解密C语言选择结构：掌握条件语句与分支逻辑的利器

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所属专栏：C语言学习
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引言

C语⾔是结构化的程序设计语⾔，这⾥的结构指的是顺序结构、选择结构、循环结构。为什么有着三种结构呢，大家其实可以想象一下，生活中的绝大数事情都可以抽象着三种结构，而我们今天要给大家介绍的就是三大结构之一——选择结构

选择结构要求程序员指定一个或多个要评估或测试的条件，以及条件为真时要执行的语句（必需的）和条件为假时要执行的语句（可选的）。它的流程图大致如下：

1. 逻辑运算符

在讲解什么是选择结构前，我们要先了解一些C语言常见的逻辑运算符。

1.1 逻辑取反运算符

逻辑取反运算符的形式特别简单，只需要在需要进行取反操作的变量前＋！：

!（变量名）

假设有变量a，它的取反规则如下：

1.2 与运算符

在C语言中，并不支持数学上的且，而是由一个运算符&&代替的。比如说数学上的0<x<10写成C语言的形式就是x>0&&x<10。

假设有两个变量a，b，与运算符的运算规则如下：

1.3 或运算符

在C语言中，或者也有专门的运算符表示——||

假设有两个变量a，b，或运算符的运算规则如下：

2. if......else语句

2.1 if语句

if语句是最简单选择结构语法之一，他的语法结构如下:

if ( 表达式 )
语句

表达式成⽴（为真），则语句执⾏，表达式不成⽴（为假），则语句不执⾏。

C语言特别规定：非零为真，零为假。

例⼦：输⼊⼀个整数，判断是否为奇数，如果是奇数打印是奇数

#include<stdio.h>
int main()
{
	int num = 0;
	scanf("%d", &num);
	if (num % 2 == 1)
		printf("%d 是奇数\n", num);
	return 0;
}

• 首先输入一个值(num)，然后进入if语句判断，如果num%2等于1，条件就为真，就会打印；反之，条件为假，就不会进入打印。

• 特别注意：C语言中判断是否相等的运算符是==，=是赋值符号。

2.2 else

我们继续以上面例子为列，如果⼀个数不是奇数，那就是偶数了，如果任意⼀个整数，我们要清楚的判断是奇数还是偶数怎么表
⽰呢？
这⾥就需要 if...else... 语句了，语法形式如下：

if ( 表达式 )
语句1
else
语句2

所以上面的例子可以改写成如下代码：

#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;
}

• 默认在 if 和 else 语句中默认都只控制⼀条语句

2.3 多个if else的使用

if else 语句也可以多个同时使用，构成多个分支，形式如下：

if(判断条件1){
语句块1
} else if(判断条件2){
语句块2
}else if(判断条件3){
语句块3
}else if(判断条件m){
语句块m
}else{
语句块n
}

意思是，从上到下依次检测判断条件，当某个判断条件成立时，则执行其对应的语句块，然后跳到整个 if else 语句之外继续执行其他代码。如果所有判断条件都不成立，则执行语句块n，然后继续执行后续代码。

也就是说，一旦遇到能够成立的判断条件，则不再执行其他的语句块，所以最终只能有一个语句块被执行。

我们以下面这段代码举个例子：

#include<stdio.h>

int main()
{
	int age = 0;
	scanf("%d", &age);
	if (age > 0 && age < 18) {
		printf("少年\n");
	}
	else if (age >= 18 && age < 30) {
		printf("青年\n");
	}
	else if (age >= 30 && age < 45) {
		printf("壮年\n");
	}
	else if (age >= 45 && age < 55) {
		printf("中年\n");
	}
	else if (age >= 55 && age < 75) {
		printf("老年\n");
	}
	else {
		printf("老寿星\n");
	}
	return 0;
}

假设我们输入的是40，输出：

2.4 if else的嵌套

if else也能嵌套使用，也就是说if执行的语句中也可以包含if else语句。我们用判断三角形来具体说明这个问题:

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a, b, c;
	while(scanf("%d%d%d", &a, &b, &c)==3)
	{
		if (a + b > c && a + c > b && b + c > a) {
			if (a == b && b == c) {
				printf("是一个等边三角形");
			}
			else if (a == b || a == c || b == c) {
				printf("是一个等腰三角形");
			}
			else if (a * a + b * b == c * c || a * a + c * c == b * b || b * b + c * c == a * a) {
				printf("是一个直角三角形");
			}
			else {
				printf("是一个普通三角形");
			}
		}
		else {
			printf("由%d,%d,%d三边组成的不是三角形", a, b, c);
		}
	}
	return 0;
}

2.5 悬空的else

在书写if....else语句时最好每一条语句后面都加上大括号。

至于为什么，我们可以以下面这段代码举例

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 2;
	if (a == 1)
		if (b == 2)
			printf("hehe\n");
    else
		printf("haha\n");


	return 0;
}//输出什么？？？

输出结果：

为什么会什么结果都没有输出呢？

这就是悬空 else 的问题，如果有多个 if 和 else ，可以记住这样⼀条规则， else 总是跟最接近的 if 匹配。最下面的else其实是与if(b==2)这条语句配对的，而不是与if(a==1)配对，当a等于0，自然不会进入任何语句。

3. switch语句

在我们学习多个lf else语句时候就会会发现，如果条件多的话，整个选择结构就会变得很冗杂，所以C语言为了解决这个问题引入了switch，switch 是另外一种选择结构的语句，用来代替简单的、拥有多个分支的 if else 语句。

比如说下面这段代码就会显得十分冗余

int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", day);
	if(day == 1)
		printf("星期一\n");
	else if(day == 2)
		printf("星期二\n");
	else if (day == 3)
		printf("星期三\n");
	else if (day == 4)
		printf("星期四\n");
	else if (day == 5)
		printf("星期五\n");
	else if (day == 6)
		printf("星期六\n");
	else
		printf("星期天\n");
	return 0;
}

3.1 switch的基本规则

switch的语法如下：

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

switch语句必须遵循下面的规则：

1. switch语句中的括号是一个常量表达式，必须是一个整型或枚举类型。

2. 在一个 switch 中可以有任意数量的 case 语句。每个 case 后跟一个要比较的值和一个冒号。

3.2 break的重要性

学习完switch的语法之后，然后我们可以将最开始的例子改造

int main()
{
	int day = 0;
	scanf("%d", &day);
	switch (day)
	{
	case 1:
		printf("星期一\n");
	case 2:
		printf("星期二\n");
	case 3:
		printf("星期三\n");
	case 4:
		printf("星期四\n");
	case 5:
		printf("星期五\n");
	case 6:
		printf("星期六\n");
	case 7:
		printf("星期天\n");
	}
	return 0;
}

但是当我们一运行代码就会发现问题：

为什么输入1反而后续的结果都输出了呢?

原因是 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，代码会继续玩下执⾏，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。

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。

当然， break 也不是每个 case 语句都得有，这就得根据实际情况来看了。

改造代码后;

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;
}

3.3 default的使用

在使⽤ switch 语句的时候，我们经常可能遇到⼀种情况，⽐如 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。

其语法如下：

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。

就⽐如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:
		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;
	default :
		printf("输入错误\n");
		break;
	}
	return 0;
}

• 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。

4. 综合练习

4.1 题目一

输入三个整数x,y,z，请把这三个数由小到大输出。

#include <stdio.h>
int main()
{
    int x, y, z, t;
    printf("请输入三个数字:\n");
    scanf("%d%d%d", &x, &y, &z);
    if (x > y) 
    { /*交换x,y的值*/
        t = x; x = y; y = t;
    }
    if (x > z) 
    { /*交换x,z的值*/
        t = z; z = x; x = t;
    }
    if (y > z) 
    { /*交换z,y的值*/
        t = y; y = z; z = t;
    }
    printf("从小到大排序: %d %d %d\n", x, y, z);
    return 0;
}

4.2 题目二

输入某年某月某日，判断这一天是这一年的第几天？

#include <stdio.h>
int main()
{
    int day, month, year, sum, leap;
    printf("请输入年、月、日，格式为：年,月,日（2015,12,10）\n");
    scanf("%d,%d,%d", &year, &month, &day);  // 格式为：2015,12,10
    switch (month) // 先计算某月以前月份的总天数
    {
    case 1:
        sum = 0; 
        break;
    case 2:
        sum = 31; 
        break;
    case 3:
        sum = 59; 
        break;
    case 4:
        sum = 90;
        break;
    case 5:
        sum = 120;
        break;
    case 6:
        sum = 151;
        break;
    case 7:
        sum = 181; 
        break;
    case 8:
        sum = 212; 
        break;
    case 9:
        sum = 243;
        break;
    case 10:
        sum = 273; 
        break;
    case 11:
        sum = 304; 
        break;
    case 12:
        sum = 334; 
        break;
    default:
        printf("输入错误\n"); 
        break;
    }
    sum = sum + day; // 再加上某天的天数
    if (year % 400 == 0 || (year % 4 == 0 && year % 100 != 0)) {// 判断是不是闰年
        leap = 1;
    }
    else {
        leap = 0;
    }
    if (leap == 1 && month > 2) 
    { // *如果是闰年且月份大于2,总天数应该加一天
        sum++;
    }
    printf("这是这一年的第 %d 天。", sum);
    printf("\n");
    return 0;
}

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