1、前面兩章介紹了變量、常量、表達(dá)式、語(yǔ)句等概念，若干條語(yǔ)句按照一定的順序排列可以構(gòu)成解決某個(gè)問(wèn)題的程序。C語(yǔ)言有順序程序結(jié)構(gòu)、分支程序結(jié)構(gòu)、循環(huán)程序結(jié)構(gòu)三種基本程序結(jié)構(gòu)，它們是構(gòu)成結(jié)構(gòu)化程序的基礎(chǔ)。本章重點(diǎn)闡述分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)。,3.1算法與基本程序結(jié)構(gòu),著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家沃思（N.Wirth）曾提出一個(gè)經(jīng)典公式： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法程序 這一公式說(shuō)明程序由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法兩部分構(gòu)成，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Data Structure）是數(shù)據(jù)的描述和組織形式，算法（Algorithm）是指對(duì)操作步驟的描述。編寫(xiě)程序的關(guān)鍵就在于合理地組織數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)算法。,3.1.1算法簡(jiǎn)介,1算法的定義 所謂算法，是一個(gè)有限規(guī)則的集

2、合，其中的規(guī)則描述了解決某個(gè)特定問(wèn)題的運(yùn)算序列，也就是為解決一個(gè)具體問(wèn)題而采取的確定的有限操作步驟，這里所討論的算法僅僅指計(jì)算機(jī)算法，即在計(jì)算機(jī)中能夠?qū)崿F(xiàn)的算法。 算法可劃分為數(shù)值算法和非數(shù)值算法，數(shù)值算法用于解決求數(shù)值解的問(wèn)題，如計(jì)算方程的根、計(jì)算積分等；非數(shù)值算法解決需要用分析推理、邏輯推理才能解決的問(wèn)題，如查找、排序、人工智能中的許多算法。,3.1.1算法簡(jiǎn)介,2算法的特征 計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的算法必須具備以下的特征。 有窮性。算法所包含的操作步驟應(yīng)該是有限的，并且每一步都能在合理的時(shí)間內(nèi)計(jì)算完成，否則該算法便失去實(shí)際意義。 確定性。算法的每個(gè)操作步驟描述都應(yīng)該是確定的，不允許存在二義性，不

3、能有多種理解。如條件判斷時(shí)，各分支之間不允許存在重疊。 有效性。算法中的每個(gè)操作步驟都能夠被計(jì)算機(jī)有效執(zhí)行，并且能得到確定的結(jié)果。例如，將一個(gè)整數(shù)除0便是一個(gè)無(wú)效的操作步驟。 存在零個(gè)或多個(gè)輸入。算法在執(zhí)行過(guò)程中往往需要輸入信息，但也可以沒(méi)有輸入，可以通過(guò)鍵盤(pán)、磁盤(pán)文件等設(shè)備進(jìn)行輸入。 存在若干輸出結(jié)果。算法就是對(duì)數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算或?qū)δ撤N數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具備輸出結(jié)果是必然的要求，可以向顯示器、打印機(jī)或磁盤(pán)文件等設(shè)備進(jìn)行輸出。,3.1.2算法的表示,進(jìn)行算法設(shè)計(jì)時(shí)，可以使用自然語(yǔ)言、傳統(tǒng)流程圖、NS流程圖、偽代碼等描述方法進(jìn)行描述，流程圖表示方法是常用的表示方法。 1自然語(yǔ)言描述 自然語(yǔ)言就是人們?nèi)粘?/p>

4、生活中所使用的語(yǔ)言，可以使用人類(lèi)語(yǔ)言加上數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述一個(gè)算法的實(shí)現(xiàn)，特點(diǎn)是通俗易懂，但描述不直觀、容易造成歧義。 例如用自然語(yǔ)言描述n!的求解過(guò)程，因?yàn)閚!=123n，n!可以用n次乘法來(lái)實(shí)現(xiàn)，用自然語(yǔ)言的描述步驟如下。 第一步：讀取n的值。 第二步：如果n0，提示“輸入錯(cuò)誤”，跳至第四步。 第三步：如果n0，則 1) 給存放結(jié)果的變量result和代表乘數(shù)的變量i賦初值1； 2) 計(jì)算result=result*i； 3) 將乘數(shù)變量i增加1，即i=i+1，得到下一個(gè)乘數(shù)； 4) 如果in，跳轉(zhuǎn)到2)，重復(fù)執(zhí)行2)和3)，否則執(zhí)行5)； 5) 輸出result 第四步：結(jié)束算法,3.1.2算

5、法的表示,2傳統(tǒng)流程圖描述 用自然語(yǔ)言描述算法容易產(chǎn)生歧義，對(duì)于分支和循環(huán)結(jié)構(gòu)描述不方便。流程圖采用圖形符號(hào)配合文字說(shuō)明來(lái)表示各種操作，這種方法形象直觀，易于理解。常用的流程圖符號(hào)如圖3.1所示。,3.1.2算法的表示,使用傳統(tǒng)流程圖描述的n!的算法如圖3.2所示。 傳統(tǒng)流程圖描述形象，各種操作比較直觀，不容易產(chǎn)生歧義，容易轉(zhuǎn)化為程序。缺點(diǎn)是占用的篇幅多，不太適合描述大型復(fù)雜算法。NS流程圖是對(duì)傳統(tǒng)流程圖的改進(jìn)，更適合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 。,3.1.2算法的表示,3NS流程圖描述 NS流程圖與傳統(tǒng)流程圖相比，取消流程線的使用，算法只能自上而下執(zhí)行，更適合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，NS流程圖是推薦使用的算法描

6、述工具。用NS流程圖描述的的計(jì)算能n!的算法如圖3.3所示。,圖3.3 n!算法的NS流程圖描述,3.1.3基本程序結(jié)構(gòu),1966年，Bohm和Jacopini的研究表明，所有程序都可以由順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)這三種基本結(jié)構(gòu)完成。 1) 順序結(jié)構(gòu)。是最簡(jiǎn)單的一種結(jié)構(gòu)，順序結(jié)構(gòu)中的各部分操作按照書(shū)寫(xiě)順序依次執(zhí)行，不存在任何跳轉(zhuǎn)。 2) 分支結(jié)構(gòu)。也叫選擇結(jié)構(gòu)，通過(guò)一個(gè)判斷框來(lái)描述,選擇執(zhí)行分支操作。如圖3.2所示， nn是否成立決定是否繼續(xù)循環(huán)。,3.2關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,分支結(jié)構(gòu)是三種基本結(jié)構(gòu)之一，大多數(shù)程序都會(huì)包含分支結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)根據(jù)條件判斷選擇后續(xù)執(zhí)行的分支操作。決定分支選擇的關(guān)鍵

7、條件是判斷的真假，C語(yǔ)言通過(guò)關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)條件判斷。,3.2.1關(guān)系運(yùn)算,16個(gè)關(guān)系運(yùn)算符 C語(yǔ)言中共有6個(gè)關(guān)系運(yùn)算符，它們是： 大于 = 大于或等于 小于 = 小于等于 = 等于 != 不等于 6個(gè)關(guān)系運(yùn)算符都是雙目運(yùn)算符，由關(guān)系運(yùn)算符連接兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象就構(gòu)成了關(guān)系表達(dá)式。如果運(yùn)算對(duì)象滿(mǎn)足指定的關(guān)系，則表達(dá)式的值為“真” 用1代表；反之如果不滿(mǎn)足指定的關(guān)系，則表達(dá)式的值為“假” 用0代表。,2關(guān)系運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)問(wèn)題 在6個(gè)關(guān)系運(yùn)算符中，、=、50; 當(dāng)把握不準(zhǔn)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)時(shí)，使用括號(hào)是一種明智的選擇。 在書(shū)寫(xiě)關(guān)系表達(dá)式時(shí)，應(yīng)避免在同一表達(dá)式中連續(xù)運(yùn)用多個(gè)關(guān)系運(yùn)算符，這樣的表達(dá)式容易造

8、成誤解。 例如a的值為10，則表達(dá)式20a100運(yùn)算結(jié)果為,3.2.1關(guān)系運(yùn)算,結(jié)果z被賦值為0,1,3.2.2 邏輯運(yùn)算,C語(yǔ)言中使用邏輯運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)“與”、“或”、“非”邏輯運(yùn)算。由邏輯運(yùn)算符連接的表達(dá)式構(gòu)成邏輯表達(dá)式。 13個(gè)邏輯運(yùn)算符 C語(yǔ)言中有3個(gè)邏輯運(yùn)算符： x=y=z=10; z=(x=a=b) 首先計(jì)算x=a=b，相當(dāng)于x=(a=b)，x被賦值為0，根據(jù)上面所講的規(guī)則，整個(gè)邏輯表達(dá)式運(yùn)算結(jié)束，z被賦值為0，而y=cd并未得到執(zhí)行，所以y仍保持10不變。 運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性非常復(fù)雜也非常重要，也是非常容易出錯(cuò)的地方，除了多上機(jī)實(shí)踐以外，應(yīng)避免書(shū)寫(xiě)過(guò)于復(fù)雜的邏輯表達(dá)式，可以通過(guò)括

9、號(hào)明確優(yōu)先計(jì)算的表達(dá)式。,3.3 if語(yǔ)句,C語(yǔ)言使用if語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)二路分支結(jié)構(gòu)程序，使用switch語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)多路分支結(jié)構(gòu)程序。if語(yǔ)句有不帶else的語(yǔ)句和if-else語(yǔ)句兩種形式，可組成三種分支結(jié)構(gòu)： 單分支： if(表達(dá)式)語(yǔ)句 雙分支： if(表達(dá)式)語(yǔ)句1 else語(yǔ)句2,多分支： if(表達(dá)式1)語(yǔ)句1 else if(表達(dá)式2)語(yǔ)句2 else if(表達(dá)式3)語(yǔ)句3 else if(表達(dá)式m)語(yǔ)句m else 語(yǔ)句n,3.3.1 簡(jiǎn)單if語(yǔ)句,if語(yǔ)句的基本形式為： if(表達(dá)式)語(yǔ)句 if語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)，首先計(jì)算表達(dá)式的值，表達(dá)式可以是條件表達(dá)式和邏輯表達(dá)式，也可以是普通的表達(dá)式

10、，普通表達(dá)式計(jì)算結(jié)果非0即真，如果表達(dá)式結(jié)果為真，執(zhí)行其后的語(yǔ)句，如果結(jié)果為假，則跳過(guò)其后的語(yǔ)句，直接執(zhí)行if語(yǔ)句的下一條語(yǔ)句，具體流程圖如圖3.4所示。 if語(yǔ)句中所帶的語(yǔ)句可以是單條語(yǔ)句，也可以是用一對(duì)括起來(lái)的復(fù)合語(yǔ)句。,3.3.1 簡(jiǎn)單if語(yǔ)句,【例3.1】輸入兩個(gè)整數(shù)，找出最大值。 int a,b,max; printf(Please input two integers:); scanf(%d%d, 程序運(yùn)行結(jié)果如下： Please input two ingegers:3 5 The max number is: 3 查找最大值時(shí)，先將a當(dāng)成最大值并賦值給max，然后判斷ba，如果

11、b比a大，則表達(dá)式成立，將b重新賦值給max，如果b不比a大，則max中存儲(chǔ)的a值已經(jīng)是最大值，不用重新賦值，直接輸出即可。,3.3.1 簡(jiǎn)單if語(yǔ)句,【例3.2】計(jì)算一元二次方程的根。 已知一元二次方程為ax2+bx+c=0，通過(guò)鍵盤(pán)輸入a、b、c的值，求解方程的實(shí)根。 程序的運(yùn)行結(jié)果： Please input the coefficients a,b,c: 1 1.5 2.5 Root1 = 1.000000, Root2 = -2.500000,3.3.2 ifelse語(yǔ)句,ifelse語(yǔ)句的基本形式為： if(表達(dá)式)語(yǔ)句1 else 語(yǔ)句2 ifelse語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)，首先計(jì)算表達(dá)式的

12、值，如果計(jì)算結(jié)果為真，執(zhí)行語(yǔ)句1，如果計(jì)算結(jié)果為假，則執(zhí)行語(yǔ)句2，具體流程圖如圖3.5所示。,3.3.2 ifelse語(yǔ)句,編寫(xiě)程序，由用戶(hù)輸入一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，計(jì)算并輸出該數(shù)的絕對(duì)值。正數(shù)的絕對(duì)值等于其自身，負(fù)數(shù)的絕對(duì)值等于該數(shù)乘-1。 float f_input,fabs; printf(Input a float number:); scanf(%f, 【例3.3】求絕對(duì)值。,3.3.3 if語(yǔ)句的嵌套,if或ifelse語(yǔ)句中可以包含其它的語(yǔ)句或復(fù)合語(yǔ)句，當(dāng)然也可以包含另一個(gè)if語(yǔ)句。在if語(yǔ)句中包含另外的一個(gè)或多個(gè)if語(yǔ)句稱(chēng)為if語(yǔ)句的嵌套，if語(yǔ)句的嵌套主要應(yīng)用于復(fù)雜邏輯的判斷。 多分支

13、典型結(jié)構(gòu)： if(表達(dá)式1)語(yǔ)句1 else if(表達(dá)式2)語(yǔ)句2 else if(表達(dá)式3)語(yǔ)句3 else if(表達(dá)式m)語(yǔ)句m else 語(yǔ)句n,3.3.3 if語(yǔ)句的嵌套,編寫(xiě)程序，由計(jì)算機(jī)隨機(jī)生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，由用戶(hù)進(jìn)行猜測(cè)，如果猜對(duì)了，程序輸出“Right”，如果猜錯(cuò)了，程序輸出“Error”，并提示猜大了還是猜小了。 程序中的難點(diǎn)是如何生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，調(diào)用庫(kù)函數(shù)中的rand()函數(shù)可以生成一個(gè)介于0RAND_MAX之間的隨機(jī)整數(shù)（RAND_MAX由系統(tǒng)決定），但要包含stdlib.h頭文件。如果要得到某個(gè)范圍的隨機(jī)數(shù)（如0100），可以通過(guò)簡(jiǎn)單的運(yùn)算獲得，rand()%100即

14、可得到0100之間的隨機(jī)數(shù)。 程序生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)后，要求用戶(hù)輸入猜測(cè)數(shù)據(jù)后，可以通過(guò)嵌套的if語(yǔ)句進(jìn)行判斷，程序的流程圖如圖3.6所示。 【例3.4】猜數(shù)字游戲,3.3.3 if語(yǔ)句的嵌套,3.3.4 if語(yǔ)句使用注意事項(xiàng),簡(jiǎn)單的if語(yǔ)句用于判斷是否執(zhí)行某個(gè)分支，ifelse語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)分支之間選擇一個(gè)分支執(zhí)行，而嵌套的if語(yǔ)句用于實(shí)現(xiàn)在多個(gè)分支之間的選擇。在實(shí)際編程時(shí)，應(yīng)避免嵌套層次過(guò)多的情況，當(dāng)選擇分支非常多時(shí)，可考慮下面將介紹的更加簡(jiǎn)潔的switch語(yǔ)句。 使用嵌套的if語(yǔ)句時(shí)，要格外注意if和else的配對(duì)關(guān)系 (配對(duì)原則:else與上方最近的未配對(duì)的if相匹配)以及邏輯表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)

15、，下面通過(guò)示例說(shuō)明大家在學(xué)習(xí)中容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤。 例：if(T1) 或 if(T1) if(T2) 語(yǔ)句1; if(T2) 語(yǔ)句1; else 語(yǔ)句2; else 語(yǔ)句2;,3.3.4 if語(yǔ)句使用注意事項(xiàng),【例3.5】計(jì)算個(gè)人所得稅。 假設(shè)一個(gè)人的月收入為x，則其應(yīng)交納的個(gè)人所得稅由下面的函數(shù)確定 0 (x1600) tax=(x-1600)*0.1 (16005000),if(x=1600) tax=0; else if(x=5000) tax=(x-1600)*0.1; else tax=340+(x-5000)*0.2;,3.4 switch語(yǔ)句,switch語(yǔ)句的一般形式為： swit

16、ch(表達(dá)式) case 常量1: 語(yǔ)句1 break; case 常量2: 語(yǔ)句2 break; case 常量n: 語(yǔ)句n break; default:語(yǔ)句n+1 switch語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程是，首先計(jì)算表達(dá)式的值，然后將計(jì)算結(jié)果與case后面的常量進(jìn)行匹配，發(fā)現(xiàn)一個(gè)匹配的項(xiàng)目后，開(kāi)始執(zhí)行其后的語(yǔ)句，直到遇到break跳出整個(gè)switch語(yǔ)句；如果沒(méi)有找到與表達(dá)式相匹配的項(xiàng)，則直接執(zhí)行default后面的語(yǔ)句。,3.4 switch語(yǔ)句,【例3.6】將百分制成績(jī)轉(zhuǎn)換成學(xué)分積點(diǎn) 用戶(hù)從鍵盤(pán)輸入應(yīng)該百分制的整型成績(jī)，按下面的規(guī)則將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的學(xué)分積點(diǎn)，假定成績(jī)?yōu)閤。 4.5(x90) 4.0

17、 (80 x90) 學(xué)分積點(diǎn)= 3.5 (70 x80) 3.0 (60 x70) 0(x60) 程序運(yùn)行結(jié)果： Input your score:89 Score = 89, Credit = 4.0,switch(score/10) case 10: case 9: credit=4.5;break; case 8: credit=4.0;break; case 7: credit=3.5;break; case 6: credit=3.0;break; default:credit=0; ,3.4 switch語(yǔ)句,switch語(yǔ)句的幾點(diǎn)重要說(shuō)明： switch語(yǔ)句中的表達(dá)式通常為整型或

18、字符型，配套的常量類(lèi)型也應(yīng)該是字符型或整型，如果是字符，記住一定要用單引號(hào)括起來(lái)，如A，而不能用”A”。 所有case分支中的常量不能重復(fù)出現(xiàn)，所有case分支的順序沒(méi)有關(guān)系。 通常情況下，每個(gè)分支的語(yǔ)句后都要加一個(gè)break語(yǔ)句，表示跳出switch語(yǔ)句；每個(gè)分支的語(yǔ)句可以是單條語(yǔ)句，也可以是多條語(yǔ)句，多條語(yǔ)句不用加花括號(hào)。程序在執(zhí)行時(shí)，去匹配某個(gè)case分支，然后開(kāi)始執(zhí)行其后的語(yǔ)句，執(zhí)行完該分支的語(yǔ)句后，如果有break語(yǔ)句，則結(jié)束整個(gè) switch語(yǔ)句，否則繼續(xù)執(zhí)行下面的語(yǔ)句，直到遇到break或整個(gè)switch語(yǔ)句的最后。 有時(shí)候，可以特意省略某個(gè)分支的break語(yǔ)句，讓兩個(gè)分支共享某些代碼，如本題中的case 10后語(yǔ)句和break均被省略，表明不管是匹牌到10還是9，都去執(zhí)credit=4.5，從而簡(jiǎn)化了代碼。 避免在case分支中書(shū)寫(xiě)大量的代碼，以保持程序結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)潔清晰。,3.5條件運(yùn)算符,在C語(yǔ)言中有一個(gè)特殊的需要三個(gè)運(yùn)算對(duì)象的運(yùn)算符，即條件運(yùn)算符? : ，使用條件運(yùn)算符可以替代簡(jiǎn)單的if語(yǔ)句，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的二路分支選擇。由條件運(yùn)算符構(gòu)成的表達(dá)式稱(chēng)為條件表達(dá)式。 條件表達(dá)式的一般格式為： 條件表達(dá)式1?表達(dá)式2:表達(dá)式3 該運(yùn)算符在運(yùn)算時(shí)，首先計(jì)算條件表達(dá)式1的值，如果為真，計(jì)算表達(dá)式2的值并將計(jì)算結(jié)果作為