Java教程

分支结构程序设计

本文主要是介绍分支结构程序设计,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

综述

 C语言中有三大结构,分别是顺序结构、选择结构和循环结构(分支结构):

  1. 顺序结构就是程序从头到尾的顺序依次执行每一条代码,不重复执行任何代码,也不跳过任何代码。
  2. 选择结构也称分支结构,就是让程序“拐弯”,有选择性的执行代码,即可以跳过没用的代码,只执行有用的代码。
  3. 循环结构就是让程序“杀个回马枪”,不断地重复执行同一段代码。

结构化程序设计思想

 1976年,图灵奖获得者Niklaus Wirth出版了名为Algorithms+Data Structure=Programs的软件设计专著,书中提及了算法和数据结构的概念,并提出作为结构化程序设计的基础的著名论断:程序=算法+数据结构。

从书中我们可以了解到结构化程序设计的基本思想为:

  1. 自上而下
  2. 逐步细化
  3. 模块化设计
  4. 结构化程序编码

由此结构化程序具有以下特点:

  1. 程序由不同功能的模块构成,各模块又可以按照不同类型分成一个或者多个子模块。
  2. 每个子模块之间有一个或者多个程序单元构成,个子模块之间可以互相调用程序单元。
  3. 一个程序单元由顺序、分支、循环三种基本结构构成。

在了解了结构化程序设计的思想和特点之后,我们开始进入第一部分,分支结构(由于顺序结构太过于简单,我们这里直接跳过


简单的if语句

前言

 if语句是分支结构的主要实现方式,可以根据条件的判断结果决定是否执行某个分支程序。在学习分支结构时,可以按照以下流程:

  1. 正确选择条件判断表达式。
  2. 画出流程控制图(根据需要
  3. 编写程序

if语句定义

  1. if语句可以判断某些条件是否满足,条件满足,继续执行,条件不满足,直接跳过。(流程图根据需要)
  2. if语句格式
  if(表达式)
  语句段
  1. 实例分析
#include<stdio.h>
int main()
{
  int a,b,c;
  scanf("%d",&c);
  if(c>=0)a=1,b=2;
  if(c<0)b=1,a=2;
  printf("a=%d,b=%d",a,b);
  return 0;
}

假设输入数据为:10
则输出为:
a=1,b=2;

//分析,我们给定c一个具体值时(假定为10),程序第六行if(c>=0)开始判断,c=10>0,条件判断成立,
于是执行后面的语句a=1,b=2;执行完毕后,进入下一个判断if(c<0)由于c=10>0,所以此条件不成立,
于是跳过后执行下一句,printf得到结果。
  1. 注意事项,逻辑判断时,等于关系的判断是==而不是=,在使用的时候应该多多注意。
    这里我们提供一种书写风格,仅供大家参考。
常量或者表达式==变量

来避免出现上述等号遗漏的问题。

  1. 若符合条件的语句为语句段,则需要进行封装,封装规则为:
if(表达式)
{
  语句段;
}

多分支if语句(if-else语句)


基础if-else语句

  1. if-else语句书写格式
1)表达方式一
if(表达式)
  语句1;
else
  语句2;

2)表达方式二
if(表达式)
{
  语句段1;
}
else
{
  语句段2;
}


2. 实例分析

#include<stdio.h>
int main()
{
  int a,b,c;
  scanf("%d",&c);
  if(c>=0)a=1,b=2;
  else b=1,a=2;
  printf("a=%d,b=%d",a,b);
  return 0;
}

假定输入为-1
则输出结果为,a=2,b=1

//分析,当从键盘读取一个数字c(假定为-1),则进入判断语句,if(c>=0),由于c=-1<0所以条件不成立,
则执行else语句里面的b=1,a=2,所以输出结果为a=2,b=1
//从这里我们可以看出,多个if语句如果条件不相交,我们可以将其改写为if-else型语句
eg:
if(c>=0)
if(c<0)
等价于
if(c>=0)
else

if-else-if语句

前面的if语句与if-else语句只适用于一个或者两个分支,而不适合更多情况,下面我们来探索多个分支选择语句采用的if-else-if型结构.

  1. 一般形式
if(表达式1)
  语句段1;
else if(表达式2)
   语句段2
   else if(表达式3)
     语句段3
     else if(表达式4)
      语句段4
      …………
        else
          语句段n

 执行流程为依次判断表达式的值是否成立,当遇到某个值为真时,则执行if对应的语句段,然后挑出整个if语句,执行if-else-if语句之外的程序,如果表达式的值都为假,则执行最后的else语句对应的语句段n。
2. 实例分析

#include <stdio.h>
int main(){
    char c;
    printf("Input a character:");
    c=getchar();
    if(c<32)
        printf("This is a control character\n");
    else if(c>='0'&&c<='9')
        printf("This is a digit\n");
    else if(c>='A'&&c<='Z')
        printf("This is a capital letter\n");
    else if(c>='a'&&c<='z')
        printf("This is a small letter\n");
    else
        printf("This is an other character\n");
    return 0;
}

//分析:
运行结果:
Input a character:e
This is a small letter

要求判别键盘输入字符的类别。可以根据输入字符的ASCII码来判别类型。
由ASCII码表可知ASCII值小于32的为控制字符。在“0”和“9”之间的为数字,在“A”和“Z”之间为大写字母, 
在“a”和“z”之间为小写字母,其余则为其它字符。
这是一个多分支选择的问题,用多个 if else 语句编程,判断输入字符ASCII码所在的范围,
分别给出不同的输出。例如输入为“e”,输出显示它为小写字符。

由此,我们总结两点事项:

在使用 if 语句时还应注意以下两点:
1. 在 if 语句中,判断条件必须用括号括起来。
2. 语句块由{ }包围,但要注意的是在}之后不需要再加分号;(当然加上也没错)。

if语句嵌套

1.if语句嵌套定义形式

if(表达式1)
{
  if(表达式2)
  {
    语句段1;
  }
  else
  {
    语句段2;
  }
}
else
{
  if(表达式3)
  {
    语句段3;
  }
  else
  {
    语句段4;
  }
}

if语句的配对采用就近原则:即else总与距离最近的未配对的if进行配对,这样可以避免因分支结构导致程序出现二义性。
2.实例分析

#include <stdio.h>
int main(){
    int a,b;
    printf("Input two numbers:");
    scanf("%d %d",&a,&b);
    if(a!=b){  //!=表示不等于
        if(a>b) printf("a>b\n");
        else printf("a<b\n");
    }else{
        printf("a=b\n");
    }
    return 0;
}
//分析:
运行结果:
Input two numbers:12 68
a<b
  1. 再次强调
if 语句嵌套时,要注意 if 和 else 的配对问题。
C语言规定,else 总是与它前面最近的 if 配对,例如:
if(a!=b)  // ①
if(a>b) printf("a>b\n");  // ②
else printf("a<b\n");  // ③
③和②配对,而不是和①配对。

switch语句

除了if语句,C语言还提供了switch语句(开关语句)作为分支程序结构设计语言。

  1. switch语句定义
    编写程序,会经常遇到不同情况分支的多回路问题,如果用if-else-if语句进行编写和维护会显得异常麻烦,此时,开关函数就会显得非常方便
    定义如下:
switch(表达式)
{
  case 常量表达式1:语句段1;
  case 常量表达式2:语句段2;
  case 常量表达式3:语句段3;
  case …………:…………
  case 常量表达式n:语句段n;
  default:语句段n+1;
}

执行流程为:

1) 首先计算“表达式”的值,假设为 m。
2) 从第一个 case 开始,比较“整型数值1”和 m,如果它们相等,就执行冒号后面的所有语句,
也就是从“语句1”一直执行到“语句n+1”,而不管后面的 case 是否匹配成功。
3) 如果“整型数值1”和 m 不相等,就跳过冒号后面的“语句1”,继续比较第二个 case、
第三个 case……一旦发现和某个整型数值相等了,就会执行后面所有的语句。假设 m 和“整型数值5”相等,那么就会从“语句5”一直执行到“语句n+1”。
4) 如果直到最后一个“整型数值n”都没有找到相等的值,那么就执行 default 后的“语句 n+1”。
  1. 看一个实例
例如,输入一个整数,输出该整数对应的星期几的英文表示:
#include <stdio.h>
int main(){
    int a;
    printf("Input integer number:");
    scanf("%d",&a);
    if(a==1){
        printf("Monday\n");
    }else if(a==2){
        printf("Tuesday\n");
    }else if(a==3){
        printf("Wednesday\n");
    }else if(a==4){
        printf("Thursday\n");
    }else if(a==5){
        printf("Friday\n");
    }else if(a==6){
        printf("Saturday\n");
    }else if(a==7){
        printf("Sunday\n");
    }else{
        printf("error\n");
    }
    return 0;
}
//运行结果:
Input integer number:3↙
Wednesday

对于这种情况,实际开发中一般使用 switch 语句代替,请看下面的代码:

#include <stdio.h>
int main(){
    int a;
    printf("Input integer number:");
    scanf("%d",&a);
    switch(a){
        case 1: printf("Monday\n"); break;
        case 2: printf("Tuesday\n"); break;
        case 3: printf("Wednesday\n"); break;
        case 4: printf("Thursday\n"); break;
        case 5: printf("Friday\n"); break;
        case 6: printf("Saturday\n"); break;
        case 7: printf("Sunday\n"); break;
        default:printf("error\n"); break;
    }
    return 0;
}
//运行结果:
Input integer number:4↙
Thursday

需要重点强调的是,当和某个整型数值匹配成功后,会执行该分支以及后面所有分支的语句
如:

#include <stdio.h>
int main(){
    int a;
    printf("Input integer number:");
    scanf("%d",&a);
    switch(a){
        case 1: printf("Monday\n");
        case 2: printf("Tuesday\n");
        case 3: printf("Wednesday\n");
        case 4: printf("Thursday\n");
        case 5: printf("Friday\n");
        case 6: printf("Saturday\n");
        case 7: printf("Sunday\n");
        default:printf("error\n");
    }
    return 0;
}
//运行结果:
Input integer number:4↙
Thursday
Friday
Saturday
Sunday
error

输入4,发现和第四个分支匹配成功,于是就执行第四个分支以及后面的所有分支。
这显然不是我们想要的结果,我们希望只执行第四个分支,而跳过后面的其他分支。
为了达到这个目标,必须要在每个分支最后添加break;语句。
break 是C语言中的一个关键字,专门用于跳出 switch 语句。
所谓“跳出”,是指一旦遇到 break,就不再执行 switch 中的任何语句,包括当前分支中的语句和其他分支中的语句;
也就是说,整个 switch 执行结束了,接着会执行整个 switch 后面的代码。

修改后:

#include <stdio.h>
int main(){
    int a;
    printf("Input integer number:");
    scanf("%d",&a);
    switch(a){
        case 1: printf("Monday\n"); break;
        case 2: printf("Tuesday\n"); break;
        case 3: printf("Wednesday\n"); break;
        case 4: printf("Thursday\n"); break;
        case 5: printf("Friday\n"); break;
        case 6: printf("Saturday\n"); break;
        case 7: printf("Sunday\n"); break;
        default:printf("error\n"); break;
    }
    return 0;
}

//运行结果:
Input integer number:4↙
Thursday

由于 default 是最后一个分支,匹配后不会再执行其他分支,所以也可以不添加break;语句;
3. 最后需要说明的两点是:

  • case 后面必须是一个整数,或者是结果为整数的表达式,但不能包含任何变量。
case 10: printf("..."); break;  //正确
case 8+9: printf("..."); break;  //正确
case 'A': printf("..."); break;  //正确,字符和整数可以相互转换
case 'A'+19: printf("..."); break;  //正确,字符和整数可以相互转换
case 9.5: printf("..."); break;  //错误,不能为小数
case a: printf("..."); break;    //错误,不能包含变量
case a+10: printf("..."); break;  //错误,不能包含变量
  • default 不是必须的。当没有 default 时,如果所有 case 都匹配失败,那么就什么都不执行。
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