第3章順序與分支結(jié)構(gòu)3.1程序結(jié)構(gòu)框圖3.2順序結(jié)構(gòu)3.3二分支結(jié)構(gòu)3.4多分支結(jié)構(gòu)3.5分支結(jié)構(gòu)的綜合示例本章小結(jié)

3.1程序結(jié)構(gòu)框圖

3.1.1算法的表示程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是算法。那什么是算法?算法就是求解實(shí)際問題的步驟。有了正確有效的算法，就可以用計(jì)算機(jī)語言編寫程序，解決實(shí)際問題。算法可采用自然語言、流程圖或N-S圖來描述。

1.自然語言描述

例3-1從鍵盤輸入3個數(shù)，按由小到大的順序輸出。

解題思路從鍵盤輸入的3個數(shù)值必須用3個變量來保存，設(shè)3個變量為x、y、z。3個數(shù)按由小到大的順序輸出，則必須將數(shù)據(jù)兩兩比較，在比較的過程中，始終保持變量x最小，變量z的值最大，如果不滿足此條件，則將比較的兩變量互相交換其值。設(shè)中間變量為t。

算法步驟如下：

①輸入3個數(shù)，其值分別賦給3個變量x、y、z；

②?x、y進(jìn)行比較，如果x大于y，通過t交換x、y的值；

③?x、z進(jìn)行比較，如果x大于z，通過t交換x、z的值；

④?y、z進(jìn)行比較，如果y大于z，通過t交換y、z的值；

⑤按x、y、z的順序輸出其變量的值。

2.流程圖

流程圖是一種傳統(tǒng)的算法描述方法，它用幾種不同的幾何圖來代表不同性質(zhì)的操作，用流程線來指示算法的執(zhí)行方向。用流程圖表示的算法簡單直觀，容易轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的語言

程序。

圖3-1所示為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(InternationalStandardOrganization，ISO)規(guī)定的一些常用流程圖符號。這些符號已為各國普遍采用。圖3-1常用的流程圖符號

例3-2將例3-1中的算法用流程圖表示。

流程圖如圖3-2所示。圖3-2例3-1的算法流程圖

3.?N-S圖

N-S圖是程序算法的另一種圖形表示，它是由美國人I.Nassi和B.Shneiderman共同提出來的，其依據(jù)是：因?yàn)槿魏嗡惴ǘ际怯身樞蚪Y(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)這3種結(jié)構(gòu)所組成的，所以可以不需要各結(jié)構(gòu)之間的流程線，全部算法寫在一個矩形框內(nèi)，矩形框內(nèi)由順序、分支、循環(huán)3種結(jié)構(gòu)組成。三種基本結(jié)構(gòu)的N-S圖如圖3-3所示。圖3-33種基本結(jié)構(gòu)的N-S圖

例3-3將例3-1中的算法用N-S圖表示。

N-S圖如圖3-4所示。圖3-4例3-1的N-S圖

3.1.2結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的基本思想是：任何程序都由3種基本結(jié)構(gòu)組成，這3種基本結(jié)構(gòu)如下：

(1)順序結(jié)構(gòu)：按照語句出現(xiàn)的先后順序依次執(zhí)行的。

(2)分支結(jié)構(gòu)：根據(jù)給定條件進(jìn)行判斷，選擇其中的一個分支執(zhí)行。

(3)循環(huán)結(jié)構(gòu)：根據(jù)某一個條件成立與否來決定是否重復(fù)執(zhí)行某一部分操作，反復(fù)執(zhí)行的部分稱為循環(huán)體。

循環(huán)結(jié)構(gòu)有以下兩種類型：

①當(dāng)型(while型)循環(huán)結(jié)構(gòu)：當(dāng)條件滿足時，重復(fù)執(zhí)行某一操作。

②直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)：先執(zhí)行循環(huán)體操作，再判斷條件，如果條件滿足，則繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體操作，直到條件不滿足時，才退出循環(huán)，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體后面的語句。

由上面3種基本結(jié)構(gòu)，可以看出結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：

①只有一個入口和一個出口；

②程序中不能有無窮循環(huán)(死循環(huán))；

③程序中不能有在任何條件下都執(zhí)行不到的語句(死語句)。

3.1.3復(fù)合語句

將若干語句用一對花括號括起來的語句，稱為復(fù)合語句。如

{

y=x++;

printf("%d%d",x,y);

}

復(fù)合語句在邏輯上相當(dāng)于一個單一語句，在流程控制結(jié)構(gòu)，如if結(jié)構(gòu)、for結(jié)構(gòu)、while結(jié)構(gòu)中經(jīng)常用到。復(fù)合語句在書寫時采用向右縮進(jìn)的方式，語句組相對于花括號向右縮進(jìn)一個制表位。

3.2順序結(jié)構(gòu)

順序結(jié)構(gòu)是最基本、最簡單的程序結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)中，各語句按照代碼的書寫順序，自上而下地逐條執(zhí)行，沒有任何條件判斷或循環(huán)操作，每個語句都被執(zhí)行一遍，且只執(zhí)行一次。

例3-4已知長方形的長和寬，計(jì)算其周長和面積。

解題思路輸入長方形的長和寬并用兩個變量保存，設(shè)兩個變量分別為length、width，然后利用公式計(jì)算長方形的周長和面積，周長和面積也分別用兩個變量perimeter、area

表示。

算法步驟如下：

(1)輸入兩個數(shù)，其值分別賦給length、width；

(2)根據(jù)公式計(jì)算長方形的周長，并將其值賦給perimeter；

(3)根據(jù)公式計(jì)算長方形的面積，并將其值賦給area；

(4)輸出perimeter和area。

3.3二分支結(jié)構(gòu)

二分支結(jié)構(gòu)就是判定給定的條件是否滿足，根據(jù)判定的結(jié)果(真或假)決定執(zhí)行給出的兩種操作之一。用if語句可以構(gòu)成分支結(jié)構(gòu)，if語句可以根據(jù)不同的條件，選擇不同的執(zhí)行語句。先來看這樣一個問題，計(jì)算分段函數(shù)：

求解問題的流程如下：

(1)輸入x；

(2)如果x≥0，則y=x?-?5；否則y=5/x；

(3)輸出y的值。

要完成該問題的計(jì)算，顯然程序的流程必須由x的值確定。像這樣的流程(根據(jù)某個變量或表達(dá)式的值做出判定，以決定執(zhí)行某個模塊和跳過某個模塊)，就需要選擇語句。

3.3.1if-else二分支選擇語句

若表達(dá)式為非0(即條件判斷為真)，則執(zhí)行if后面的語句1，而不執(zhí)行語句2；否則(即條件判斷為假)，越過語句1，執(zhí)行else后面的語句2。if-else的N-S圖如圖3-5所示。其中的語句1、語句2都是單一的邏輯語句，若語句1、語句2不是單一的邏輯語句，則必須用花括號括起來形成復(fù)合語句。

在條件控制語句中，人們習(xí)慣把圓括號內(nèi)的表達(dá)式叫作條件，其中if和else是關(guān)鍵字。

圖3-5if-else的N-S圖

使用if-else語句時的注意事項(xiàng)如下：

(1)?if語句中的條件一般是條件表達(dá)式或邏輯表達(dá)式，它們必須放在圓括號內(nèi)。

(2)因?yàn)镃語言中沒有邏輯型變量，這里只是測試表達(dá)式的值是否為0，所以可以將

if(表達(dá)式!=0)

簡化為

if(表達(dá)式)

(3)?if或else后的語句可以是一個簡單語句，也可以是由幾個簡單語句組成的復(fù)合語句。若是復(fù)合語句，則必須用花括號括起來。

(4)要注意賦值運(yùn)算符(=)與關(guān)系運(yùn)算符(==)的區(qū)別。

幾種常見的if表達(dá)式的寫法如下：

①?if(!a)：判斷變量a的值是否為0。

②?if(x>=0&&x<=10)：當(dāng)x位于區(qū)間[0，10]上，邏輯表達(dá)式為真。

③?if(x>0，y>10)：括號內(nèi)為逗號表達(dá)式，故最后一個表達(dá)式(y>10)的值是整個條件表達(dá)式的值。若表達(dá)式y(tǒng)>10成立，則if的條件為真。

④?if(x>0||y<10)：只要一個關(guān)系表達(dá)式成立，if的條件為真。

例3-5求兩個整數(shù)x、y中較大的數(shù)，并賦給變量max。

解題思路x、y值由輸入函數(shù)輸入，根據(jù)其大小進(jìn)行判斷，較大的數(shù)賦給max變量。其N-S圖如圖3-6所示。圖3-6例3-5的N-S圖

3.3.2不平衡if結(jié)構(gòu)

缺少else分支的二分支結(jié)構(gòu)，稱為不平衡if結(jié)構(gòu)。不平衡if結(jié)構(gòu)的基本形式如下：

if(表達(dá)式)語句;

若表達(dá)式為非0(即條件判斷為“真”)，則執(zhí)行if后面的語句；否則(即條件判斷為“假”)，順序執(zhí)行if語句的下一條語句。不平衡if結(jié)構(gòu)的N-S圖如圖3-7所示。

圖3-7不平衡if結(jié)構(gòu)的N-S圖

例3-6從鍵盤輸入3個整數(shù)，按由小到大的順序輸出。

解題思路輸入3個整數(shù)x、y、z，兩兩比較，始終保持x的值最小，z的值最大，不滿足此條件，則將其值進(jìn)行交換。N-S圖如圖3-8所示。圖3-8例3-6的N-S圖

例3-7求一元二次方程ax2?+?bx?+?c?=?0(a不為0)的解。

解題思路對于任意輸入的3個數(shù)a、b、c(a不等于0)，有這樣3種可能：

(1)若b2?-?4ac>0，則方程有兩個不相等的實(shí)根。

(2)若b2?-?4ac=0，則方程有兩個相等的實(shí)根。

(3)若b2?-?4ac<0，則方程有兩個復(fù)數(shù)根。

3.3.3if語句的嵌套

C語言允許if語句嵌套使用。通常，if語句的嵌套有兩種結(jié)構(gòu)：不平衡if嵌套結(jié)構(gòu)和多分支嵌套結(jié)構(gòu)。本小節(jié)介紹不平衡if嵌套結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，多分支嵌套結(jié)構(gòu)的內(nèi)容將在后面小節(jié)介紹。

在這種形式的if嵌套結(jié)構(gòu)中，若表達(dá)式1為“假”，則跳過花括號中的所有語句，去執(zhí)行該復(fù)合語句下面的語句；若表達(dá)式1為“真”，則進(jìn)一步去判斷表達(dá)式11，若表達(dá)式11也為“真”，則執(zhí)行語句11，然后越過else子句，去執(zhí)行該復(fù)合語句下面的語句，若表達(dá)式11為“假”，則跳過語句11，而去執(zhí)行語句12，然后去執(zhí)行該復(fù)合語句下面的語句。

其執(zhí)行流程的N-S圖如圖3-9所示。

圖3-9不平衡if嵌套結(jié)構(gòu)的N-S圖

例3-8從鍵盤接收一整數(shù)x，判斷x是否含有因子5的正整數(shù)，如有，則輸出“YES”，否則輸出“NO”。

3.4多分支結(jié)構(gòu)

3.4.1if-else多分支語句二分支if語句中，若二分支中的語句1或語句2也是一個分支結(jié)構(gòu)，則整個結(jié)構(gòu)稱為分支嵌套結(jié)構(gòu)。采用多層嵌套可以實(shí)現(xiàn)多分支結(jié)構(gòu)。

分支結(jié)構(gòu)中，若表達(dá)式1的值不為0，則執(zhí)行語句1，然后越過所有的else子句，去執(zhí)行整個if語句的下一個語句。若表達(dá)式1的值為0，則判斷表達(dá)式2的值是否為0，若其值不為0，則執(zhí)行語句2，然后越過它下面的所有else子句，去執(zhí)行整個if語句下的語句；若表達(dá)式2的值為0，則再判斷下一個if語句的條件表達(dá)式。若表達(dá)式1，表達(dá)式2，…，表達(dá)式n的結(jié)果都為0，則執(zhí)行語句n+1。其執(zhí)行流程如圖3-12所示。

圖3-10多分支嵌套結(jié)構(gòu)的流程

例3-9計(jì)算下列分段函數(shù)的值。

N-S圖如圖3-11所示。

圖3-11例3-9的算法N-S圖

在if嵌套語句中，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)。

(1)?else語句要有if語句與之匹配，在同一個模塊內(nèi)，else總是與其前面最近的、沒有匹配過的if語句相匹配。

(2)?if后的表達(dá)式可以是關(guān)系表達(dá)式、邏輯表達(dá)式。if和else關(guān)鍵字后的語句可以是單語句，也可以是復(fù)合語句，這與單if語句相同。

例3-10從鍵盤輸入一學(xué)生成績，判斷學(xué)生成績等級。如果成績在90～100，等級為“A”；成績在80～89，等級為“B”；成績在70～79，等級為“C”；成績在60～69，等級為“D”；成績小于60，等級為“E”。

3.4.2switch語句

switch語句將一個表達(dá)式的值與多個常量表達(dá)式的值一一進(jìn)行比較，如果相等，則與之相應(yīng)的語句便會被執(zhí)行。

switch語句的一般形式如下：

其中，語句序列稱為switch語句的子語句；switch語句中的表達(dá)式稱為開關(guān)控制表達(dá)式。方括號內(nèi)的語句可缺省。

switch語句的執(zhí)行過程如下：

(1)計(jì)算switch語句后面表達(dá)式的值。

(2)逐個比較表達(dá)式的值與case后面常量表達(dá)式的值是否相等。

(3)當(dāng)表達(dá)式的值與常量表達(dá)式i的值相等時，就轉(zhuǎn)去執(zhí)行語句序列i的各個語句，若語句序列i后有break語句，則終止switch語句，繼續(xù)執(zhí)行整個switch語句后的下一條語句；當(dāng)語句序列i后無break語句，則會順序執(zhí)行語句序列i+1，i+2，…，直到遇到break語句或語句序列n+1為止，然后繼續(xù)執(zhí)行整個switch語句后的下一條語句。如果沒有一個常量表達(dá)式的值與switch語句表達(dá)式的值相等，則執(zhí)行語句n+1后，繼續(xù)執(zhí)行整個switch語句后的下一條語句。

在不考慮break語句的情況下，switch語句一般形式的執(zhí)行流程如圖3-12所示。圖3-12switch語句一般形式的執(zhí)行流程圖

使用switch語句注意事項(xiàng)如下：

(1)?switch后面的表達(dá)式的值類型和常量表達(dá)式的值類型必須一致，且只能是整型、字符型或枚舉型。

(2)當(dāng)表達(dá)式的值與某個case中的常量表達(dá)式的值進(jìn)行匹配，若相等時，就執(zhí)行相應(yīng)的case后的語句序列，直到遇到break語句或到達(dá)switch語句末尾(無break語句，則入口后的語句序列順序執(zhí)行)。若匹配不成功，則執(zhí)行default后的語句。default語句是可省的，如沒有default語句，所有的匹配不成功，則不執(zhí)行case中任何語句序列，程序繼續(xù)執(zhí)行整個switch語句后的下一條語句。

(3)多個連續(xù)的case語句可以共用一個語句序列。

(4)?case后的常量表達(dá)式的值不能相等。

(5)?break的作用是改變程序在switch結(jié)構(gòu)中的執(zhí)行流程，將程序流程跳出switch語句，轉(zhuǎn)到整個switch語句后的下一條語句去執(zhí)行。

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