邏輯運(yùn)算和選擇控制語句

第四章邏輯運(yùn)算和選擇控制語句

四、選擇語句

五、switch語句語法格式1四、選擇語句

在C/C++中選擇語句常用于構(gòu)成條件分支，選擇語句主要有兩種形式：一種是if語句，另一種是switch語句，形成順序開關(guān)分支多路選擇。1.單路分支if語句在C/C++語言中if關(guān)鍵字提供了兩種基本的控制結(jié)構(gòu)形式。值得特別強(qiáng)調(diào)地說只有兩種原始的獨(dú)立的if控制結(jié)構(gòu)形式，其余的形式都是這兩種形式的嵌套與靈活的組合。

if語句圓括號中的表達(dá)式可為算術(shù)或指針類型，通常是關(guān)系或邏輯表達(dá)式，稱為條件表達(dá)式。2

后續(xù)語句復(fù)合語句if非零零表達(dá)式

if(表達(dá)式）

{語句序列;}

后續(xù)語句；

(1)語法格式(2)程序流程圖圖if(表達(dá)式）語句語法格式與流程3上面的if結(jié)構(gòu)稱為單路分支選擇控制結(jié)構(gòu)。該if語句的執(zhí)行過程為：if語句首先對條件表達(dá)式進(jìn)行求值計算且完成所有的副作用。若結(jié)果為非零值，則執(zhí)行if下的單條語句或花括號包含的復(fù)合語句，否則不執(zhí)行單條語句或復(fù)合語句。當(dāng)語句序列只有一條語句時花括號通常省略不寫。條件表達(dá)式將非0值作為真，將0值作為假。

if條件表達(dá)式的影響范圍為最外層花括號包括的語句序列或緊隨其后的單條語句。而后續(xù)語句是不為if選擇語句所控制的隨后的語句，通常是流程的必經(jīng)點(diǎn)?？梢暋癷f(表達(dá)式）{語句序列;}”或“if(表達(dá)式）語句;”為一條獨(dú)立的語句。4[例]

求三個數(shù)的極大值與極小值:

#include<stdio.h>voidmain(void){intmin,max,x,y,z;

scanf("%d,%d,%d",&x,&y,&z); min=max=z; if(x<min)min=x;if(x>max)max=x; if(y<min)min=y;if(y>max)max=y;//交互運(yùn)行的情況如下:

printf("min=%d,max=%d\n",min,max);//3,2,7}//min=2,max=75[例]

對三個數(shù)從小到大排序 對兩個數(shù)排序非常簡單,就是交換排序。對于兩個數(shù)a,b,如果b<a則將其次序交換,其代碼為三個賦值語句:t=a;a=b;b=t;

對于任意次序的三個數(shù)a,b,c

排序的問題,可以歸于兩個數(shù)的排序問題,其思路是選出三個數(shù)中的兩個數(shù),小的前移大的后移，排序時可以存在各種不同的路由判斷。下面的函數(shù)f先對后面兩個變量進(jìn)行比較。第一次比較的結(jié)果較大的變量在第三個位置。第二次用第一次比較后大的結(jié)果和第一個變量比，比較之后最大的放置到第三個位置。第三次對前面兩個位置的變量比，比較之后最小的放置在前面第一個位置。6

#include<stdio.h> voidf(int

a,int

b,intc) {intt; if(c<b){t=b;b=c;c=t;} if(c<a)t=a,a=c,c=t;if(b<a){t=a;a=b;b=t;}

printf("%d,%d,%d\t",a,b,c); }voidmain(void) {f(1,0,2),f(9,7,4); }72.雙路分支if~else語句

if~else語句結(jié)構(gòu)稱為雙路分支選擇控制結(jié)構(gòu)，在兩種不同的動作中做出選擇即二者選一。

if~else語句的執(zhí)行過程為：

if語句對表達(dá)式進(jìn)行求值計算,若結(jié)果為非零值，則執(zhí)行if下的復(fù)合語句1,否則執(zhí)行復(fù)合語句2。兩個語句中僅執(zhí)行一個語句。復(fù)合語句僅只有一條語句的時候花括號可以省略。

if(e)中的表達(dá)式e非零分支影響范圍是復(fù)合語句1，else分支即e為零的影響范圍是復(fù)合語句2。整個“if(表達(dá)式)語句1;else語句2;"語句可視為一條獨(dú)立的語句。8注意：因?yàn)檎Z句是表達(dá)式跟分號結(jié)尾構(gòu)成的，而這里的語法格式中特地又添寫了一個分號，只是強(qiáng)調(diào)分號的重要性，if條件表達(dá)式嚴(yán)格精煉地語法格式應(yīng)寫成：

"if(表達(dá)式）語句1else語句2"或

"if(表達(dá)式）語句"9

if(表達(dá)式）

{復(fù)合語句1;}else{復(fù)合語句2;}

后續(xù)語句；If~else

后續(xù)語句

復(fù)合語句1復(fù)合語句2

零非零表達(dá)式(1)語法格式(2)程序流程圖圖[if(表達(dá)式）語句1；else語句2；]語法格式與流程

10考慮到分號本身是一個空語句，如下的語句在程序中是正確的格式：

if(e);statement;//if(e);相當(dāng)于e; “if(e);”視為一條語句，if(e)的控制范圍是其后緊跟的語句，此時其后緊跟的語句是一條空語句“;”，語句statement則不受if(Expre)的影響，即程序無條件執(zhí)行語句statement。 下面的語句比較兩數(shù)的是否相等：

if(x==y)cout<<"xequaly"<<endl; elsecout<<"xnotequaly"<<endl;

if語句可獨(dú)立運(yùn)行，else則必須與if成對使用，有一個else則必須相應(yīng)地匹配一個if。113.if~else語句或if語句的嵌套

if~else語句或if語句允許嵌套使用，例如“if(表達(dá)式)語句;“中的語句可以是另一個”if(表達(dá)式)語句1;else語句2;"。

if(e1)if(e2)語句s1；

else語句s2；

“if(e2)s1;elses2;”語句視為if條件表達(dá)式下的內(nèi)嵌語句。首先執(zhí)行表達(dá)式e1的計算，結(jié)果為真則執(zhí)行表達(dá)式e2的計算，表達(dá)式e1結(jié)果為假則不執(zhí)行表達(dá)式e2的計算，更不執(zhí)行語句s1或語句s2。語句s1在表達(dá)式e1與表達(dá)式e2同時為真時得以執(zhí)行；語句s2在表達(dá)式e1為真與表達(dá)式e2為假時得以執(zhí)行。12花括號用來控制if結(jié)構(gòu)的條件之影響范圍?；ɡㄌ柪ㄆ饋淼恼Z句在C/C++語言中對應(yīng)一個獨(dú)立的程序塊，因此通過加上花括號可以對if條件的影響范圍施加靈活的控制，如：

if(e1）

{if(e2）s1；} elses2； 花括號強(qiáng)制性地限制if(e2)的作用范圍局限于花括號控制的程序塊，這是值得強(qiáng)調(diào)的一個重要編程性質(zhì)。此時else語句與第一個if語句匹配。

13“if(e1){if(e2)s1;}elses2;”視為if~else雙路分支選擇結(jié)構(gòu)，其if分支下內(nèi)嵌if語句。表達(dá)式e1首先完成求值計算，結(jié)果為假則執(zhí)行s2語句。表達(dá)式e1結(jié)果為真,則接著進(jìn)行表達(dá)式e2的求值計算，e2結(jié)果為真執(zhí)行s1語句。值得注意e1結(jié)果為真e2結(jié)果為假則s1語句與s2語句都不執(zhí)行。14[例]if表達(dá)式的影響區(qū)域與求三個數(shù)的極大值

longamax(longx,long

y,longz){long max=x; if(y>max)max=y; if(z>max)max=z; returnmax;}longbmax(longx,long

y,longz){longmax=x;if(z>y){if(z>x)max=z;}elseif(y>x)max=y; returnmax;}15

longerrmax(longx,long

y,longz){ longmax=x;

if(z>y)if(z>x)max=z;elseif(y>x)max=y;returnmax;}#include<iostream.h>voidmain(void) { cout<<amax(5,7,4)<<endl;//輸出7

cout<<bmax(5,6,4)<<endl;//輸出6

cout<<errmax(5,6,4)<<endl;//輸出5

cout<<errmax(4,6,5)<<endl;//輸出4 }16上面amax函數(shù)求極大值以max為核心，if語句的思路清晰嵌套層次少，程序優(yōu)雅流暢，bmax函數(shù)采用if~else語句求若干數(shù)中的極大值沒有抓住問題的關(guān)鍵程序略嫌不美。

errmax函數(shù)求極大值時去掉bmax函數(shù)if(z>y)后的花括號,程序不存在語法錯誤，但邏輯含義是不同的。對于z<y例如x<z<y或z<x<y的情形語句序列: max=x;if(z>y)if(z>x)max=z; elseif(y>x)max=y;

執(zhí)行的結(jié)果是max=x而不是期望的結(jié)果max=y。因此花括號限制if表達(dá)式的影響范圍于其內(nèi)是一個重要的編程特點(diǎn)。17[例]

符號函數(shù)的多種實(shí)現(xiàn)

對于上面的函數(shù)有幾種C函數(shù)實(shí)現(xiàn)形式:

intf1(intx)intf2(intx){{inty;if(x<0)return-1;if(x<0)y=-1;if(x==0)return0;if(x==0)y=0;if(x>0)return1;if(x>0)y=1;}returny;}y=f(x)=-1x<00x=01x>018

intf3(intx)intf4(intx){inty;{inty;

if(x<0)y=-1;if(x<=0)elseif(x==0)y=0;

if(x==0)y=0;elsey=-1;elsey=1;elsey=1;returny;returny;}}19同一個三叉分支函數(shù)可以對應(yīng)不同的流程實(shí)現(xiàn)，f1函數(shù)直接根據(jù)數(shù)學(xué)上函數(shù)的定義進(jìn)行程序設(shè)計，這是直撲問題的解題思路。f2函數(shù)引入臨時變量轉(zhuǎn)遞計算結(jié)果，節(jié)奏略嫌緩慢。函數(shù)f1和f2中的if語句的關(guān)系是平行的關(guān)系，平行的關(guān)系導(dǎo)致判斷獨(dú)立進(jìn)行，但容易卷入多余的邏輯判斷。函數(shù)f3和f4是if~else

嵌套關(guān)系，兩者功能是等價的。 嵌套關(guān)系構(gòu)成路由機(jī)制，先執(zhí)行前面的邏輯判斷，且最多僅進(jìn)入其中的一個分支語句。204.if~elseif~else語句前節(jié)例題中f3函數(shù)里if~else

語句else分支下是另一個if~else

語句。如果if~else

語句的嵌套全部發(fā)生在外層if~else語句else分支下，就得到常用的if~else

if~else語句。 該類型的語句在多個分支中僅執(zhí)行表達(dá)式為非零的那個if下的語句，如果所有表達(dá)式都為零，則執(zhí)行最后一個else下的語句。

if~elseif~else選擇控制結(jié)構(gòu)是if~else雙路選擇控制結(jié)構(gòu)的常用的派生形式，分支的層層嵌套全發(fā)生在else分支下，整個if~elseif~else選擇控制結(jié)構(gòu)可視為一條語句，常用于多分支的控制處理中。21但由于前面的if語句中的條件表達(dá)式事先完成求值判斷計算，對于后面的條件表達(dá)式構(gòu)成屏蔽的短路效果；因此在構(gòu)成程序的路由機(jī)制時，注意if~elseif~else選擇控制結(jié)構(gòu)多層嵌套的本質(zhì)特點(diǎn)，務(wù)必仔細(xì)安排表達(dá)式的先后次序，將多發(fā)的重要的事件安排在較外層的if分支下，避免函數(shù)調(diào)用型條件表達(dá)式的副作用。

if~elseif~else控制結(jié)構(gòu)路由的特點(diǎn)是前面if下的條件為真，后面的分支被跳過；分支越靠前，分支下的代碼越被優(yōu)先處理。這有利于信息輕重緩急的有次序過濾。這一特點(diǎn)是switch語句不具備的。語句[if(e1||e2||e3)s1;]可以等價地展開為[if(e1)s1;elseif(e2)s1;elseif(e3)s1;]。22

if(表達(dá)式1）

{復(fù)合語句1;}elseif(表達(dá)式2）

{復(fù)合語句2;}......elseif(表達(dá)式n）

{復(fù)合語句n;}else{復(fù)合語句m;}

后續(xù)語句；

if~else

if~else后續(xù)語句復(fù)合語句m復(fù)合語句n復(fù)合語句1

復(fù)合語句2零非零表達(dá)式1零非零表達(dá)式2零非零表達(dá)式3

(1)語法格式(2)程序流程圖if~elseif~else

程序流程條件分支

23關(guān)于if和if~else結(jié)構(gòu),下面是值得注意的幾點(diǎn)：

if語句下復(fù)合語句涉及到的花括號{}的后面不要加分號";"，分號";"本身是一條空語句，花括號{}的后面加分號";“以后會構(gòu)成另外的邏輯語義解釋甚至語法錯誤。

在if語句的嵌套結(jié)構(gòu)中，else總是與距離其最近的未配對的if匹配，一個else匹配一個if。多層嵌套的情況下,從最內(nèi)層一一配對。

else只能伴生在if語句的條件判斷下,if語句則可以獨(dú)立運(yùn)行。介入花括號可以對if語句的條件表達(dá)式的影響范圍人為地重新定界，有助于靈活地控制程序的流程與走向。24

在if語句中不要將關(guān)系運(yùn)算符==與賦值符=混淆。賦值運(yùn)算符=導(dǎo)致左操作數(shù)的更新，且表達(dá)式的結(jié)果可擁有非零的真值，關(guān)系運(yùn)算符==則僅進(jìn)行邏輯判斷而無此副作用。例如：

if(k=5)i=6;與if(k==5)i=6;具有不同的計算結(jié)果。前者導(dǎo)致整型變量k再定義為5,i再定義為6,后者則僅當(dāng)原先k為5時i才再定義6。

if(表達(dá)式)等價于if(表達(dá)式!=0)或if(e)等價于if(e!=0)，酌情選取兩者之一。255.條件運(yùn)算符

C/C++有一個唯一的三目運(yùn)算符即條件運(yùn)算符“?:”。條件運(yùn)算符的優(yōu)先級別高于賦值運(yùn)算符與逗號運(yùn)算符。條件運(yùn)算符與三個操作數(shù)一起構(gòu)成條件表達(dá)式，其語法格式為：表達(dá)式1?操作數(shù)2：操作數(shù)3e1?e2:e3

條件表達(dá)式的運(yùn)算流程根據(jù)下面的規(guī)則確定：

a.

首先執(zhí)行第一個表達(dá)式,完成所有的副作用。

b.

如果第一個表達(dá)式求值為真(一個非0值)，第二個操作數(shù)求值。

c.

如果第一個表達(dá)式求值為假(一個0值)，第三個操作數(shù)求值。

26條件表達(dá)式的結(jié)果是第二個操作數(shù)或第三個操作數(shù)的值。在條件表達(dá)式中后兩個操作數(shù)只有一個求值。對于表達(dá)式嵌套的情況，后面操作數(shù)中僅只有一個求值。第一個表達(dá)式為算術(shù)或指針類型，條件表達(dá)式結(jié)果的類型取決于第二及第三個操作數(shù)轉(zhuǎn)換的共同類型，以下規(guī)則用于第二及第三個操作數(shù)：

a.

如果e2，e3是同類型的,則結(jié)果是那個類型的。例如:e2,e3是int型,則表達(dá)式是int型。 在C++中如果第二和第三個操作數(shù)是同類型的左值，則表達(dá)式的結(jié)果是左值表達(dá)式。在C中條件表達(dá)式的結(jié)果不是左值。27

b.

如果e2,e3是算術(shù)類型，則執(zhí)行常用的算術(shù)轉(zhuǎn)換以將它們轉(zhuǎn)換為共同的類型。例如e2是short型，e3是double型，則表達(dá)式的結(jié)果是double型，即sizeof(e1>e2:e3)=8。

c.

如果e2或e3作為void類型的函數(shù)調(diào)用，則運(yùn)算的結(jié)果為無值返回。

d.

允許e2，e3為結(jié)構(gòu)變量或?qū)ο?，此時e2，e3必須是可以轉(zhuǎn)換為相同數(shù)據(jù)類型的表達(dá)式，這種轉(zhuǎn)換可以通過類型轉(zhuǎn)換函數(shù)進(jìn)行，否則是錯誤的。例如對于結(jié)構(gòu)聲明和定義語句[structData{intx;}s={1};]和整型變量定義[inte=1;]

表達(dá)式e=e1?e2:e3相當(dāng)于：

if(e1!=0)e=e2; elsee=e3;28第三個操作數(shù)可以是另外的條件表達(dá)式，形成條件表達(dá)式的嵌套。條件運(yùn)算符是右結(jié)合的。結(jié)合性用于確定嵌套的操作數(shù)綁定的緊密程度，與其間操作數(shù)的先后運(yùn)算次序沒有直接的關(guān)系。編譯器對條件表達(dá)式從左到右掃描，尋找三個操作數(shù)的匹配。問號“?”之前的表達(dá)式是整數(shù)(含bool型)、浮點(diǎn)或指針類型，冒號":"兩側(cè)的類型給出結(jié)果的類型。表達(dá)式e=e1?e2:e3?e4:e5根據(jù)右結(jié)合性處理為e=e1?e2:(e3?e4:e5),效果上相當(dāng)于: if(e1)e=e2; elseif(e3)e=e4; elsee=e5;29而表達(dá)式e=(e1?e2:e3)?e4:e5類似于左結(jié)合性的理解，在效果上相當(dāng)于: if(e1)if(e2)e=e4; elsee=e5; elseif(e3)e=e4; elsee=e5;

條件運(yùn)算符常用來計算最大值和最小值、或絕對值，如：

max=a>b?a:b;min=a<b?a:b;abs=x>=0?x：-x;30前節(jié)的符號函數(shù)可用下面條件表達(dá)式的嵌套表示，如：

signx=x>0?1:x<0?:-1:0;x為正數(shù)，結(jié)果為1，x為負(fù)數(shù)，結(jié)果為-1,x為零，結(jié)果為0。如果a,b同為算術(shù)型的左值變量，則下面的表達(dá)式得到a與b的最大值減去最小值，接著直接除以480。運(yùn)算的結(jié)果依然是左值表達(dá)式。 （a>b?a:b-=a<b?a:b）/=480;

三目運(yùn)算符表達(dá)式e1?e2:e3本質(zhì)上是語句"if(e1)e=e2;elsee=e3;“的一個洗練描述，僅在簡單場所替代雙路分支語句，其中e表示該表達(dá)式的結(jié)果。31五、switch語句語法格式

switch語句構(gòu)成的多路順序分支選擇是一種簡捷的結(jié)構(gòu)控制形式。switch語句的語法格式如下所示，方括號包括的內(nèi)容表示可以省略的項(xiàng)目，break關(guān)鍵字用于退出switch控制體。break關(guān)鍵字僅用于終止當(dāng)前的switch控制體即控制跳轉(zhuǎn)到緊隨其后的后續(xù)語句。

switch語句的表達(dá)式要求是整型(含字符型或枚舉型)不能是浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)。整型常數(shù)表達(dá)式為編譯階段可以靜態(tài)求值的整數(shù)構(gòu)成的表達(dá)式，相當(dāng)于case語句的入口。最后一個分支可省略break語句?？捎胓oto

語句把控制轉(zhuǎn)向嵌套結(jié)構(gòu)的外層的標(biāo)號處。32

switch(表達(dá)式）

{case整型常數(shù)表達(dá)式k：[語句序列k；break;]case整型常數(shù)表達(dá)式j(luò)：語句序列j；[break;]case整型常數(shù)表達(dá)式i：語句序列i；[return語句;]......case整型常數(shù)表達(dá)式n：語句序列n；[goto

AfterSwitch;][default:語句序列m；break;]}[AfterSwitch：]

后續(xù)語句；

switch語句的語法格式33

switch~case開關(guān)分支的執(zhí)行流程是：

switch語句根據(jù)表達(dá)式中的值進(jìn)行分支選擇，首先計算出表達(dá)式的值，然后用其結(jié)果值與各個case后的整型常數(shù)表達(dá)式的值進(jìn)行比較判斷，測試是否相等，只要找到相等的匹配，就立即跳轉(zhuǎn)到與之匹配的語句序列中進(jìn)行計算。如果在各整型常數(shù)表達(dá)式中沒有搜索到相等的匹配，則執(zhí)行default下的語句序列或跳過switch~case控制體若此時程序沒提供default語句。

34在一個給定的switch語句中，在case語句中的整型常數(shù)表達(dá)式的值不能彼此相同，default也僅能出現(xiàn)一次。流程一經(jīng)進(jìn)入case分支中，就順序往下執(zhí)行分支中的語句，直到遇到某一分支的break或goto語句或return語句，此時退出該分支；否則，繼續(xù)往下執(zhí)行。每一個分支的先后次序不影響優(yōu)化搜尋的匹配結(jié)果。在刻意省略break的情況下，程序的運(yùn)算狀況差異很大。35在case分支下的語句序列中可以引入局部變量，但不能引入局部對象。switch的內(nèi)部語句塊新定義的變量須在某一可路過的case分支中。而if語句下的復(fù)合語句中可以引入局部變量和局部對象。在每一分支中