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教学相长

第3章 程序结构

发布于 2021-05-14 | 分类于 C/C++ | 20分钟 | 4569字数 | 浏览量：

3.1 条件语句

3.1.1 做判断

找零案例
就用分别减的方案，然后判断有没有需要借位，借位就需要用另一种算法求出它的值，这样可以吗？

  • 借位的表现就是，分钟减的结果小于0

借位算法

if(m<0) {
    m= m+60;
    hour--;
}

而在C语言中，我们有一个判断方法就是if语句

如果

if(条件成立) {
    ...
}

如果条件是成立的，就会做括号里面的事情；如果是不成立的，则不会做括号里面的事情

求时间间隔的优化

  • 条件分支语句中采用了“借位思想”
  • 从小时中借出1小时（也就是60分钟）到分钟那边，再再小时这边-1即可
int hour1, minute1;
int hour2, minute2;

scanf("%d %d", &hour1, &minute1);
scanf("%d %d", &hour2, &minute2);

int ih = hour2 - hour1;
int im = minute2 - minute1;

if(im<0) {
    im  = im + 60;
    ih--;
}



printf("时间差是%d小时%d分。", ih, im);

3.1.2 判断的条件

条件

  • 我们把它称为运算，计算两个值之间的关系，就叫做关系运算，也叫做比较运算符，因为是做比较的
  • 10
  • 如果运算符是正确的（也就是条件成立），那么会输出布尔型数据，比如true或false，但在C语言中，它会是0（false）与1（true，或者叫非0），所以成立就是1，不成立就是0

关系运算的结果

  • 布尔型的值只有两个：false（假）和true（真）。

  • 当两个值的关系符合关系运算符的预期时，关系运算的结果为整数1，否则为整数0。且false的序号为0，true的序号是1（或者是非0）。

    printf("%d\n", 5==3);
printf("%d\n",5>3);
printf("%d\n",5<=3);

优先级

  • 所有的关系运算符的优先级都比算术运算低，但是比赋值运算高

  • 7>=3+4;
int r = a>0;

    如果上面的例子，是关系运算的优先级高，则它就会先算>=，那么就会得到1，然后再1+4，就会得到5，但正确的答案是1，因为是3+4先算
    再看第二个例子，如果它执行的是赋值（r=a），然后问r=a大于0吗，得出来的可能是0或者1，但这根本没有任何意义。只有a是否大于0，然后把值赋给左边才是个说得过去的做法
    所以这就是为什么优先级要比赋值运算符要高

  • 判断是否相等的==与！=的优先级比其它运算符的优先级都要低，但连续的关系运算是从左到右进行的

    5>3==6>4（5>3的结果为1，6>4的结果也为1，那么它们相等，所以最终结果还是1）
6>5>4（6>5的结果为1，1>4的结果为0，所以结果为0）
a==b==6（无论a==b的结果是0，还是1，它的最终结果怎样都会是0，因为0与1都不等于6）
a==b>0（无论a==b的结果是0（那么就是0），还是1（那么就是1），它的最终结果是0，也或者是1）

3.1.3 找零计算器

找零计算器需要用户做两个操作：输入购买的金额，输入支付的票面，而找零计算器则根据用户的输入做出相应的动作：计算并打印找零，或告知用户余额不足以购买。

从计算机程序的角度看，这就是意味着程序需要读用户的两个输入，然后进行一些计算和判断，最后输出结果

int price = 0;
int bill = 0;

printf("请输入金额：");
scanf("%d", &price);

printf("请输入票面：");
scanf("%d", &bill);

printf("应该找您：%d\n", bill - price)

这里的注释//，是C99的注释，ANSIC不支持

注释

  • 以两个斜杠“//”这样开头的语句把程序分成了三个部分

    1.初始化

    2.读入金额和票面

    3.计算并打印找零

  • 注释（comment）插入在程序代码中，用来向读者提供解释信息。它们对于程序的功能没有任何影响，但是往往能使得程序更容易被人类读者理解

/* */注释

  • 延续数行的注释，要用多行注释的格式来写。多行注释由一对字符序列“/*”开始，而以“*/”结束

  • 也可以用于一行内的注释。两个符号中间的所有东西都是注释

    int ak = 47/36 /*36*/， y=9

  • 单行的注释是C99独有的，多行的注释是C传统的，一开始就有

对比

int price = 0;
int bill = 0;
printf("请输入金额：");
scanf("%d",&price);
printf("请输入票面：");
scanf("%d", &bill);
printf("应该找您：%d\n", bill - price);

//初始化
int price = 0;
int bill = 0;
//读入金额和票面
printf("请输入金额：");
scanf("%d",&price);
printf("请输入票面：");
scanf("%d", &bill);
//计算找零
printf("应该找您：%d\n", bill - price);

判断票面够不够

//初始化
int price = 0;
int bill = 0;
//读入金额和票面
printf("请输入金额：");
scanf("%d",&price);
printf("请输入票面：");
scanf("%d", &bill);
//计算找零
if(bill>=price) {
    printf("应该找您：%d\n", bill - price);
}

流程图

st=>start: 开始
op=>operation: 初始化
io1=>inputoutput: 输入price和bill
cond=>condition: bill>=price?
io=>inputoutput: 输出bill-price
e=>end: 停止
st->op->io1->cond
cond(yes)->io->e
cond(no)->e

程序2：

const int MINOR = 35;

int age = 0;

printf("请输入你的年龄：");

if(age < MINOR) {
    printf("年轻是美好的，");
}

printf("年轻决定了你的精神世界，好好珍惜吧。\n");
    

st=>start: 开始
op=>inputoutput: 输出“你的年龄” + age
cond=>condition: age<MINOR?
io=>inputoutput: 输出“年龄决定了你的精神世界，好好珍惜吧。”
io2=>inputoutput: 输出“年轻是美好的，“
e=>end: 结束
st->op->cond
cond(yes)->io->e
cond(no)->io2->io
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3.1.4 否则的话

如果条件不成立呢？

//初始化
int price = 0;
int bill = 0;
//读入金额和票面
printf("请输入金额：");
scanf("%d",&price);
printf("请输入票面：");
scanf("%d", &bill);
//计算找零
if(bill>=price) {
    printf("应该找您：%d\n", bill - price);
}
  • 如果在if语句后面还有语句，它们在if结束后会执行，无论条件如何
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  • 像这个，如果是bill<price的话，那么运行成功；但如果不成立的话，那么它会有两个输出语句，最后得到的结果互相矛盾，这怎么可以呢？
  • 所以我们需要else语句—否则的话
    • 你好

Else

  • Else=否则的话
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比较数的大小

printf("请输入两个整数：");
scanf("%d %d", &a, &b);

int max = 0;
if(a>b) {
    max = a;
}

printf("大的那个是%d\n", max);
  • 但它没有解决b大于a的问题，当a>b的条件不成立时，程序就结束了，max没有得到值

方案一：

int a, b;

printf("请输入两个整数：");
scanf("%d %d", &a, &b);

int max = 0;
if(a>b) {
    max = a;
}
if(b>a) {
    max = b;
}

printf("大的那个是%d\n", max);
  • 这个方案的问题是，如果它们都相等呢？那不就输出0了吗？

方案二：

int a, b;

printf("请输入两个整数：");
scanf("%d %d", &a, &b);

int max = 0;
if(a>b) {
    max = a;
} else {
    max = b;
}

printf("大的那个是%d\n", max);

方案三：

nt a, b;

printf("请输入两个整数：");
scanf("%d %d", &a, &b);

int max = b;
if(a>b) {
    max = a;
}

printf("大的那个是%d\n", max);

对比一下方案二与方案三：左边的容易理解，右边的得要有点聪明的人才能看懂

3.1.5 if语句再探

if语句

  • 一个基本的if语句由一个关键字if开头，跟上在括号里的一个表示条件的逻辑表达式，然后是一对大括号｛｝之间的若干条语句。如果表示条件的逻辑表达式的结果不是0，那么就会执行后面跟着的这对大括号里面的语句，否则就跳过这些语句不执行，而继续下面的其它语句

  • 还有另一种形式

    if(total>amount) 
    total += amount + 10;

  • if语句这一行结束的时候并没有表示语句结束的“;”，而后面的赋值语句写在if的下一行，并且缩进了，在这一行结束的时候有一个表示语句结束的“;”。这表明这条赋值语句是if语句的一部分，if语句拥有和控制这条赋值语句，决定它是否要被执行

  • 既然if可以不用大括号，那么else语句也可以不用大括号

0与1

  • 可以直接将if的条件判断处设为1，那就肯定会执行这个if语句

    int main() {
	int m = 0;
	if(1) {
		m = 2;
	} else {
		m = 0;
	}
	printf("%d\n", 5>4);
	printf("%d", m);
	system("pause");
    
	return 0;
}

  • 但你不能直接用true或者false，这在这里是行不通的

计算薪水

const double RATE = 8.25;
const int STANDARD = 40;
double pay = 0.0;
int hours;

printf("请输入工作的小时数：");
scanf("%d", &hours);
printf("\n");

if(hours>STANDARD)
    pay = STANDARD*RATE + (hours-STANDARD)*(RATE*1.5);
else
    pay = hours * RATE;

printf("应付工资：%f\n", pay);

判断成绩

const int PASS = 60;
int score;

printf("请输入成绩：");
scanf("%d", &score);

printf("您输入的成绩是%d.\n", score);

if(score<PASS)
    printf("很遗憾，这个成绩没有及格。");
else
    printf("祝贺你，这个成绩及格了。");
printf("再见\n");
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  • 第一个和第二个是两个不一样的程序

3.2 循环

3.2.1 循环

计算位数

int num = 0;
scanf("%d", &num);

if(10>num) 
    printf("1位");
else if(100>num)
    printf("2位");
else if(1000>num) 
    printf("3位");
else 
    printf("4位");

return 0;
  • 要从小到大来判断，否则的话会出错

另一版本

int num = 0;
scanf("%d", &num);

if(num>1000) 
    printf("4位");
else if(num>100)
    printf("3位");
else if(num>10) 
    printf("2位");
else 
    printf("1位");

return 0;
  • 但是它这里出现一个小问题，就是当你属于10的时候，输入100的时候，它都会显示比正确答案-1

因此，需要进行改进

int num = 0;
scanf("%d", &num);

if(num>=1000) 
    printf("4位");
else if(num>=100)
    printf("3位");
else if(num>=10) 
    printf("2位");
else 
    printf("1位");

return 0;
  • 因为题目明确了4位数及以下的正整数，所以可以简化一些判断
  • 因为从高处往下判断，所以不需要判断上限了
    • 反过来不行

错误示例

if(num>0) 
    printf("1位");
else if(num>10)
    printf("2位");
else if(num>100)
    printf("3位");
else
    printf("4位");
  • 它这个都只会执行第一句

那么如何判断任意范围的正整数呢？

  • 但你一直这样写无数个if语句也不是个办法啊，那怎么办？用while循环

我的版本

int num = 0, times=0, n=1, result = 1;
scanf("%d", &num);
scanf("%d", &times);

while(times>0) {
    n*=10;
    if(num>=n)
        result++;
    times--;
} 
printf("%d, %d", result);

return 0;

最优版本

int num = 0, result = 0;
scanf("%d", &num);
while(num>0) {
    num /= 10;
    result++;
} 
printf("%d", result);

  • 但超出int类型的最大值还是没有结果

  • 15

3.2.2 while循环

while循环是一种条件循环语句，当条件成立时，就会执行里面的循环体

要注意：循环体内一定要有改变条件的机会，否则就会出不来

  • 如果没有这个机会，那么你在一些OJ上可能会得到超时错误
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while循环

  • 如果我们把while翻译成“当”，那么一个while循环的意思就是：当条件满足时，不断的重复循环体内的语句

  • 循环执行之前判断是否继续循环，所以有可能循环一次也没有被执行

  • 条件成立的时候是继续循环的条件

看程序运行的结果

  • 用人脑模拟计算机运行，把变量全部写在纸上，列出表格，模拟计算机的重新计算并赋值，最后在表格最后的就是最终结果

验证

  • 测试程序常使用边界数据，如有效范围两端的数据，特殊的倍数等
    • 个位数
    • 10
    • 0
    • 负数

拿这个程序举例子

  • 这个程序当我们输入0的时候，它会显示0位数，这不对啊，那怎么办？

第一种修改方法

int num = 0, result = 0;
scanf("%d", &num);
result++;
num /= 10;
while(num>0) {
    num /= 10;
    result++;
} 
printf("%d", result);

第二种修改方法

int num = 0, result = 0;
scanf("%d", &num);
if(num>0) {
    while(num>0) {
        num /= 10;
        result++;
    } 
} else {
    result = 1;
}

printf("%d", result);

调试手段

  • 看有没有执行循环

    int num = 0, result = 0;
scanf("%d", &num);
while(num>0) {
   printf("已经进入循环\n");
   num /= 10;
   result++;
} 

printf("%d", result);

  • 看执行或者循环到哪里了

    int num = 0, result = 0;
scanf("%d", &num);
while(num>0) {
   num /= 10;
   result++;
   printf("num=%d, result=%d", num, result);
} 

printf("%d", result);

  • 但当你提交上去OJ的时候，一定要把这些用来辅助调试的语句注释掉，否则就会出错

3.2.3 do-while循环

数位数的算法

  1. 用户输入x；
  2. 初始化n为0；
  3. x=x/10，去掉个位；
  4. n++；
  5. 如果x>0，回到3；
  6. 否则n就是结果。

do-while循环

  • 在进入循环的时候不做检查，而是在执行完一轮循环体的代码之后，再来检查循环的条件是否满足，如果满足则继续下一轮循环，不满足则结束循环
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优化，这个版本就能识别0了

int num = 0, result = 0;
scanf("%d", &num);

do{
    num /= 10;
    result++;
}while(num>0);  

printf("%d", result);

两种循环

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  • 左边是do-while，右边是while

  • do-while循环和while循环很像，区别是在循环执行结束的时候才来判断条件。也就是说，无论如何，循环都会执行至少一次，然后再来判断条件。与while循环相同的是，条件满足时执行循环，条件不满足时结束循环

3.2.4 for循环

阶乘

  • n！=1×2×3×4×...×n

  • 写一个程序，让用户输入n，然后计算输出n！

  • 变量：

    • 第一种：显然读用户的输入需要一个int的n，然后计算的结果需要用一个变量保存，可以是int的factor，在计算中需要有一个变量不断的从1递增到n，那可以是int的i

      int n = 0, s = 1, i=1;
scanf("%d", &n);
while(i<=n) {
	s*=i;
	i++;
}

printf("%d", s);

    • 第二种，递减-for

      int n = 0, s = 1, i;
scanf("%d", &n);
for(i=n;i>0;) {
	s*=i;
	i--;
}
printf("%d", s);

    • 第三种，递减-while

      int n = 0, s = 1;
scanf("%d", &n);
while(n>0) {
	s*=n;
	n--;
}
printf("%d", s);

    • 第四种，递增-for

      int n = 0, s = 1, i;
scanf("%d", &n);
for(i=1;i<=n;i++) {
	s*=i;
}
printf("%d", s);

      第一个值是循环的初始值，第二个是循环的条件，第三个是循环的方式

for循环

  • for循环像一个计时循环：设定一个计时器，初始化它，然后在计数器到达某值之前，重复执行循环体，而每一执行一轮循环，计数器值以一定步进进行调整，比如加1或者减1

  • for(i=0;i<5;i=i+1) {
    printf("%d", i);
}

  • 对于i的定义可以也写在for里面，但是只有C99才支持

for=对于

  • for(count=10;count>0;count--)
  • 就读成：“对于一开始的count=10，当count>0时，重复做循环体，每一轮循环在做完循环体内语句后，使得count--。”

小套路

  • 做求和的程序时，记录结果的变量应该初始化为0，而做求积的变量时，记录结果的变量应该初始化为1，否则如果是0的话，那么它最终结果都会是0

另一种用法

  • int n = 0, s = 1;
scanf("%d", &n);
for(;n>0;n--) {
	s*=n;
}
printf("%d", s);

3.2.5 循环的选择

循环次数

  • for（i=0；i<n；i++）

  • 则循环的次数是n，而循环结束以后，i的值是n。循环的控制变量i，是选择从0开始还是从1开始，是判断i<n还是判断i<=n，对循环的次数，循环结束后变量的值都有影响

    • 如果是i<n，那么循环结束后，i的值是n
    • 如果是i<=n，那么循环结束后，i的值是n+1

  • 测试代码：

    int i;
for(i=0;i<5;i++) {
    printf("i=%d ",i);
}
printf("\n最后i=%d\n", i);
    • 输出：i=0 i=1 i=2 i=3 i=4 最后i=5
    • 如果i=1开始，i<=5，会输出：i=1 i=2 i=3 i=4 i=5 最后i=6
    • 都能走5遍

两种循环相比较

  • int n;

scanf("%d", &n);
int fact =1;

int i=1;
while(i<=n) {
    fact *=i;
    i++
}
printf("%d!=%d\n", n, fact);

  • int n;

scanf("%d", &n);
int fact =1;

int i=1;
for(i=1;i<=n;i++) {
    fact *= i;
}
printf("%d!=%d\n", n, fact);

for==while

for(int i=1;i<=n;i++) {
    fact *= i;
}

int i=1;
while(i<=n) {
    fact*=i;
    i++; 
}
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for循环

  • for（初始动作；条件；每轮的动作）{

    }

    • for中的每一个表达式都是可以省略的

  • for(;条件;)==while(条件)

    • 分号是不能省略的，是用来表示哪一个哪一个表达式的

三种循环

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Tips for loops

  • 如果有固定次数，用for
  • 如果必须执行一次，用do_while
  • 其它情况用while
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第2章 变量与表达式 下一篇
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