C语言第4章选择结构程序设计

1、 选择结构是根据运行时的情况自动选择要执行的 语句。在c语言中，用if语句或switch语句实现选择结 构。if语句称作条件语句，switch语句称作分情况语句。 如何表示条件，如何使用选择结构制程序流程，是学 习本章要掌握的主要内容。 先来看这样一个问题，计算分段函数： y= 3-x x0 2/x x0 求解问题的流程如下： (1)输入x； (2)如果x=0则y=3-x；否则y=2/x； (3)输出y的值。 显然程序的流程必须由x的值确定。这类程序 结构又称为分支结构，分支的依据是根据某 个变量或表达式的值做出判定，以决定执行 哪些语句和跳过哪些语句。分支流程控制可 以用if语句实现。 c语

2、言的if语句有3种形式： 单分支选择if语句 双分支选择if语句 多分支选择if语句。 单分支if语句 单分支选择语句if的形式为： if（表达式）语句 执行单分支选择语句时，首先判断表达 式的值，若表达式值为非0，则执行表达式后 面的语句；若表达式值为0，则不执行表达式 后面的语句。 控制流程如图4.1所示。 图4.1 单分支选择结构 例4.1 输入一个数，如果该数大于等于0， 则输出它的平方根，当它小于0，则不做 任何处理。 分析： (1)输入的数存入变量x； (2)使用选择if(x=0)。 程序： #include #include main() double x; scanf (%f,

3、 /* sqrt(x)开平方库函数调用*/ 例4.2 输入两个整数，求出大的数并输出。 #include main() int a,b,max; scanf (%d,%d, max=b; /*首先假设b为大的一个数*/ if ( ab) max=a; /* 如果b不为大的一个数，则a是大的一个数*/ printf(%d, max); 双分支if语句 双分支选择语句为if-else，语句的结 构形式为： if（表达式）语句1 else 语句2 当表达式值为非0，则执行语句1； 当表达式值为0，则执行语句2。 控制流程如图4.2所示。 图4.2 双分支选择结构 在例4.1中，若输入的数据大于等于0

4、，输出它的平 方根；否则，就输出数据出错信息，用if-else结构 形式的选择语句可以实现两种处理的分支。 编程如下： #include #include main() double x; scanf(%f, if(x=0) printf(%10.6f,sqrt(x); /*sqrt(x)开平方库函数 调用*/ else printf(enter data error! ); /*输出数据错误信息*/ 例4.3 输入两个数，比较其大小，将较大的数输出。 在例4.2中，我们用单分支实现过这个程序。现在我们用双分支 实现。流程分析： (1)输入两个数据a，b； (2)如果ab则输出a；否则，输出b

5、。 使用if-else选择结构进行双分支，程序设计如下： #include main() float a,b; scanf(%f,%f, if(ab) printf(%f,a); else printf(%f,b); 注意：else之前有一分号。如无此分号，则会出现语法错误。 多分支选择结构 多分支选择结构的if语句形式如下： 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)语句n; else语句n+1; 执行多分支选择if语句时，如果表达式i的值为 非0，则执行语句i，后面的语句再不执行；否 则执行else后面的语句

6、。 多分支选择的流程图如图4.3所示。 图4.3 多分支选择的流程 例4.4 计算分段函数： 2*x x-10 y= 2+x-10 x0 x-20 x10 x/10 x10 分析： 此多分支结构可用图4.4所示的流程图表 示。 图4.4 例题4.3的流程图 分支选择结构语句如下： if(x-10*/ if(x0*/ if(x=10) /*看x是否小于等于10*/ yx-2; else /*x10*/ yx/10; 例4.5 输入3个数a,b,c，要求按由小到大的顺序输出。 编程如下： #include main() int a,b,c,t; scanf(%d,%d,%d, if (ab) t=

7、a; a=b; b=t; /*实现a和b的互换*/ if (ac) t=a; a=c; c=t; /*实现a和c的互换*/ if (bc) t=b; b=c; c=t; /*实现b和c的互换*/ printf(%d,%d,%dn,a,b,c); 运行情况如下： 3,7,1 1,3,7 在这个例子中，我们利用了一个中间变量t 来实现两个数的互换，这种方法将在许多地方用 到，读者可以自己好好地体会这种方法。 if语句中的“表达式”一般为逻辑表达式或 关系表达式，也可以是任意数值类型的表达式。 三种形式if语句中的执行语句可以是一条简单语 句，或一条空语句，或一条复合语句，也可以嵌 套其他流程控制语

8、句。 if语句的嵌套 在上述3种if语句结构中，当if(表达式)或else后面的 语句本身又是一个if语句结构时，就形成了if语句的嵌 套结构。 if语句的二层嵌套结构如下： if(表达式表达式1) if(表达式表达式1_1) 语句语句1_1; else 语句语句1_2; else if(表达式表达式2_1) 语句语句2_1; else 语句语句2_2; 对照前面的双分支结构，语句l的位置上嵌套了一个双 分支结构的if语句，语句2的位置上也嵌套了一个双分支结 构的if语句。 例题4.4的分段函数可以用两层嵌套来完成： if (x=10) if(x=-10)/*当x-10*/ y=2*x;/*当

9、-10 x0*/ else/*当-100时走这条分支*/ if(x=10)/*当0 xl 0*/ yx-2; else/*当10 x*/ yx/10; 上述流程可以用图4.5表示。 图4.5 例题4.3的两层嵌套流程图 在if语句的嵌套结构中并不需要对称， 只根据需要决定嵌套的形式。在写if语句 的嵌套结构时，要注意else与if配对的规 则，else与同一层最接近它而又没有其他 else语句与之相匹配的if语句配对。如果 忽略了else与if配对，就会发生逻辑错误。 如果读者采用较好的编程习惯，即缩进形 式，那么if与else的配对也许就更明了 。 为了使程序结构清晰，避免产生逻辑错误，可以

10、加花括 号来确定配对关系。 例如： if(x=0) if(x=-10)/*当x=-10*/ y=2*x; else/*当-10 x0时走这条分支*/ if(x=10)/*当0 x=l 0*/ y=x-2; else/*当10=150)printf(a); else printf(b); else if(tall=170)printf(a); else printf(b); switch语句是另一种分支控制语句， 其特点是可以根据一个表达式的多种值， 选择多个分支，因而也称为分情况语句 和开关语句。实际问题中常常需要用到 多分支结构，例如，学生成绩分档次(85 分以上为“a”等，7084分为“b

11、”等， 6069分为“c”等)。 switch语句一般形式如下： switch(表达式表达式) case常量常量1：语句：语句1; case常量常量2：语句：语句2; case常量常量3：语句：语句3; case常量常量n：语句：语句n; default： 语句语句n+1; 语句中的“表达式”可以是数值型或是字符型， 表达式的值称为开关值。语句结构中各个case后常 量表达式的值必须互不相同，否则执行时将出现矛 盾，即同一个开关值，将对应多种执行方案。 当表达式的值与某一个常量相等时，就执行常 量后面的语句。 case常量起的是语句标号的作用，程序并不在 此进行判断。当程序执行某个标号的语句，

12、就会按 顺序执行以后的语句，直到遇到break语句或switch 语句结束。 若表达式的值与所有常量表达式的值都不相 等，则执行default：后面的语句。default语句一般 放在最后，否则会出现逻辑错误。 注意： 虽说“表达式”可以是数值型，但由于浮点数 是用近似值表示的。“= =”用于两个浮点数的判断 时，由于存储误差，会得出错误的结果。 例如： 1.0/3.0 *3.0= =1.0 由于1.0/3.0得到的值用有限位保存，是近似 值，所以，1.0/3.0*3.01.0。也就是说，“表达式” 中不可以是浮点数。 例4.7 根据变量i的值，输出字符。 #include void main

13、() int i; printf(please input i:); scanf(%d, switch(i) case l: printf(an); case 2: printf(bn); case 3: printf(cn); case 4: printf(dn); default: printf(en); 若输入i的值为3，则与第3个常量相等，执行时会以 case3：为入口，执行此后的所有语句，其输出结果为： c d e 为了实现多分支，在执行了满足条件的语句后，就要使 流程跳出switch分支结构，而不执行其后续的case后面 的语句。因此，必须在常量表达式后面语句的最后，加 上“bre

14、ak语句。具体形式如下： switch(i) case l: printf(an); break; case 2: printf(bn); break; case 3: printf(cn); break; case 4: printf(dn); break; default: printf(en); 最后一个分支的default语句后面可以不加“break;”语句。 根据程序的需要在语句后面加或不加“break”，可以使 多分支处理变得非常灵活。如果多种情况需要共用一个 执行语句，可用case的常量表达式将多种情况列出，在 最后一种情况之后，才安排需执行的语句。例如： switch(i) c

15、ase l: case 2: case 3: printf(abcn); break; case 4: printf(dn); break; default: printf(en); 当表达式的值为l，2，3中任一个值，都会输出：abc。 case语句出现的次序并不影响执行结果。 case后面可以只有一条简单语句，也可以是用花括 号括起来的几条语句构成的复合语句，还可以是空 语句或流程控制语句。当有多条语句时，将会顺序 执行完所有语句。 例4.8 根据输入的学生的成绩判断等级。当成绩 score90时为a等；成绩70score90为b等；成绩 60score70为c等；成绩score60为d等

16、(score为整 数)。 分析：设score为整型数，在score90的范围内， score可能取100，99，90，如果把这些值都列 出来，太繁琐。利用两个整数相除，结果自动取整 的特性，当score在90到100之间变化时，score/10就 只可能取10和9两个值。 score和score/10的对应关系： scorescore/10 9010, 9 70897, 8 60696 60以下default 因此，可以用score/10的值来确定分支。 上述任务可以由以下的程序完成： #include void main() int score; scanf(%d, switch(score

17、/10) case 10: case 9: printf(%d：an,score); break; case 8: case 7: printf(%d：bn,score); break; case 6: printf(%d：cn,score); break; default: printf(%d：dn,score); 我们已经学习了顺序结构和两种选择 结构。这些结构都可以互相嵌套和组合， 设计出结构复杂的程序。在本节中，将 通过几个具体的例子介绍两种选择结构 和顺序结构的嵌套和组合。 例4.9 求方程ax2+bx+c0的实数解。 分析： 根据3个系数的不同情况，方程的根有如下 几种情况： (1

18、)a=0：不是二次方程 (2)b2-4ac0：有两个相等的实根，只要求 一个根 (3)b2-4ac0：有两个不等的实根，求x1和 x2 (4)b2-4ac0：没有实数解 程序： #include void main() float a, b ,c, xl, x2, disc; printf(input a b c: ); scanf(%f%f%f, if(fabs(a)le-6) /*a=0*/ printf(the equation is not a quadratic); else disc=b*b-4*a*c;/*求判别式*/ if(disc0)/*判别式小于0*/ printf(the

19、 equation has not real root); else if(fabs(disc) 1e6)/*判别式等于0*/ printf(the equation has two equal roots： %8.4f,-b/(2*a); else xl=(-b+sqrt(disc)/(2*a); x2(-b-sqrt(disc)/(2*a); printf(the equation has distinct real roots： %8.4f,%8.4f,xl,x2); /*3条顺序结构的语句组成一条复合语句*/ /*l条赋值语句和if(disc0)组成一条复合语句*/ 程序中用disc代

20、表b2-4ac，先计算disc的值，以减少 以后的重复计算。对于判断b2-4ac是否等于0时，要 注意一个问题：由于disc(即b2-4ac)是实数，而实数 在计算和存储时会有一些微小的误差，因此不能直 接进行如下判断： if (disc=0) 因为这样可能会出现本来是零的量，由于上 述误差而被判别为不等于零而导致结果错误。 所以采取的办法是判别disc 的绝对值 (fabs(disc)是否小于一个很小的数(例如1e6)， 如果小于此数，就认为disc=0。图4.6 判断闰 年程序流程。 思考： 有多条语句嵌套在结构中时，必须用花括号 将多条语句组合成一条复合语句。如果去掉 花括号，会出现什么问题呢? 例4.10 输入年号，判断它是否为闰年。 分析： 如果此年号能被400整除，则它是闰年； 否则，如果能被4整除，而不能被100整 除则是闰年，否则不是闰年。 程序流程图如图4.6所示。 图4.6 判断闰年程序流程 程序： #include leap=0 void main() unsigned int year,leap; printf(enter year: );