表达式与基本程序控制结构.ppt

第4章 C+表达式与基本程序控制结构,41 运算符与表达式 运算符是指用来表示在数据上执行某些特定操作的符号。参与运算的数据称为操作数。（可以分别称为单目、双目和三目运算符）。 表达式是指用运算符和圆括号把常量、变量和函数等运算成分连接起来的有意义的式子。单个常量、变量和函数也可以看成是一个表达式。,例如： 98.56 , (98.56) , x , 876-78 ，3*(2.5+5) 都是表达式，,基本运算符,基本运算符是指完成算术运算、关系运算、逻辑运算、位运算的运算符。,4.1.1 算术运算 5.3%2错,C+中有如下单目运算符： + - (正负号) C+中有如下双目运算符： + - * / % 5 / 2 5.0 / 2 8 5 ? 运算符%的操作数只能是整型或字符型。,当赋值运算符的两边出现相同的变量时，C+还提供了一个简洁的表达方式：x =。其中的x可为 +、-、*、/、等。 假定e1和e2是表达式，那么 e1 = (e1) x (e2) 就等价于 e1 x = e2 例如，表达式 a = a + 9 可以用+ =写成如下形式： a + = 9 注意围绕 e2 的括号。例如，表达式 y - = x + 1 实际上是 y = y - ( x + 1 ),+ + 和 - - 运算符 增1运算符和减1运算符分别对其操作数进行加1和减1操作，它们既可以用在变量前，作为前缀运算符，例如 int m , n ; + m ; - n ; 又可用在变量后，作为后缀运算符。例如: m + ; n - ; 在两种情形下，m的值都将加1而n的值都将减1。 前缀增（减）1运算符在使用变量的值之前就使变量值加1或减1， 后缀增（减）1运算符在使用变量的值之后才使变量值加1或减1。 例如，若n的值为5，那么 x = n + ; 先将n的值5赋给x，即x的值为5，再将 n的值加1，则n为6。而 x = + n ; 先将n的值加1得到6，再将n的值赋给x，则x和n的值都为6。,postincrement & preincrement,4.1.2 关系运算 C+的关系运算符都是二元的，有、=、= 4 的值为1，而表达式 67 != 67 的值为0。,例4.1 关于关系运算的一个例子。 # include void main( ) double x = 45.3 , y ; cout y ; cout ( x y ) endl ; 例4.1执行后，若输入的y的值是小于45.3的，则得到的结果是1，否则得到0。,4.1.3 逻辑运算 C+的逻辑运算符有三个：一元运算符！（逻辑非）和二元运算符 x = 16 时，此表达式的值为0。,! 运算符用在表达式的前面，表示取表达式的非。若表达式值为0，取非以后为1; 若表达式值为非0，取非以后为0。 例如： !(32) 的值为0，因为(32)的值为1。,C+在计算逻辑表达式的值时，若从左到右计算到某处就已经能够确定表达式的值，则不再继续后面部分的求值。 例如，形如 e1 & e2 的表达式，在已求得表达式e1的值为0的情况下，已经能够确定整个逻辑表达式的值为0，C+就不再对e2求值。 同样，形如 e1 | e2 的表达式，如果已经求得e1的值为1，则整个表达式的值一定为1，C+就不再对e2求值。,4.1.4 条件运算符 条件运算符?:是C+中唯一的一个三元运算符。 条件运算符的表达式具有如下形式: e1 ? e2 : e3 其中e1、e2、e3皆为表达式。 条件运算执行的操作是：先计算表达式e1的值，如果为非0，则计算表达式 e2 的值并把它作为整个表达式的值; 而如果e1的值为0，则计算表达式e3的值，并用它作为整个表达式的值。 例如，表达式 ( x y ) ? 10 : 20 如果x的值大于y的值，则表达式的值为10，否则表达式的值为20。 又如，在语句 max = ( a b ) ? a : b ; 中，max将赋值为a、b中较大的数。,4.1.5 运算符的优先级和结合性 当一个表达式中有多个运算符时，运算符的优先级和结合性就决定了表达式中各运算的先后顺序。优先级相同时，由结合性决定运算次序。 运算符的结合性分为左结合（从左到右计算）和右结合（从右到左计算）。 例如，运算符+和-优先级相同、为左结合，因此表达式 45+89-23 按从左到右的顺序计算，先做加法再做减法。 而赋值运算符=是右结合的，因此表达式 x = y = 78 的运算次序为：先将78赋给y，再将y赋给x。,表4.1 C+常用运算符的优先级和结合性,C+各运算符的优先级总的来说有如下规律（按优先级从高到低）： 一元二元(除了赋值)三元赋值逗号; 二元运算符又有如下规律： 算术关系逻辑; 逻辑运算符有如下规律： ! & |。,请分析以下表达式的求值次序。假定有 int x = 5 , y = 4 , z = 6 ; char a = s , b = t ; int w = 2 ; 表达式 表达式的值 z / y z / 4.0 z / y % z / x a b | y z a != b & z 6 a = b & ! ( y z ) a = b & ! y z x + 1 +z x + 1 z+ -x -y | x + y z & z % 3 = 0 ( x+ , x += y , x + y ),1,1.5,0,1,0,0,1,1,0,1,14,42 基本程序控制结构 按照结构化程序设计的思想，程序由三种单入口、单出口的基本结构组成：顺序结构、选择结构、循环结构。C+的控制流就是这三种基本结构组成的。,4.2.1 顺序结构 顺序结构的程序是指程序中的所有语句都是按书写顺序逐一执行的，只有顺序结构的程序功能有限。,例4.2 计算球的体积 。已知球的体积公式为： 4R3 V= 3 # include void main( ) float radius , bulk ; cout radius ; / 输入半径 bulk = （4*3.1416* radius* radius* radius）/3 ; cout “bulk = “ bulk endl ; / 输出体积 ,4.2.2 选择结构 选择结构也称为分支结构，用于处理在程序中出现了两条或更多执行路径可供选择的情况。选择结构可以用选择语句来实现。选择语句包括 if 语句和 switch 语句。 1If 语句 if语句有两种格式。 格式一：if (条件表达式) 语句,功能：对条件表达式求值，若值为真（非0）则执行它后面的语句; 否则什么也不做。 若需要执行的语句用单条语句写不下，就应该用复合语句。,例4.3 将两个数排序输出 。 # include void main( ) float a , b , ls ; cout a b ; if ( a b ) ls = a ; / 以下三句的功能为交换a、b的值 a = b ; b = ls ; cout a “ “ b endl ; ,格式二 if (条件表达式) 语句1 else 语句2 格式二的if语句完成的功能：对条件表达式求值，若值为真（非0）执行其后的语句1; 否则执行else后面的语句2。即根据条件表达式是否为真分别作不同的处理。 下面用格式二的if语句改写例4.3。,例4.4 对例4.3的改写 。 # include void main( ) float a , b , ls ; cout a b ; if ( a b ) cout a “ “ b endl ; /先打印a再打印b else cout b “ “ a endl ; /先打印b再打印a ,上一节介绍的条件运算符也可以用if语句来改写。例如： y = ( a b ) ? a : b ; 可以用下面这个if语句来代替： if ( a b ) y = a ; else y = b ;,条件表达式取值 false: 0 true: 所有非0值,例4.5 某单位向职工按月发放医疗补贴的具体方案如下：职工工龄在10年以下的，医疗补贴为其基本工资的10% ; 工龄在10年以上20年以下的，医疗补贴为其基本工资的15% ; 工龄在20年以上30年以下的，医疗补贴为其基本工资的20% ; 工龄在30年以上的，医疗补贴为其基本工资的30%。输入某职工的工龄及基本工资，计算他每月应得的医疗补贴。,# include void main( ) int seniority ; double wages , allowance ; cout seniority ; /输入工龄 cout wages ; /输入基本工资 if ( seniority 10 ) / 工龄在10年以下 allowance = wages * 0.1 ; else if ( seniority 20 ) / 工龄在10年19年 allowance = wages * 0.15 ; else if ( seniority 30 ) / 工龄在20年29年 allowance = wages * 0.2 ; else allowance = wages * 0.3 ; / 工龄在30年以上 cout “The allowance is : “ allowance endl ; ,if语句中也可以包含if 语句，这就构成了if语句的嵌套。,例4.5也可以不使用嵌套的if语句。借助逻辑运算符，用几个并列的if语句来完成例4.5的功能：,例4.6 对例4.5的改写。 # include void main( ) int seniority ; double wages , allowance ; cout seniority ; cout wages ; if ( seniority = 10 ,二义性原与最近匹配原则 在将两种格式的if语句混合起来进行嵌套时，要注意正确理解其含义。请看下面的语句： x = 9 ; if ( x 2 ) if ( x 2 ) if ( x 2 ) if ( x 4 ) x = 35 ; else x = 78 ; 当x2或者x4时，这两种理解会导致两个不同的答案。这就叫产生了二义性。 在绝大多数的语言中，包括C+，都采用最近匹配原则来解决这个问题。所谓最近匹配原则就是每个else必须与离它最近的那个没有匹配的if相匹配。按照这个原则，上面的第二种理解是正确的。,2switch语句 switch语句又称为开关语句，其格式如下： switch (表达式) case 常量表达式1 : 语句序列1 break ; case 常量表达式2 : 语句序列2 break ; case 常量表达式n : 语句序列n break ; default : 语句序列n+1 break ; ,其中，switch后面的表达式的类型必须与case后面的常量表达式的类型一致，而且只能是字符型、整型或枚举型（注意不能是浮点型）; case后面的表达式必须是常量表达式，不能含有变量 ; 同一个switch中不能有重复的常量表达式。,switch语句执行的过程如下：先计算switch后面的表达式的值，然后拿它与各case后面的常量表达式比较。当遇到某个case中的常量表达式的值与它相等时，就执行那个case后的语句序列，直到遇到break语句或switch语句结束时的右花括号“”时，才退出switch语句，去执行switch后面的语句。如果没有一个常量表达式与switch后面的表达式值相等，就执行default后的语句序列。,# include void main( ) int w ; /代表星期的整数 cout w ; switch ( w ) case 0 : cout “ Its Sunday .“ endl ; break ; case 1 : cout “ Its Monday .“ endl ; break ; case 2 : cout “ Its Tuesday .“ endl ; break ;,例4.7 根据一个代表星期的0到6之间的整数，在屏幕上打印出它代表的是星期几。,case 3 : cout “ Its Wednesday .“ endl ; break ; case 4 : cout “ Its Thursday .“ endl ; break ; case 5 : cout “ Its Friday .“ endl ; break ; case 6 : cout “ Its Saturday .“ endl ; break ; default : cout “Invalid data !“ endl ; ,default语句是可以缺省的。如果没有default，则当所有匹配都失败时，将不执行任何操作。建议使用default语句，除非case语句已覆盖了所有的可能，以避免由于没有考虑到某种情况而给程序带来的不利影响。,break语句在switch中的作用是跳出整个switch语句。在例4.7中，每个case的语句序列后都有一个break语句（最后一个case或default语句的break可以省略）。在这种情况下，各个case的排列次序可以是任意，不会影响程序的结果。如果没有break，则执行完该case语句的语句序列后，还将接下去执行后面的case的语句序列。在这种情况下，各个case排列的次序不同，就可能产生不同的结果。 例如，把例4.7中的break都删去（假定输入的w的值为4），会出现什么情况呢？。 如果是在有break的情况下，w应与第五个case中的常量4匹配，从而在屏幕上打印出： Its Thursday . 之后就该跳出switch，到达程序末尾并结束。然而，没有了break的switch语句得到的结果与原来大不一样。在打印了上面的字符串后，并不会跳出switch，而是依次进入后面的case及default语句去执行打印语句，于是得到的输出为： Its Thursday . Its Friday . Its Saturday . Invalid data !,如果多个case后的语句序列是相同的，即要做的操作是一样的，可采用下面的格式以避免重复书写： switch (表达式) case 常量表达式1 : case 常量表达式2 : case 常量表达式i : 语句序列 break ; case 常量表达式n : 语句序列n break ; default : 语句序列n+1 ,# include void main( ) int seniority , s ; double wages , allowance ; cout seniority ; cout wages ; s = seniority / 10 ; /得到工龄的十位数字 switch ( s ) case 0 : /工龄在10年以下 allowance = wages * 0.1 ; break ; case 1 : / 工龄在10年19年 allowance = wages * 0.15 ; break ; case 2 : / 工龄在20年29年 allowance = wages * 0.2 ; break ;,例4.8 用switch语句来实现例4.5。,这个程序是按工龄不会超过49年来设计的。由于switch 不能象if语句那样可以进行大于、小于等判断，而只能判断是否相等，因此程序中取工龄的十位数字作为switch表达式。,case 3 : / 工龄在30年49年 case 4 : allowance = wages * 0.3 ; break ; default : allowance = 0 ; cout “The allowance is : “ allowance endl ; ,4.2.3 循环结构 C+中有三种循环语句可用来实现循环结构：while语句、do_while语句和for语句。这些语句各有各的特点，而且常常可以互相替代。在编程时应根据题意选择最适合的循环语句。,1while语句 while语句的格式为：,例4.9 计算100之内的奇数之和。 # include void main( ) int n = 1 ; / 奇数 int sum = 0 ; / 奇数的累加和 while ( n 100 ) / n不能超过100 sum += n ; / 累加 n += 2 ; / 修改为下一个奇数 cout “The sum is : “ sum endl ; ,while语句的执行过程： 对条件表达式求值，如果值为真（非0）则执行步骤，否则转步骤; 执行循环体中的语句; 返回 ; 终止循环，去执行while语句的下一语句。,while （条件表达式） 语句 /循环体,例4.10 将例4.6改进为可以重复计算不同的人的医疗补贴。以输入的工龄为0作为结束条件。 # include void main( ) int seniority ; double wages , allowance ; cout seniority ; /输入第一个人的工龄 while ( seniority != 0 ) /若工龄不为0则进入循环 cout wages ; if ( seniority = 10 /输入下一人的工龄 ,break语句不仅可用于跳出switch语句，还可用于跳出循环（包括三种循环语句）。但它只能跳出它所在的循环语句或switch语句，不能跳出外层的循环语句或switch语句（如果有的话）。若想跳出外层语句，还要在外层中使用break。,例4.11 从键盘接收10个整数，求它们的平方根。若遇到负数就终止程序。 # include # include void main( ) int i = 1 , num ; double root ; while ( i num ; if ( num 0 ) /若num是负数则退出循环 break ; root = sqrt(num) ; cout root endl ; i+ ; ,这个程序有两个出口。每个输入的数在计算其平方根之前都要判断它的正负，若为负数就退出循环，这是一个出口。另外，整型变量被用来实现记数。i的初值为1，每执行一次循环体就将它的值加1，当它的值为11时，表示循环体已经执行了10次，于是循环终止。这是第二个出口。这样的程序可读性较差。,例4.12 对例4.11的改进：遇到负数则忽略并重新输入下一个数据。 # include # include void main( ) int i = 1 , num ; double root ; while ( i num ; if ( num 0 ) /若num是负数则回到循环开始处 cout “valid number!“ ; continue ; root = sqrt(num) ; cout root endl ; i+ ; ,continue语句用在循环体中，它的作用是忽略循环体中位于它之后的语句，重新回到条件表达式的判断。,2do_while循环语句 while语句的特点是先判断条件，再确定是否执行循环体，也即“先判断，后执行”;如果第一次对条件表达式求值时它就为假，则循环体就一次也不被执行。do_while语句是先执行一次循环体之后，再根据条件表达式的值确定是否还要继续执行循环体，也即“先执行，后判断”，循环体至少会被执行一次。 do_while语句的格式为： do 语句 /循环体 while (条件表达式) ; 其中的条件表达式及语句的规定同while 语句一样。注意条件表达式后面的分号不能少，因为整个do_while语句实际上相当于一条语句。 do_while语句的执行过程如下： 执行一遍循环体; 对条件表达式求值，若为真（非0）则转步骤，否则转步骤; 终止循环，去执行do_while语句的下一语句。,do_while和while语句在大多数情况下都可以相互替代（除非是有可能循环体一次也不被执行的情况）。例如，例4.9中是利用while语句来计算100之内的奇数之和的，可以将它改写为用do_while语句来求和。,例4.13 用do_while语句来改写例4.9 。 # include void main( ) int n = 1 ; / 奇数 int sum = 0 ; / 奇数的累加和 do sum += n ; / 累加 n += 2 ; / 修改为下一个奇数 while ( n 100 ) ; cout “The sum is : “ sum endl ; ,例4.14 根据下面的公式求的值。计算到最后一项的绝对值小于10-6时停止。 /4 = 1 1/3 + 1/5 1/7 # include void main( ) double pi = 0 , x = 1 ; int s = 1 ; do pi = pi + s / x ; x += 2 ; s = - s ; while ( 1 / x = 1e-6 ) ; pi = pi * 4 ; cout “pi=“ pi endl ; ,3for语句 当循环次数确定的时候，用 for 语句更为直观。 for语句的格式如下： for ( 表达式1; 表达式2; 表达式3 ) 语句 /循环体 其中的表达式1通常用于对循环控制变量进行初始化; 表达式2用于表示循环是否结束的条件; 表达式3用于对循环控制变量作修改。 for语句执行的过程如下： 对表达式1求值; 对表达式2求值，若其值为真则执行步骤，否则转步骤; 执行循环体; 对表达式3求值; 转步骤; 结束循环，去执行for语句的下一语句。,例如： int i ; for ( i = 1 ; i = 10 ; i+ ) cout “$“ ; 程序的运行结果是： $ for语句也属于“先判断，后执行”的循环语句，可以用while语句替代。 例如，上面这个程序段可以改写为： int i = 1 ; while (i = 10 ) cout “$“ ; i + ; ,C+中for语