C语言的选择结构

前言:

在 C 语言中，选择结构（主要是if语句和switch语句）具有重要的作用和意义，具体如下：

1. 实现程序的分支控制：
   • 根据不同的条件决定程序的执行路径，使程序能够根据不同的情况做出不同的反应。例如，在一个成绩评定程序中，可以根据学生的考试成绩划分不同的等级。如果成绩大于等于 90 分，输出 “A 等”；如果成绩在 80 到 89 分之间，输出 “B 等”，以此类推。
   • 以下是用 C 语言实现的示例代码：

   int score;printf("请输入学生成绩：");scanf("%d", &score);if (score >= 90) {printf("A 等\n");} else if (score >= 80) {printf("B 等\n");} else if (score >= 70) {printf("C 等\n");} else if (score >= 60) {printf("D 等\n");} else {printf("E 等\n");}

1. 处理复杂的逻辑判断：
   • 在实际编程中，经常会遇到需要根据多个条件进行判断的情况。选择结构可以将这些复杂的逻辑判断进行清晰的表达，使程序易于理解和维护。
   • 例如，在一个购物系统中，根据用户的会员等级、购买金额等多个条件来确定用户的折扣率。可以使用嵌套的if语句或者switch语句来实现这样的逻辑判断。
   • 以下是一个简单的示例代码：

   int memberLevel;float purchaseAmount;float discountRate = 0.0;printf("请输入会员等级（1-3）：");scanf("%d", &memberLevel);printf("请输入购买金额：");scanf("%f", &purchaseAmount);if (memberLevel == 1) {if (purchaseAmount >= 1000) {discountRate = 0.1;} else {discountRate = 0.05;}} else if (memberLevel == 2) {if (purchaseAmount >= 800) {discountRate = 0.15;} else {discountRate = 0.1;}} else {if (purchaseAmount >= 500) {discountRate = 0.2;} else {discountRate = 0.15;}}printf("折扣率为：%.2f\n", discountRate);

1. 增强程序的灵活性：
   • 选择结构可以根据程序运行时的不同情况动态地选择执行的代码块，使程序具有更高的灵活性。例如，在一个游戏程序中，可以根据用户的选择决定游戏的难度级别、角色属性等。
   • 以下是一个游戏难度选择的示例代码：

   int difficultyLevel;printf("请选择游戏难度（1-3）：");scanf("%d", &difficultyLevel);switch (difficultyLevel) {case 1:printf("游戏难度为简单。\n");break;case 2:printf("游戏难度为中等。\n");break;case 3:printf("游戏难度为困难。\n");break;default:printf("输入错误，请重新选择。\n");}

if语句

在 C 语言中，if语句是一种重要的选择结构，用于根据条件执行不同的代码块。

一、语法结构

1. 基本形式：

   • if (条件表达式) {语句块}。如果条件表达式为真（非零值），则执行语句块中的代码；如果条件表达式为假（零值），则跳过语句块。
   • 例如：if (a > b) { printf("a is greater than b.\n"); }，如果变量 a 的值大于变量 b 的值，就会输出相应的信息。

2. 多分支形式：

   • if (条件表达式1) {语句块1} else if (条件表达式2) {语句块2}... else {语句块n}。依次判断条件表达式，如果某个条件表达式为真，则执行对应的语句块；如果所有条件都不满足，则执行 else 后的语句块。
   • 例如：if (score >= 90) { printf("A grade.\n"); } else if (score >= 80) { printf("B grade.\n"); } else if (score >= 70) { printf("C grade.\n"); } else if (score >= 60) { printf("D grade.\n"); } else { printf("F grade.\n"); }，根据不同的分数范围输出不同的等级信息。

二、执行过程

1. 条件判断：

   • 首先计算条件表达式的值。条件表达式可以是任何返回整数值的表达式，例如比较两个变量的大小、判断一个变量是否为零等。
   • 如果条件表达式的值为非零值，则认为条件为真；如果条件表达式的值为零，则认为条件为假。

2. 执行相应的语句块：

   • 如果条件为真，则执行 if 后面的语句块。语句块可以是一条语句，也可以是多条语句组成的复合语句，用花括号 {} 括起来。
   • 如果条件为假，则继续判断下一个 else if 或 else 分支的条件，直到找到一个满足条件的分支或者执行完所有的分支。

三、应用场景

1. 简单的条件判断：
   • 当需要根据一个简单的条件执行不同的代码时，可以使用基本形式的 if 语句。例如，判断一个数是否为偶数：

   int num;printf("请输入一个整数：");scanf("%d", &num);if (num % 2 == 0) {printf("%d 是偶数。\n", num);}

1. 复杂的多分支判断：
   • 当需要根据多个不同的条件执行不同的代码时，可以使用多分支形式的 if 语句。例如，根据学生的成绩评定等级：

   int score;printf("请输入学生成绩：");scanf("%d", &score);if (score >= 90) {printf("A 等。\n");} else if (score >= 80) {printf("B 等。\n");} else if (score >= 70) {printf("C 等。\n");} else if (score >= 60) {printf("D 等。\n");} else {printf("E 等。\n");}

1. 嵌套的条件判断：
   • if 语句可以嵌套使用，以实现更复杂的条件判断。例如，判断一个年份是否为闰年：

   int year;printf("请输入一个年份：");scanf("%d", &year);if (year % 4 == 0) {if (year % 100 == 0) {if (year % 400 == 0) {printf("%d 是闰年。\n", year);} else {printf("%d 不是闰年。\n", year);}} else {printf("%d 是闰年。\n", year);}} else {printf("%d 不是闰年。\n", year);}

四、注意事项

1. 条件表达式的正确性：

   • 确保条件表达式的逻辑正确，避免出现错误的判断结果。例如，在比较两个浮点数是否相等时，由于浮点数的精度问题，不能直接使用 == 进行比较，而应该使用一个适当的误差范围进行判断。

2. 代码的可读性：

   • 为了提高代码的可读性，可以在条件表达式中使用有意义的变量名和运算符，并且在语句块中添加适当的注释。此外，避免使用过于复杂的条件表达式，可以将复杂的条件拆分成多个简单的条件进行判断。

3. 避免嵌套过深：

   • 过多的嵌套会使代码难以理解和维护。如果可能的话，可以使用其他的控制结构，如 switch 语句或者函数调用，来减少嵌套的层次。

4. 考虑边界情况：

   • 在进行条件判断时，要考虑到边界情况，例如最大值、最小值、零值等。确保程序在边界情况下也能正确运行

switch语句

在 C 语言中，switch语句是一种多分支选择结构，用于根据一个表达式的值来选择执行不同的代码块。

一、语法结构

switch (表达式) {case 常量表达式1:语句块1;break;case 常量表达式2:语句块2;break;...default:语句块n;
}

1. 表达式：通常是一个整数类型或字符类型的表达式，其值将与各个case后面的常量表达式进行比较。
2. 常量表达式：在case后面的常量值，用于与switch表达式的值进行匹配。
3. 语句块：当switch表达式的值与某个case的常量表达式匹配时，执行相应的语句块。
4. break语句：用于跳出switch语句，防止继续执行下一个case的语句块。如果没有break语句，程序将继续执行下一个case的语句块，直到遇到break或者switch语句结束。
5. default：可选的分支，当switch表达式的值与任何case的常量表达式都不匹配时，执行default分支的语句块。

二、执行过程

1. 首先计算switch后面的表达式的值。
2. 然后将这个值与各个case后面的常量表达式进行比较。如果找到匹配的case，则执行相应的语句块。
3. 如果没有找到匹配的case，并且存在default分支，则执行default分支的语句块。
4. 如果执行完某个case的语句块后没有遇到break语句，程序将继续执行下一个case的语句块，直到遇到break或者switch语句结束。

三、示例

以下是一个使用switch语句根据用户输入的数字选择不同操作的例子：

#include <stdio.h>int main() {int choice;printf("请输入一个数字（1-3）：");scanf("%d", &choice);switch (choice) {case 1:printf("你选择了选项 1。\n");break;case 2:printf("你选择了选项 2。\n");break;case 3:printf("你选择了选项 3。\n");break;default:printf("无效的选择。\n");}return 0;
}

四、应用场景

1. 当需要根据一个变量的多个不同取值执行不同的代码块时，switch语句比多个if-else if语句更加简洁和清晰。
   • 例如，根据月份输出季节：

   int month;printf("请输入月份（1-12）：");scanf("%d", &month);switch (month) {case 3:case 4:case 5:printf("春季。\n");break;case 6:case 7:case 8:printf("夏季。\n");break;case 9:case 10:case 11:printf("秋季。\n");break;case 12:case 1:case 2:printf("冬季。\n");break;default:printf("无效的月份。\n");}

1. 在处理菜单选择、状态码等具有有限个离散值的情况时，switch语句非常有用。
   • 例如，根据状态码输出相应的错误信息：

   int statusCode;printf("请输入状态码：");scanf("%d", &statusCode);switch (statusCode) {case 200:printf("请求成功。\n");break;case 404:printf("页面未找到。\n");break;case 500:printf("服务器内部错误。\n");break;default:printf("未知状态码。\n");}

五、注意事项

1. switch表达式和case后面的常量表达式必须是整数类型（包括char类型）或枚举类型。浮点数和字符串不能作为switch表达式或case的常量表达式。
2. case后面的常量表达式必须是唯一的，不能有重复的值。
3. 如果某个case的语句块不需要执行任何操作，可以使用空语句;或者注释来代替。
4. 为了避免意外的执行多个case的语句块，每个case的语句块末尾通常应该加上break语句，除非有意让程序继续执行下一个case的语句块。
5. default分支是可选的，但在某些情况下，提供一个default分支可以处理未预料到的输入值，增加程序的健壮性

if语句和switch的区别

一、语法和结构方面

1. if语句：

   • 语法形式为if (条件表达式) {语句块}，可以单独使用，也可以通过else if和else进行多分支判断。
   • 条件表达式可以是任意返回整数值（非零表示真，零表示假）的表达式，非常灵活，可以包括比较运算、逻辑运算、函数调用等。
   • 可以处理复杂的条件判断，尤其是涉及到范围判断和多个不同条件的组合判断时比较方便。

2. switch语句：

   • 语法形式为switch (表达式) { case 常量表达式1: 语句块1; break;... default: 语句块n; }。
   • 表达式通常是一个整数类型（包括字符类型）或枚举类型的值。
   • 主要用于对一个表达式的多个离散值进行判断，每个case对应一个特定的值。

二、执行效率方面

1. if语句：

   • 在进行条件判断时，每次都需要对条件表达式进行计算，即使前面的条件已经满足，后面的条件表达式也可能会被计算。
   • 对于复杂的条件组合，可能需要进行多次比较和逻辑运算，执行效率相对较低。

2. switch语句：

   • 通常在编译时会进行优化，将switch表达式的值与各个case的值进行比较的过程可能会被优化为跳转表或类似的数据结构，从而提高执行效率。
   • 当case的值比较密集且连续时，效率优势更加明显。

三、适用场景方面

1. if语句：

   • 适用于各种复杂的条件判断，尤其是涉及到范围判断、多个不同条件的组合判断以及动态条件判断的情况。
   • 例如，判断一个学生的成绩是否在某个特定的分数段内，或者根据多个不同的输入参数进行复杂的逻辑判断。

2. switch语句：

   • 适用于对一个变量的多个离散值进行判断的情况，尤其是当这些值是固定的、已知的常量时。
   • 比如，根据用户输入的菜单选项执行不同的操作，或者根据状态码进行不同的处理。

四、代码可读性方面

1. if语句：

   • 对于复杂的条件判断，可能会使代码变得冗长和难以理解，尤其是当有多个嵌套的if-else语句时。
   • 但是，在处理一些特殊的条件判断时，可以通过合理的代码布局和注释来提高可读性。

2. switch语句：

   • 当处理多个离散值的情况时，代码更加清晰和直观，易于理解和维护。
   • 特别是当case的值比较有规律或者可以分组时，可以使代码结构更加清晰。