第04章選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)

第4章

選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)選擇結(jié)構(gòu)程序，要考慮兩個(gè)方面的問(wèn)題：一是在C語(yǔ)言中如何來(lái)表示條件，二是在C語(yǔ)言中實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)用什么語(yǔ)句。在C語(yǔ)言中表示條件，一般用關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)用if語(yǔ)句或switch語(yǔ)句。4.1關(guān)系運(yùn)算及其表達(dá)式4.2邏輯運(yùn)算及其表達(dá)式4.3if語(yǔ)句4.4switch語(yǔ)句4.5選擇結(jié)構(gòu)程序舉例良好的源程序書(shū)寫(xiě)風(fēng)格──注釋[Return]4.1關(guān)系運(yùn)算及其表達(dá)式所謂“關(guān)系運(yùn)算”實(shí)際上就是“比較運(yùn)算”，即將兩個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判定兩個(gè)數(shù)據(jù)是否符合給定的關(guān)系。例如，“a>b”中的“>”表示一個(gè)大于關(guān)系運(yùn)算。如果a的值是5，b的值是3，則大于關(guān)系運(yùn)算“>”的結(jié)果為“真”，即條件成立；如果a的值是2，b的值是3，則大于關(guān)系運(yùn)算“>”的結(jié)果為“假”，即條件不成立。

4.1.1關(guān)系運(yùn)算符及其優(yōu)先次序1．關(guān)系運(yùn)算符C語(yǔ)言提供6種關(guān)系運(yùn)算符：<(小于),<=(小于或等于),>(大于),>=(大于或等于),==(等于),!=(不等于)注意：在Ｃ語(yǔ)言中，“等于”關(guān)系運(yùn)算符是雙等號(hào)“==”，而不是單等號(hào)“=”（賦值運(yùn)算符）。

2．優(yōu)先級(jí)（1）在關(guān)系運(yùn)算符中，前4個(gè)優(yōu)先級(jí)相同，后2個(gè)也相同，且前4個(gè)高于后2個(gè)。（2）與其它種類運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)關(guān)系關(guān)系運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)，低于算術(shù)運(yùn)算符，但高于賦值運(yùn)算符。4.1.2關(guān)系表達(dá)式1．關(guān)系表達(dá)式的概念

所謂關(guān)系表達(dá)式是指，用關(guān)系運(yùn)算符將兩個(gè)表達(dá)式連接起來(lái)，進(jìn)行關(guān)系運(yùn)算的式子。例如，下面的關(guān)系表達(dá)式都是合法的：a>b，a+b>c-d，(a=3)<=(b=5)，'a'>='b'，(a>b)==(b>c)2．關(guān)系表達(dá)式的值——邏輯值（非“真”即“假”）。

由于Ｃ語(yǔ)言沒(méi)有邏輯型數(shù)據(jù)，所以用整數(shù)“１”表示“邏輯真”，用整數(shù)“０”表示“邏輯假”。例如，假設(shè)num1=3，num2=4，num3=5，則：（1）num1>num2的值=0。（2）(num1>num2)!=num3的值=1。（3）num1<num2<num3的值=1。思考題：任意改變num1或num2的值，會(huì)影響整個(gè)表達(dá)式的值嗎？為什么？（4）(num1<num2)+num3的值=6，因?yàn)閚um1<num2的值=1，1+5=6。再次強(qiáng)調(diào)：C語(yǔ)言用整數(shù)“1”表示“邏輯真”，用整數(shù)“0”表示“邏輯假”。所以，關(guān)系表達(dá)式的值，還可以參與其它種類的運(yùn)算，例如算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等。[Return]4.2邏輯運(yùn)算及其表達(dá)式關(guān)系表達(dá)式只能描述單一條件，例如“x>=0”。如果需要描述“x>=0”、同時(shí)“x<10”，就要借助于邏輯表達(dá)式了。

4.2.1邏輯運(yùn)算及其優(yōu)先次序１．邏輯運(yùn)算符及其運(yùn)算規(guī)則（1）C語(yǔ)言提供三種邏輯運(yùn)算符：&& 邏輯與（相當(dāng)于“同時(shí)”）|| 邏輯或（相當(dāng)于“或者”）! 邏輯非（相當(dāng)于“否定”）例如，下面的表達(dá)式都是邏輯表達(dá)式：(x>=0)&&(x<10)，(x<1)||(x>5)，!(x==0)， (year%4==0)&&(year%100!=0)||(year%400==0)（2）運(yùn)算規(guī)則1）&&：當(dāng)且僅當(dāng)兩個(gè)運(yùn)算量的值都為“真”時(shí)，運(yùn)算結(jié)果為“真”，否則為“假”。2）||：當(dāng)且僅當(dāng)兩個(gè)運(yùn)算量的值都為“假”時(shí)，運(yùn)算結(jié)果為“假”，否則為“真”。3）!：當(dāng)運(yùn)算量的值為“真”時(shí)，運(yùn)算結(jié)果為“假”；當(dāng)運(yùn)算量的值為“假”時(shí)，運(yùn)算結(jié)果為“真”。例如，假定x=5，則(x>=0)&&(x<10)的值為“真”，(x<-1)||(x>5)的值為“假”。2．邏輯運(yùn)算符的運(yùn)算優(yōu)先級(jí)（1）邏輯非的優(yōu)先級(jí)最高，邏輯與次之，邏輯或最低，即：！（非）→&&（與）→||（或）（2）與其它種類運(yùn)算符的優(yōu)先關(guān)系！→算術(shù)運(yùn)算→關(guān)系運(yùn)算→&&→||→賦值運(yùn)算4.2.2邏輯表達(dá)式1．邏輯表達(dá)式的概念所謂邏輯表達(dá)式是指，用邏輯運(yùn)算符將1個(gè)或多個(gè)表達(dá)式連接起來(lái)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算的式子。在C語(yǔ)言中，用邏輯表達(dá)式表示多個(gè)條件的組合。例如，(year%4==0)&&(year%100!=0)||(year%400==0)就是一個(gè)判斷一個(gè)年份是否是閏年的邏輯表達(dá)式。邏輯表達(dá)式的值也是一個(gè)邏輯值（非“真”即“假”）。2．邏輯量的真假判定──０和非０Ｃ語(yǔ)言用整數(shù)“１”表示“邏輯真”、用“０”表示“邏輯假”。但在判斷一個(gè)數(shù)據(jù)的“真”或“假”時(shí)，卻以０和非０為根據(jù)：如果為０，則判定為“邏輯假”；如果為非０，則判定為“邏輯真”。例如，假設(shè)num=12，則：！num的值=０，num>=1＆＆num<=31的值=１，num||num>31的值=1。3．說(shuō)明（1）邏輯運(yùn)算符兩側(cè)的操作數(shù)，除可以是０和非０的整數(shù)外，也可以是其它任何類型的數(shù)據(jù)，如實(shí)型、字符型等。（2）在計(jì)算邏輯表達(dá)式時(shí)，只有在必須執(zhí)行下一個(gè)表達(dá)式才能求解時(shí)，才求解該表達(dá)式（即并不是所有的表達(dá)式都被求解）。換句話說(shuō)：1）對(duì)于邏輯與運(yùn)算，如果第一個(gè)操作數(shù)被判定為“假”，系統(tǒng)不再判定或求解第二操作數(shù)。2）對(duì)于邏輯或運(yùn)算，如果第一個(gè)操作數(shù)被判定為“真”，系統(tǒng)不再判定或求解第二操作數(shù)。例如，假設(shè)n1、n2、n3、n4、x、y的值分別為1、2、3、4、1、1，則求解表達(dá)式“(x=n1>n2)&&(y=n3>n4)”后，x的值變?yōu)椋?，而y的值不變，仍等于1！

[Return]4.3if語(yǔ)句和條件運(yùn)算符4.3.1if語(yǔ)句[案例4.1]輸入任意三個(gè)整數(shù)num1、num2、num3，求三個(gè)數(shù)中的最大值。

/*案例代碼文件名：AL4_1.C。*/

/*功能：說(shuō)明if語(yǔ)句的格式。*/

main()

{intnum1,num2,num3,max;

printf("Pleaseinputthreenumbers:");

scanf("%d,%d,%d",&num1,&num2,&num3);

if(num1>num2)

max=num1;

else

max=num2;

if(num3>max)

max=num3;

printf("Thethreenumbersare:%d,%d,%d\n",num1,num2,num3);

printf("max=%d\n",max);

}

[程序演示]程序運(yùn)行情況如下：

Pleaseinputthreenumbers:11,22,18↙Thethreenumbersare:11,22,18max=22本案例中的第1個(gè)if語(yǔ)句，可優(yōu)化為如下不帶else子句的形式：max=num1;if(num2>max)max=num2;這種優(yōu)化形式的基本思想是：首先取一個(gè)數(shù)預(yù)置為max（最大值），然后再用max依次與其余的數(shù)逐個(gè)比較，如果發(fā)現(xiàn)有比max大的，就用它給max重新賦值，比較完所有的數(shù)后，max中的數(shù)就是最大值。這種方法，對(duì)從3個(gè)或3個(gè)以上的數(shù)中找最大值的處理，非常有效。請(qǐng)讀者仔細(xì)體會(huì)。

[案例4.2]輸入任意三個(gè)數(shù)num1、num2、num3，按從小到大的順序排序輸出。/*案例代碼文件名：AL4_2.C。*/main(){intnum1,num2,num3,temp;printf("Pleaseinputthreenumbers:");scanf("%d,%d,%d",&num1,&num2,&num3);if(num1>num2){temp=num1;num1=num2;num2=temp;}if(num2>num3){temp=num2;num2=num3;num3=temp;}if(num1>num2){temp=num1;num1=num2;num2=temp;}printf("Threenumbersaftersorted:%d,%d,%d\n",num1,num2,num3);} [程序演示]

程序運(yùn)行情況如下：Pleaseinputthreenumbers:11,22,18↙Threenumbersaftersorted:11,18,22

1．if語(yǔ)句的一般格式

if(表達(dá)式){語(yǔ)句組1;}[else{語(yǔ)句組2;}]（1）if語(yǔ)句中的“表達(dá)式”必須用“(”和“)”括起來(lái)。（2）else子句（可選）是if語(yǔ)句的一部分，必須與if配對(duì)使用，不能單獨(dú)使用。（3）當(dāng)if和else下面的語(yǔ)句組，僅由一條語(yǔ)句構(gòu)成時(shí)，也可不使用復(fù)合語(yǔ)句形式（即去掉花括號(hào)）。

2．if語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程（1）缺省else子句時(shí)當(dāng)“表達(dá)式”的值不等于0（即判定為“邏輯真”）時(shí)，則執(zhí)行語(yǔ)句組1，否則直接轉(zhuǎn)向執(zhí)行下一條。如圖4-1(a)所示。（2）指定else子句時(shí)當(dāng)“表達(dá)式”的值不等于0（即判定為“邏輯真”）時(shí)，則執(zhí)行語(yǔ)句組1，然后轉(zhuǎn)向下一條語(yǔ)句；否則，執(zhí)行語(yǔ)句組2。如圖4-1(b)所示。3．if語(yǔ)句的嵌套與嵌套匹配原則if語(yǔ)句允許嵌套。所謂if語(yǔ)句的嵌套是指，在“語(yǔ)句組1”或（和）“語(yǔ)句組2”中，又包含有if語(yǔ)句的情況。if語(yǔ)句嵌套時(shí)，else子句與if的匹配原則：與在它上面、距它最近、且尚未匹配的if配對(duì)。為明確匹配關(guān)系，避免匹配錯(cuò)誤，強(qiáng)烈建議：將內(nèi)嵌的if語(yǔ)句，一律用花括號(hào)括起來(lái)。[案例4.3]寫(xiě)一程序，從鍵盤(pán)上輸入1年份year（4位十進(jìn)制數(shù)），判斷其是否閏年。閏年的條件是：能被4整除、但不能被100整除，或者能被400整除。算法設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）如果Ｘ能被Ｙ整除，則余數(shù)為０，即如果Ｘ％Ｙ的值等于０，則表示Ｘ能被Ｙ整除?。?）首先將是否閏年的標(biāo)志leap預(yù)置為0（非閏年），這樣僅當(dāng)year為閏年時(shí)將leap置為1即可。這種處理兩種狀態(tài)值的方法，對(duì)優(yōu)化算法和提高程序可讀性非常有效，請(qǐng)讀者仔細(xì)體會(huì)。參考程序如下：/*案例代碼文件名：AL4_3.C。*//*功能：說(shuō)明if語(yǔ)句的嵌套格式和用法。*/main(){intyear,leap=0; /*leap=0：預(yù)置為非閏年*/printf("Pleaseinputtheyear:");scanf("%d",&year);

if(year%4==0){if(year%100!=0)leap=1;}else{if(year%400==0)leap=1;}if(leap)printf("%disaleapyear.\n",year);elseprintf("%disnotaleapyear.\n",year);} [程序演示]利用邏輯運(yùn)算能描述復(fù)雜條件的特點(diǎn)，可將上述程序優(yōu)化如下：main(){intyear;printf("Pleaseinputtheyear:");scanf("%d",&year);if((year%4==0&&year%100!=0)||(year%400==0))printf("%disaleapyear.\n",year);elseprintf("%disnotaleapyear.\n",year);}4．說(shuō)明（1）if后面的“表達(dá)式”，除常見(jiàn)的關(guān)系表達(dá)式或邏輯表達(dá)式外，也允許是其它類型的數(shù)據(jù)，如整型、實(shí)型、字符型等。（2）if語(yǔ)句允許嵌套，但嵌套的層數(shù)不宜太多。在實(shí)際編程時(shí)，應(yīng)適當(dāng)控制嵌套層數(shù)(2～3層)。（3）“語(yǔ)句組1”和“語(yǔ)句組2”，可以只包含一個(gè)簡(jiǎn)單語(yǔ)句，也可以是復(fù)合語(yǔ)句。務(wù)必牢記：不管是簡(jiǎn)單語(yǔ)句，還是復(fù)合語(yǔ)句中的各個(gè)語(yǔ)句，每個(gè)語(yǔ)句后面的分號(hào)必不可少！例如，[案例4.1]中的：if(num1>num2)max=num1;elsemax=num2;語(yǔ)句：if行后面的賦值語(yǔ)句“max=num1;”分號(hào)不能省略。但不要誤認(rèn)為if和else是2個(gè)獨(dú)立的語(yǔ)句，它們都屬于if語(yǔ)句中的一部分，else是if語(yǔ)句的子句。4.3.2條件運(yùn)算符1．一般格式：表達(dá)式1？表達(dá)式2：表達(dá)式3條件表達(dá)式中的“表達(dá)式1”、“表達(dá)式2”、“表達(dá)式3”的類型，可以各不相同。2．運(yùn)算規(guī)則如果“表達(dá)式1”的值為非0(即邏輯真)，則運(yùn)算結(jié)果等于“表達(dá)式2”的值；否則，運(yùn)算結(jié)果等于“表達(dá)式3”的值。如圖4-2所示。3．運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)與結(jié)合性條件運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)，高于賦值運(yùn)算符，但低于關(guān)系運(yùn)算符和算術(shù)運(yùn)算符。其結(jié)合性為“從右到左”（即右結(jié)合性）。

[例4.4]從鍵盤(pán)上輸入一個(gè)字符，如果它是大寫(xiě)字母，則把它轉(zhuǎn)換成小寫(xiě)字母輸出；否則，直接輸出。/*案例文件名：AL4_4.C*/main(){charch;printf("Inputacharacter:");scanf("%c",&ch);ch=(ch>='A'&&ch<='Z')?(ch+32):ch;printf("ch=%c\n",ch);} [程序演示]

[Return]4.4switch語(yǔ)句C語(yǔ)言提供了switch語(yǔ)句直接處理多分支選擇。[案例4.5]從鍵盤(pán)上輸入一個(gè)百分制成績(jī)score，按下列原則輸出其等級(jí)：score≥90，等級(jí)為A；80≤score<90，等級(jí)為B；70≤score<80，等級(jí)為C；60≤score<70，等級(jí)為D；score<60，等級(jí)為E。

/*案例代碼文件名：AL4_5.C。*/

main()

{intscore,grade;

printf(“Inputascore(0~100):”);

scanf(“%d”,&score);

grade=score/10;/*將成績(jī)整除10，轉(zhuǎn)化成switch語(yǔ)句中的case標(biāo)號(hào)*/

switch(grade){case10:case9:printf(“grade=A\n”);break; case8:printf("grade=B\n");break;case7:printf("grade=C\n");break;case6:printf("grade=D\n");break;case5:case4:case3:case2:case1:case0:printf(“grade=E\n”);break;default:printf(“Thescoreisoutofrange!\n”); }

} [程序演示]程序運(yùn)行情況如下：Inputascore(0~100):85↙grade=B

1．switch語(yǔ)句的一般形式switch(表達(dá)式){case常量表達(dá)式1：語(yǔ)句組；break；case常量表達(dá)式2：語(yǔ)句組；break;......case常量表達(dá)式ｎ：語(yǔ)句組；break；[default：語(yǔ)句組；[break;]] }

2．執(zhí)行過(guò)程（1）當(dāng)switch后面“表達(dá)式”的值，與某個(gè)case后面的“常量表達(dá)式”的值相同時(shí)，就執(zhí)行該case后面的語(yǔ)句（組）；當(dāng)執(zhí)行到break語(yǔ)句時(shí)，跳出switch語(yǔ)句，轉(zhuǎn)向執(zhí)行switch語(yǔ)句的下一條。（2）如果沒(méi)有任何一個(gè)case后面的“常量表達(dá)式”的值，與“表達(dá)式”的值匹配，則執(zhí)行default后面的語(yǔ)句（組）。然后，再執(zhí)行switch語(yǔ)句的下一條。3．說(shuō)明（1）switch后面的“表達(dá)式”，可以是int、char和枚舉型中的一種。（2）每個(gè)case后面“常量表達(dá)式”的值，必須各不相同，否則會(huì)出現(xiàn)相互矛盾的現(xiàn)象（即對(duì)表達(dá)式的同一值，有兩種或兩種以上的執(zhí)行方案）。（3）case后面的常量表達(dá)式僅起語(yǔ)句標(biāo)號(hào)作用，并不進(jìn)行條件判斷。系統(tǒng)一旦找到入口標(biāo)號(hào)，就從此標(biāo)號(hào)開(kāi)始執(zhí)行，不再進(jìn)行標(biāo)號(hào)判斷，所以必須加上break語(yǔ)句，以便結(jié)束switch語(yǔ)句。思考題：如果去掉[案例4.5]程序中的所有break語(yǔ)句，且輸入的成績(jī)?yōu)?5，輸出會(huì)如何？（4）各case及default子句的先后次序，不影響程序執(zhí)行結(jié)果。（5）多個(gè)case子句，可共用同一語(yǔ)句（組）。例如，在[案例4.5]中的“case10:”和“case9:”共用語(yǔ)句“printf("grade=A\n");break;”，“case5:”~“case0:”共用語(yǔ)句“printf("grade=E\n");break;”。（6）用switch語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)的多分支結(jié)構(gòu)程序，完全可以用if語(yǔ)句或if語(yǔ)句的嵌套來(lái)實(shí)現(xiàn)。[Return]4.5選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)舉例[案例4.6]求一元二次方程ax2+bx+c=0的解（a≠0）。

/*案例代碼文件名：AL4_6.C。*/

/*功能：求一元二次方程的解。*/

#include"math.h"

main()

{floata,b,c,disc,x1,x2,p,q;

scanf(“%f,%f,%f”,&a,&b,&c);

disc=b*b-4*a*c;

if(fabs(disc)<=1e-6) /*fabs()：求絕對(duì)值庫(kù)函數(shù)*/

printf(“x1=x2=%7.2f\n”,-b/(2*a)); /*輸出兩個(gè)相等的實(shí)根*/

else

{if(disc>1e-6)

{x1=(-b+sqrt(disc))/(2*a); /*求出兩個(gè)不相等的實(shí)根*/

x2=(-b-sqrt(disc))/(2*a);

printf("x1=%7.2f,x2=%7.2f\n",x1,x2);

}

else

{p=-b/(2*a); /*求出兩個(gè)共軛復(fù)根*/

q=sqrt(fabs(disc))/(2*a);

printf(“x1=%7.2f+%7.2fi\n“,p,q); /*輸出兩個(gè)共軛復(fù)根*/

printf(”x2=%7.2f-%7.2fi\n“,p,q);

}

}

} [程序演示]

說(shuō)明：由于實(shí)數(shù)在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)時(shí)，經(jīng)常會(huì)有一些微小誤差，所以本案例判斷disc是否為0的方法是：判斷disc的絕對(duì)值是否小于一個(gè)很小的數(shù)（例如10-6）。

思考題：如果將系數(shù)a、b、c定義成整數(shù)，能否直接判斷disc是否等于0？

[案例4.7]已知某公司員工的保底薪水為500，某月所接工程的利潤(rùn)profit（整數(shù)）與利潤(rùn)提成的關(guān)系如下（計(jì)量單位：元）：profit≤1000 沒(méi)有提成；1000＜profit≤2000 提成10%；2000＜profit≤5000 提成15%；5000＜profit≤10000 提成20%；10000＜profit 提成25%。算法設(shè)計(jì)要點(diǎn)：為使用switch語(yǔ)句，必須將利潤(rùn)profit與提成的關(guān)系，轉(zhuǎn)換成某些整數(shù)與提成的關(guān)系。分析本題可知，提成的變化點(diǎn)都是1000的整數(shù)倍（1000、2000、5000、……），如果將利潤(rùn)profit整除1000，則當(dāng)：profit≤1000 對(duì)應(yīng)0、11000＜profit≤2000 對(duì)應(yīng)1、22000＜profit≤5000 對(duì)應(yīng)2、3、4、55000＜profit≤10000 對(duì)應(yīng)5、6、7、8、9、1010000＜profit 對(duì)應(yīng)10、11、12、……為解決相鄰兩個(gè)區(qū)間的重疊問(wèn)題，最簡(jiǎn)單的方法就是：利潤(rùn)profit先減1（最小增量），然后再整除1000即可：profit≤1000 對(duì)應(yīng)01000＜profit≤2000 對(duì)應(yīng)12000＜profit≤5000 對(duì)應(yīng)2、3、45000＜profit≤10000 對(duì)應(yīng)5、6、7、8、910000＜profit 對(duì)應(yīng)10、11、12、……/*案例代碼文件名：AL4_7.C。*/main(){longprofit;intgrade;floatsalary=500;printf("Inputprofit:");scanf("%ld",&profit);grade=(profit–1)/1000; /*將利潤(rùn)-1、再整除1000，轉(zhuǎn)化成switch語(yǔ)句中的case標(biāo)號(hào)*/switch(grade){case0:break; /*profit≤1000*/case1:salary+=profit*0.1;break; /*1000＜profit≤2000*/case2:case3:case4:salary+