at单片机原理及应用--c语言教程(海涛)第7章 c语言设计

ATmega 单片机原理及应用 C语言教程第7章 ATmega C语言实用程序控制流,主讲：海涛,广西大学电气工程学院,内容提要,C语言的程序控制流程可以分为3种基本结构，即顺序结构、选择结构和循环结构。通过这3种基本的程序结构可以构成各种复杂的程序。本章将主要介绍这些基本程序结构的语句实现，包括if语句、switch语句、while语句和for语句的语法格式和语意内容，以及各语句在程序控制中的应用，并为后面章节的学习打好基础。,7.1 C语言的结构化程序设计,C语言是一种结构化的编程语言。从程序流程的角度来看，结构化的程序包含3种基本结构，即顺序结构、选择结构和循环结构。这3种基本的程序结构又可以相互组合、嵌套，从而构成各种复杂程序。,1、顺序结构,顺序结构是一种最基本的程序结构。在这种控制结构中，程序按照程序的存放地址由低向高顺序执行。如图7.1所示，程序先执行语句1，再执行语句2，两者按顺序关系执行。,图7.1 顺序结构流程,例7.1 己知长方体的长为l，宽为w，高为h，求其体积。源程序为：main ()int l, w, h, volume; /定义变量printf (Please input three numbers！n); /输入变量scanf (%d %d %d, /输出l、w、h、v,2、选择结构,选择结构使计算机具有了决策和选择的能力。如图7.2所示，在选择控制结构中，程序先是对某个条件语句进行判断，如果条件为“真”，则执行语句1；如果条件为“假”，则执行语句2，语句1和语句2最后汇集到一起并从一个程序出口中退出。由选择结构的上述功能可以看出，选择语句用于对计算机的某个事件处理提供多条通道，从而使计算机具有选择控制能力。,图7.2 选择结构流程,选择结构程序的设计，需要考虑两个方面的问题。其一是条件的表达，其二是选用何种选择结构语句来实现。对于C语言来说，一般用关系表达式或逻辑表达式表示选择条件，而选择结构的实现则常用if或switch语句。,例7.2 输入两个整数，输出其中的较大值。main()int a，b； /定义两个变量a,bprintf(Please input two integers！n)； /输入两个数scanf(%d，%d，&a，&b)；if(ab)printf(%dn，a)； /输出aelseprintf(%d，b)；,3、循环结构,循环结构用于重复执行一组有规律的指令集合，它可分为无条件循环和条件循环两种。由于无条件循环会导致程序的结构混乱，并使程序的可读性变低，因此，在程序设计中一般不采用无条件循环结构，本书也不再做进一步的讨论。对于条件循环结构，程序在给定条件成立时会反复执行某条语句，直至条件不再成立为止，如图5.3所示。C语言提供了for 、while等多种循环语句，它们可以相互组成各种不同形式的循环结构。,图7.3循环结构的流程,C语言中的循环结构又可以分为当型循环结构和直到型循环结构。在当型循环结构中，程序首先判断循环条件，如果为“真”，则程序重复执行循环体中的语句；如果为“假”，则退出循环。在直到型循环结构中，程序首先执行的是循环体中的语句，然后再判断循环条件，如果条件为“真”，则再重复执行语句，否则就退出循环。,7.2 选择语句,选择语句用来判断给定的条件是否满足要求，并根据判断的结果选择程序的执行分支，它构成了计算机的判断决策基础，是模块化程序的重要组成部分。 C语言中常用的选择语句有：if语句和switch语句。其中if语句具有ifelse、if和else if三种形式。,7.2.1 if 语句,1、ifelse分支if else语句的基本结构形式为：if(表达式)语句1： /当表达式为“真”时else语句2： /当表达式为“假”时语句说明：在这种结构中，如果表达式的值为“真”，则程序执行语句1；如果表达式的值为“假”，则程序执行语句2。其执行过程如图7.4所示。,图7.4 if else语句流程,结构中的判断表达式可以为逻辑表达式或关系表达式，也可以为任意的数值类型。语句1和语句2可以是一条语句也可以是由大括号构成的复合语句。,例7.3 输入一个数，如果为2，则输出“YES”；否则输出“NO”。main() int a；printf(Please input one interger！n)；scanf(%d，&a)；if(a= =2)printf(YESn)；elseprintf(NOn)；,2、 if分支,if分支是ifelse语句的简单形式，当ifelse语句缺省else部分时，就形成了if结构的分支，其基本结构形式为：if(表达式)语句； /当表达式为“真时语句说明：if分支中，如果表达式的值为“真”，则程序执行语句；如果表达式的值为“假”，则程序不执行任何操作。语句的执行流程如图7.5所示。,图7.5 i f语句流程,例7.4 输入两个整数，输出其较小值。main()int a，b；printf(Please input two integers！n)；scanf(%d，%d，printf(%d，a )；,3. else if分支,if else和if语句都只能提供两个分支供程序选择。但在实际应用中，两个分支往往是不够的，例如：对三分段函数，相应的处理分支也需要3个。在这种情况下，可以采用else if的多分支结构。该结构的基本形式为： if(表达式1) 语句1； else if(表达式2) 语句2； else if(表达式3) 语句3； else if(表达式n-1) 语句n-1； else 语句n；,语句说明：else if语句为一个多分支语句。语句执行时，程序依次判断各表达式，如果表达式为“真”，则程序执行该表达式所对应的语句，随后跳出else if分支继续执行程序；如果所有的表达式均为“假”，则执行else后的语句。else if语句的执行过程如图7.6所示。,图7.6 else if 语句流程,例7.5将百分制成绩转换成优、良、中、及格和不及格5个等级。main()int score； /定义变量printf(please input a scroe！n)；/输入成绩scanf(%d，&score)；if(0=score&score60) /判断输入的成绩 printf(Rank=%c， E)；/输出成绩等级else if(60=score&score70) printf(Rank=%c， D)；else if(70=score&score80) printf(Rank=%c， C)；else if(80=score&score90) printf(Rank=%c， B)；else printf(Rank=%c， A)；,说明：使用if结构还必须注意以下几点：1、 在if语句中的表达式一般是逻辑表达式或关系表达式，但也可以是其他表达，甚至也可以是一个变量。2、 在if语句中，判断执行分支的条件表达式必须用括号括起来，不加分号；而语句之后则必须加分号。3、 在3种形式的if语句中，分支语句为单个语句。如果要想在分支中执行多个语句，则必须用大括号括起来组成一个复合语句。,7.2.2 switch分支,ifelse语句能从两条分支中选择一条。然而很多情况下，我们希望程序从多个分支中选择一个分支来执行。虽然else if 也可实现“多选一”， 但这种实现方法的效率较低，代码量也较大。为此，C语言提供了另一种专用于多分支选择的switch语句，它的一般形式switch(表达式)case常量表达式1： 语句1；case常量表达式2： 语句2；case常量表达式n： 语句n ；default ： 语句nl； ,语句说明：程序首先计算表达式的值，然后至上而下寻找与表达式的值相匹配的case关键字后面的常量表达式，如果相互匹配，程序就执行其后的语句；若表达式的值与所有case后的常量表达式均不相同时，则执行语句n+1。 当执行完某一分支语句后，程序还会继续执行后续的case语句。如果希望程序只执行一条分支，则可利用break语句跳出switch结构。,例7.6 用switch调用不同的输出。switch(a) case 1 printf(“china”)； break； case 2： printf(“is”)； break； case 3： printf(“a”)； break； case 4： printf(“great”)； break； case 5： printf(country)；break； case 6： printf(“!”)； break； default：printf(OK)；,说明：使用switch结构还必须注意以下几点：1、 switch后的执行部分，必须用大括号括起来。2、 在同一个switch结构中，不能有相同的case常量表达式出现。3、 在case后的多个语句，可以不用大括号括起来。4、 为实程序执行一个分支，可采用break语句来跳出switch结构的方式实现。,7.2.3 选择语句的嵌套,当一个选择语句中又包含了一个或多个选择语句时，就构成了选择语句的嵌套形式。if语句和switch语句都允许嵌套，它们的嵌套格式也基本相同，因此，本书主要以if语句来说明选择语句的嵌套形式。,选择嵌套的一般形式如下：if(表达式1) if(表达式2)： 语句1； else 语句2； else if(表达式3) 语句3； else 语句4;,由于if语句中的else部分是选用的，若嵌套内的语句不带else，那么这将会出现else与if匹配的问题。为解决这个问题，C语言中规定，else总是与它最近的if配对。,例7.7 输入3个数，输出最大值main() int a，b，c； printf(Please input two integers！n)； scanf(%d，%d，&a，&b)； if(ab) if(bc) c=a； else c=b；,7.3 循环语句,在实际应用问题中，经常会碰到一些需要重复处理的问题，这就要求能有一种结构可使计算机循环地执行一组语句。循环结构就是这样的一种结构。其特点是，在给定判定条件为“真”时，程序反复执行某一条或某一组语句，直到判定条件为“假”。 循环结构中的循环语句一般由循环体和循环判定条件两步分组成，其中被重复执行的那部分语句被称为循环体，而循环条件则用于判断是否重复执行循环体部分。,C语言中有3条语句可实现循环功能，它们是：1、 while语句2、 do while语句3、 for语句7.3.1 while语句while语句的一般形式为：while(表达式)语句；,语句中的表达式为循环判定，它是while循环是否继续的条件；语句为循环体，它是执行重复操作的语句。 语句说明：程序首先计算表达式的值，当值为“真”时，程序执行循环体；当值为“假”时，则终止while循环。while语句的执行过程如图7.7所示。,图7. 7 while语句流程,例7.8 求1到100的和。main() int n=1，sum=0; while(n=100) sum=sum+n； n+； ,说明：使用while语句应注意以下几点：1、 while循环结构的循环判定条件在循环体之前，因此在执行循环操作之前必须先进行循环判定条件的测试，如果条件不成立，则循环体内的操作一次也不能执行。2、 while语句中的表达式一般是关系表达或逻辑表达式，但也可以是其他表达式，甚至可以是变量或常量。只要表达式的值为“真”，while语句就会循环执行。,3、 循环体如包括有一个以上的语句，则必须使用大括号括起来，构成一个复合语句。4、 while循环中，应用使循环趋于结束的语句，否则将构成死循环。,do while循环与while循环的不同之处在于：while循环先测试循环判定条件，而do while循环则先执行循环体中的语句，然后再测试循环判定条件。如果条件为“真”，则继续执行循环体；如果条件为“假”，则终止循环。因此，不管循环条件是真是假，do while循环至少都会执行一次循环。do while语句的一般形式为：do 语句；while(表达式)；,main()int n=1，sum=0；do sum=sum+n； n+；while(i=100)； do while循环语句把循环判定条件的测试放在了循环的结尾处，这样就使得循环至少也能够循环一次，因此常用于执行至少一次循环的情况下。,例7.9求1到100的和。,for循环语句由3个部分构成。其中第一个部分为初始化表达式，它用于在开始执行for循环时进行循环变量的初始化；第二部分是循环判断表达式，它可以提供循环的终止条件；第三部分是尺度增量表达式，用于在循环之后执行某种操作。,如果for语句的第一部分和第三部分被省略了，那么for语句就退化成了while语句；如果用于测试循环条件的第二部分被省略，那么循环就一直进行，这种方式下必须借用其他手段(如break语句或return语句)终止循环。,for循环语句的一般形式为：for(表达式1；表达式2；表达式3)语句；语句的执行过程为：(1)先初始化表达式1。(2)测试循环判定表达式2，若表达式为“真”，则程序执行for语句循环中的循环体；若表达式为“假”，则终止循环。(3)求解表达式3，返回第2步继续判断循环表达式。(4)结束循环。,例7.10 求1到100的和。,main() int n，sum； sum=0； for(n=0；n=100；n+) sum=sum+n； printf(sum=%dn，sum)；,说明：C语言中的for语句具有如下几个必须注意的地方：1、 for语句中的3个表达式都可以省略，但其中的分号不能省。2、 表达式1和表达式3可以是一个简单的表达式，也可以是一个逗号表达式。3、 如果要使for语句中的循环体不止一个语句，必须用大括号把多个语句括起来形成一个复合语句。,当一个循环结构中又包含一个或多个循环结构时，就构成了循环嵌套。C语言中的3种循环结构都允许循环嵌套，并且不同的循环语句之间也可以相互嵌套。,例7.11下面是一个循环嵌套程序的例子，看看执行后的结果是什么。 main()int a=1，b=1，c=1；while(a10) do for(；c10；c+) printf(%d%d%dn，a，b，c)； b+； while(b10)； a+；,7.3.5 break语句和continue语句,在循环语句执行过程中，有时需要在循环判定条件仍为“真”的时候直接从循环体中退出来，这时就需要用到break语句和continue语句。break语句适用于3种循环语句，break语句执行后，程序会立即从最内层的循环语句跳出o continue语句和break语句相似，continue语句一旦执行，程序就立即开始下一次循环。,1、break语句 break语句通常用在循环语句中，它可使程序跳出循环，而执行循环后的语句。在循环结构中break语句一般与if语句联用，当条件满足时便跳出循环。其流程如图7.10所示。,break语句也可用于分支语句中，当switch结构中插入break语句时，程序会跳出switch结构，执行分支语句以后的程序。,2、 continue语句continue语句为循环继续