掌握分支与循环（一）：if语句、三种操作符、switch语句

前言:上篇博文分享了VS2022是如何进行监视功能的，有兴趣的友友们可以去了解一下！

传送门——VS2022进行监视功能的步骤

这篇文章将会分享分支与循环相关的知识点，因为分支循环这一板块知识点很多，我将分为两篇博客来介绍，希望能对友友们有所帮助！我们一起进步！

一、if语句

1、if和else

（1）if

我们现在现在先介绍一下if语句的语法形式，if语句的语法形式如下：

if ( 表达式 )
 语句

表达式成立（为真），语句执行；表达式不成立（为假），语句不执行 。

在C语言中，0为假，非0表示真，也就是说，表达式的结果如果是0，则语句不执行，表达式的结果如果不是0，则语句执行。

这里我们举个例子：输入一个整数，判断是否为奇数——

#include <stdio.h>

int main()
{
 int num = 0;
 scanf("%d", &num);
 if(num % 2 == 1)
 printf("%d 是奇数\n", num);
 return 0;
}

（2）else

上面我们是以奇数判断为例，一个整数如果不是奇数那就是偶数啦，如果要清楚的判断是奇数还是偶数，该怎么表示呢，这时候就要用到if...else... 语句了，语法形式如下——

if ( 表达式 )
    语句1
else
    语句2

例如：输入一个整数，判断其为奇数还是偶数，若为奇数则打印奇数，否则打印偶数——

#include <stdio.h>

int main()
{
 int num = 0;
 scanf("%d", &num);
 if(num % 2 == 1)
 printf("%d 是奇数\n", num);
 else

 printf("%d 是偶数\n", num);
 return 0;
}

2、分支中包含多条语句怎么用if语句

在 if 和 else 语句中默认都只控制一条语句，举个例子——

#include <stdio.h>

int main()
{
  int age = 0;
  scanf("%d", &age);
  if(age >= 18)
      printf("成年了\n");
      printf("可以谈恋爱了\n");
  return 0;
}

在VS2022中调试上面的代码，你会发现输入的值不管是>=18还是<18，"可以谈恋爱了"都会打印在屏幕上 ——

这是因为if语句只能控制⼀条语句，即【printf("成年了\n")；】，if语句为真，则打印成年了，if语句为假，则不打印，而【printf("可以谈恋爱了\n")；】 是独立存在的，不管if语句的条件的真假，都会被执行。那如果我们要if语句同时控制2条语句，可以怎么做呢？——只要使用{ }将代码括起来就可以了，else后面也可以跟上大括号。如下图所示——

​
#include <stdio.h>

int main()
{
 int age = 0;
 scanf("%d", &age);
 if(age >= 18) //if 后使⽤{} 控制多条语句-这个块也叫：程序块，或者复合语句 
 {
    printf("成年了\n");
    printf("可以谈恋爱了\n");
 }
 return 0;
}

除了上面这种做法，还可以这样——

#include <stdio.h>

int main()
{
 int age = 0;
 scanf("%d", &age);
 if(age >= 18) //if后面使⽤{} 控制多条语句-这个块也叫：程序块，或者复合语句 
{
 printf("成年了\n");
 printf("可以谈恋爱了\n");
 }
 else //else 后面使⽤{}控制多条语句-这个块也叫：程序块，或者复合语句 
 {
   printf("未成年\n");
   printf("不可以早恋哦\n");
 }
 return 0;
}

​

3、嵌套if

在 if else 语句中，else 可以与另⼀个 if 语句连用，构成多重判断。

比如说它要求输入一个整数，判断输入的整数是0，还是正数或者负数。代码——

#include <stdio.h>

int main()
{
 int num = 0;
 scanf("%d", &num);
 if(num == 0)
     printf("输⼊的数字是0\n");
 else if(num > 0) //这⾥的if 相当于嵌套在else语句中，形成了嵌套结构 
     printf("输⼊的数字是正数\n");
 else
     printf("输⼊的数字是负数\n");
 return 0;
}

上图中用红色框框起来的代码就是嵌套在前面的 else 子句中的，这样就构成了嵌套的if语句。

以上介绍的就是嵌套if语句的语法，有了嵌套if语句，就可以完成更多复杂逻辑的判断。

我们学习代码更重要的一点是学以致用，这里我们有一个小练习，要求——

可以参考如下代码——

#include <stdio.h>

int main()
{
	int age = 0;
	scanf("%d", &age);
	if (age < 18)
	{
		printf("少年\n");
	}
	else
	{
		if (age <= 44)
		{
			printf("青年\n");
		}
		else
		{
			if (age <= 59)
			{
				printf("中老年\n");
			}
			else
			{
				if (age <= 89)
					printf("老年\n");
				else

					printf("老寿星\n");
			}
		}
	}
	return 0;
}

这里都带上大括号可以看得更明白些。

4、悬空else问题

接下来我们来介绍悬空else问题——

如果有多个 if 和 else ，我们可以记住这样一条规则—— else 总是跟最接近的 if 匹配。

二、三种操作符

（一）关系操作符

C语言中用于比较的表达式，称为“关系表达式”（relational expression），里面使用的运算符就称为“关系运算符”（relational operator）。

​
> //⼤于运算符

< //⼩于运算符

>= //⼤于等于运算符

<= //⼩于等于运算符

== //相等运算符

!= //不相等运算符

​

关系表达式通常返回 0 或 1 ，表示真假。 C语言中，0 表示假，所有非零值表非真。比如， 20 > 12 返回 1 ， 12 > 20 返回 0 。关系表达式常用于 if 或 while结构。

注意：

（1）区分相等运算符 == 与赋值运算符 =

相等运算符 == 与赋值运算符 = 是两个不一样的运算符，不要混淆！有时候，可能会不小心写出下面的代码，它可以运行，但很容易出现意料之外的结果。

if (x = 3) ...

上图中代码的本意是 x == 3 ，但是不小心错写成 x = 3 。这个式子表示对变量 x 赋值 3 ，它的返 回值为 3 ，所以 if 判断总是为真。 为了防止出现这种错误，有的程序员喜欢将变量写在等号的右边 ——

if (3 == x) ...

如果这样写的话，如果把 == 误写成 = ，编译器就会报错 。

（2）多个关系运算符不宜连用

i < j < k

上面示例中，连续使用两个小于运算符。这是合法表达式，不会报错，但是通常达不到想要的结果，即不是保证变量 j 的值在 i 和 k 之间。因为关系运算符是从左到右计算，所以实际执行的是下面的表达式。

如果想要判断变量 j的值是否在 i 和 k 之间，应该使用下面的写法——

i < j && j < k

例如：我们输入一个年龄，如果年龄在18岁~36岁之间，我们输出青年。

下面展示代码，请大家判断一下，这样写能否行得通——

​
#include <stdio.h>

int main()
{
 int age = 0;
 scanf("%d", &age);
 if(18<=age<=36)
 {
    printf("⻘年\n");
 }
    return 0;
}

​

当我们输入一个值，以10为例，我们会发现，依然会输出青年——

因为我们先拿18和age中存放的10比较，表达式18<=10为假， 18<=age 的结果是0，再拿0和36比较，0<=36为真，所以打印了青年 ，所以即使当age是10的时候，也能打印青年。既然逻辑上是有问题，那么这个代码怎么改进呢？

#include <stdio.h>

int main()
{
 int age = 0;
 scanf("%d", &age);
 if(age>=18 && age<=36)
 {
     printf("⻘年\n");
 }
 return 0;
}

如图，这里我们再次输入10，就不会再输出青年了！

（二）条件操作符

条件操作符也叫三目操作符，需要接受三个操作数，形式如下：

exp1 ? exp2 : exp3

条件操作符的计算逻辑：如果 exp1 为真， exp2 计算，计算的结果是整个表达式的结果；如果

exp1 为假， exp3 计算，计算的结果是整个表达式的结果。

（三）逻辑操作符：&&, | | , ！

逻辑运算符提供逻辑判断功能，用于构建更复杂的表达式，主要有下面三个运算符：

1、逻辑操作符：

（1） ! ：逻辑取反运算符（改变单个表达式的真假）

假如我们有一个变量叫 flag ，如果flag为假，要做⼀个什么事情，就可以这样写代码——

#include <stdio.h>

int main()
{
 int flag = 0;
 if(!flag)
 {
    printf("do something\n");
 }
 return 0;
}

如果flag为真，!flag 就是假，如果 flag 为假，!flag 就是真，所以上面的代码的意思就是flag为假，执行if语句中的代码。

（2）&& ：逻辑与运算符，就是并且的意思（两侧的表达式都为真，则为真，否则为假）

&& 就是与运算符，是并且的意思， && 是⼀个双目操作符，使用的方式是 a&&b , && 两边的表达式都为真的时候，整个表达式才为真，只要有一个为假，则整个表达式为假。

（3）|| ：逻辑或运算符，就是或者的意思（两侧至少有⼀个表达式为真，则为真，否则为假）

|| 就是或运算符，也就是或者的意思，|| 也是⼀个双目操作符，使用的方式是 a || b ，|| 两边的表达式只要有一个是真，整个表达式就为真，两边的表达式都为假的时候，才为假。

注：C语言中，非0表示真，0表示假。

2、练习——闰年的判断

输入一个年份year，判断year是否是闰年 闰年判断的规则：

1. 能被4整除并且不能被100整除是闰年

2. 能被400整除是闰年

​
#include <stdio.h>

//代码1 

int main()
{
 int year = 0;
 scanf("%d", &year);
 if(year%4==0 && year%100!=0)
 printf("是闰年\n");
 else if(year%400==0)
      printf("是闰年\n");
 return 0;
}

//代码2 

int main()
{
 int year = 0;
 scanf("%d", &year);
 if((year%4==0 && year%100!=0) || (year%400==0))
     printf("是闰年\n");
 return 0;
}

​

（四）短路

C语言逻辑运算符还有⼀个特点，它总是先对左侧的表达式求值，再对右边的表达式求值，这个顺序是保证的。 如果左边的表达式满足逻辑运算符的条件，就不再对右边的表达式求值。这种情况称为“短路”。

if(month >= 3 && month <= 5)

表达式中&&的左操作数是month >= 3 ，右操作数是month <= 5 ,当左操作数month >= 3 的结果是0的时候，即使不判断 month <= 5 ，整个表达式的结果也是0（不是春季）。所以对于&&操作符来说，左边操作数的结果是0的时候，右边操作数就不再执行。

对于 || 操作符是怎么样呢？我们结合前面的代码：

if(month == 12 || month==1 || month == 2)

如果month == 12，则不⽤再判断month是否等于1或者2，整个表达式的结果也是1（是冬季）。 所以， || 操作符的左操作数的结果不为0时，就无需执行右操作数。

像这种仅仅根据左操作数的结果就能知道整个表达式的结果，不再对右操作数进行计算的运算称为短路求值。

下面我们来做一个练习：

阅读代码，计算代码输出的结果——

#include <stdio.h>

int main()
{
 int i = 0,a=0,b=2,c =3,d=4;
 i = a++ && ++b && d++;
 //i = a++||++b||d++;

     printf("a = %d\n b = %d\n c = %d\nd = %d\n", a, b, c, d);
 return 0;
}

三、switch语句

除了if 语句外，C语言还提供了switch语句来实现分支结构。

switch语句是⼀种特殊形式的if...else...结构，用于判断条件有多个结果的情况。它把多重的else if改成更易用、可读性更好的形式——

switch (expression) {
 case value1: statement
 case value2: statement
 ...
 default: statement
}

上面代码中，根据表达式 expression 不同的值，执行相应的 case 分支。如果找不到对应的值，就执行 default 分支。

注意：

（1）switch 后的 expression 必须是整型表达式

（2）case 后的值，必须是整形常量表达式

（一）if语句和switch语句的对比

练习：输入任意⼀个整数值，计算除3之后的余数 如果使用if语句完成，代码如下：

#include <stdio.h>

int main()
{
 int n = 0;
 scanf("%d", &n);
 if(n%3 == 0)
   printf("整除，余数为0\n");
 else if(n%3 == 1)
   printf("余数是1\n");
 else
   printf("余数是2\n");
 return 0;
}

如果使用switch语句改写，就可以是这样的：

#include <stdio.h>

int main()
{
 int n = 0;
 scanf("%d", &n);
 switch(n%3)
 {
 case 0:
 printf("整除，余数为0\n"); 
 break;
 case 1:
 printf("余数是1\n"); 
 break;
 case 2:
 printf("余数是2\n"); 
 break;
 }
 return 0;
}

注意：

1. case 和后边的数字之间必须有空格；

2. 每⼀个 case 语句中的代码执行完成后，需要加上 break ，才能跳出这个switch语句。

（二）switch语句中的break

如果我们去掉前面代码的case语句中的break，会出现什么情况呢？

#include <stdio.h>

int main()
{
 int n = 0;
 scanf("%d", &n);
 switch(n%3)
 {
 case 0:
   printf("整除，余数为0\n"); 
 case 1:
   printf("余数是1\n"); 
 case 2:
   printf("余数是2\n"); 
 }
 return 0;
}

测试一组，观察结果——

我们发现：7除以3本来余数是1，但是程序运行的结果多了一行“余数是2”的打印。这是为什么呢？因为 switch 语句也是分支效果的，只有在 switch 语句中使用break才能在跳出 switch 语句，如果某一个 case 语句的后边没有 break 语句，代码会继续往下执行，有可能执行其他case语句中的代码，直到遇到 break 语句或者 switch 语句结束。就比如上面的代码就执行了 case 2 中的语句。 所以在 switch 语句中 break 语句是非常重要的，能实现真正的分支效果。

代码如下：

#include <stdio.h>

int main()
{
 int day = 0;
 scanf("%d", &day);
 switch(day)
 {
 case 1：

     printf("星期⼀\n");
 break;
 case 2:
     printf("星期⼆\n");
 break;
 case 3:
     printf("星期三\n");
 break; 
 case 4:
     printf("星期四\n");
 break; 
 case 5:
     printf("星期五\n");
 break;
 case 6:
     printf("星期六\n");
 break;
 case 7:
     printf("星期天\n"); 
 break;
 }
 return 0;
}

这样看起来是不是很繁琐？我们可以改变需求，规定周一至周五为工作日，周六周日为休息日：

需求发生变化，变为：

1. 输入1~5，输出的是“工作日”;

2. 输入6~7，输出“休息日”。

参考代码修改如下——

#include <stdio.h>

int main()
{
 int day = 0;
 scanf("%d", &day);

 switch(day)
 {
 case 1：

 case 2:
 case 3:
 case 4:
 case 5:
     printf("⼯作⽇\n");
 break;
 case 6:
 case 7:
     printf("休息⽇\n");
 break;
 }
 return 0;
}

总结：我们应该根据实际情况来决定在代码中是否要使用 break ，或者在哪里使用break。

（三）switch语句中的default

在使用 switch 语句的时候，我们经常可能遇到一种情况，例如 switch 后的表达式中的值无法匹 配代码中的 case 语句的时候，这时候要不就不做处理，要不就得在 switch 语句中加入default 子句。

switch (expression) {
 case value1: statement
 case value2: statement
 default: statement
}

switch后边的expression的结果不是value1，也不是value2的时候，就会执行default子句。

就比方说前面做的打印星期的练习，如果 day 的输入不是1~7的值，如果我们要提示：输入错误，则可以这样完成代码：

​
#include <stdio.h>

int main()
{
 int day = 0;
 scanf("%d", &day);
 
 switch(day)
 {
 case 1：

 case 2:
 case 3:
 case 4:
 case 5:
     printf("⼯作⽇\n");
 break;
 case 6:
 case 7:
     printf("休息⽇\n");
 break;
 default:
     printf("输⼊错误\n");
 break;
 }
 return 0;
}

​

（四） switch语句中的case和default的顺序问题

在 switch 语句中 case 子句和 default 子句有要求顺序吗？default 只能放在最后吗？ 其实，在 switch 语句中 case 语句和 default 语句是没有顺序要求的，只要你的顺序是满足实 际需求的就可以。 不过我们通常是把 default 子句放在最后处理的。