句

本章介绍控制语句

控制语句用于控制程序的执行流程，以实现程序的各种结构方式（C语言支持三种结构：顺序结构、选 择结构、循环结构），它们由特定的语句定义符组成，C语言有九种控制语句。

可分成以下三类：

1. 条件判断语句也叫分支语句：if语句、switch语句；
2. 循环执行语句：do while语句、while语句、for语句；
3. 转向语句：break语句、goto语句、continue语句、return语句。

2.分支语句

2.1 if语句

当编写C程序时，经常需要根据不同的条件来选择性地执行代码。这就是if语句的作用。if语句是一种条件语句，根据条件的真假决定执行不同的代码块。

if语句的基本语法如下：

if (condition) {
    
    
    // 如果条件为真，执行这里的代码
}

if语句由关键字if、一个圆括号内的条件表达式condition和一个花括号内的代码块组成。条件表达式会被计算求值，如果结果为真（非零），则执行花括号内的代码块；如果结果为假（零），则跳过整个if语句，继续执行后续的代码。

以下是if语句的执行流程：

1. 判断条件表达式的值。
2. 如果条件为真，则执行if语句的代码块。
3. 如果条件为假，则跳过if语句的代码块，继续执行后续的代码。

if-else语句的语法如下：

if (condition) {
    
    
    // 如果条件为真，执行这里的代码
} else {
    
    
    // 如果条件为假，执行这里的代码
}

以下是一个使用if-else语句的示例：

int num = -5;

if (num > 0) {
    
    
    printf("Number is positive.\n");
} else {
    
    
    printf("Number is not positive.\n");
}

在上面的例子中，根据num的值，如果num大于0，则输出"Number is positive.“；如果num不大于0，则输出"Number is not positive.”。

多分支else if的语法如下：

if (condition1) {
    
    
    // 如果条件1为真，执行这里的代码
} else if (condition2) {
    
    
    // 如果条件1为假且条件2为真，执行这里的代码
} else {
    
    
    // 如果所有条件都为假，执行这里的代码
}

在使用else if时，必须放在if语句之后，并在else语句之前。可以使用多个else if来添加更多的条件分支。

以下是一个使用else if的示例：

int score = 75;

if (score >= 90) {
    
    
    printf("优秀\n");
} else if (score >= 80) {
    
    
    printf("良好\n");
} else if (score >= 70) {
    
    
    printf("中等\n");
} else if (score >= 60) {
    
    
    printf("及格\n");
} else {
    
    
    printf("不及格\n");
}

在上面的例子中，根据变量score的值，根据不同的分数范围输出不同的等级。根据条件的先后顺序，只会执行第一个满足条件的代码块。如果score大于等于90，则输出"优秀"；如果不满足第一个条件但满足第二个条件（80 <= score < 90），则输出"良好"；

在C语言表达式中，0表示假，非0表示真。

2.1.1 悬空else

当你写了这个代码：

int main()
{
    
    
    int a = 0;
    int b = 2;
    if(a == 1)
        if(b == 2)
            printf("hehe\n");
    else
        printf("haha\n");
    return 0;
}
//注意程序中else不是跟第一个if匹配，而是和第二个匹配，所以a==1 为假，程序直接return 0；

在C语言中，else与最近的未匹配的if语句进行匹配

改正：

//适当的使用{}可以使代码的逻辑更加清楚。
//代码风格很重要
#include <stdio.h>
int main() {
    
    
    int a = 0;
    int b = 2;
    if (a == 1) {
    
    
        if (b == 2) {
    
    
            printf("hehe\n");
        }
    } else {
    
       //else匹配左边的右括号的if
        printf("haha\n");
    }
    return 0;
}

2.1.2 if书写形式的对比

//代码1
if (condition) {
    
    
    return x;
}
return y;

//代码2
if (condition) 
{
    
    
    return x;
} 
else 
{
    
    
    return y;
}

//代码3
int num = 1;
if (num == 5) 
{
    
    
    printf("hehe\n");
}

//代码4
int num = 1;
if (5 == num) 
{
    
    
    printf("hehe\n");
}

2.2 switch语句

switch是一种条件语句，用于根据表达式的值选择不同的执行路径。它提供了一种比使用多个if语句更简洁和可读性更好的方式来处理多个可能的分支。

switch语句的基本结构如下：

switch (expression) {
    
    
    case constant1:
        // 执行代码块1
        break;
    case constant2:
        // 执行代码块2
        break;
    ...
    case constantN:
        // 执行代码块N
        break;
    default:
        // 当expression与上述常量都不匹配时执行的代码块
}

expression是一个表达式，它的结果会与每个case语句后面的常量进行比较。如果expression的值与某个case后面的常量匹配，那么与该case语句关联的代码块将被执行。break语句用于在执行完一个分支后跳出switch语句，防止继续执行下一个分支。

以下是对switch语句的一些重要注意事项：

1. expression的结果必须是整数类型（如int、char或enum），不能是浮点数或字符串。
2. case后面的常量必须是常量表达式，即在编译时就能确定的值，不能是变量。
3. 每个case分支中的代码块可以包含任意数量的语句，如果没有break语句，将会继续执行下一个分支，这称为"case穿透"。
4. default分支是可选的，用于处理expression与所有case都不匹配的情况。如果没有default分支，那么当没有匹配的case时，switch语句将不执行任何操作。
5. switch语句可以嵌套在其他switch语句中，但要注意避免过度嵌套导致代码难以理解。

下面是一个简单的switch语句的示例：

int day = 2;
switch (day) {
    
    
    case 1:
        printf("Monday\n");
        break;
    case 2:
        printf("Tuesday\n");
        break;
    case 3:
        printf("Wednesday\n");
        break;
    default:
        printf("Invalid day\n");
}

在这个示例中，根据变量day的值，程序会打印出相应的输出，即"Tuesday"。如果day的值是1、3或其他任何值，将会打印不同的输出。如果day的值不匹配任何case，将执行default分支，并打印"Invalid day"。

通过使用switch语句，可以根据表达式的值在多个选择之间进行快速切换，并执行相应的代码块。

2.2.1 switch嵌套使用

void test{
    
    
    int n = 1;
    int m = 2;
    switch (n) {
    
    
        case 1:
            m++;
        case 2:
            n++;
        case 3:
            switch (n) {
    
    //switch允许嵌套使用
                case 1:
                    n++;
                case 2:
                    m++;
                    n++;
                    break;
            }
        case 4:
            m++;
            break;
        default:
            break;
    }
    printf("m = %d, n = %d\n", m, n);
}
//输出结果：m = 5, n = 3

• case语句可以被连续匹配，从而实现"case穿透"效果，即匹配到某个case后，会继续执行后续的case语句，直到遇到break语句或switch语句结束。
• switch语句可以嵌套使用，允许在一个case语句中再次使用switch语句。
• default分支是可选的，用于处理所有未匹配到的情况。
• 注意在使用switch语句时，要注意控制流的流向，确保代码逻辑正确。

3.循环语句

3.1 while循环

while循环是一种基于条件的迭代结构，用于重复执行一段代码块，直到给定的条件不再满足为止。它的基本语法如下：

while (condition) {
    
    
    // 循环体代码
    // 在每次迭代时执行的代码
}

condition是一个表达式，通常是与布尔值相关的条件。只要condition为真（非零），循环体中的代码就会被执行。在每次迭代中，首先会对condition进行判断，如果判断结果为真，则执行循环体中的代码。然后再次检查condition，以决定是否继续执行下一次迭代。只要condition保持为真，循环将一直执行。

while循环的执行过程如下：

1. 检查condition的值。
2. 如果condition为假（0），则退出循环，不再执行循环体中的代码。
3. 如果condition为真（非零），则执行循环体中的代码。
4. 返回第1步，继续检查condition的值，并根据判断结果决定是否继续执行循环。

下面是一个简单的示例，展示了while循环的使用：

int count = 0;
while (count < 5) {
    
    
    printf("Count: %d\n", count);
    count++;
}

在这个示例中，初始值为0的count变量被定义。然后进入while循环，检查count < 5的条件。由于初始值为0，满足条件，因此执行循环体中的代码。循环体中打印出当前的count值，然后count递增。接着回到while循环的开头，再次检查条件，重复上述步骤，直到count的值不再小于5为止。

3.1.1 while循环中的break和continue

在while循环中，您可以使用break和continue语句来控制循环的行为。

1. break语句：当在循环中遇到break语句时，程序会立即退出循环，继续执行循环之后的代码。它用于提前终止循环，不再执行剩余的迭代。

下面是一个使用break语句的示例：

int i = 0;
while (i < 5) {
    
    
    if (i == 3) {
    
    
        break;
    }
    printf("%d ", i);
    i++;
}

在这个示例中，当i的值等于3时，遇到了break语句。此时，循环被终止，不再执行剩余的迭代。因此，输出结果为：

0 1 2

​ 2.continue语句：当在循环中遇到continue语句时，程序会立即跳过当前迭代的剩余代码，直接进入下一次迭代。它用于跳过某些特定的迭代，但不会终止循环。

下面是一个使用continue语句的示例：

下面是一个使用continue语句的示例：

int i = 0;
while (i < 5) {
    
    
    i++;
    if (i == 3) {
    
    
        continue;
    }
    printf("%d ", i);
}

在这个示例中，当i的值等于3时，遇到了continue语句。此时，当前迭代中printf语句之后的代码被跳过，直接进入下一次迭代。因此，输出结果为：

1 2 4 5

注意：在使用break和continue语句时，要小心避免无限循环或逻辑错误。确保在适当的条件下使用这些语句，以达到预期的控制流程。

观察几个代码：

#include <stdio.h>
int main() {
    
    
    int ch = 0;
    while ((ch = getchar()) != EOF)
        putchar(ch);
    return 0;
}
//这里的代码适当的修改是可以用来清理缓冲区的.

#include <stdio.h>
int main() {
    
    
    char ch = '\0';
    while ((ch = getchar()) != EOF) {
    
    
        if (ch < '0' || ch > '9')
            continue;
        putchar(ch);
    }
    return 0;
}
//这个代码的作用是：只打印数字字符，跳过其他字符的

3.2 do while循环

do...while循环是一种后测试循环结构，它会先执行循环体中的代码，然后再检查循环条件。只要循环条件满足，就会继续执行循环体，直到循环条件不再满足为止。do...while循环至少会执行一次循环体，即使循环条件一开始就不满足。

do...while循环的基本语法如下：

do {
    // 循环体代码
    // 在每次迭代时执行的代码
} while (condition);

首先，do关键字后面的循环体中的代码会被执行一次。然后，执行完一次循环体后，程序会检查循环条件 condition。如果循环条件为真（非零），则继续执行下一次迭代，再次执行循环体中的代码。如果循环条件为假（0），则退出循环，继续执行循环之后的代码。

下面是一个简单的示例，展示了do...while循环的使用：

int count = 0;
do {
    
    
    printf("Count: %d\n", count);
    count++;
} while (count < 5);

在这个示例中，首先执行一次循环体，打印出初始的count值。然后检查循环条件 count < 5，如果满足，则继续执行下一次迭代。在每次迭代中，打印出当前的count值，然后count递增。循环继续进行，直到 count 的值不再小于5为止。

3.2.1 do while循环中的break和continue

do...while循环中，break和continue语句的用法和作用与其他循环结构（如for和while）中的用法相同。它们用于在循环体内控制循环的执行流程。

1. break语句：当在循环中遇到break语句时，程序会立即退出当前的循环，不再执行剩余的迭代，并继续执行循环之后的代码。

下面是一个使用break语句的示例：

int i = 0;
do {
    
    
    if (i == 3) {
    
    
        break;
    }
    printf("%d ", i);
    i++;
} while (i < 5);

在这个示例中，当 i 的值等于3时，遇到了break语句。此时，循环被终止，不再执行剩余的迭代。因此，输出结果为：

0 1 2

1. continue语句：当在循环中遇到continue语句时，程序会立即跳过当前迭代的剩余代码，直接进入下一次迭代。

下面是一个使用continue语句的示例：

int i = 0;
do {
    
    
    i++;
    if (i == 3) {
    
    
        continue;
    }
    printf("%d ", i);
} while (i < 5);

在这个示例中，当 i 的值等于3时，遇到了continue语句。此时，当前迭代中 printf 语句之后的代码被跳过，直接进入下一次迭代。因此，输出结果为：

1 2 4 5

3.3 for循环

for循环是一种常用的循环结构，用于重复执行一段代码，它由三个部分组成：初始化表达式、循环条件和循环迭代语句。

for循环的基本语法如下：

for (初始化表达式; 循环条件; 循环迭代语句) {
    
    
    // 循环体代码
    // 在每次迭代时执行的代码
}

1. 执行初始化表达式，一般用于初始化循环变量。
2. 检查循环条件，如果循环条件为真（非零），则执行循环体内的代码。如果循环条件为假（0），则退出循环，继续执行循环之后的代码。
3. 执行循环体内的代码。
4. 执行循环迭代语句，一般用于更新循环变量的值。
5. 回到第二步，重新检查循环条件，然后根据循环条件的结果决定是否继续执行循环。

下面是一个简单的示例，展示了for循环的使用

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    
    
    printf("%d ", i);
}

在这个示例中，初始化表达式 int i = 0 初始化了循环变量 i 的初始值为0。循环条件 i < 5 检查变量 i 是否小于5，如果满足，则执行循环体内的代码。在每次迭代中，打印出当前的 i 值。循环迭代语句 i++ 用于递增循环变量 i 的值。循环将继续进行，直到循环条件不再满足。

这段代码将会输出以下内容：

0 1 2 3 4

3.3.1 for循环对比while循环

int i = 0;
//实现相同的功能，使用while
i = 1;         //初始化部分
while (i <= 10)//判断部分
{
    
    
    printf("hehe\n");
    i = i + 1;//调整部分
}

//实现相同的功能，使用for
for (i = 1; i <= 10; i++) {
    
    
    printf("hehe\n");
}

可以发现在while循环中依然存在循环的三个必须条件，但是由于风格的问题使得三个部分很可能偏离较远，这样查找修改就不够集中和方便。所以，for循环的风格更胜一筹；for循环使用的频率也最高。

3.3.2 for循环中的break和continue

在for循环中，break和continue语句的用法和作用与其他循环结构（如while和do...while）中的用法相同。

//代码1
int main() {
    
    
    int i = 0;
    for (i = 1; i <= 10; i++) {
    
    
        if (i == 5)
            break;
        printf("%d ", i);
    }
    return 0;
}
//输出结果：1 2 3 4

//代码2
int main() {
    
    
    int i = 0;
    for (i = 1; i <= 10; i++) {
    
    
        if (i == 5)
            continue;
        printf("%d ", i);
    }
    return 0;
}
//输出结果：1 2 3 4 6 7 8 9 10

3.3.3 for循环的循环控制变量

建议：

1. 不可在for 循环体内修改循环变量，防止 for 循环失去控制。
2. 建议for语句的循环控制变量的取值采用“前闭后开区间”写法。

int i = 0;
//前闭后开的写法
for (i = 0; i < 10; i++) {
    
    }
//两边都是闭区间
for (i = 0; i <= 9; i++) {
    
    }

3.3.4 for循环的变种

for (;;) {
    
    
    printf("hehe\n");
}

for循环中的初始化部分，判断部分，调整部分是可以省略的，但是不建议初学时省略，容易导致问题。

如果省略掉初始化部分，这里打印多少个hehe?

int i = 0;
int j = 0;
for (i = 0; i < 10; i++) {
    
    
    for (j = 0; j < 10; j++) {
    
    
        printf("hehe\n");
    }
}
//100次hehe

如果省略掉初始化部分，这里打印多少个hehe?

int i = 0;
int j = 0;
for (; i < 10; i++) {
    
    
    for (; j < 10; j++) {
    
    
        printf("hehe\n");
    }
}
//10次heh

使用多余一个变量控制循环

int x, y;
for (x = 0, y = 0; x < 2 && y < 5; ++x, y++) {
    
    
    printf("hehe\n");
}
//2次hehe

练习：

请问循环要循环多少次？

int main() {
    
    
    int i = 0;
    int k = 0;
    for (i = 0, k = 0; k = 0; i++, k++)
        k++;
    return 0;
}

该程序的循环次数为0次。

在for循环的条件部分，使用了赋值操作符（=）而不是相等操作符（==），导致条件始终为真（非零），所以循环将无限执行。由于在循环体内对k进行了自增操作（k++），但在循环条件中重新对k赋值为0，导致每次循环后k的值都会被重置为0。因此，循环永远无法结束，程序将陷入无限循环状态，永远不会返回0。

4.goto语句

在C语言中，goto语句用于无条件地转移到程序中的标记（label）。它允许跳转到程序中的任意位置，包括在当前函数或块内。

下面是一个示例程序，展示了goto语句的用法：

#include <stdio.h>

int main() {
    
    
    int i = 0;

    start:
    printf("i = %d\n", i);
    i++;

    if (i < 5) {
    
    
        goto start;
    }

    return 0;
}

需要注意的是，滥用goto语句可能会导致代码难以理解和维护，因此应谨慎使用。通常情况下，可以使用循环和条件语句（如for、while、if等）来替代goto语句，使代码更具结构性和可读性。