第5章
选择结构程序设计
本章内容提要
(1)关系表达式和逻辑表达式。
(2)if语句。
(3)条件表达式。
(4)switch语句。
第4章讲述的是顺序结构程序设计,顺序结构的程序总是按照由上而下的顺序来执
行。但是,并非所有的问题都可以用顺序结构的程序来解决。有时一个问题的求解需要
根据情况的不同选择不同的处理方式,这就要用到选择结构。
本章先介绍选择结构的必要知识:关系运算和逻辑运算,然后讲解if语句、条件表达
式及switch语句。
5.1 关系运算符和关系表达式
选择结构需要根据条件决定程序的走向,而条件通常是关系表达式或逻辑表达式。
本节先介绍关系运算符和关系表达式。
5.1.1 关系运算符
C语言中的关系运算符有6个:>、>=、<、<=、==、!=。
说明:>=代表≥,<=代表≤,==代表“等于”,!=代表“不等于”。
它们都是双目运算符,结合性都是自左至右。
它们的级别都比算术运算符低,都比赋值运算符和逗号运算符高。6个运算符中,
>、>=、<、<=的级别相同,==、!=的级别相同,前4个级别高于后两个。
说明:要详细了解各种运算符的优先级别,可参阅附录E。
5.1.2 关系表达式
1.关系表达式
如果一个表达式最后进行的是关系运算,则该表达式就是关系表达式。
关系运算
符和关系
表达式
第5章 选择结构程序设计 77
下面几个表达式中,前3个是关系表达式,第4个是赋值表达式,最后一个是逗号表
达式。
c>a+b //运算符由高到低的顺序是+、>
a>b==c //运算符由高到低的顺序是>、==
a==b<c //运算符由高到低的顺序是<、==
a=b>c //运算符由高到低的顺序是>、=
a>b==c,a=b!=c //运算符由高到低的顺序是>、==和!=、=、,
2.关系表达式的值
关系表达式的值是一个逻辑值,数学中用“真”“假”来表示,C语言中用1和0来表
示。当表达式成立时,其值为1;当表达式不成立时,其值为0。
设变量a、b、c的值分别是1、2、3,则下面几个表达式的值分别如注释中所示。
c>=a+b //关系表达式,值为1
a>b==c //关系表达式,值为0
a==b<c //关系表达式,值为1
a=b>c //赋值表达式,值为0,因a 的值为0,a 为何为0? 因b>c 不成立
a>b==c,a=b!=c //逗号表达式,值为1,执行后a 的值为1
f=c>b>a //赋值表达式,值为0,因c>b>a 的结果为0
需要指出的是,表达式的求解,一次只能进行一个运算符的运算,例如:
c>b>a
相当于是:
(c>b)>a
求解时要先算c>b,得到一个结果(结果是1),然后再拿这个结果与a比较,即1>a,
显然不成立,故c>b>a的结果是0(假)。
注意:计算c>b>a时,最后与a比较的是c>b的结果,而不是b。
考考你:表达式3==3==3的值是多少?
5.2 逻辑运算符和逻辑表达式
一个复杂的条件往往是由几个简单的条件组成的,这些简单条件之间通常用逻辑运
算符来连接,从而构成逻辑表达式。
5.2.1 逻辑运算符
C语言中的逻辑运算符有3个:&&(逻辑与)、||(逻辑或)、!(逻辑非)。
逻辑与(&&)是“并且”的意思,表示只有两边的条件都成立,“与”的结果才是1。
例如:
逻辑运算
符和逻辑
表达式
78 C语言可以这样学(第2版·MOOC版·题库版·OnlineJudge版)
a>=b&&a>=c //命题: a 是最大的
逻辑或(||)是“或者”的意思,表示只要有一个条件成立,结果就是1。例如:
a>b||a>c //命题: a 不是最小的
图5-1 运算符的优先级
逻辑非(!)是“否定”“取反”的意思,如果表达式原来是
“真”(1),取反之后就是“假”(0);如果表达式原来是“假”,则
取反后就是“真”。例如:
!(5>3) //值为0
!(2==1) //值为1
上面两个逻辑表达式的值分别是0、1。
&& 和||都是双目运算符,! 是单目运算符。它们的优
先级别如图5-1所示。
5.2.2 逻辑表达式
1.逻辑表达式及其逻辑值
如果一个表达式最后进行的是逻辑运算,那么该表达式就是逻辑表达式。逻辑表达
式的值也是逻辑值:真或假,如前所述,C语言中用1和0表示真和假。
2.逻辑运算符的运算对象
逻辑表达式中,参与逻辑运算的运算对象通常都是条件表达式,例如,判断一个年份
是否闰年的表达式:
year%4==0&&year%100!=0||year%400==0
但实际上,任何表达式都可以参与逻辑运算,例如:
'A'&&b=3
!3&&5-2||'A'&&(a=1,b=2,a+b)&&(a=b)
说明:不管什么类型的表达式,当它参与逻辑运算时,用的都是它的逻辑值。
那么,怎么确定这些表达式的逻辑值? 例如,'A'的逻辑值是真还是假? b=3的逻辑
值又是什么?
C语言中,任何表达式(包括变量、常量)都有逻辑值,只要表达式的值非0,则认为它
的逻辑值为“真”(即1);只有表达式的值为0时,其逻辑值才为“假”(即0)。例如:
(1)3+2的值是5,若参与逻辑运算,则取它的逻辑值1。
(2)-5参与逻辑运算时,逻辑值也是1。
(3)若“floatx=1.2;”,则x的逻辑值为1。
(4)!'A'的逻辑值为0。
(5)x=-2的逻辑值为1。
第5章 选择结构程序设计 79
(6)设a、b都是int型变量,则(a=1,b=2,a-b+1)的逻辑值是0。
(7)5>3&&8<4-!0的逻辑值为0。
考考你:表达式!3&&5-2||'A'&&(a=1,b=2,a+b)&&(a=b)的值是多
少? 表达式(a=b=c=3)&&a==b==c的值又是多少?
3.逻辑表达式求解时的短路效应
逻辑与(&&)和逻辑或(||)的两侧都各有一个式子,在求解包含&& 或||的表达式
时,都是先计算运算符左边的式子,一旦能确定整个表达式的值,右边就不再求解了。
例如:
int a=1,b=10,c=2;
printf("%d,", (a=b)||(c=b));
printf("%d,%d,%d\n",a,b,c);
运行结果:
1,10,10,2
可以看到,c的值还是原来的2,说明c=b并没有被执行。
原因:表达式(a=b)||(c=b)的计算顺序是先求解||左侧的a=b,其值是10(因a=b
是赋值),其逻辑值是1,由于||左侧已经为真,整个逻辑表达式的值已经可以确定,右侧
c=b不需要再求解了(这称为短路效应),故c的值是原来的2不变。
同理,对于&& 运算符,一旦左侧为0,也不需要求解右侧的值(短路效应)。
编程经验:在编写包含运算符&& 的表达式时,把最有可能为假的简单条件写
在表达式的最左边,在编写包含运算符||的表达式时,把最有可能为真的简单条件写在表
达式的最左边,这样做有助于减少程序的运行时间,提高程序的效率。
5.3 if 语 句
选择结构可由两个语句来实现:if语句和switch语句,本节介绍if语句。
5.3.1 if 语句的格式
if语句的格式如下:
if(表达式) //本行没有分号
语句1
[else
语句2]
说明:[]表示其中的内容可以省略,即整个else分支可以省略。
注意:整个if语句格式所表示的部分,是一条语句。
if语句的两
种格式
80 C语言可以这样学(第2版·MOOC版·题库版·OnlineJudge版)
if语句的执行过程:首先求解表达式的逻辑值,若为真,则执行语句1,否则执行语句
2(若无else分支,则什么也不做)。
由if语句构成的选择结构使程序的走向形成了两个分支,程序执行时只能根据条件
(表达式)是否成立选择其中一个分支,其流程如图5-2所示。
图5-2 if语句流程图
例5.1 从键盘输入两个整数,若a>b则计算a-b的
值,否则计算a+b的值。
#include <stdio.h>
int main()
{
int a,b,result;
scanf("%d%d",&a,&b);
if(a>b)
result=a-b;
else
result=a+b;
printf("%d\n", result);
return 0;
}
5.3.2 if 语句的使用说明
1.if后面括号中的表达式可以是任何类型的表达式
if后面括号中的表达式,可以是逻辑表达式、关系表达式、算术表达式等,还可以是常
量或变量。不管什么类型的表达式,都取它的逻辑值,例如:
if(a>b)
if(a==b)
if(a!=0 && b!=1)
if(1) //相当于if(1!=0),这个条件总是成立的
if(x) //相当于if(x!=0)
if(a=b) //相当于if((a=b)!=0)
if(a/10) //相当于if((a/10)!=0)
例5.2 从键盘输入一个整数,若不为0,则输出1;若为0,则输出0。
程序代码如下:
#include <stdio.h>
int main()
{
int a;
scanf("%d",&a);
if(a) //相当于if(a!=0)
printf("1\n");
else
第5章 选择结构程序设计 81
printf("0\n");
return 0;
}
2.if或else后面只能跟一条语句
语法上,if或else,都只能“管”一条语句,这条语句称为if的子句或else的子句。如
果程序中需要if或else“管”多条语句,则必须将它们放在花括号内组成一条复合语句。
例5.3 从键盘输入两个整数,若都是偶数,则各自减半后输出它们,否则各自乘以2
后输出它们。
程序代码如下:
#include <stdio.h>
int main()
{
int a,b;
scanf("%d%d",&a,&b);
if(a%2==0&&b%2==0)
{
a/=2;
b/=2;
}
else
{
a*=2;
b*=2;
}
printf("%d,%d\n",a,b);
return 0;
}
提示:C语言中,任何能放置一条语句的地方,都可以放置一条复合语句。
说明:书写代码时,if和else的子句,相对于if和else,要缩进4个空格或一个
Tab键跳过的距离,以示它们被if或else管辖。同一级别的语句,缩进的距离应该相同。
代码的书写采用缩进格式是为了使程序清晰美观,缩进格式对编译没有影响,编译时这些
空白都将被忽略。
试一试:把例5.3代码中else子句中的花括号去掉,运行程序输入2和4,看结果是
多少,为什么是这个结果? 单步调试找出原因。若把if子句中的花括号去掉,又会怎样?
3.if和else的子句可以是空语句
当条件成立(或不成立)不需要做任何处理时,就可以写一个空语句。
例5.4 从键盘输入一个整数,求其绝对值。
代码可以写成下面两种形式。
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#include <stdio.h>
int main()
{
int a;
scanf("%d",&a);
if(a>=0)
; //不做任何处理
else
a=-a;
printf("%d\n",a);
return 0;
}
或
#include <stdio.h>
int main()
{
int a;
scanf("%d",&a);
if(a<0)
a=-a;
else
; //不做任何处理
printf("%d\n",a);
return 0;
}
想一想:上面两段代码中,各有一条空语句(分号),表示什么都不做,这两个分号
可否删掉不要?
想一想:有些人编程,喜欢把上面代码中的空语句写成“a=a;”,即:
if(a<0)
a=-a;
else
a=a; //该语句的执行过程是什么? 让计算机做这个操作有没有意义?
或
if(a>=0)
a=a; //该语句的执行过程是什么? 让计算机做这个操作有没有意义?
else
a=-a;
4.if语句可以没有else分支
当条件不成立不需要做任何事情时,可以省略else分支,例如,例5.4中右侧的代码
就可以简化为
#include <stdio.h>
int main()
{
int a;
scanf("%d",&a);
if(a<0)
a=-a;
printf("%d\n",a);
return 0;
}
第5章 选择结构程序设计 83
编程经验:任何一个条件其实都有两种写法,例如,若条件能写成a>b,那么就
一定可以写成a<=b;如果可以写成a==b,肯定也可以写成a!=b,当条件反过来写
时,if和else的子句需要互换,如例5.4中的代码所示。两种写法中,一般会有一种写法
能使后面的代码更简单、更容易实现。编程过程中当需要写条件时,通常要先在脑子里把
两种写法比较一下,选择使代码简单的那一种。
注意:像上面这种代码,省略else分支不影响程序的运行结果,就一定要省略。
那些无意义的代码即便自己愿意写,别人看起来也会觉得累。
5.3.3 嵌套的if 语句
if语句中,在if子句或else子句的位置上,都可以再使用一条if语句,使得if语句嵌套。
一条if语句最多只能处理两种情况,嵌套的if语句可用来处理3种以上的情况。
一般来说,若有3种情况,则需要2条if语句嵌套;若有4种情况,则需要3条if语句
嵌套;……;若有n 种情况,则需用n-1条if语句嵌套。if的嵌套可以有多层。
常见的嵌套方式有如下4种:
if(表达式1)
if(表达式2)
…
[else
…]
if(表达式1)
if(表达式2)
…
else
…
[else
…]
if(表达式1)
if(表达式2)
…
else
…
else
if(表达式3)
…
[else
…]
if(表达式1)
…
else
if(表达式2)
…
[else
if(表达式3)
…
[else
…]]
说明:嵌套的if语句的书写风格,应该是else跟与它配对的那个if对齐,各个子句也
应该跟与它同级别的其他子句对齐,以使程序结构清晰,易于理解。
编程经验:编程时,通常都是使用最后一种嵌套方式,即第一个if语句只处理一
种情况,把剩下的情况都放在else后面处理。用这种方式的好处是可以避免if和else配
对错误。
下面的程序段用来求解y的值:当x>0时,y=1;当x=0时,y=0;当x<0时,y=-1。
程序中的if语句原本应该是右侧的代码,因为其中一个else分支什么都不做,所以被省
略了,但由于使用的嵌套方式不当,当程序省略else分支时,运行结果出现了错误。
#include <stdio.h>
int main()
{
int x,y=0;
scanf("%d",&x);
嵌套的if语
句及编程
的常见问
题
84 C语言可以这样学(第2版·MOOC版·题库版·OnlineJudge版)
if(x>=0)
if(x>0)
y=1;
else
y=-1;
省略else 分支
if(x>=0)
if(x>0)
y=1;
else
;
else
y=-1;
printf("%d\n",y);
return 0;
}
运行程序,当输入0时,结果如下:
这段代码中的else看起来是跟第一个if配对,实际上它是跟第二个if配对。因为C
语言规定:else总是与它前面最近的、尚未配对的if配对。
说明:else和if的配对关系与else跟哪个if对齐无关,即不要以为else跟哪个
if对齐它就跟哪个if配对,缩进只是为了方便阅读,编译时所有缩进的空白都被忽略。
在编译器看来,上面的if语句相当于是这样写的:
if(x>=0)
if(x>0)
y=1;
else
y=-1;
若采用最后一种嵌套方式,让第一个if只处理其中一种情况,把剩下的情况都放在
else后面处理,就不会出现配对错误的问题。
if(x>0)
y=1;
else
if(x<0)
y=-1;
说明:这段代码的最后也省略了else分支。
例5.5 判断一个学生成绩属于哪个分数段。程序代码如下:
#include <stdio.h>
int main()
{
int x;
scanf("%d", &x);
if(x>=90)
printf("优");
第5章 选择结构程序设计 85
else
if(x>=80)
printf("良");
else
if(x>=70)
printf("中");
else
if(x>=60)
printf("及格");
else
printf("差");
return 0;
}
本例用的也是前面推荐的嵌套方式。
想一想:为什么代码中“if(x>=80)printf("良");”中的条件是“x>=80”而不
是“x>=80&&x<90”? 若运行时输入的成绩是95,运行结果会不会是“良”或“优良”或
“优良中及格差”?
提示:在if(x>=80)前面有个else。
编程经验:尽量简化条件,能省则省,可以缩短表达式的求解时间。
有些编程者喜欢把上面的代码写成下面的格式,但写成下面的格式后,程序在逻辑关
系上不如上面的清晰,故不推荐使用。
#include <stdio.h>
int main()
{
int x;
scanf("%d", &x);
if(x>=90)
printf("优");
else if(x>=80)
printf("良");
else if(x>=70)
printf("中");
else if(x>=60)
printf("及格");
else
printf("差");
return 0;
}
5.3.4 if 语句应用举例
例5.6 从键盘输入4个整数,找出其中的最大值。