第3章选择结构程序设计 大部分程序设计中都会用到选择结构。选择结构是指对给定的条件进行判断，然后根据判断结果去执行不同的操作，例如，根据考试成绩的高低来决定是否颁发合格证书，根据用户输入的密码来决定是否进入账户等。在C语言中，选择结构主要通过if语句和switch…case语句来实现。本章首先介绍关系运算和逻辑运算，然后介绍选择结构的不同实现方式。 3.1关系运算符和关系表达式 在选择结构中通常需要判断表达式是“真”还是“假”。例如，对于表达式a3用于判断变量a的值是否大于3。 关系运算符可以用于比较整数和浮点数，也允许比较混合类型的操作数。C语言的关系运算符和数学上的＜、＞、≤、≥运算符号相对应，只是个别符号的书写形式有所不同，见表31。 表31C语言中的关系运算符 符号含义示例 ＜小于3＜6 运算结果为1 ＞大于2.7＞5.4 运算结果为0 <=小于等于'A'<='B'运算结果为1 >=大于等于'a'>='A'运算结果为1 字符按ASCII码值存储，根据ASCII码值大小进行比较，如'0'＞0的值为1。 【例31】求x=7＜3＜5的值。 表达式x=7＜3＜5相当于： x=(7＜3)＜5 =0＜5 =1 因此，x最后获得的值为1。 需要注意的是，形如x＜y＜z的表达式在C语言中是合法的，这个表达式等价于(x＜y)＜z，即首先检测x是否小于y，然后用比较后产生的结果(1或0)来和z进行比较。所以这个表达式并不是测试y是否介于x和z之间。假设要测试y是否介于x和z之间，则需要结合后面介绍的逻辑运算符才可以实现。 C语言程序设计·在线实践·微课视频 第 3 章 选择结构程序设计 关系运算的结果为0或1，0代表假(条件不成立)，1代表真(条件成立)。 在某些场合下，为了明确运算顺序，增强程序的可读性，最好在需要的地方添加括号。例如，c=(a<=b)表示把关系表达式a<=b的结果赋给变量c，它显然比c=a<=b直观明确。 【例32】判断成绩是否及格。 #include int main() { int grade; scanf("%d",&grade); if(grade>=60) //判断成绩是否大于等于60 printf("pass＼n"); //若条件成立，则输出及格信息 return 0; } 运行结果： 78 pass 本例通过关系表达式(grade>=60)来判断一个给定的成绩是否大于等于60，如果条件成立，则输出及格的信息。 关系表达式主要用于选择结构中的条件判断，选择结构的内容将在本章后面详细介绍，由于C语言的书写比较接近自然语言，因此不会影响对本例的理解。 3.1.2判等运算 关系运算 符和关系 表达式 C语言中的判等运算符也属于关系运算符，但它们有着比较特殊的形式，见表32。 表32C语言中的判等运算符 符号含义示例 ==等于5==6运算结果为0 ！=不等于3！=5运算结果为1 由于一个等号“=”在C语言中已经用来表示赋值运算符了，因此“等于”运算符就用相邻的两个等号“==”来表示。“不等于”运算符也是由两个字符！和=组成的“！=”。 【例33】已知ch='a'，求x=(ch=='b')的值。 表达式x=(ch=='b')相当于： x=('a'=='b') =0 即，x最后获得的值为0。 本例首先判断表达式(ch=='b')的值，由于ch存储的是字符常量'a'，显然与字符常量'b'不相等，判断结果不成立，为0，因此变量x最终获得的结果为0。 【例34】简单密码判断。从键盘输入一个数字，与内部设定的密码数字相比较，如果一致则给出“OK”信息。 #include int main() { int password=367,guess; //内部设定密码值为367 scanf("%d",&guess); if(password==guess) //判断输入的数字与内部设定的密码是否一致 printf("OK＼n"); //若一致则输出OK信息 return 0; } 运行结果： 367 OK 本例判断两个数字是否相等，需要使用等于运算符“==”，而不能写成赋值运算符“=”。语句if(password==guess)用来测试输入的guess是否等于password，如果写成语句if(password=guess)，则是先把guess的值赋给password，这样做的结果是修改了变量password中的数值，运行结果往往就背离了用户的期望。 不要混淆等于(==)运算符和赋值(=)运算符，这是最容易出现的C编程错误之一。 在第2章中曾经提到，浮点型数据在存储时会有误差，因此在用关系运算符直接对它们进行比较时，可能会得出错误的结果，见例35。 【例35】浮点数的判等运算。 #include int main() { double d0 = 0.3; double d1 = 0.1; double d2 = 0.2; printf ("%d＼n", d0==(d1+d2)); return 0; } 运行结果： 0 本例运行结果为0，说明d0与(d1+d2)不相等，这显然不符合本题的情况，这种错误是由浮点数的存储误差造成的。因此，一般应避免对两个浮点数直接进行判等运算，而是采用判断两者的差的绝对值是否小于某个很小的数来实现，例如： x==y 可写成： fabs(x-y)＜1e-6 即如果x与y的差值非常小(小于10－6)，就可以认为x与y是相等的。 fabs是C语言标准库中求绝对值的函数，具体用法见附录。 逻辑运算 符和逻辑 表达式 3.2逻辑运算符和逻辑表达式 3.2.1逻辑运算符 关系表达式只适用于描述单一的条件，对于较复杂的复合条件需要将若干个关系表达式连接起来才能描述，如描述“x大于0且不等于5”，需要将两个关系表达式x＞0和x!=5连接起来。 实现多个关系表达式的连接要用到逻辑运算符，C语言提供了三个逻辑运算符，见表33。其中，&&(逻辑与)和||(逻辑或)是双目运算符，它要求有两个操作数，!(逻辑非)是单目运算符，只要求有一个操作数。 表33C语言中的逻辑运算符 符号含义示例 ！逻辑非!(math<=60) &&逻辑与(math>90)&&(science>90) ||逻辑或(math>90)||(science>90) 逻辑运算符的操作规则如下。 (1) 逻辑非： 当且只当x为零时，!x的结果为1。 (2) 逻辑与： 当且只当x和y都为非零时，x&&y的结果为1。 (3) 逻辑或： 当且只当x和y中至少有一个为非零时，x||y的结果为1。 表34为逻辑运算的真值表，表示当a和b的值为不同的组合时，各种逻辑运算所得到的值。 表34逻辑运算的真值表 a b !a !b a&&b a||b 0 0 1 1 0 0 0 非0 1 0 0 1 非0 0 0 1 0 1 非0 非0 0 0 1 1 C语言把非零数据当作“真”，把零当作“假”看待。 实际上，逻辑运算符两侧的运算对象可以是任何类型的数据。表35给出了几种逻辑运算的样例。 表35各种逻辑运算示例 逻辑表达式结果说明 !40整数4为非0，进行非运算后，结果为0 5&&615和6均为非0，与运算后的结果为1 'a'&&'b'1'a'与'b'的ASCII码都不为0，即非0，与运算后的结果为1 4||0 1 4为非0，或运算中只要有一个非0，结果就是1 !8||0 0 8为非0，“非”运算后!8的结果为0，再与0进行或运算，结果为0 3.2.2用逻辑表达式表示条件 程序中经常需要将用文字或数学公式描述的条件转换为C语言的表达式。许多算法步骤需要检测某个变量的值是否位于指定的取值范围内。例如，假设用min表示取值范围的下限，max表示取值范围的上限(min=max 图31表达式min<=x&& x<=max为1时x的取值范围 图31用阴影表示了x的取值范围，如果x位于该范围内，表达式值为1，否则表达式值为0。 表36给出了一些条件的描述以及对应的C语言表达式。 表36用C表达式表示条件 条件逻辑表达式 x和y都大于zx>z&&y>z x位于u到v之间(含)(uv x能被y整除，但不能被z整除 x%y==0&&x%z!=0 x能被y整除，又能被z整除 x%y==0&&x%z==0 【例36】判断大写字母。根据ASCII码的排列规律，如果某字符处于大写字母'A'以及大写字母'Z'之间，则可以确定它是一个大写字母，输出“Upper case”，否则不予处理。 #include int main() { char ch; ch=getchar(); //从键盘读入一个字符 if(ch>='A'&&ch<='Z') //判断字符ch是否大写字母 printf("Upper case＼n"); return 0; } 运行结果： G Upper case 本例需要判断字符ch是否在大写字母'A'和'Z'之间，即是否满足'A'≤ch≤'Z'。在C语言中可用“与”运算符将ch>='A'和ch<='Z'连接起来，即(ch>='A'&&ch<='Z')，或者('A'<=ch&&ch<='Z')也可以。但切记不能按数学上的习惯直接写成('A'<=ch<='Z')。表37对这两种写法进行了分析，用不同的测试数据来演示不同的写法对运算过程和运算结果的影响。 表37“判断字符ch是否在大写字母'A'和'Z'之间”的C表达式解析 逻辑表达式运 算 步 骤测 试 数 据说明 (正确写法) 'A'<=ch&&ch<='Z' 或 ch>='A'&&ch<='Z' (1) 先计算'A'<=ch (2) 再计算ch<='Z' (3) 最后将(1)和(2)的计算结果进行“与”运算 ch='G' (1) 'A'<=ch结果为1。 (2) ch<='Z'结果为1。 (3) 两个1进行“与”运算,结果为1。 输出Upper case ch='a' (1) 'A'<=ch结果为1。 (2) ch<='Z'结果为0。 (3) 1和0进行“与”运算,结果为0。 不输出Upper case (错误写法) 'A'<=ch<='Z' (1) 先计算'A'<=ch (2) 再计算(1)的结果是否小于等于'Z' (3) 等价于('A'<=ch)<='Z' ch='G' (1) 'A'<=ch结果为1。 (2) 1<='Z'结果为1。 输出Upper case ch='a' (1) 'A'<=ch结果为1。 (2) 1<='Z'结果为1。 输出Upper case 根据表37的分析可知，判断字符是否大写字母时，如果将表达式误写成'A'<=ch<='Z'，那么其运算步骤就不一样了，虽然当测试字符为大写字母'G'时，也能误打误撞地输出Upper case，但当测试字符为小写字母时，输出结果也是Upper case，这就明显错误了，因为把小写字母'a'判断为大写字母了。因此需要正确书写表达式，同时在测试程序时要多测试各种不同数据，以发现程序中隐藏的问题。 根据前面的分析可知，在C语言程序中，如果要判断某一字符ch是否为小写字母，正确的逻辑表达式应为'a'<=ch&&ch<='z'，而如果要判断某一字符是否为数字字符，正确的逻辑表达式为'0'<=ch&&ch<='9'。 3.2.3短路求值 在逻辑表达式的求解中，并不是所有的逻辑运算符都需要执行，有时只需要执行一部分运算符就可得出逻辑表达式的最后结果，这时就不会继续运算下去，这一现象被称作“短路求值”。&&和||就是所谓的“短路”运算符，例如表达式x&&y，只有当x为真时，才需要判断y的值，若x为假，就立即得出整个表达式为假，不必再判断y的值了。又如表达式x||y，只要x为真，就立即得出整个表达式为真，不必再判断y了，只有当x为假时，才需要判断y的值。 【例37】短路求值分析。 #include int main() { int a=1,b=2,c=3,d=4; int m=1,n=1,t; t=(m=a>b)&&(n=c>d); printf("t=%d,m=%d,n=%d＼n",t,m,n); return 0; } 运行结果： t=0,m=0,n=1 对于逻辑表达式(m=a>b)&&(n=c>d)，首先计算(m=a>b)，由于a>b的结果为0，因此m=0，这时可立即得出整个逻辑表达式的结果t为0，因此(n=c>d)不被执行，n的值就不会发生变换，依然保持1。 短路求值： 只要逻辑表达式的值能够确定,就停止对表达式求值。 3.3if语句 用if语句 实现选 择结构 if语句通过对给定的条件进行分析、比较和判断来完成不同的操作。C语言的if语句有三种表现形式： 单分支if语句(if语句)，双分支if语句(if…else语句)，多分支if语句(if…else if语句)。 图32单分支if语句流程图 3.3.1单分支if语句 在前面的例32中出现过以下语句： if(grade>=60) printf("pass＼n"); 这是单分支if语句。其流程图见图32。 单分支if语句的用法见表38。 表38单分支if语句的用法 语法示例说明 if(表达式) 语句 if(grade>=60) printf("pass＼n"); (1) 先计算表达式的值，如果表达式的值为真，则执行语句； 否则不做任何操作。 (2) 此处的“语句”可以是单条语句，也可以是复合语句。 (3) 表达式可以是任意类型。若表达式值为0，按“假”处理； 若表达式值非0，按“真”处理。例如： if(1)printf("That’s OK "); 该if语句是合法的，因为表达式的值为1，按“真”处理，最后输出That’s OK 【例38】求整数的绝对值。(nbuoj1035) 输入一个整数，输出它的绝对值。 由于正数和零的绝对值就是其本身，因此不需要处理，而负数的绝对值则可通过类似x=-x的形式求取。程序如下。 #include int main() { int a,temp; scanf("%d",&a); temp=a; //将输入的数值复制到变量temp中 if(temp<0) temp=-temp; //对temp进行判断，若是负数，则取反 printf("%d＼n",temp); return 0; } 运行结果： -9 9 在if(表达式)的圆括号后面不能加分号，例如： if(temp<0); //此处多加了分号，与设计初衷不符 temp=-temp; 这样写语法检查时不会报错，但由于在if(temp<0)后面加了分号，表示空操作，即当temp<0成立时执行空操作而不是执行temp=-temp，因此代码的实现已经和原来的设计相背离了。 代码中用虚线框是为了突出选择结构的语句。 3.3.2双分支if语句 【例39】成绩合格问题。(nbuoj1058) 输入一个整数表示课程成绩，判断学生成绩是否合格： 当分数大于等于60分时，输出合格信息，小于60分的，输出不合格信息。 #include int main() { int grade; scanf("%d",&grade); if(grade>=60) printf("pass＼n"); else printf("failure＼n"); //判断成绩是否大于等于60 //若条件成立，则输出及格信息 //否则说明表达式里的条件不成立，即成绩小于60 //因此输出不合格信息 图33if…else语句流程图 return 0; } 运行结果： 59 failure 本例用到双分支的if语句，即if…else语句，其流程图见图33。 if…else语句是选择结构的标准使用形式，其用法见表39。 表39if…else语句的用法 语法示例说明 if(表达式) 语句1 else 语句2 if(grade>=60) printf("pass＼n"); else printf("failure＼n); (1) 先计算表达式的值，若值为真，则执行语句1； 否则执行语句2。 (2) 无论表达式的值为真还是假，只执行语句1和语句2中的某一个，不会两个都执行。 (3) else子句不能单独使用，它前面必须要有if配对使用 【例310】分段函数。(nbuoj1042) 输入一个整数x，计算以下分段函数的值，输出保留2位小数。 y=x2－2x≥0 5－xx＜0 #include #include int main() { int x; double y; scanf("%d",&x); if(x>=0) y=x*x-2; else y=sqrt(5-x); printf("%.2f＼n",y); return 0; } 图34例310中x≥0的取值范围 运行结果： 4 14 本例中，x的取值范围有两个区间，x≥0区间以及x＜0区间。当x≥0时，取值范围如图34所示，而当x＜0时， 取值范围刚好是表达式x≥0的取反，即除去x≥0以外的所有区间。因此，在if…else语句里，如果表达式x≥0不成立，则说明x是小于0的，就不需要再刻意强调x＜0这一条件了。 图35两数求大值的流程图 【例311】两数求大值。(nbuoj1061) 从键盘输入任意两个整数a和b，求出其中较大数的数值并输出。 可以再定义一个变量max，用来存放a，b中较大数的值。算法流程图见图35。 #include int main() { int a,b,max; scanf("%d%d",&a,&b); if(a>b) max=a; else max=b; //将较大数存到变量max中 printf("%d＼n",max); return 0; } 运行结果： 3 8 8 通过if…else语句对两数进行比较，将较大数的值存到变量max中并输出。 前面几个例子用了单一的关系运算符，下面这个例子用关系运算符和逻辑运算符构成一个逻辑表达式。 【例312】判断是否为英文字母。(nbuoj1046) 任意输入一个字符，判断其是否为英文字母，是则输出YES，否则输出NO。 #include int main() { char ch; scanf("%c",&ch); if(ch>='a'&&ch<='z'||ch>='A'&&ch<='Z') printf("YES＼n"); else printf("NO＼n"); //判断ch是否属于小写字母或大写字母 return 0; } 运行结果： S YES 【例313】是否闰年。(nbuoj1072) 输入一个整数year表示某一年，判断这一年是否闰年，是则输出yes，否则输出no。闰年的条件是符合下面两个条件之一： ①能被4整除，但不能被100整除，如2020； ②能被400整除，如2000。 #include int main() { int year; scanf("%d",&year); if((year%4==0&&year%100!=0)||year%400==0) printf("yes＼n"); else printf("no＼n"); //判断闰年的两个条件组成一个逻辑表达式 return 0; } 运行结果： 2021 no 对于关系比较复杂的逻辑表达式，建议适当地利用圆括号来明确运算的优先次序。 3.3.3多分支if语句 实际编程时需要判断的条件往往不止两个，多分支的if语句可以解决多条件判断的问题。比如下面这个程序需要对学生成绩评级。 【例314】三级制成绩评级。(nbuoj1059) 输入一个整数形式的学生成绩(百分制)，按以下规则计算并输出相应等级： ［80,100］分为A等，［60,79］分为B等，小于60分为C等。(成绩范围为0~100分。) #include int main() { char ch; int score; scanf("%d",&score); //输入百分制的学生成绩 if(score>=80) ch='A'; else if(score>=60) ch='B'; else ch='C'; printf("%c＼n",ch); //输出对应的成绩的等级 return 0; } 运行结果： 99 A 这个例子用到了多分支if语句，即if…else if语句，其流程图见图36。 图36if…else if语句流程图 if…else if语句的用法见表310。 表310if…else if语句的用法 语法示例说明 if(表达式1) 语句1 else if(表达式2) 语句2 … else if(表达式n-1) 语句n-1 else 语句n if(score>=80) ch='A'; else if(score>=60) ch='B'; else ch='C'; (1) 先计算表达式1的值，若表达式值为真，则执行语句1，否则进行下一步判断。 (2) 若表达式2的值为真，则执行语句2，否则进行下一步判断。 (3) 若前面所有的表达式都为假，则执行语句n。 (4) 只会执行语句1到语句n中的某一个，不会执行多个 如果有n个分支结构，则用最开始的if和最后一个else各处理一个分支，中间再连续写n-2个else if语句来处理剩余的n-2个分支。 【例315】单个字符类型判断。(nbuoj1049) 输入任意一个字符，判断该字符是小写字母、大写字母、数字字符或者其他类型字符，输出对应提示信息。 #include int main() { char ch; scanf("%c",&ch); if(ch>='A'&&ch<='Z') printf("upper＼n"); else if(ch>='a'&&ch<='z') printf("lower＼n"); else if(ch>='0'&&ch<='9') printf("digit＼n"); else printf("other＼n"); //大写字母则输出upper //小写字母则输出lower //数字字符则输出digit //其他字符则输出other return 0; } 运行结果： 图37多分支if语句的缩进式书写 d lower 本例运用字符ASCII码值的规律进行判断，一共有四个分支，用第一个if处理大写字母，最后一个else处理其他字符，中间的两个else if分别处理小写字母和数字字符。 多分支if…else if语句并不是新的语句类型，它依然是普通的if语句，只是刚好有另外一条if语句作为else的子句，而且这条if语句又有另外一条if语句作为它自己的else子句，以此类推。如本例的多分支选择语句可以写成如图37所示的形式。 但是一般在书写多分支if…else if语句时不会对它进行缩进，避免需判断的条件太多引起过度缩进，而是如例315中的代码那样，把else与它后面的if写在同一行上，即： if(表达式) 语句 else if(表达式) 语句 … else if(表达式) 语句 else 语句 使用if…else if语句时，各个分支的条件一定要按照某种顺序书写。这样做既可以使程序条理清晰，而且也不容易出错。 用多分支if…else if语句时，最后的一个else语句不是总会出现的。 3.3.4带复合语句的if语句 前面出现的if语句的各种形式中，语句部分都只有一条语句，如果想用if语句处理两条或多条语句，就需要使用复合语句。复合语句也称为语句块，通过在一组语句前后放置大括号，可以强制编译器将其作为一条语句来处理。 标准if…else语句中复合语句的书写形式见表311。 表311选择结构中复合语句的用法 语法示例说明 if(表达式) { 语句1(系列语句) } else { 语句2(系列语句) } if(sum>10000) { discount=0.68; printf("Golden Card Discount=%.2f＼n ", discount); } else { discount=0.88; printf("Ordinary card Discount=%.2f＼n ",discount); } (1) 如果消费金额超过1万，则给出0.68的折扣，并显示金卡折扣为0.68。 (2) 如果消费金额没有超过1万，则给出0.88的折扣，并显示普卡折扣为0.88。 (3) 当表达式为“真”或“假”时，对应的复合语句要么全部执行，要么全部不执行 【例316】两整数排序。(nbuoj1062) 输入两个整数，按从小到大的顺序输出这两个数。 #include int main() { int a,b,t; scanf("%d%d",&a,&b); if(a>b) { t=a; a=b; b=t; } //构成复合语句的左大括号 //① //② //③ //构成复合语句的右大括号 printf("%d %d＼n",a,b); //已将较小数存入a，较大数存入b，输出 return 0; } 运行结果： 9 3 3 9 本例通过三变量法实现两数的交换，当a＞b时，将较小数放入a变量，而将较大数放入b变量。三变量法由三条语句构成一个完整的交换过程，当a＞b条件成立时，①②③这三条语句都被依次执行，而当条件a＞b不成立时，①②③这三条语句都不被执行。因此需要使这三条语句组成一个整体，即将这三条语句组成一个复合语句。 如果本例的语句写成如下形式： if(a>b) t=a; a=b; b=t; 此时读者可以分析一下，分别用9和3以及3和9这两组数据分别进行测试，看运行结果将会有怎样的变化。 复合语句的主要作用是把多个语句组成一个可执行的单元。 【例317】三整数排序。(nbuoj1065) 输入三个整数a，b，c，按从小到大的顺序输出这三个数。 #include int main() { int a,b,c,t; scanf("%d%d%d",&a,&b,&c); if(a>b) {t=a;a=b;b=t;} //实现a、b交换，较小数存入a，较大数存入b if(a>c) {t=a;a=c;c=t;} //实现a、c交换,较小数存入a，较大数存入c if(b>c) {t=b;b=c;c=t;} //实现b、c交换，较小数存入b，较大数存入c printf("%d %d %d＼n",a,b,c);//最终变量a、b、c中的数据按从小到大顺序存放 return 0; } 运行结果： 3 9 7 3 7 9 解决三个数的排序问题，有许多种方案。本例采用了数据交换的方法，将三个变量相互间各做一次比较，根据比较结果将最小数放入a，中间数放入b，最大数放入c。算法思想表示如下。 if(a>b)将a与b交换，则a是a、b中的较小者。 if(a>c)将a与c交换，则a是a、c中的较小者，并且a是三者中的最小者。 if(b>c)将b与c交换，则b是b、c中的较小者，也是三者中的中间数。 复合语句一般出现在选择和循环语句中。 3.4条件运算符和条件表达式 C语言中有条件运算符“?:”，它由两个符号“？”和“：”组成，可以用来构造条件表达式。条件运算符的使用形式如表312所示。 表312条件运算符的使用形式 语法表达式1？表达式2： 表达式3 示例(a>b)?a:b 说明(1) 先求解表达式1的值，如果值为真，则计算表达式2的值来作为整个表达式的值； (2) 若表达式1的值为假，说明条件不成立，则计算表达式3的值来作为整个表达式的值； (3) 样例中的(a>b)?a:b是一个条件表达式为，其执行方式为： 如果a>b成立，则表达式取a的值，否则表达式取b的值 【例318】两数求大值。(nbuoj1061) 输入任意两个整数，用条件运算求出其中较大的数值并输出。 #include int main() { int a,b,max; scanf("%d%d",&a,&b); max=(a>b)?a:b; //用条件表达式，将a、b中较大的数值保存到变量max中 printf("%d＼n",max); //输出保存在max变量中的较大值 return 0; } 运行结果： 6 19 19 再看一个与字符操作有关的例子。 【例319】大写字母变小写字母。(nbuoj1430) 用条件运算表达式实现将大写字母转换为小写字母，如果是其他字符则保持不变。 #include int main() { char ch,new_ch; scanf("%c",&ch); //输入一个字符 new_ch= (ch>='A'&&ch<='Z')?ch+32:ch; //对大写字母加32可得到对应的小写形式 printf("%c＼n",new_ch); return 0; } 运行结果1： A a 运行结果2： # # 本例先判断ch是否是大写字母，如果是大写字母，则根据ASCII码的排列顺序可知，加32就可以得到该字母对应的小写形式，否则保持不变。 条件运算表达式语句相当于一个简单的选择结构。一般当if语句中需要执行的语句为赋值语句，并且两个分支都是给同一个变量赋值的时候，可以用条件表达式来达到相同的效果，如果语句比较复杂的情况下不建议刻意使用条件表达式。 3.5选择结构的嵌套 选择结构 的嵌套 在if语句中又包含一个或多个if语句的形式称为if语句的嵌套。C语言中if语句嵌套的形式比较灵活，图38给出了if…else语句二重嵌套的一般形式。 图38if…else语句二重嵌套的一般形式 【例320】输入两个整数，比较它们的大小关系。 #include int main() { int a,b; scanf("%d%d",&a,&b); if(a!=b) if(a>b) printf("%d>%d＼n",a,b); else printf("%d<%d＼n",a,b); else printf("%d=%d＼n",a,b); return 0; } 运行结果1： 7 12 7>12 运行结果2： 9 -8 9>-8 本例先将a与b的关系划分成两类，即“不等于”和“等于”，然后在“不等于”的情况下再进一步判断是“大于”还是“小于”，因此，在“不等于”的情况下出现了嵌套的if语句。 嵌套的if语句虽然占据多个书写行，但如果不构成复合语句的话，就无须用大括号括起来。 在嵌套的if语句中，特别要注意if与else的搭配问题，使用不当容易产生二义性。比如把嵌套关系写成如下形式： if(表达式1) if(表达式2) 语句1; else 语句2； 图39if和else 的配对原则 设计者把else与第1个if写在同一列，试图以此表示它们是匹配的。但根据if与else的配对规则，else实际上是与第2个if配对的(else总是与离它最近的未匹配过的if匹配)。可见，嵌套内的if语句既可以是if语句形式也可以是if…else语句形式，这就会出现多个if和多个else重叠的情况，此时要特别注意if和else的配对问题，一般地，else总是与它前面一个最近的未匹配过的if配对，如图39所示。 当然，为了保险起见，也可以用大括号来强制确定配对关系。对于上述例子，如果设计者的意图是让else和第1个if匹配，那么可做如下处理。 if(表达式1) { if(表达式2) 语句1; } else 语句2； C语言不是以书写格式来分隔语句的，而是由逻辑关系决定的。 【例321】求一元二次方程ax2+bx+c=0的根。 本题可以分为以下两种情况来考虑。 (1) 若a不等于0，d=b2－4ac，则需要进一步考虑d的取值，即： ① 若d≥0，方程有两个实根： x1,2=－b±d2a。 ② 若d＜0，方程有两个虚根： x1,2=－b±－di2a。 (2) 若a等于0，则为非二次方程，因此根x=-c/b。 流程图如图310所示。 图310求一元二次方程根的流程图 #include #include int main() {double a,b,c,d,t1,t2; printf ("Input a b c:＼n" ); scanf("%lf%lf%lf",&a,&b,&c); if (a!=0) { d=b*b-4*a*c; t1=(-b)/(2*a); t2=sqrt(fabs(d))/(2*a); if(d>=0) printf("Two real roots:＼nx1=%.1f＼nx2=%.1f＼n",t1+t2,t1-t2); else printf("Two complex roots:＼nx1=%.1f+%.1fi＼nx2=%.1f-%.1fi＼n",t1,t2,t1,t2); } else printf("It's not quadratic,x=%.1f＼n",-c/b); return 0; } 运行结果1： Input a b c: 0 3 4 It's not quadratic,x=-1.3 运行结果2： Input a b c: 2 3 4 Two complex roots: x1=-0.8+1.2i x2=-0.8-1.2i 运行结果3： Input a b c: 1 4 1 Two real roots: x1=-0.3 x2=-3.7 利用C语言提供的关系运算、逻辑运算和if语句，可以完成各种复杂的选择结构的控制流程描述。然而，为了保证程序的可读性，不提倡使用嵌套层次过多的运算。 3.6switch…case语句 用switch 实现多分 支选择 C语言提供switch…case语句作为多分支选择结构的替代。switch…case语句的用法如表313所示。 表313switch…case语句的用法 语法示例说明 switch(表达式) { case 常量表达式1： 语句组1； break； case 常量表达式2： 语句组2； break; …… case 常量表达式n： 语句组n； break； default： 语句组n+1； break； } switch(grade) { case 'A': printf("80~100＼n"); break; case 'B': printf("60~79＼n"); break; case 'C': printf("<60＼n"); break; default: printf("Error＼n"); break; } (1) switch后面的表达式通常是整型或字符型变量，也允许枚举类型数据。 (2) case后面的常量表达式起到标记作用，用来标志一个位置。 （3) switch语句的流程是： 先计算switch后面表达式的值，然后用此值依次与各个case后的常量表达式比较，若与某个case后面的常量表达式的值相等，就执行这个case后面的语句组，执行后遇到break就退出switch语句； 若表达式的值与所有case后面的常量表达式都不相等，则执行default后面的语句组n+1，然后退出switch语句 【例322】编制菜单程序： 在屏幕上显示问候信息表，根据用户的选择，显示不同的问候信息。 include int main() { char ch; printf("1 Morning＼n"); printf("2 Afternoon＼n"); printf("3 Evening＼n"); printf("Input your choice:＼n"); ch=getchar(); //从键盘输入用户的选择 switch(ch) //根据选择进行不同的处理 { case '1':printf("Good morning＼n");break; case '2':printf("Good Afternoon＼n");break; case '3':printf("Good Evening＼n");break; default:printf("Selection Error＼n"); } return 0; } 运行结果： 1 Morning 2 Afternoon 3 Evening Input your choice 2 Good Afternoon 当用户输入数字2时，switch语句找到匹配的case子句，并执行后面的语句，输出问候语“Good Afternoon”，然后执行break语句，跳出switch语句。 使用switch…case语句需要注意以下几点。 (1) 关键字case和后面的常量表达式之间有空格间隔。 (2) default一般总是放在最后面，这时，default后面不需要break语句。default部分不是必需的。例如，在例322中如果没有default部分，当switch后面的表达式的值与case后面的常量表达式的值都不相等时，则不执行任何分支，直接退出switch语句。 (3) 各个case常量表达式不一定要按其值的大小顺序来书写语句，但要求各个case后的常量表达式必须是不同的值，以保证分支选择的唯一性。例如： case '2':语句2;break; case '1':语句1;break; case '3':语句3;break; case '1':语句4;break; 前3个case语句都是合法的，但最后一个case语句与第2个case语句的常量表达式的值相同了，这是不允许的。 建议尽量按照常量表达式值的大小顺序来书写语句，使语句条理更清晰。 (4) 如果在case后面包含多条执行语句，不需要加大括号。在进入case后，会自动顺序执行当前case后面的所有执行语句。 (5) 只有default中的break语句可有可无，而其余各分支中的break语句有或无时程序的流程是完全不同的，例如，在例322中如果case '1'，case '2'，case '3'后面没有break语句，则当用户输入数字1以后，程序的输出结果为： Good Morning Good Afternooon Good Evening Selection Error 这是因为case后面的常量表达式只起到标记的作用，而不起条件判断的作用。因此，一旦与switch后圆括号内表达式值匹配，就从这个标记开始执行，而且执行完一个case后面的语句后，若没有遇到break语句，会自动进入下一个case继续执行，而不再判断是否匹配。因此，若想执行一个case分支后立即跳出switch语句，就必须在此分支的最后添加一个break语句。 (6) 多个case可以共用一组执行语句。见例323。 【例323】五级制成绩评级。(nbuoj1060) 输入一个整数表示百分制成绩(0~100)，将其转换为对应的等级制并输出。对应规则为： ［90,100］分为A，［80,89］分为B，［70,79］分为C，［60,69］分为D，小于60分为E。 如果直接对分数进行判断： 100分为A，99分为A，……，1分为E，0分为E，则会有101个case分支，显然是不合理的。需要考虑如何减少case分支而又不影响程序的功能。首先将分数除以10取整，则将得到10，9，8，7，6，5，4，3，2，1，0这样11个分支，其中，10和9这两个分支代表90~100分，分支8代表80~89，分支7代表70~79，分支6代表60~69，分支5，4，3，2，1，0代表小于60分的。这样，分支数就大大减小了。最终的程序如下。 #include int main() { int score; char grade; scanf("%d",&score); switch(score/10) { case 10: case 9: grade='A';break; case 8: grade='B';break; case 7: grade='C';break; case 6: grade='D';break; case 5: case 4: case 3: case 2: case 1: case 0: grade='E'; } //case 10和case 9两个case共用一组语句 //case 5到case 0的六个case共用一组语句 printf("%c＼n",grade); return 0; } 运行结果： 90 A 本例还可以进一步减少case分支，如将5，4，3，2，1，0这6个分支都归入到default分支，则对应代码段可改写成如下形式。 switch(grade) { case 10: case 9:printf("A＼n");break; case 8:printf("B＼n");break; case 7:printf("C＼n");break; case 6:printf("D＼n");break; default:printf("E＼n");break; } 下面这个例子也是多个case子句共用一组语句的。 【例324】模拟万年历。(nbuoj1073) 输入两个整数表示年和月的数值，打印出这一年的这一个月的天数。如用户输入的信息是2020年的2月，则打印出该月的天数为29。假设数据都是有效的。 根据历法，凡1、3、5、7、8、10、12月每月为31天，凡4、6、9、11月每月为30天； 2月份闰年29天，平年28天。闰年的判断条件需满足以下两个条件中的一个即可： ①能被4整除但不能被100整除； ②能被400整除。 #include int main() { int year,month,days; scanf("%d%d",&year,&month); //输入两个整数表示年和月 switch(month) { case 1: case 3: case 5: case 7: case 8: case 10: case 12: days=31; break; case 4: case 6: case 9: case 11: days=30; break; case 2: if(year%4==0&&year%100!=0||year%400==0) days=29; else days=28; break; } //2月的天数要根据闰年还是平年来定 printf("%d＼n",days); return 0; } 运行结果： 2020 2 29 关于闰年的判断可以有很多的写法，请读者根据自己所掌握的知识尝试不同的设计思路。 3.7实 例 研 究 第2章的实例研究中介绍了一个加、减、乘、除的简单程序，输入两个数据，根据固定的模式计算相应的结果。如果希望程序灵活一些，能根据用户输入的运算符号来决定进行加、减、乘、除中的哪一种运算，则需要对输入的运算符号进行判断。选择结构提供了这方面的支持。 3.7.1四则运算 【例325】简单计算器。(nbuoj1084) 设计一个简单计算器程序，可根据输入的表达式，对两个数进行加、减、乘、除运算。输入形式为AopB，其中，A和B表示参加运算的两个浮点数，op代表算术运算符+、-、*、/中的一种，如2+5。计算结果保留两位小数。假设不会出现除数为0的情况。 #include int main() { char op; double a,b,answer; scanf("%lf%c%lf",&a,&op,&b);//输入计算公式，变量op存储运算符 switch(op) { case '+':answer=a+b;break; case '-':answer=a-b;break; case '*':answer=a*b;break; case '/':answer=a/b;break; } //判断运算符op //若是加号，则执行加法运算 printf("%.2f＼n",answer); return 0; } 运行结果： 7/2 3.50 本例所设计的计算器是由用户出题，由机器来回答，机器按照运算规则计算得到的肯定是正确答案，这个工作原理跟日常使用的计算器类似。 下面进一步模拟小学生四则运算的学习过程，需要在给出题目后，由用户来回答，然后由机器来判断用户的回答是否正确。 【例326】小学生四则运算练习系统。编制一个可以完成加、减、乘、除运算的程序，输入一个算术表达式，如果运算符号是“+”，则执行加法操作； 为“-”，则执行减法操作； 为“*”，则执行乘法操作； 为“/”，则执行除法操作。给出表达式后，从键盘再输入一个运算结果，若答案正确则输出正确信息，否则给出错误提示。(假设除法都是能整除的。) #include int main() { int a,b,user_ans,res; //user_ans表示用户答案，res表示标准答案 char op; scanf("%d%c%d",&a,&op,&b); //输入表达式 switch(op) { case '+': res=a+b;break; case '-': res=a-b;break; case '*': res=a*b;break; case '/': if(b!=0) res=a/b; else printf("Division by zero,ERROR＼n"); break; } //先计算标准答案，存入变量res //若除数为0则给出错误提示 if(!(op=='/'&&b==0)) { printf("="); scanf("%d",&user_ans); if(res==user_ans) printf("Sucess:)＼n"); else printf("Error:(＼n"); } //输出等号，提醒用户输入答案 //输入用户答案 //将用户答案user_ans与标准答案res进行比较 return 0; } 运行结果1： 4+5 =9 Success:) 运行结果2： 7*8 =67 Error:( 本例用了两个选择结构，一个由switch语句构成，判断算术运算符号然后计算出对应的标准答案； 一个由嵌套的if语句构成，在此输入用户答案，并将用户答案与标准答案进行对比，然后输出相应的提示信息。 3.7.2随机数 【例327】随机数比大小。由系统随机产生两个随机数，比较两者的大小。 #include #include//包含库函数rand和srand的原型 #include int main() { int a,b; srand((unsigned)time(NULL)); //使随机函数rand的值随时间变化 a=rand(); //调用随机数函数rand产生一个数存入a b=rand(); //调用随机数函数rand产生一个数存入b if(a>b) printf("%d>%d＼n",a,b); else printf("%d<%d＼n",a,b); return 0; } 运行结果： 17035>14484 本题用到了随机数的产生，这是比较实用的一个功能，关于随机数的介绍如下。 在计算机中并没有一个真正的随机数发生器，但是可以做到使产生的数字重复率很低，看起来好像是真正的随机数，实现这一功能的程序叫伪随机数发生器。 不管用什么方法实现随机数发生器，都必须给它提供一个名为“种子”的初始值。而且这个值最好是随机的。现在的C编译器都提供了一个基于ANSI C标准的伪随机数发生器函数，用来生成随机数，它们就是rand和srand函数。这两个函数的工作过程如下。 (1) 首先给srand提供一个种子，它是一个unsigned int类型，其取值范围为0~65 535，如语句srand((unsigned)time(NULL))。有了srand()函数，程序每次运行时产生的随机数都会不同； 如果删除这条语句，则每次运行结果都是一样的。 (2) 然后调用rand()函数，它会返回一个随机数(0~32 767)。 掌握了随机数的产生方法后，就可以对小学生四则运算练习系统进行进一步修改，由系统随机产生两个整数来参加四则运算。 【例328】改进的小学生四则运算练习系统。生成两个100以内的随机数，从键盘输入一个运算符号(+，-，*或/)，对这两个随机数进行对应的计算并输出结果。 #include #include #include int main() { int a,b,answer; char op; srand((unsigned)time(NULL)); a=rand()%100; //生成0~99的随机数 b=rand()%100+1; //生成1~100的随机数 printf("请输入一个算术运算符号(+，-，*或/)"); scanf("%c",&op); //输入算术运算的符号 switch(op) //根据运算符号执行对应的计算 { case '+':answer=a+b;break; case '-':answer=a-b;break; case '*':answer=a*b;break; case '/':answer=a/b;break; } printf("%d%c%d=%d＼n",a,op,b,answer); return 0; } 运行结果： 请输入一个算术运算符号(+，-，*或/):/ 95/37=2 本例运行时只需输入运算符(+，，*或/)，而参加运算的两个数由程序中通过rand()函数自动生成。 由于C程序可能会在不同的集成环境下运行，所以在使用时要特别注意相关函数在不同环境下是否适用。本书代码都在VC6.0环境下运行，因此本题采用rand()函数。 3.8习题 3.8.1选择题 选择结构 常见错 误解析 1. C语言中，关系表达式和逻辑表达式的值是()。 A. 真或假B. 0或1C. T或FD. True或False 2. 设a为整型变量，不能正确表达数学关系10＜a＜15的C语言表达式是()。 A. 10＜a＜15 B. a==11||a==12||a==13||a==14 C. !(a<=10)&&!(a>=15) D. a>10&&a<15 3. 如果int a=3,b=4； 则条件表达式ay) t=x; t=y;B. t=x; if(x>y) t=y; C. t=y; if(x>y) t=x;D. if(x>y) t=y; else t=x; 12. 设x，y，z，t均为int型变量，则执行以下语句后，t的值为()。 x=y=z=1; t=++x || ++y && ++z; A. 不定值B. 4C. 1D. 0 13. 对于条件表达式(k)?(i++):(i)来说，其中的表达式k等价于()。 A. k==0B. k==1C. k!=0D. k!=1 14. 以下程序的运行结果为()。 #include int main() { char c='a'; if('a' int main() {int a=100,x=10,y=20,flag1=5,flag2=0; if(x int main() { int s=15; switch(s/4) { case 1:printf("One "); case 2:printf("Two "); case 3:printf("Three "); default:printf("Over "); } return 0; } A. ThreeB. Over C. Three OverD. One Two Three Over 3.8.2在线编程题 NBUOJ上 的选择结 构编程 1. 符号属性判断。(nbuoj1036) 输入任意一个浮点数x，根据其符号属性，输出对应的sign值。 sign=1，x＞0 0，x=0 －1，x＜0 2. 判断奇数偶数。(nbuoj1038) 写一程序判断输入的整数的奇偶性，若是奇数则输出odd，若是偶数则输出even。 3. 计算分段函数。(nbuoj1043) 输入浮点数x，计算并输出下面分段函数y的值(保留两位小数)。 y=(x+1)2+2x+1x，(x＜0) x，(x≥0) 4. 第几象限。(nbuoj1044) 输入两个整数x，y值表示平面上的一个坐标点，判断该坐标点处于第几象限，并输出相应的结果，用数字1,2,3,4分别对应四个象限。假设坐标点不会处于x轴和y轴上。 5. 圆内圆外。(nbuoj1045) 有一个半径为10的圆，圆心坐标为(0,0)，从键盘输入任意点的坐标(a,b)，判断该点在圆内，在圆外，还是恰巧在圆周上。输出in表示在圆内，out表示在圆外，on表示在圆周上。 6. 单个字母大小写互换。(nbuoj1047) 输入一个字符，如果该字符是小写字母，则输出其大写形式。如果该字符是大写字母，则输出其小写形式。若是其他字符则原样输出。 7. 三数求大值。(nbuoj1064) 从键盘输入三个整数x,y和z，求出最大数的值。 8. 平面上的三角形判断。(nbuoj1012) 输入三个数a，b，c，请问以这三个数作为边长能否构成一个三角形？如果可以构成三角形，则输出该三角形的面积，否则输出Error。 9. 求5和7的整数倍。(nbuoj1070) 判断输入的正整数是否既是5又是7的整数倍。若是，则输出yes，否则输出no。 10. 鸡兔同笼。(nbuoj1066) 已知笼子里鸡和兔的总数量为n，总的腿数为m，请计算笼子里鸡的数目和兔的数目并输出； 如果无解则输出No answer。 11. 加油站加油。(nbuoj1078) 某加油站提供三种汽油和一种柴油，售价分别如下。 90号汽油： 5.14元/升。 93号汽油： 5.54元/升。 97号汽油： 5.90元/升。 0号柴油： 5.13元/升。 另外，加油站还提供“自助加油”和“协助加油”两个服务等级，如果是自助加油，则可以获得5%的优惠； 如果是工作人员协助加油，则只有2%的优惠。输入三个浮点数分别表示加油量、油品类型(如90)、加油类型(1表示自助加油，2表示协助加油)，计算用户应付的金额。 12. 一元二次方程根。(nbuoj1081) 输入方程系数a、b、c，求一元二次方程的根： ax2+bx+c=0，假设b2－4ac≥0。 图311圆塔坐标图 13. 求点的高度。(nbuoj1082) 假设有四个圆塔，圆心坐标分别为(2,2) (-2,2) (-2,-2)(2,-2)，如图311所示。圆塔直径都为1米，圆塔高50米,其他都为平地(高度为0)。输入任一坐标值(x,y),打印出该点的高度。 14. 求1~10的英文单词。(nbuoj1083) 输入1~10中任意一个数字，输出相应的英文单词(首字母大写)。如果输入其他数字则输出Error。 15. 石头剪刀布。(nbuoj1232) CoCo和Tom玩石头剪刀布的游戏，规则是石头砸剪刀、剪刀剪布、布包石头。他们用数字代替手势来完成石头剪刀布的游戏。假设0表示石头，1表示剪刀，2表示布，每人在纸上写一个数字(数字范围局限于0、1、2)，然后同时展示所写的数字，如果CoCo的数字胜出了，则输出Win，否则一律输出Lose。 16. 正方形还是圆形。(nbuoj1218) 首先从键盘读入一个浮点数x，然后再读入一个小写字母(s或c)，如果读入的字母是s，则计算并输出正方形面积(此时x作为边长)； 如果读入的字母是c，则计算并输出圆面积(此时x作为半径)。 17. 今天星期几。(nbuoj1198) 输入一个正整数表示一个星期中的某一天，若此数字在［1,7］内，则输出对应英文星期名，否则输出错误提示。例如，输入2，则输出“Tuesday”； 输入7，则输出“Sunday”； 输入非法数值16，则输出“Illegal day”。(输出不包括双引号。) 18. 四数比大小。(nbuoj1230) 输入4个整数，将这4个数从大到小输出。 19. 计算个人所得税(老版算法)。(nbuoj1048) 已知个人所得税有如下的计算公式，输入一个浮点数表示某人本月的计税依据，输出本月应交的个人所得税，保留两位小数。计税依据如表314所示。 表314计税依据 级数全月应纳税所得额（TL）税率/%速算扣除数计算公式 1TL≤150030TL×0.03 21500≤TL≤450010105TL×0.1-105 34500≤TL≤900020555TL×0.2-555 49000≤TL≤35000251005TL×0.25-1005 535000≤TL≤55000302755TL×0.3-2755 655000≤TL≤80000355505TL×0.35-5505 7TL≥800004513505TL×0.45-13505 计税方法： (1) 计税依据＝(工资、津贴等各项收入应发数之和)-(公积金、失业保险、养老保险、医疗保险之和) (2) 全月应纳税所得额＝计税依据－3500 (3) 所得税额＝应纳税所得额×适用税率－速算扣除数 例如，某人当月9号计税依据为13500元，则其应交个人所得税税额为： (13500-3500)×25%-1005=1495元。 20. 计算火车运行时间。(nbuoj1492) 根据火车的出发时间和到达时间，计算整个旅途经过的时间。输入为两个四位的整数，分别表示火车出发时间和到达时间(只考虑出发时间和到达时间是同一天的情况)，其中前两位数表示小时(00~23)，后两位表示分钟(00~59)。如出发时间为4点21分，到达时间为21点8分，则输入为0421 2108。输出整个旅途的时间，用小时和分钟表示。如针对输入数据0421 2108，输出为： 16 hour 47 minute。