c语言 第4章 选择结构程序设计.docx
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c语言第4章选择结构程序设计
第4章选择结构程序设计
4.1关系运算符和关系表达式
在程序中经常需要比较两个量的大小关系，以决定程序下一步的工作。
比较两个量的运算符称为关系运算符。
4.1.1关系运算符
在Ｃ语言中有以下关系运算符：
1） <小于
2） <=小于或等于
3） >大于
4） >=大于或等于
5） ==等于
6） !
=不等于
4.1.2关系表达式
关系表达式的一般形式为：
表达式关系运算符表达式
例如：
a+b>c-d
x>3/2
‘a’+1-i-5*j==k+1
都是合法的关系表达式。
由于表达式也可以又是关系表达式。
因此也允许出现嵌套的情况。
例如：
a>（b>c）
a!
=（c==d）
◇关系表达式的值是真”和“假”，用“1”和“0”表示。
如：
5>0的值为“真”，即为1。
（a=3）>（b=5）由于3>5不成立，故其值为假，即为0。
关系运算符都是双目运算符，其结合性均为左结合。
◇关系运算符的优先级低于算术运算符，高于赋值运算符。
<,<=,>,>=的优先级相同，高于==和!
=；
==和!
=的优先级相同。
c>a+b→c>（a+b）
a>b==c→（a>b）==c
a==ba=b>c→a=（b>c）
例：
#include
voidmain（）
{
charc='k';
inti=1,j=2,k=3;
doublex=3e+5,y=0.85;
printf（"%d%d\n",（'a'+5=k+1））;
printf（"%d%d\n",（1printf（"%d%d\n",（i+j+k==2）,（k-1==j==i））;
}
程序运行后输出：
10
11
01
说明：
◇在本例中求出了各种关系运算符的值。
字符变量是以它对应的ASCII码参与运算的。
◇对于含多个关系运算符的表达式，如k-1==j==i,根据运算符的左结合性，先计算k-1==j,该式成立，其值为1，再计算1==i，也成立，故表达式值为1。
4.2逻辑运算和逻辑表达式
逻辑常和逻辑变量
逻辑量（布尔量）——用来描述两种对立状态的量称为逻辑量，如命题的成立与否、灯亮与灯灭、高与矮、肥与瘦、快与慢、长与短、阀门的开与关等，都可以有逻辑量来描述。
◇逻辑量的取值只有两个，即:
true（真）和false（假）。
注：
逻辑量在内存中占用一个字节，实际存储的是1和0,分别对应于true与false。
4.2.1逻辑运算
Ｃ语言中提供了三种逻辑运算符：
&&与运算
||或运算
!
非运算
与运算符&&和或运算符||均为双目运算符。
具有左结合性。
非运算符!
为单目运算符，具有右结合性。
逻辑运算符和其它运算符优先级的关系可表示如下：
!
（非）→&&（与）→||（或）
“&&”和“||”低于关系运算符，“！
”高于算术运算符。
按照运算符的优先顺序可以得出：
a>b&&c>d等价于（a>b）&&（c>d）
!
b==c||db）==c）||（da+b>c&&x+yc）&&（（x+y）⑵逻辑运算的值
逻辑运算的值也为“真”和“假”两种，用“1”和“0”来表示。
其求值规则如下：
①与运算&&:
参与运算的两个量都为真时，结果才为真，否则为假。
例如：
5>0&&4>2
由于5>0为真，4>2也为真，相与的结果也为真。
② 或运算||:
参与运算的两个量只要有一个为真，结果就为真。
两个量都为假时，结果为假。
例如：
5>0||5>8
由于5>0为真，相或的结果也就为真。
③非运算!
:
参与运算量为真时，结果为假；参与运算量为假时，结果为真。
例如：
!
（5>0）
的结果为假。
注意：
各种类型的数据量都可以参加逻辑运算，在判断一个量是为“真”还是为“假”时，以“0”代表“假”，以非“0”的数值作为“真”。
例如：
由于5和3均为非“0”因此5&&3的值为“真”，即为1。
又如：
5||0的值为“真”，即为1。
例：
#include
voidmain（）
{
inti=0,j=5,z;
z=!
i*j;//！
的优先级高于算术运算
printf（"%d\n",z）;
}
4.2.2逻辑表达式
逻辑表达式的一般形式为：
表达式逻辑运算符表达式
表达式可以又是逻辑表达式，从而组成了嵌套的情形。
例如：
（a&&b）&&c
根据逻辑运算符的左结合性，上式也可写为：
a&&b&&c
逻辑表达式的值是式中各种逻辑运算的最后值，以“1”和“0”分别代表“真”和“假”。
例：
#include
voidmain（）
{
charc='k';
inti=1,j=2,k=3;
doublex=3e+5,y=0.85;
printf（"%d,%d\n",（!
x*!
y）,（!
!
!
x））;
printf（"%d,%d\n",（x||i&&j-3）,（iprintf（"%d,%d\n",（i==5&&c&&（j=8））,（x+y||i+j+k））;
}
程序运行后输出：
0,0
1,0
0,1
注意：
若f（）是一个任意的表达式，返回一个确定的值，由于有：
0&&f（）=0
1||f（）=1
所以C++遇到这类情况不会对f（）中的操作进行处理，而直接给出该逻辑运算的最终结果0或1。
例：
#include
voidmain（）
{
inta=-1,b=4,k;
k=（++a<0）&&（!
（b--<=0））;
printf（"%d%d%d\n",k,a,b）;
}
程序运行后输出：
004
因为当计算到（++a<0）为假后，可以确定整个表达式的值为0，所以没有对&&之后的表达式进行处理。
4.3if语句
if语句的三种形式
1. if（条件表达式）语句——单分支结构
if（条件表达式）语句
其语义是：
如果条件表达式的值为真，则执行其后的语句，否则不执行该语句。
其过程可表示为下图。
例：
输入两个数，输出较大者。
#include
voidmain（）
{
inta,b,max;
printf（"inputtwonumbers:
"）;
scanf（"%d%d",&a,&b）;
max=a;
if（aprintf（"Max=%d\n",max）;
}
2. if（条件表达式）语句1else语句2——双分支结构
if（条件表达式）语句1；else语句2；
其语义是：
如果条件表达式的值为真，则执行语句1，否则执行语句2。
其执行过程可表示为右图。
例4.2:
输入两个整数，输出其中的大数。
#include
voidmain（）
{
inta,b;
printf（"inputtwonumbers:
"）;
scanf（"%d%d",&a,&b）;
if（a>b）
printf（"Max=%d\n",a）;
else
printf（"Max=%d\n",b）;
}
改用if-else语句判别a,b的大小，若a大，则输出a，否则输出b。
例:
输入三个数，找出最小数。
可以只使用简单的if语句实现。
#include
voidmain（）
{
inta,b,c,min;
printf（"inputa,b,c\n"）;
scanf（"%d%d%d",&a,&b,&c）;
if（aif（bif（cprintf（"TheMinmunis%d\n",min）;
}
3. if...else…if语句——多分支结构
前二种形式的if语句一般都用于两个分支的情况。
当有多个分支选择时，可采用if-else-if语句，其一般形式为：
if（条件表达式1）
语句1；
elseif（条件表达式2）
语句2；
elseif（条件表达式3）
语句3；
…
elseif（条件表达式m）
语句m；
else
语句n；
其语义是：
依次判断条件表达式的值
当出现某个值为真时，则执行其对应的语句。
然后跳到整个if语句之外继续执行程序。
如果所有的表达式均为假，则执行语句n。
然后继续执行后续程序。
if-else-if语句的执行过程如下图所示。
例:
判别键盘输入字符的是控制符、数字字符、大写字母或小写字母类别。
#include
voidmain（）
{
charc;
printf（"inputacharacter:
"）;
c=getchar（）;
if（c<32）
printf（"Thisisacontrolcharacter\n"）;
elseif（c>='0'&&c<='9'）
printf（"Thisisadigit\n"）;
elseif（c>='A'&&c<='Z'）
printf（"Thisisacapitalletter\n"）;
elseif（c>='a'&&c<='z'）
printf（"Thisisasmallletter\n"）;
else
printf（"Thisisanothercharacter\n"）;
}
4. 在使用if语句中还应注意以下问题:
1） 在三种形式的if语句中，在if关键字之后均为条件表达式。
该表达式通常是逻辑表达式或关系表达式，但也可以是其它表达式，如赋值表达式等，甚至也可以是一个变量。
例如：
if（a=5）语句；
if（b）语句；
都是允许的。
只要表达式的值为非0，即为“真”。
如在:
if（a=5）…；
中赋值表达式的值永远为非0，所以其后的语句总是要执行的，当然这种情况在程序中不一定会出现，但在语法上是合法的。
又如，有程序段：
if（a=b）
printf（“a=%d”,a）;
else
printf（"a=0"）;
本语句的语义是，把b值赋予a，如为非0则输出该值，否则输出“a=0”字符串。
这种用法在程序中是经常出现的。
2）在if语句中，条件判断表达式必须用括号括起来，在语句之后必须加分号。
3）在if语句的三种形式中，所有的语句应为单个语句，如果要想在满足条件时执行一组（多个）语句，则必须把这一组语句用{}括起来组成一个复合语句。
但要注意的是在}之后不能再加分号。
例如：
if（a>b）
{
a++;
b++;
}
else
{
a=0;
b=10;
}
例：
求三角形的面积。
#include
#include//为了引用函数要sqrt（）
main（）
{
floata,b,c;
printf（"pleaseentera,b,c:
"）;
scanf（"%f%f%f",&a,&b,&c）;
if（a+b>c&&b+c>a&&c+a>b）
{
doubles,area;
s=（a+b+c）/2;
area=sqrt（s*（s-a）*（s-b）*（s-c））;
printf（"area=%4.4f\n",area）;
}
else
printf（"itisnotatrilateral!
\n"）;
return0;
}
运行程序：
pleaseentera,b,c:
456
area=9.9216
5．if语句的嵌套
当if语句中的执行语句又是if语句时，则构成了if语句嵌套的情形。
其一般形式可表示如下：
if（条件表达式）
if（条件表达式）语句1；
else语句2；
else
if（条件表达式）语句3；
else语句4；
注意：
在嵌套内的if语句可能又是if-else型的，这将会出现多个if和多个else重叠的情况，这时要特别注意if和else的配对问题。
例如：
if（表达式1）
if（表达式2）
语句1；
else
语句2；
其中的else究竟是与哪一个if配对呢?
应该理解为：
if（表达式1）
if（表达式2）
语句1；
else
语句2；
还是应理解为：
if（表达式1）
if（表达式2）
语句1；
else
语句2；
为了避免这种二义性，C/Ｃ++语言规定，else总是与它前面最近的if配对，因此对上述例子应按前一种情况理解。
在实现编程中，可以借且缩格形式或{}来确定else与if的配对关系，以提高程序的可读性。
例:
用if语句嵌套实现比较两个数的大小关系。
#include
main（）
{
inta,b;
printf（"pleaseinputA,B:
"）;
scanf（"%d%d",&a,&b）;
if（a!
=b）
if（a>b）
printf（"A>B\n"）;
else
printf（"Aelse
printf（"A=B\n"）;
return0;
}
说明：
这种问题用if-else-if语句也可以完成。
而且程序更加清晰。
因此，在一般情况下较少使用if语句的嵌套结构。
以使程序更便于阅读理解。
例：
用if-else-if结构实现比较两个数的大小关系。
#include
main（）
{
inta,b;
printf（"pleaseinputA,B:
"）;
scanf（"%d%d",&a,&b）;
if（a==b）printf（"A=B\n"）;
elseif（a>b）printf（"A>B\n"）;
elseprintf（"Areturn0;
}
例:
写一个程序，从键盘输入年份year，判断其是否是闰年。
闰年条件：
能被4整除，但不能被100整除的年份是闰年，或者能被400整除的年份是闰年，即year是闰年要满足的条件是：
year%4==0&&year%100!
=0||year%400==0
从而可以写出如下的程序：
#include
main（）
{
intyear;
printf（"Pleaseinputtheyear:
"）;
scanf（"%d",&year）;
if（year%4==0&&year%100!
=0||year%400==0）
printf（"%disaleapyear\n",year）;
else
printf（"%disnotaleapyear\n",year）;
return0;
}
注意：
简单的分支结构可以用条件表达式替代。
例如条件语句：
if（a>b）max=a;
elsemax=b;
可用条件表达式写为
max=（a>b）?
a:
b;
例：
将输入的大写字母转换为小写字母输出。
#include
main（）
{
charch;
printf（"Inputacharacter:
"）;
scanf（"%c",&ch）;
ch=ch>='A'&&ch<='Z'?
ch+32:
ch;
printf（"%c\n",ch）;
return0;
}
4.4switch语句——开关语句
Ｃ语言还提供了另一种用于多分支选择的switch语句，其一般形式为：
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n+1;
}
语义：
计算表达式的值。
并逐个与其后的常量表达式值相比较，当表达式的值与某个常量表达式的值相等时，即执行其后的语句，然后不再进行判断，继续执行后面所有case后的语句。
如表达式的值与所有case后的常量表达式均不相同时，则执行default后的语句。
例：
#include
main（）
{
inta;
printf（"inputintegernumber:
"）;
scanf（"%d",&a）;
switch（a）
{
case1:
printf（"Monday\n"）;
case2:
printf（"Tuesday\n"）;
case3:
printf（"Wednesday\n"）;
case4:
printf（"Thursday\n"）;
case5:
printf（"Friday\n"）;
case6:
printf（"Saturday\n"）;
case7:
printf（"Sunday\n"）;
default:
printf（"error\n"）;
}
return0;
}
程序运行情况：
inputintegernumber:
3
Wednesday
Thursday
Friday
Saturday
Sunday
error
说明：
①本程序是要求输入一个数字，输出一个英文单词。
但是当输入3之后，却执行了case3以及以后的所有语句，输出了Wednesday及以后的所有单词。
②在switch语句中，“case常量表达式”只相当于一个语句标号，表达式的值和某标号相等则转向该标号执行，但不能在执行完该标号的语句后自动跳出整个switch语句，所以出现了继续执行所有后面case语句的情况。
这是与前面介绍的if语句完全不同的，应特别注意。
③Ｃ语言还提供了一种break语句，专用于跳出switch语句，break语句只有关键字break，没有参数。
例：
#include
main（）
{
inta;
printf（"inputintegernumber:
"）;
scanf（"%d",&a）;
switch（a）
{
case1:
printf（"Monday\n"）;break;
case2:
printf（"Tuesday\n"）;break;
case3:
printf（"Wednesday\n"）;break;
case4:
printf（"Thursday\n"）;break;
case5:
printf（"Friday\n"）;break;
case6:
printf（"Saturday\n"）;break;
case7:
printf（"Sunday\n"）;break;
default:
printf（"error\n"）;break;
}
return0;
}
程序运行情况：
inputintegernumber:
3
Wednesday
在使用switch语句时还应注意以下几点：
1）在case后的各常量表达式的值不能相同，否则会出现错误。
表达式和各case后面的常量表达式的类型为字符型、整型或枚举型——表示地址标号。
2）在case后，允许有多个语句，可以不用{}括起来。
3）若在每个case子句后都设置有break语句，则各case和default子句的先后顺序可以变动，而不会影响程序执行结果。
4）default子句可以省略不用。
5）switch语句允许嵌套使用。
4.5选择结构程序设计举例
例1：
任意顺序输入三个整数，按从大到小的顺序输出这三个数。
#include
main（）
{
inta,b,c,temp;
printf（"inputthreenumbers:
"）;
scanf（"%d%d%d",&a,&b,&c）;
if（aif（aif（bprintf（"%d%d%d\n",a,b,c）;
return0;
}
例4.6根据学生成绩判断等级。
#include
voidmain（）
{
intscore;
printf（"Inputscore:
"）;
scanf（"%d",&score）;
switch（score/10）
{
case10:
case9:
printf（"%d:
A\n",score）;
break;
case8:
case7:
printf（"%d:
B\n",score）;
break;
case6:
printf（"%d:
C\n",score）;
break;
default:
printf（"%d:
D\n",score）;
}
}
例4.7：
求ax2+bx+c=0方程的根，a,b,c由键盘输入，设b2-4ac>0。
求根公式为：
令
，
则x1=p+q，x2=p-q
源程序如下：
#include
#include
voidmain（）
{
floata,b,c;//输入带小数点的数，宜定义为float
doubledisc,x1,x2,p,q;
printf（"Pleaseinputthreenumbers:
"）;
scanf（"%f%f%f",&a,&b,&c）;
disc=b*b-4*a*c;
p=-b/（2*a）;
if（fabs（a）==0）
printf（"Theequationisnotaquadratic.\n"）;
elseif（disc==0）
{
printf（"Theequationhastwoequalroots:
"）;
printf（"%8.4f\n",p）;
}
elseif（disc>0）
{
printf（"Theequationhasdistinctrealroots:
\n"）;
q=sqrt（disc）/（2*a）;
x1=p+q;x2=p-q;
printf（"%8.4f,%8.4f\n",x1,x2）;
}
elseif（disc<0）
{
printf（"Theequationhasdistincimageroots:
\n"）;
q=sqrt（-disc）/（2*a）;
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