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[C++知识库]C语言学习之路--分支语句和循环语句，从知识到实战

一、前言

本人是一名小白，这一篇是记录我C语言学习中的分支语句和循环语句的所学所得，仅为简单的认识下C语言中的各个知识。
重点内容如下图

二、什么是语句？

C语句可分为以下五类：

表达式语句（2+3；）
函数调用语句
控制语句
复合语句
空语句

本章后面介绍的是控制语句。
控制语句用于控制程序的执行流程，以实现程序的各种结构方式（C语言支持三种结构：顺序结构、选择结构、循环结构），它们由特定的语句定义符组成，C语言有九种控制语句。—>C语言是一门结构化的程序设计语言。
可分成以下三类：

条件判断语句也叫分支语句：if语句、switch语句；
循环执行语句：do while语句、while语句、for语句；
转向语句：break语句、goto语句、continue语句、return语句。

三、分支语句（选择结构）

人生处处面临选择，不同的选择也让这个世界多元化，在程序的设计中也是如此。

1、if语句

1、那if语句的语法结构是怎么样的呢？

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	//单分支
	if(表达式)
		语句；
	//表达式为真，语句执行
	//在C语言中如何表示真假？0表示假，非0表示真。

	//双分支
		if (表达式)
			语句1;
		else
			语句2;
	//多分支
	if (表达式1)
		语句1;
	else if (表达式2)
		语句2;
	else
		语句3;;

	return 0;
}

2、应用举例

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
    int age = 0;
    scanf("%d", &age);//20

    //单分支
    //if (age >= 18)
    //    printf("成年\n");

    //双分支
    //if (age >= 18)
    //    printf("成年\n");
    //else
    //    printf("未成年\n");

    //多分支
    if (age < 16)
        printf("少年\n");
    else if (age >= 16 && age < 30)
        printf("青年\n");
    else if (age >= 30 && age < 40)
        printf("中年\n");
    else if (age >= 40 && age < 56)
        printf("壮年\n");
    else if (age >= 56 && age < 80)
        printf("老年\n");
    else
        printf("老寿星\n");

    return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

注意：if可以嵌套（if里面还有if）

3、那如果条件成立，要执行多条语句，该应该使用代码块呢？

#include <stdio.h>
int main()
{
    if(表达式)
   {
        语句列表1；
   }
   //if语句只能控制一条语句，这里的一对 { } 就是一个代码块。
    else
   {
        语句列表2；
   }
    return 0;
}

举例

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	int age = 20;

	if (age >= 18)
	{
		printf("成年\n");
		printf("担当责任\n");
	}
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

4、悬浮else

当我们打出下面这个代码

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#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;
}

运行结果
在这里插入图片描述
我们会发现什么都没有。

我们需要修改成以下

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#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;
}

运行结果
在这里插入图片描述

为什么会出现这种情况呢？
else的匹配：else是和它离的最近的if匹配的。
注意
if+else是一条语句。

5、if书写形式的对比

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
# include <stdio.h>
int main()
{
	int condition = 0;
	int x, y;
	//代码1
	if (condition) {
		return x;
	}
	return y;

	//代码2
	if (condition)
	{
		return x;
	}
	else
	{
		return y;
	}

	//代码3
	int num = 1;
	if (num == 5)
	{
		printf("hehe\n");
	}
	//代码4
	int num = 1;
	if (5 == num)
	{
		printf("hehe\n");
	}

	return 0;
}

代码2和代码4更好，逻辑更加清晰，不容易出错。
小练习

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
//比较一个变量和一个常量是否相等的时候
//建议把常量放在等号的左边


//输出1-100之间的奇数
int main()
{
	int i = 1;
	
	while (i <= 100)
	{
		
		if (i%2 == 1)
			printf("%d ", i);
		i++;
	}
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

2、switch语句

1、介绍

switch语句也是一种分支语句，常常用于多分支的情况。

2、举例

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
    int day = 0;
    scanf("%d", &day);
    int n = 2;
    switch (day)
    {
    //所有的case均不匹配时用default,位置不影响
    default:
        printf("选择错误\n");
        break;
    case 1:
        printf("星期1\n");
        break;
    case 2:
        printf("星期2\n");
        break;
    case 3:
        printf("星期3\n");
        break;
    case 4:
        printf("星期4\n");
        break;
    case 5:
        printf("星期5\n");
        break;
    case 6:
        printf("星期6\n");
        break;
    case 7:
        printf("星期天\n");
        break;
    }
    //break是跳出循环，case只能决定入口
    return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

3、注意

switch后一定是整形表达式。

switch(整型表达式)
{
    语句项；
}

case后面是整形常量表达式

 //是一些case语句：
  //如下：
 case 整形常量表达式:
     语句;

4、在switch语句中的 break

break要根据具体情况使用，并不是每个case后都要加kreak
当输出相同时

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
    int day = 0;
    scanf("%d", &day);
    int n = 2;
    switch (day)
    {
    case 1:
    case 2:
    case 3:
    case 4:
    case 5:
        printf("工作日\n");
        break;//输出相同时
    case 6:
    case 7:
        printf("休息日\n");
        break;
    default:
        printf("选择错误\n");
        break;
    }
    return 0;
}

四、循环语句

while
for
do while
使用频率 for>while>do while

1、while循环

1、简介

我们已经掌握了，if语句：

if(条件)
     语句;

当条件满足的情况下，if语句后的语句执行，否则不执行。
但是这个语句只会执行一次。

由于我们发现生活中很多的实际的例子是：同一件事情我们需要完成很多次。
那我们怎么做呢？
C语言中给我们引入了： while 语句，可以实现循环。

//while 语法结构
while(表达式)
 循环语句;
 //表达式为真（！=  0），便执行循环语句

while语句的执行流程

)
注意：！=0代表真。
应用举例

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	//打印1-10
	int i = 1;
	while (i <= 10)
	{
		printf("%d ", i);
		i++;
	}
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

2、while语句中的break和continue

1、break

举例

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	//打印1-10
	int i = 1;
	while (i <= 10)
	{
		if (i == 6)
		{
			break;
		}
		printf("%d ", i);
		i++;
	}
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

总结
break在while循环中的作用：其实在循环中只要遇到break，就停止后期的所有的循环，直接终止循环。
所以，while中的break是用于永久终止循环的。

2、continue

举例

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	//打印1-10
	int i = 0;
	while (i < 10)
	{
		i++;
		if (i == 6)
		{
			continue;
		}
		printf("%d ", i);
	}
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

总结
continue在while循环中的作用就是：continue是用于终止本次循环的，也就是本次循环中continue后边的代码不会再执行，而是直接跳转到while语句的判断部分，进行下一次循环的入口判断。

2、for循环

1、简介

首先，我们分析下while循环

int main()
{
	int i = 1;//1 - 初始化

	while (i < 10)//2 - 判断
	{
		printf("%d ", i);
		i++;//3 - 调整
	}

	return 0;
}

这时我们会发现好繁琐，我们能不能简化下呢？

这时我们可以引用for循环

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	//打印1-10
	int i = 1;
	for (i = 1; i <= 10; i++)
	{
		printf("%d ", i);
	}
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

for循环语法
语法

for(表达式1; 表达式2; 表达式3)
循环语句;

表达式1
表达式1为初始化部分，用于初始化循环变量的。
表达式2
表达式2为条件判断部分，用于判断循环时候终止。
表达式3
表达式3为调整部分，用于循环条件的调整。

for循环的执行流程图：

2、break和continue在for循环中

我们发现在for循环中也可以出现break和continue，他们的意义和在while循环中是一样的。
但是还是有些差异。

1、break

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	//打印1-10
	int i = 1;
	for (i = 1; i <= 10; i++)
	{
		if (i == 5)
		{
			break;
		}
		printf("%d ", i);
	}
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

我们会发现，这里的break和while中的作用一样，在循环中只要遇到break，就停止后期的所有的循环，直接终止循环。

2、continue

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	//打印1-10
	int i = 1;
	for (i = 1; i <= 10; i++)
	{
		if (i == 5)
		{
			continue;
		}
		printf("%d ", i);
	}
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述
由此，在这里，i==5时，continue只是跳过continue下面的代码，依旧会执行i++。

3、for语句的循环控制变量

建议：

不可在for 循环体内修改循环变量，防止 for 循环失去控制。
建议for语句的循环控制变量的取值采用“前闭后开区间”写法。

int i = 0;
//前闭后开的写法
for(i=0; i<10; i++)
{}
//两边都是闭区间
for(i=0; i<=9; i++)
{}

4、一些for循环的变种

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	for (;;)
	{
		printf("HeHe\n");

	}
	return 0;
}

我们会发现，死循环了。

注意：for循环中的初始化部分，判断部分，调整部分是可以省略的，但是不建议初学时省略，容易导致问
题。省略判断，便是恒为真，就是死循环。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	//这里打印多少个hehe?
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		for (j = 0; j < 3; j++)
		{
			printf("hehe\n");
		}
	}
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述
3.

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	//这里打印多少个hehe?
	for (; i < 3; i++)
	{
		for (;j<3;j++)
		{
			printf("hehe\n");
		}
	}
		return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

为什么2和3的结果不同呢？
因为3中i为1时，进入for (;j<3;j++)时j已经是3。

使用多于一个变量控制循环

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	int x, y;
	for (x = 0, y = 0; x < 2 && y < 5; ++x, y++)
	{
		printf("hehe\n");
	}
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

5、练习

//请问循环要循环多少次？
#include <stdio.h>
int main()
{
 int i = 0;
 int k = 0;
 for(i =0,k=0; k=0; i++,k++)
        k++;
 return 0;
}

零次循环。原因：k=0,即为赋值，为假。

3、do…while()循环

1、简介

语法

do
 循环语句;
while(表达式);

执行流程
举例

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int mian()
{
	int i = 1;
	do
	{
		printf("%d ", i);
		i++;

	} while (i <= 10);
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

特点
循环至少执行一次，使用的场景有限，所以不是经常使用。

2、do while循环中的break和continue

1、break

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 1;
	do
	{
	
		printf("%d ", i);

	if (i == 5)
		{
			break;
		}
		i++;

	} while (i <= 10);
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

2、continue

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 1;
	do
	{
	
		printf("%d ", i);

	if (i == 5)
		{
			continue;
		}
		i++;

	} while (i <= 10);
	return 0;
}

我们会发现程序陷入了死循环，这是因为continue会跳过循环体内后面的代码。

五、goto语句

1、前言

C语言中提供了可以随意滥用的 goto语句和标记跳转的标号。
从理论上 goto语句是没有必要的，实践中没有goto语句也可以很容易的写出代码。
但是某些场合下goto语句还是用得着的，最常见的用法就是终止程序在某些深度嵌套的结构的处理过
程。

2、举例

例如：一次跳出两层或多层循环。
多层循环这种情况使用break是达不到目的的。它只能从最内层循环退出到上一层的循环。
goto语句只能在同一个函数内部跳转，不能跨函数跳转。
goto语言真正适合的场景如下：

for(...)
    for(...)
   {
        for(...)
       {
            if(disaster)
                goto error;
       }
   }
    …
error:
 if(disaster)
         // 处理错误情况

3、应用

用goto

#include <string.h>
#include <stdlib.h>


int main()
{
	char input[20] = {0};
	system("shutdown -s -t 60");
again:
	printf("请注意你的电脑在1分内关机，如果输入：我是猪，去取消关机\n");
	scanf("%s", input);
	//判断
	if (strcmp(input, "我是猪") == 0)
	{
		printf("小乖乖，这就取消关机\n");
		system("shutdown -a");
	}
	else
	{
		goto again;
	}
	return 0;
}

不用goto

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <string.h>

// 一个关机程序
//1. 程序执行起来就倒计时关机，60秒后关机
//如果输入：我是猪，就取消关机
//shutdown -s -t 60
//shutdown -a 取消关机
int main()
{
	char arr[20] = { 0 };
	system("shutdown -s -t 60");
	printf("如果想去取消关机，需要输入我是猪\n");
	scanf("%s", arr);
	while (1)
	{
		if (0 == strcmp(arr, "我是猪"))
		{
			printf("小乖乖，真听话\n");
			system("shutdown -a");
			break;
		}
		else
		{
			printf("真不听话\n");
		}
	}
	return 0;
}

六、练习

1、计算 n的阶乘。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	int n = 0;
	int a = 1;
	scanf("%d", &n);
	for (i = 1; i <= n; i++)
	{
		a = a * i;
	}
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

2、计算 1!+2!+3!+……+10!

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 1;
	int n = 0;
	int sum = 0;
	for (n = 1; n <= 10;n++)
	{
		b = 1;
		for (a = 1; a <= n; a++)
		{
			b = b * a;
		}
		sum = b + sum;
	}
	printf("%d\n", sum);
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

在这里，我们会发现n!=(n-1)!*n
因此，我们可以做如下修改

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int b = 1;
	int n = 0;
	int sum = 0;
	for (n = 1; n <= 10; n++)
	{
		b = b * n;
		sum = b + sum;   
	}
	printf("%d\n", sum);
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

3、在一个有序数组中查找具体的某个数字n。（二分查找/折半查找）

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	char arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int key = 0;
	scanf("%d",&key);
	int right = 9;
	int left = 0;
	int mid = 0;
	int flag = 0;
	while (left <= right)
	{
		mid = (right + left) / 2;
		if (arr[mid] > key)
		{
			right = mid - 1;
		}
		else if (arr[mid] < key)
		{
			left = mid + 1;
		}
		else
		{
			printf("%d\n", mid);
			flag = 1;
			break;
		}
	}
	if (flag == 0)
	{
		printf("未找到。\n");
	}
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

4、编写代码，演示多个字符从两端移动，向中间汇聚。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>//Sleep的头文件
#include <stdlib.h>//system的头文件

int main()
{
	//char arr[] = "heu";//[b i t \0]
	                   // 0 1 2 3
	//strlen(arr)-1;

	char arr1[] = "welcome to heu!!!!!";
	char arr2[] = "*******************";
	int left = 0;//左下标
	int right = strlen(arr1)-1;

	while (left<=right)
	{
		arr2[left] = arr1[left];
		arr2[right] = arr1[right];
		printf("%s\n", arr2);
		Sleep(1000);//Sleep函数是实现睡眠，单位是毫秒，在linux为sleep
		system("cls");//system是一个库函数，可以执行系统命令，cls是清空屏幕的一个命令
		left++;
		right--;
	}

	printf("%s\n", arr2);

	return 0;
}

5、编写代码实现，模拟用户登录情景，并且只能登录三次。（只允许输入三次密码，如果密码正确则提示登录成，如果三次均输入错误，则退出程序。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

int main()
{
	//假设密码为123456
	char password[20] = { 0 };
	int i = 0;
	int flag = 0;
	for (i = 1; i <= 3; i++)
	{
		printf("请输入密码：>\n");
		scanf("%s", password);//数组名本质上就是地址，所以不需要取地址
		//判断两个字符串是否相等，要使用strcmp函数，不能直接使用==
		//int ret = strcmp(password, "123456");
		//如果第一个字符串小于第二个字符串，返回<0的数字
		//如果第一个字符串大于第二个字符串，返回>0的数字
		//如果第一个字符串等于第二个字符串，返回0
		if (0 == strcmp(password, "123456"))
		{
			printf("登录成功。\n");
			flag = 1;
			break;
		}
	}
	if (flag == 0)
	{
		printf("输入错误。\n");
	}
	return 0;
}

运行结果
在这里插入图片描述

七、实战（猜数字游戏实现）

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <windows.h>


void menu()
{
	printf("*****************\n");
	printf("*****1.play *****\n");
	printf("*****0.exit *****\n");
	printf("*****************\n");
}

//rand函数是专门用来生成随机数的
//rand函数返回的是0~RAND_MAX(32767)之间的一个随机数
//#define RAND_MAX 0x7fff
//
//
//
//rand函数在使用之前要使用一个srand函数来设置随机数的生成器
//srand函数在程序中只要调用一次就可以了，不需要频繁调用
//
//
//
//时间戳
//C语言中，time函数会返回时间戳
//
//NULL - 空指针

void game()
{
	int a = 0;
	//1.生成1-100的随机数
	int ret = rand() % 100 + 1;

	while (1)
	{
	    printf("请输入1-100的数:>");
	    scanf("%d", &a);
		if (a > ret)
		{
			printf("您输入的数过大\n");
		}
		else if (a < ret)
		{
			printf("您输入的数过小\n");
		}
		else
		{
			printf("恭喜您，猜对了。\n");
			Sleep(1000);
			system("cls");
			break;
		}
	}
}

int main()
{
	srand((unsigned int)time(NULL));
	int input = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请输入数字1/0:");
		scanf("%d", &input);
		if (input == 1)
		{
			printf("请进行游戏。\n");
			game();
		}
		else if (input == 0)
		{
			printf("退出游戏。\n");
		}
		else
		{
			printf("输入错误，请重新输入。\n");
		}
	} while (input);

	return 0;
}