分支结构和循环结构
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了分支结构和循环结构相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1.C语言关系运算符
在程序中经常需要比较两个数据的大小，以决定程序下一步的工作。比如一个程序限制了只能成年人使用，儿童因为年龄不够，没有权限使用。这时候程序就需要获取用户输入的年龄并做出判断，如果超过18岁就正常运行，否则给出无权使用的提示。
比较两个数据大小的运算符称为关系运算符（Relational Operators）。
在C语言中有以下关系运算符：
1) <（小于）
2) <=（小于或等于）
3) >（大于）
4) >=（大于或等于）
5) ==（等于）
6) !=（不等于）
关系运算符都是双目运算符，其结合性均为左结合。关系运算符的优先级低于算术运算符，高于赋值运算符。在六个关系运算符中，<、<=、>、>=的优先级相同，高于==和!=，==和!=的优先级相同。
关系运算符的两边可以是变量、数据或表达式，例如：
1) a+b>c-d
2) x>3/2
3) \'a\'+1<c
4) -i-5*j==k+1
关系运算符也可以嵌套使用，例如：
1) a>(b>c)
2) a!=(c==d)
关系运算符的运算结果为 0 或 1，如：
5>0 成立，其值为 1；
34-12<100 不成立，其值为 0；
(a=3)>(b=5) 由于3>5不成立，故其值为 0。
我们将运算结果 1 称为“真”，表示条件成立，将 0 称为“假”，表示条件不成立。
我们不妨将关系运算符的结果输出看一下：
#include <stdio.h>int main(){char c=\'k\';int i=1, j=2, k=3;float x=3e+5, y=0.85;printf( "%d,%d\\n", \'a\'+5<c, -i-2*j>=k+1 );printf( "%d,%d\\n", 1<j<5, x-5.25<=x+y );printf( "%d,%d\\n", i+j+k==-2*j, k==j==i+5 );return 0;}
运行结果：
1,0
1,1
0,0
对于含多个关系运算符的表达式，如 k==j==i+5，根据运算符的左结合性，先计算k==j，该式不成立，其值为0，再计算0==i+5，也不成立，故表达式值为0。
2.C语言逻辑运算符
在高中数学中，我们学过逻辑运算，例如p为真命题，q就假命题，那么“p且q”为假，“p或q”为真，“非q”为真。
在C语言中，也有类似的逻辑运算：
| 运算符 | 说明 | 结合性 | 举例 |
| && | 与运算，双目，对应数学中的“且” | 左结合 | 1&&0、(9>3)&&(b>a) |
| || | 或运算，双目 | 左结合 | 1||0、(9>3)||(b>a) |
| ! | 非运算。单目 | 右结合 | !a、!(2<5) |
①.逻辑运算的值
逻辑运算的值也为“真”和“假”两种，用“1”和“0 ”来表示，其求值规则如下。
1) 与运算(&&)
参与运算的两个量都为真时，结果才为真，否则为假。例如：
(5>0) && (4>2)
由于5>0为真，4>2也为真，相与的结果也为真。
2) 或运算(||)
参与运算的两个量只要有一个为真，结果就为真。 两个量都为假时，结果为假。例如：
(5>0) || (5>8)
由于5>0为真，相或的结果也就为真。
3) 非运算(!)
参与运算量为真时，结果为假；参与运算量为假时，结果为真。例如：
!(5>0)
的结果为假。
注意：在逻辑运算中，0 为假，非 0 值都是真，例如5为真，2*3为真。对于表达式(3+5)&&(9>3)，由于3+5=8为真，9>3为真，所以结果也为真。
②.优先级
逻辑运算符和其它运算符优先级从低到高依次为：赋值运算符(=) < &&和|| < 关系运算符 < 算术运算符 < 非(!)
“&&”和“||”低于关系运算符，“!”高于算术运算符。
按照运算符的优先顺序可以得出：
- a>b && c>d 等价于 (a>b)&&(c>d)
- !b==c||d<a 等价于 ((!b)==c)||(d<a)
- a+b>c&&x+y<b 等价于 ((a+b)>c)&&((x+y)<b)
另外，逻辑表达式也可以嵌套使用，例如 a>b && b || 9>c，a || c>d && !p。
逻辑运算符举例：
#include <stdio.h>int main(){char c=\'k\';int i=1,j=2,k=3;float x=3e+5,y=0.85;printf( "%d,%d\\n", !x*!y, !!!x );printf( "%d,%d\\n", x||i&&j-3, i<j&&x<y );printf( "%d,%d\\n", i==5&&c&&(j=8), x+y||i+j+k );return 0;}
运行结果：
0,0
1,0
0,1
本例中!x和!y分别为0，!x*!y也为0，故其输出值为0。由于x为非0，故!!!x的逻辑值为0。对x|| i && j-3式，先计算j-3的值为非0，再求i && j-3的逻辑值为1，故x||i&&j-3的逻辑值为 1。对i<j&&x<y式，由于i<j的值为1，而x<y为0故表达式的值为1，0相与，最后为0，对i==5&&c&&(j=8)式，由于i==5为假，即值为0，该表达式由两个与运算组成，所以整个表达式的值为0。对于式x+ y||i+j+k由于x+y的值为非0，故整个或表达式的值为1。
3.C语言if else语句
前面我们看到的代码都是顺序执行的，也就是先执行第一条语句，然后是第二条、第三条……一直到最后一条语句。
但是对于很多情况，顺序结构的代码是远远不够的，比如一个程序限制了只能成年人使用，儿童因为年龄不够，没有权限使用。这时候程序就需要做出判断，看用户是否是成年人，并给出提示。
①.if-else语句
在C语言中，使用if语句进行判断，请先看下面的代码：
#include <stdio.h>int main(){int age;printf("请输入你的年龄：");scanf("%d", &age);if(age>=18){printf("恭喜，你已经成年，可以使用该软件！\\n");}else{printf("抱歉，你还未成年，不宜使用该软件！\\n");}return 0;}
可能的运行结果：
请输入你的年龄：23↙
恭喜，你已经成年，可以使用该软件！
if else 语句的结构为：
if(表达式){
语句块1
}else{
语句块2
}
意思是：如果表达式的值为真，则执行语句块1，否则执行语句块2 。其执行过程可表示为下图：
所谓语句块（Statement Block），就是由{ }包围的一个或多个语句的集合。如果语句块中只有一个语句，也可以省略{ }，例如：
if(age>=18) printf("恭喜，你已经成年，可以使用该软件！\\n");else printf("抱歉，你还未成年，不宜使用该软件！\\n");
由于if else 语句可以根据不同的情况执行不同的代码，所以也叫分支结构或选择结构，上面的代码中，就有两个分支。
求两个数中的较大值：
#include <stdio.h>int main(){int a, b, max;printf("输入两个整数：");scanf("%d %d", &a, &b);if(a>b) max=a;else max=b;printf("%d和%d的较大值是：%d\\n", a, b, max);return 0;}
运行结果：
输入两个整数：34 28↙
34和28的较大值是：34
本例中借助变量max，用max来保存较大的值，最后将max输出。
②.if语句
我们可以只使用 if 语句，也就是说，if else不必同时出现。if 语句的基本形式为：
if(表达式){
语句块
}
意思是：如果表达式的值为真，则执行其后的语句块，否则直接跳过。其过程可表示为下图：
只使用 if 语句来求两个数中的较大值：
#include <stdio.h>int main(){int a, b, max;printf("输入两个整数：");scanf("%d %d", &a, &b);max=b; // 假设b最大if(a>b) max=a; // 如果a>b，那么更改max的值printf("%d和%d的较大值是：%d\\n", a, b, max);return 0;}
运行结果：
输入两个整数：34 28
34和28的较大值是：34
本例程序中，输入两个数a、b。把b先赋予变量max，再用 if 语句判别max和b的大小，如max小于b，则把b赋予max。因此max中总是大数，最后输出max的值。
③.多个if else语句
if else语句也可以多个同时使用，构成多个分支，形式如下：
if(表达式1){
语句块1
} else if(表达式2){
语句块2
}else if(表达式3){
语句块3
}else if(表达式m){
语句块m
}else{
语句块n
}
意思是：依次判断表达式的值，当出现某个值为真时，则执行其对应的语句。然后跳到整个if语句之外继续执行程序。 如果所有的表达式均为假，则执行语句块n。然后继续执行后续程序。多个 if else 语句的执行过程如下图所示：
例如，判断输入的字符的类别：
#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");elseprintf("This is an other character\\n");return 0;}
运行结果：
Input a character:e
This is a small letter
本例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。
在使用if语句时还应注意以下问题：
1) 在三种形式的if语句中，在 if 关键字之后均为表达式。 该表达式通常是逻辑表达式或关系表达式，但也可以是其它表达式，如赋值表达式等，甚至也可以是一个变量。例如：
if(a=5) 语句;
if(b) 语句;
都是允许的。只要表达式的值为非0，即为“真”。如在：
if(a=5)…;
中表达式的值永远为非0，所以其后的语句总是要执行的，当然这种情况在程序中不一定会出现，但在语法上是合法的。
又如，有程序段：
if(a=b)printf("%d",a);elseprintf("a=0");
本语句的语义是，把b值赋予a，如为非0则输出该值，否则输出“a=0”字符串。这种用法在程序中是经常出现的。
2) 在if语句中，条件判断表达式必须用括号括起来。
3) 语句块由{ }包围，但要注意的是在}之后不要再加分号;。例如：
if(a>b){a++;b++;}else{a=0;b=10;}
④.if语句的嵌套
if 语句也可以嵌套使用，例如：
#include <stdio.h>int main(){int a,b;printf("Input two numbers:");scanf("%d %d",&a,&b);if(a!=b){if(a>b) printf("a>b\\n");else printf("a<b\\n");}else{printf("a=b\\n");}return 0;}
运行结果：
Input two numbers:12 68
a<b
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：
复制纯文本新窗口
if(a!=b) // ①if(a>b) printf("a>b\\n"); // ②else printf("a<b\\n"); // ③
③和②配对，而不是和①配对。
4.C语言switch语句
用 if else 语句在处理多分支的时候，分支太多就会显得不方便，且容易出现 if 和 else配对出现错误的情况。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
C语言还提供了另外一种多分支选择的语句——switch 语句，它的基本语法格式如下：
switch(表达式){
case 常量表达式1: 语句 1;
case 常量表达式2: 语句 2;
......
case 常量表达式n: 语句 n;
default: 语句 n+1;
}
它的执行过程是：首先计算“表达式”的值，然后从第一个 case 开始，与“常量表达式x”进行比较，如果与当前常量表达式的值不相等，那么就不执行冒号后边的语句 x，一旦发现和某个常量表达式的值相等了，那么它会执行之后所有的语句，如果直到最后一个“常量表达式 n”都没有找到相等的值，那么就执行 default 后的“语句 n+1”。
需要注意的是，当找到一个相等的 case 分支后，会执行该分支以及之后所有分支的语句。例如：
#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，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，跳过后面的所有分支。
为了避免这种情况，C语言还提供了一个关键字 break，专门用于跳出switch语句。
switch 的分支语句一共有 n+1 种，而我们通常希望的都是选择其中的一个分支来执行，执行完后就结束整个 switch 语句，而继续执行 switch后面的语句，此时就可以通过在每个分支后加上 break 语句来实现了。如下：
switch (表达式){
case 常量表达式1: 语句1; break;
case 常量表达式2: 语句2; break;
......
case 常量表达式n: 语句n; break;
default: 语句n+1; break;
}
加了这个 break 语句后，一旦“常量表达式 x”与“表达式”的值相等了，那么就执行“语句 x”，执行完毕后，由于有了 break 则直接跳出 switch 语句，继续执行 switch 语句后面的程序了，这样就可以避免执行不必要的语句。
使用switch语句修改上面的代码：
#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
值得一提的是，由于default是最后一个分支，匹配后不会再执行其他分支，所以也可以不用break;语句。
5.C语言条件运算符
如果希望获得两个数中最大的一个，可以使用 if 语句，例如：
if(a>b){max = a;}else{max = b;}
不过，C语言提供了一种更加简单的方法，叫做条件运算符，语法格式为：
表达式1 ? 表达式2 : 表达式3
条件运算符是C语言中唯一的一个三目运算符，其求值规则为：如果表达式1的值为真，则以表达式2 的值作为整个条件表达式的值，否则以表达式3的值作为整个条件表达式的值。条件表达式通常用于赋值语句之中。
上面的 if else 语句等价于：
max = (a>b) ? a : b;
该语句的语义是：如a>b为真，则把a赋予max，否则把b 赋予max。
你可以认为条件运算符是一种简写的 if else，你完全可以用 if else 代替条件运算符。
使用条件表达式时，还应注意以下几点：
1) 条件运算符的优先级低于关系运算符和算术运算符，但高于赋值符。因此
max=(a>b) ? a 3.1运算符+代码结构（分支+循环）+函数Python控制流：顺序结构分支结构循环结构+forif ... elsewhileif... elif...elif..elseif