C语言程序控制结构

C语言程序控制结构：让程序学会思考

一、C语句概述

C程序是由函数构成的，而函数是由语句构成的。C语言中的语句可以分为六类：

分号是语句结束的标志，每一行语句后面通常都要有分号。

二、条件判断语句：if语句

2.1 if语句的基本形式

if语句用于根据条件选择性地执行代码：

// 形式1：单分支
if (条件表达式)
语句;

// 形式2：双分支
if (条件表达式)
语句1;
else
语句2;

// 形式3：多分支
if (条件表达式1)
语句1;
else if (条件表达式2)
语句2;
else if (条件表达式3)
语句3;
else
语句4;

2.2 if语句示例

#include <stdio.h>

int main()
{
int age;

printf("请输入您的年龄：");
scanf("%d", &age);

if (age < 0) {
printf("年龄不能为负数！\\n");
} else if (age < 18) {
printf("您是未成年人。\\n");
} else if (age < 60) {
printf("您是成年人。\\n");
} else {
printf("您是老年人。\\n");
}

return 0;
}

2.3 注意事项

1. 条件表达式的值

if后面的条件表达式最终会被判断为真（非0）或假（0）：

int a = 5;
if (a) // 等价于 if (a != 0)
printf("a为真");

if (!a) // 等价于 if (a == 0)
printf("a为假");

2. 悬空else问题

如果有多个if和else，else会与距离它最近的if配对：

// 下面的代码实际上是这样理解的：
int a = 1, b = 2;
if (a > 1)
if (b > 2)
printf("A\\n");
else // 这个else与第二个if配对！
printf("B\\n");

如果想让else与第一个if配对，需要使用花括号：

if (a > 1) {
if (b > 2)
printf("A\\n");
} else {
printf("B\\n");
}

三、多分支选择：switch语句

3.1 switch语句的基本形式

当需要根据一个变量的不同值进行多分支选择时，switch语句比多个if-else更加清晰：

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

3.2 switch语句示例

#include <stdio.h>

int main()
{
int day;

printf("请输入星期几（1-7）：");
scanf("%d", &day);

switch (day)
{
case 1:
printf("星期一\\n");
break;
case 2:
printf("星期二\\n");
break;
case 3:
printf("星期三\\n");
break;
case 4:
printf("星期四\\n");
break;
case 5:
printf("星期五\\n");
break;
case 6:
printf("星期六\\n");
break;
case 7:
printf("星期日\\n");
break;
default:
printf("输入错误！\\n");
}

return 0;
}

3.3 break语句的作用

重要：每个case后面的break语句是必需的。如果缺少break，会发生case穿透：

switch (score / 10)
{
case 9: // 90-99分
case 10: // 100分
printf("优秀\\n");
break;
case 8: // 80-89分
printf("良好\\n");
break;
case 7: // 70-79分
printf("中等\\n");
break;
default:
printf("需要努力\\n");
}

在上面的例子中，case 9和case 10会执行相同的代码，这就是利用了case穿透的特性。

3.4 switch注意事项

四、循环结构

4.1 for循环

for循环是最常用的循环结构：

for (表达式1; 表达式2; 表达式3)
{
循环体语句;
}

执行流程：

表达式1（初始化） → 表达式2（判断） → 循环体 → 表达式3（更新） → 表达式2（判断） → …

示例：计算1到100的和

#include <stdio.h>

int main()
{
int sum = 0;

for (int i = 1; i <= 100; i++)
{
sum += i;
}

printf("1+2+…+100 = %d\\n", sum);

return 0;
}

for循环的省略形式

for循环的三个表达式都可以省略：

// 省略表达式1：在循环前初始化
int i = 1;
for (; i <= 100; i++)
sum += i;

// 省略表达式2：相当于条件始终为真（死循环）
for (;;)
{
// 无限循环
}

// 省略表达式3：在循环体内部更新
for (int i = 1; i <= 100;)
{
sum += i;
i++;
}

4.2 while循环

while循环在条件为真时重复执行循环体：

while (条件表达式)
{
循环体语句;
}

示例：计算1到100的和

#include <stdio.h>

int main()
{
int sum = 0;
int i = 1;

while (i <= 100)
{
sum += i;
i++;
}

printf("1+2+…+100 = %d\\n", sum);

return 0;
}

4.3 do-while循环

do-while循环先执行循环体，再判断条件，因此循环体至少执行一次：

do
{
循环体语句;
} while (条件表达式);

示例：菜单程序（至少执行一次）

#include <stdio.h>

int main()
{
int choice;

do
{
printf("\\n===== 菜单 =====\\n");
printf("1. 玩游戏\\n");
printf("2. 看电影\\n");
printf("3. 听音乐\\n");
printf("0. 退出\\n");
printf("请选择：");
scanf("%d", &choice);

switch (choice)
{
case 1:
printf("正在进入游戏…\\n");
break;
case 2:
printf("正在播放电影…\\n");
break;
case 3:
printf("正在播放音乐…\\n");
break;
case 0:
printf("再见！\\n");
break;
default:
printf("选择错误！\\n");
}
} while (choice != 0);

return 0;
}

4.4 三种循环的比较

五、循环控制语句

5.1 break语句

break语句用于终止当前循环：

for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
if (i == 5)
break; // 当i等于5时，退出整个循环
printf("%d ", i);
}
// 输出：1 2 3 4

5.2 continue语句

continue语句用于跳过本次循环，继续下一次循环：

for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
if (i == 5)
continue; // 当i等于5时，跳过本次循环
printf("%d ", i);
}
// 输出：1 2 3 4 6 7 8 9 10

应用示例：计算1到100之间所有偶数的和

int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++)
{
if (i % 2 != 0)
continue; // 跳过奇数
sum += i;
}

六、循环嵌套

循环内部可以再包含循环，这就是循环嵌套：

// 输出9×9乘法表
for (int i = 1; i <= 9; i++)
{
for (int j = 1; j <= i; j++)
{
printf("%d×%d=%d\\t", j, i, i*j);
}
printf("\\n");
}

经典案例：找出100-200之间的所有素数

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main()
{
int count = 0;

for (int n = 100; n <= 200; n++)
{
int isPrime = 1;
for (int i = 2; i <= sqrt(n); i++)
{
if (n % i == 0)
{
isPrime = 0;
break;
}
}
if (isPrime)
{
printf("%d ", n);
count++;
}
}
printf("\\n共找到%d个素数\\n", count);

return 0;
}

七、算法思想：打擂算法

在编程中，经常需要找出一组数中的最大值或最小值。这里介绍一种常用的打擂算法（也称为打靶算法）：

基本思想：

#include <stdio.h>

int main()
{
int arr[] = {5, 8, 2, 9, 1, 7, 3};
int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

int max = arr[0]; // 假设第一个是最大值
int min = arr[0]; // 假设第一个是最小值

for (int i = 1; i < n; i++)
{
if (arr[i] > max)
max = arr[i];

if (arr[i] < min)
min = arr[i];
}

printf("最大值：%d\\n", max);
printf("最小值：%d\\n", min);

return 0;
}

八、本章小结

本章我们详细介绍了C语言的程序控制结构：

掌握这些控制结构，就能够编写完整的程序了。在后续章节中，我们将学习数组和函数等更高级的主题。

下一章预告：我们将学习C语言的数组与字符串，这是处理批量数据的基础。