《C语言深度解剖》(2)：详解C语言分支语句和循环

本文主要是介绍《C语言深度解剖》(2)：详解C语言分支语句和循环，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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本篇文章来学习C语言中的分支语句和循环语句。

1.分支语句

if
switch

2.循环语句

while
for
do while

3.goto语句

1. 什么是语句？

C语句可分为以下五类：

表达式语句
函数调用语句
控制语句
复合语句
空语句

本章后面介绍的是控制语句。

控制语句用于控制程序的执行流程，以实现程序的各种结构方式（C语言支持三种结构：顺序结构、选择结构、循环结构），它们由特定的语句定义符组成，C语言有九种控制语句。

可分成以下三类：

条件判断语句也叫分支语句：if语句、switch语句；
循环执行语句：do while语句、while语句、for语句；
转向语句：break语句、goto语句、continue语句、return语句。

2. 分支语句（选择结构）

如果你好好学习，校招时拿一个好offer，走上人生巅峰。

如果你不学习，毕业等于失业，回家卖红薯。

这就是选择！

2.1 if语句

那if语句的语法结构是怎么样的呢？

语法结构：
if (表达式)    语句;if (表达式)    语句1;
else  语句2;//多分支    
if (表达式1)    语句1;
else if (表达式2)  语句2;
else语句3;

例如下面有几个例子：

#include <stdio.h>
//代码1
int main()
{int age = 0;scanf("%d", &age);if(age<18){printf("未成年\n");}
}

//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{int age = 0;scanf("%d", &age);if(age<18){printf("未成年\n");}else{printf("成年\n");}
}

//代码3
#include <stdio.h>
int main()
{int age = 0;scanf("%d", &age);if(age<18){printf("少年\n");}else if(age>=18 && age<30){printf("青年\n");}else if(age>=30 && age<50){printf("中年\n");}else if(age>=50 && age<80){printf("老年\n");}else{printf("老寿星\n");}}

解释一下： 如果表达式的结果为真，则语句执行。

在C语言中如何表示真假？

0表示假，非0表示真。

如果条件成立，要执行多条语句，怎应该使用代码块。

#include <stdio.h>
int main()
{if(表达式){语句列表1；}else{语句列表2；}return 0;
}

这里的一对 { } 就是一个代码块。

2.1.1 悬空else

当你写了这个代码：

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0;int b = 2;if(a == 1)if(b == 2)printf("hehe\n");elseprintf("haha\n");return 0;
}

改正：

//适当的使用{}可以使代码的逻辑更加清楚。
//代码风格很重要
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0;int b = 2;if(a == 1){if(b == 2){printf("hehe\n");}}else{printf("haha\n");}       return 0;
}

else的匹配：else是和它离的最近的if匹配的。

2.1.2 if书写形式的对比

对比下面四个if程序的写法，选择出来你认为最好的写法？

//代码1
if (condition) {return x;
}
return y;

//代码2
if(condition)
{return x;
}
else
{return y;
}

//代码3
int num = 1;
if(num == 5)
{printf("hehe\n");
}

//代码4
int num = 1;
if(5 == num)
{printf("hehe\n");
}

上述代码都没有问题，不过代码2和代码4更好，逻辑更加清晰，不容易出错。 代码4与代码3相比，比较一个变量和一个常量是否相等的时候，建议把常量放在等号的左边，这样不容易把==写成复制运算符=，避免出错。

2.1.3 练习

判断一个数是否为奇数
输出1-100之间的奇数

题1：

#include <stdio.h>int main() {int num;printf("Enter an integer: ");scanf("%d", &num);// If num modulo 2 is not equal to 0 then it's an odd numberif(num % 2 != 0) {printf("%d is an odd number.\n", num);} else {printf("%d is not an odd number.\n", num);}return 0;
}

题2：

#include <stdio.h>int main() {int i;printf("Odd numbers between 1 and 100:\n");for(i = 1; i <= 100; i++) {// Check if the number is oddif(i % 2 != 0) {printf("%d\n", i);}}return 0;
}

2.2 switch语句

switch语句也是一种分支语句。常常用于多分支的情况。

比如：

输入1，输出星期一

输入2，输出星期二

输入3，输出星期三

输入4，输出星期四

输入5，输出星期五

输入6，输出星期六

输入7，输出星期日

那我没写成 if...else if ...else if 的形式太复杂，那我们就得有不一样的语法形式。

这就是switch 语句。

switch(整型表达式)
{语句项；
}

注意：switch后面的括号里面只能是整形表达式

而语句项是什么呢？

//是一些case语句：
//如下：
case 整形常量表达式:语句;

2.2.1 在switch语句中的 break

在switch语句中，我们没办法直接实现分支，搭配break使用才能实现真正的分支。

比如：

#include <stdio.h>
int main()
{int day = 0;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("星期天\n");    break;}return 0;
}

switch决定了入口，break决定了出口

有时候我们的需求变了：

输入1-5，输出的是“weekday”;
输入6-7，输出“weekend”

所以我们的代码就应该这样实现了：

#include <stdio.h>
//switch代码演示
int main()
{int day = 0;switch(day){case 1：case 2:case 3:case 4:case 5:printf("weekday\n");break;case 6:case 7:printf("weekend\n");break;}return 0;
}

break语句的实际效果是把语句列表划分为不同的分支部分。

编程好习惯：

在最后一个 case 语句的后面加上一条 break语句。

2.2.2 default子句

如果表达的值与所有的case标签的值都不匹配怎么办？

其实也没什么，结构就是所有的语句都被跳过而已。

程序并不会终止，也不会报错，因为这种情况在C中并不认为是个错误。

但是，如果你并不想忽略不匹配所有标签的表达式的值时该怎么办呢？

你可以在语句列表中增加一条default子句，把下面的标签

default：

写在任何一个 case 标签可以出现的位置。

当 switch 表达式的值并不匹配所有 case 标签的值时，这个 default 子句后面的语句就会执行。所以，每个switch语句中只能出现一条default子句。

但是它可以出现在语句列表的任何位置，而且语句流会像执行一个case标签一样执行default子句。

编程好习惯

在每个 switch 语句中都放一条default子句是个好习惯，甚至可以在后边再加一个 break 。

2.2.3 练习

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 1;int m = 2;switch (n){case 1:m++;case 2:n++;case 3:switch (n){//switch允许嵌套使用case 1:n++;case 2:m++;n++;break;}case 4:m++;break;default:break;}printf("m = %d, n = %d\n", m, n);  // m = 5, n = 3return 0;
}

3. 循环语句

while
for
do while

3.1 while循环

我们已经掌握了，if语句：

if(条件)语句;

当条件满足的情况下，if语句后的语句执行，否则不执行。但是这个语句只会执行一次。

由于我们发现生活中很多的实际的例子是：同一件事情我们需要完成很多次。那我们怎么做呢？

C语言中给我们引入了： while 语句，可以实现循环。

//while 语法结构
while(表达式)
{循环语句;
}

while循环基本流程：

1. 开始

2. 初始化循环变量

3. 判断循环条件

4. 如果循环条件为真，执行循环体内的语句

5. 更新循环变量

6. 返回步骤3

7. 如果循环条件为假，跳出循环

8. 结束

其中break表示跳出完全整个while循环，continue跳出本次循环，开始下一次循环，后面有详细讲解。

比如我们实现：

在屏幕上打印1-10的数字。

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 1;while (i <= 10){printf("%d ", i);i = i + 1;}return 0;
}

上面的代码已经帮我了解了 while 语句的基本语法，那我们再了解一下：

3.1.1 while语句中的break和continue

break介绍

//break 代码实例
#include <stdio.h>
int main()
{int i = 1;while (i <= 10){if (i == 5)break;printf("%d ", i);i = i + 1;}return 0;
}

这里代码输出的结果是什么？

输出结果是：1 2 3 4

总结：

break在while循环中的作用：

其实在循环中只要遇到break，就停止后期的所有的循环，直接终止循环。

所以：while中的break是用于永久终止循环的。

continue介绍

//continue 代码实例1
#include <stdio.h>
int main()
{int i = 1;while (i <= 10){if (i == 5)continue;printf("%d ", i);i = i + 1;}return 0;
}

这里代码输出的结果是什么？

输出结果是：1 2 3 4

//continue 代码实例2
#include <stdio.h>
int main()
{int i = 1;while (i < 10){i = i + 1;if (i == 5)continue;printf("%d ", i);}return 0;
}

这里代码输出的结果是什么？

输出结果是：2 3 4 6 7 8 9 10

总结:

continue在while循环中的作用就是：

continue是用于终止本次循环的，也就是本次循环中continue后边的代码不会再执行，而是直接跳转到while语句的判断部分。进行下一次循环的入口判断。

🌟🌟🌟再看几个重要的代码：

//代码什么意思？
//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{int ch = 0;while ((ch = getchar()) != EOF)putchar(ch);return 0;
}

这段代码是一个简单的字符输入输出程序。它会从标准输入读取字符，并将其逐个输出到标准输出，直到读取到文件结束符（EOF）。在大多数系统中，文件结束符通常是按下 Ctrl + D（在 Windows 系统中是 Ctrl + Z）。代码中的getchar()函数用于读取字符，putchar()函数用于输出字符。while循环会一直执行，直到读取到文件结束符为止。然后程序返回0，表示正常结束。

//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{char ch = '\0';while ((ch = getchar()) != EOF){if (ch < '0' || ch > '9')continue;putchar(ch);}return 0;
}//这个代码的作用是：只打印数字字符，跳过其他字符的

消除缓冲区示例：

#include <stdio.h>
int main()
{char password[20] = {0};int ch = 0;printf("请输入密码:>");scanf("%s", password); // 消除'\n' ——清理缓冲区，防止输入密码时遗留回车符。// '\n'也可以换成其他字符对应消除while ((ch = getchar()) != '\n' && ch != EOF) {continue;}printf("请确认密码(Y/N):>");ch = getchar();if(ch == 'Y')printf("确认成功\n");elseprintf("确认失败\n");return 0;
}

可以测试一下，如果没有下面这段代码运行会出现什么结果。

    while ((ch = getchar()) != '\n' && ch != EOF) {continue;}

3.2 for循环

我们已经知道了while循环，但是我们为什么还要一个for循环呢？

首先来看看for循环的语法：

3.2.1 语法

for(表达式1; 表达式2; 表达式3)循环语句;

表达式1

表达式1为初始化部分，用于初始化循环变量的。

表达式2

表达式2为条件判断部分，用于判断循环时候终止。

表达式3

表达式3为调整部分，用于循环条件的调整。

实际的问题：

使用for循环在屏幕上打印1-10的数字。

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;//for(i=1/*初始化*/; i<=10/*判断部分*/; i++/*调整部分*/)for (i = 1; i <= 10; i++){printf("%d ", i);}return 0;
}

for循环的执行基本流程：

初始化循环变量 i。
判断循环条件，如果条件为真，继续执行循环；如果条件为假，跳出循环。
执行循环体中的代码。
更新循环变量 i。
重复步骤2-4，直到循环条件为假。
循环结束。

现在我们对比一下for循环和while循环。

int i = 0;
//实现相同的功能，使用while
i = 1;//初始化部分
while (i <= 10)//判断部分
{printf("hehe\n");i = i + 1;//调整部分
}
//实现相同的功能，使用while
for (i = 1; i <= 10; i++)
{printf("hehe\n");
}

可以发现在while循环中依然存在循环的三个必须条件，但是由于风格的问题使得三个部分很可能偏离较远，这样查找修改就不够集中和方便。所以，for循环的风格更胜一筹；for循环使用的频率也最高。

3.2.2 break和continue在for循环中

我们发现在for循环中也可以出现break和continue，他们的意义和在while循环中是一样的。但是还是有些差异：

//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;for (i = 1; i <= 10; i++){if (i == 5)break;printf("%d ", i); // 1 2 3 4}return 0;
}

//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;for (i = 1; i <= 10; i++){if (i == 5)continue;printf("%d ", i); // 1 2 3 4 6 7 8 9 10}return 0;
}

总结：

当有多层嵌套循环时，break语句和continue只能跳出最近一层循环。
continue语句用于结束本次循环，继续下一次；break语句用来彻底退出本层循环。
while循环和do while循环中continue语句被执行时会跳到循环条件进行下一次迭代判断，for循环中continue语句被执行时，会跳到执行递增表达式处，然后再检查循环条件。

3.2.3 for语句的循环控制变量

建议：

不可在for 循环体内修改循环变量，防止 for 循环失去控制。
建议for语句的循环控制变量的取值采用“前闭后开区间”写法。

int i = 0;
//前闭后开的写法
for (i = 0; i < 10; i++)
{
}//两边都是闭区间
for (i = 0; i <= 9; i++)
{
}

3.2.4 一些for循环的变种

for循环中的初始化部分，判断部分，调整部分是可以省略的，但是不建议初学时省略，容易导致问题

for循环的初始化，判断和调整三个部分都可以省略但是省略调整判断部分，判断就恒为真，循环就死循环

#include <stdio.h>
int main()
{//代码1for (;;){printf("hehe\n");}return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{//代码2int i = 0;int j = 0;//这里打印多少个hehe?for (i = 0; i < 10; i++){for (j = 0; j < 10; j++){printf("hehe\n");}}return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{//代码3int i = 0;int j = 0;//如果省略掉初始化部分，这里打印多少个hehe?for (; i < 10; i++){for (; j < 10; j++){printf("hehe\n"); // 10次hehe}}return 0;
}

代码3分析：

j=10后，i=1，进入内循环的判断，但内循环中 j 并未重新初始化，数值依然是从10开始，10<10不成立，内层循环不符合判断条件，所以不会再进入内循环。

#include <stdio.h>
int main()
{//代码4-使用多余一个变量控制循环int x, y;for (x = 0, y = 0; x < 2 && y < 5; ++x, y++){printf("hehe\n"); // 两次hehe}return 0;
}

3.2.5 一道笔试题

//请问循环要循环多少次？
#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;int k = 0;for (i = 0, k = 0; k = 0; i++, k++)k++;return 0;
}

这是赋值表达式，赋值为0，则判断条件表达式“k=0”的整体结果为0，则表达式的结果为假不成立，不会进入循环。注意⚠️ ，在进行条件表达式时要注意不要把相等==写成赋值= 。

3.3 do...while()循环

3.3.1 do语句的语法：

do
循环语句;
while (表达式);

3.3.2 执行流程

do...while循环的特点：

先执行循环体中的代码，然后再判断循环条件。
如果循环条件为真，则继续执行循环体；如果循环条件为假，则跳出循环。
所以，do...while循环至少会执行一次循环体中的代码，即使循环条件一开始就为假。
之后重复执行循环体和判断循环条件的步骤，直到循环条件为假，循环结束。

3.3.3 do语句的特点

循环至少执行一次，使用的场景有限，所以不是经常使用。

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 1;do{printf("%d ", i);i = i + 1;} while (i <= 10);return 0;
}

3.3.4 do while循环中的break和continue

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 1;do{if (5 == i)break;printf("%d ", i);i = i + 1;} while (i <= 10); // 1 2 3 4return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{int i = 1;do{if (5 == i)continue;printf("%d ", i); // 1 2 3 4i = i + 1;} while (i <= 10);return 0;
}

4. goto语句

C语言中提供了可以随意滥用的 goto语句和标记跳转的标号。

从理论上 goto语句是没有必要的，实践中没有goto语句也可以很容易的写出代码。

但是某些场合下goto语句还是用得着的，最常见的用法就是终止程序在某些深度嵌套的结构的处理过程。

例如：一次跳出两层或多层循环。

多层循环这种情况使用break是达不到目的的。它只能从最内层循环退出到上一层的循环。

goto语言真正适合的场景如下：

for (...)
for (...)
{for (...){if (disaster)goto error;}
}
…
error :
if (disaster)
// 处理错误情况

下面是使用goto语句的一个例子，然后使用循环的实现方式替换goto语句：

一个关机程序：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>
int main()
{char input[10] = { 0 };system("shutdown -s -t 60");
again:printf("电脑将在1分钟内关机，如果输入：我是猪，就取消关机!\n请输入:>");scanf("%s", input);if (0 == strcmp(input, "我是猪")){system("shutdown -a");}else{goto again;}return 0;
}

而如果不适用goto语句，则可以使用循环：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{char input[10] = { 0 };system("shutdown -s -t 60");while (1){printf("电脑将在1分钟内关机，如果输入：我是猪，就取消关机!\n请输入:>");scanf("%s", input);if (0 == strcmp(input, "我是猪")){system("shutdown -a");break;}}return 0;
}

5.练习

计算 n的阶乘。
计算 1!+2!+3!+……+10!
编写代码，演示多个字符从两端移动，向中间汇聚。
编写代码实现，模拟用户登录情景，并且只能登录三次。（只允许输入三次密码，如果密码正确则提示登录成，如果三次均输入错误，则退出程序。
在一个有序数组中查找具体的某个数字n。（讲解二分查找）

// 1.数字num的阶乘
int main()
{int i = 0;int num = 0;scanf("%d", &num);//求num的阶乘int ret = 1;for (i = 1; i <= num; i++){ret *= i;}printf("%d的阶乘为：%d\n", num,ret);return 0;
}

// 2.计算 1!+2!+3!+……+10!
int main()
{int i = 0;int n = 0;scanf("%d", &n);int sum = 0; // n个数的阶乘之和for (i = 1; i <= n; i++){//计算每个数的阶乘int ret = 1; for (int j = 1; j <= i; j++){ret *= j; // 每个数的阶乘}sum += ret; // n个数的阶乘之和}printf("%d", sum);return 0;
}

// 3.编写代码，演示多个字符从两端移动，向中间汇聚。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>
int main()
{char arr1[] = "welcome to China!";char arr2[] = "#################";int left = 0;int right = strlen(arr1) - 1;printf("%s\n", arr2);//while循环实现while (left <= right){Sleep(1000);arr2[left] = arr1[left];arr2[right] = arr1[right];left++;right--;printf("%s\n", arr2);}for循环实现//for (left = 0, right = strlen(src) - 1;//    left <= right;//    left++, right--)//{//    Sleep(1000);//    arr2[left] = arr1[left];//    arr2[right] = arr1[right];//    printf("%s\n", target);//}return 0;
}

/4.*编写代码实现，模拟用户登录情景，并且只能登录三次。
（只允许输入三次密码，如果密码正确则提示登登录成功，
如果三次均输入错误，则退出程序。*/#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{char psw[10] = "qwerty";int i = 0;int j = 0;for (i = 0; i < 3; ++i){printf("please input:");scanf("%s", psw);if (strcmp(psw, "password") == 0)break;}if (i == 3)printf("exit\n");elseprintf("log in\n");
}

二分查找算法(折半查找)

比如我买了一双鞋，你好奇问我多少钱，我说不超过300元。你还是好奇，你想知道到底多少，我就让你猜，你会怎么猜？答案：你每次猜中间数。

代码实现：

int main()
{int arr[10] = { 1,3,5,6,8,9,11,15,16,66 };int left = 0;int right = sizeof(arr) / sizeof(int) - 1;int key = 66;int flag = 0;while (left <= right){//int mid = (left + right) / 2; //此方式可能会超出int类型最大范围(若left和right都是很大的数值时)int mid = left + (right - left) / 2;if (key > arr[mid]){left = mid + 1;}else if (key < arr[mid]){right = mid - 1;}else{printf("找到目标值key:%d,下标为：%d", key, mid);flag = 1;break;}}if (flag == 0){printf("未找到目标值key:%d", key);}return 0;
}

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