C语言详解：分支循环结构

分支循环结构

结束了初识C语言，现在我们再从头细细的学起。首先映入眼帘的是三大结构，分别是顺序结构，选择结构，循环结构。生活中的事情大大小小基本上都可以通过这三种结构描述。

C语言是一门结构化的编程语言。顺序结构不必多言，选择结构有if语句，switch语句，循环结构有while循环，for循环以及do...while循环语句，还会介绍到goto语句。

语句

以分号;结尾的，用分号;隔开的就是一条语句。例如printf("hehe\n");，这便是一条语句。甚至还有只有一个分号;的语句称为空语句。

printf("hehe\n");
1+2;
;//空语句

1 选择结构

选择结构对应分支语句或称选择语句。比如这么一个简单的例子就可以用分支语句描述。

1.1 if 语句

语法结构

if语句的语法分为单分支和多分支两种逻辑结构。

//1.单分支
if (表达式)
{语句;
}
else
{语句;
}//2. 多分支
if (表达式)
{语句;
}
else if (表达式)
{语句;
}
else if (表达式)
{语句;
}
...
else
{语句;
}

条件表达式若为真，就进入语句，反正为假，则不执行。

示例

int main()
{int age = 20;//多分支if (age < 18)printf("青少年\n");else if (age >= 18 && age < 30)printf("青年\n");else if (age >= 30 && age < 50)printf("壮年\n");else if (age >= 50 && age < 80)printf("老年\n");elseprintf("快没了\n");return 0;
}

当然如果想一个if语句控制多条语句则需要使用代码块。即用一个大括号将所以语句括在一起。这样还有一个明显的好处就是可以提高代码的可读性，一般实际工作中都会采用这种形式。如：

int main()
{int age = 10;if (age >= 18){printf("成年了\n");printf("可以谈恋爱了\n");}return 0;
}

问题

下面是关于if语句的一些常见的问题及一些特例。

条件表达式错误

//18 <= age < 30
int main()
{int age = 50;if (18 <= age < 30)printf("青年\n");return 0;
}

初学者很容易写出这样的代码，问题就出现在判断条件上，编程语言里18 <= age < 30的意义是一个表达式。

先看左边的18 <= age 无论其是真是假，真则为1，假则为0。1或0都是要小于30的，故整个表达式为真，所以无论怎样都会执行if语句。

悬空else

悬空else是一个经典的问题。

//悬空else
int main()
{int a = 0;int b = 2;if (a == 1)if (b == 2)printf("hehe\n");elseprintf("haha\n");//else与其上最近的一个if匹配return 0;
}

该代码的else部分虽然是和第一个if对齐，但是else总是与其上最近的一个if搭配，不受代码对齐的影响。所以该else和上一个if都是嵌套在第一个if语句里的。

故修改后应为下图，显著的提示了代码的可读性。

int main()
{int a = 0;int b = 2;if (a == 1){if (b == 2)printf("hehe\n");elseprintf("haha\n");//else与其上最近的一个if匹配}return 0;
}

判断表达式误写成赋值表达式

还有就是错把比较相等的表达式写出赋值表达式。这也是一个初学者经常犯的，不起眼的却又很难找且编译器不报错的错误。

int main()
{int a = 0;    if (a = 5)printf("hehe\n");return 0;
}

在上面的代码中，错把a==5写成了a=5。但是逻辑上又没有什么问题，a=5是赋值表达式，其值为5为真，所以判断条件失效，无论如何都执行if语句。

//建议改成
int main()
{int a = 0;if (5 == a)printf("hehe\n");return 0;
}

把a == 5改成5 == a，这样一来如果再写成赋值表达式，就出现了语法错误常量是不可赋值的，编译器就会报警。

函数返回后在函数内写代码

if (condition)
return x;
return y;

该代码的含义为如果条件成立，则返回x，否则返回y。

void test()
{if (1){printf("hehe\n");return 0;}//函数返回值后，后面的代码不执行printf("haha\n");
}int main()
{test();return 0;
}

从上面的代码可以看出，函数返回值后，下面的代码将不再执行。所以函数不可能又返回x又返回y。

练习

输出0到100之间的奇数。

int main()
{int i = 0;while (i <= 100){if (i % 2 == 0)printf("%d ", i);i++;}for (i = 0; i < 100; i++){if (i % 2 == 1){printf("%d ", i);}}return 0;
}

1.2 switch 语句

语法结构

switch (整型表达式)
{语句项;
}

之所以会存在switch语句，是因为在某些情况下使用if…else语句会显得过于繁琐。

int main()
{int day = 0;scanf("%d", &day);switch (day)//整型表达式{case 1://整型常量表达式{printf("星期一\n");printf("美好的一天，从上班开始5555~");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;}return 0;
}

注意

首先switch后面的表达式必须是整型表达式，即其后变量必须为整型。
其中case语句项里也必须是整型常量表达式，既是整型也是常量缺一不可。
从上述代码中我们也可以看出，case语句项若想控制多条语句，仍需使用代码块。
上述代码的逻辑里，必须在每种情况下都要有break跳出去，不然的话代码就会一直向下走。

case是代码入口，break是代码出口。

但是若有时我们不需要分的如此清楚，比如1到5我们定为工作日，6到7我们定为休息日。那么我们的代码就可以这么改。

int main()
{int day = 0;scanf("%d", &day);switch (day){case 1:case 2:case 3:case 4:case 5:printf("工作日\n");break;case 6:case 7:printf("休息日\n");break;default:printf("输入数据有误，请重新输入\n");break;}return 0;
}

但从上述代码中我们还可以得到以下信息。

虽然多个case对应一种结果，但是最后仍需加上break;
default子句：适配所有不符合case情况的情况。即当所有的case标签都不满足时，便会来到default的情况。

default子句末尾最好也加上break；这样后续如果再加入其他情况时，不至于代码错误。

另外，所以case语句不存在顺序问题，即无论顺序怎么排，都无所谓。

总结：

if语句里的break&continue都是为了控制外面的循环等语句。switch语句里是break结束switch语句，代码不往下走，switch语句里没有continue。

2 循环结构

2.1 while 循环

//while语法结构
while(表达式)
{循环语句;
}

while语句的执行流程如下：

条件为真，则进入循环反之则退出循环。这并不难理解。

break&continue

但是图中break，和continue是什么意思呢？break是否和在switch里是一个用法呢？

int main()
{int i = 0;while (i <= 10){if (i == 6)break;printf("%d ", i);i++;}return 0;
}

如上述代码，当i=6时，break后则终止了循环，所以输出结果为0 1 2 3 4 5 。

int main()
{ int i = 0;while (i <= 10){if (i == 6)continue;printf("%d ", i);i++;}return 0;
}

但是当把break换成continue则会发生什么呢？细心想一想就会发现，该程序陷入了死循环中。

先是输出了0 1 2 3 4 5 ，但当i=6时，continue跳出了本次循环，直接进入下一次循环，但此时i并没有得到i++，所以还一直处于i=6的状态，故一直在continue，一直死循环。

int main()
{int i = 0;while (i <= 10){i++;if (i == 6)continue;printf("%d ", i);//1 2 3 4 5 7 8 9 10 11}return 0;
}

把i++，放到了前面这样的话，我们的i便有了++的机会。

总结：

循环中只要遇到break，就停止后期所有循环，直接终止循环。所以while中的break是用于永久终止循环的。
continue用于终止本次循环，也就是本次循环中continue后边的代码不会再执行，结束本次循环直接跳转到while语句的判断部分，进行下一次循环的入口判断。

特例

先看下面代码是什么意思。

int main()
{int ch = 0;while ((ch = getchar()) != EOF)putchar(ch);return 0;
}

这里我们先简单的介绍两个函数getchar和putchar。

通俗的说，getchar就是从键盘获取字符，getchar就是把字符打印到屏幕。EOF即end of file是个文件结束标志。判断条件中的ch = getchar ，同样返回的也是字符的ACSII码值。这也是为什么，ch用的是整型int定义的原因。

由图可知，getchar和scanf两个常见的输入函数，虽然我们都说是从键盘上读取字符，但其实是先从键盘再到输入缓冲区。输入缓冲区是一块特殊的内存空间。getchar和scanf是从输入缓冲区里读取的字符。

二者读取的方式有所不同，scanf读取到空格就停下不读了，getchar一次只读取一个字符。

但又有相同之处，如果输入缓冲区没东西，那么就等待我们从键盘上输入。如果输入缓冲区有东西，就直接读取。

应用到实例就是这样的一个输入密码的程序。

int main()
{int ch = 0;char password[20] = { 0 };printf("请输入密码>:");scanf("%s", password);printf("请确认密码(Y/N):>");//清理\n//getchar();//只能清理一个字符while ((ch = getchar()) != '\n'){;}ch = getchar();if (ch == 'Y')printf("确认成功\n");elseprintf("确认失败\n");return 0;
}

第二个特例就是这样的一个程序

//只打印数字字符
int main()
{int ch = 0;while ((ch = getchar()) != EOF){if (ch < '0' || ch > '9')//排除数字字符以外的所有字符continue;putchar(ch);}return 0;
}

该程序的特点就是排除数字字符以外的所有字符。

2.2 for 循环

既然已经有了while循环，那我们为什么还要学for循环呢？

for循环才是我们日后使用最多的循环语句。先看其语法结构。

for (表达式1, 表达式2, 表达式3)循环语句;

表达式1为初始化部分，用于初始化循环变量。
表达式2为条件判断部分，用于判断什么时候终止循环。
表达式3为调整部分，用于循环条件的调整。

循环最重要的三个部分被集中在一起，与while循环形成了鲜明的对比。

int i = 1;//初始化部分
//...
while (i <= 10)//判断部分
{//...printf("%d ", i);//...i++;//调整部分
}

当我们的while循环体写的够多够大时，其弊病就显现出来了，三个部分分离，不好找，修改时容易引起错误。

int main()
{int i = 0;for (i = 1; i <= 10; i++){printf("%d ", i);}return 0;
}

这是一个for循环的例子，很清晰，很简单。

break&continue

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

这是for循环里·break的作用，显而易见，和其他循环甚至和分支语句里的作用都一样。是直接终止循环，或者说是跳出语句。

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;
}

而如果将这里的break改成continue会怎么样呢？显然跳过了i=5的情况，直接跳到了for循环的调整部分，调整循环变量，不容易造成死循环。

提示：为加以区别，可记成continue跳过循环体下面的代码（只有for循环的调整部分在循环体上面所以不受影响，其他循环都不行）

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。

例如还是这条小白经常忽略的语病，判断表达式写出赋值表达式。

int main()
{int i = 0;for (i = 1; i <= 10; i++){if (i = 5)//循环体内修改循环变量printf("%d ",i);}return 0;
}

这还是相当于在循环体内改变了循环变量，这便造成了5555…的死循环。

int main()
{int i = 0;for (i = 1; i <= 10; i++){   printf("%d ", i);i++;}return 0;
}

尽量不要这样，可以在循环调整部分修改为i+=2。不然的话，代码写多了，就把下面的i++给忘了。

建议for语句的循环控制变量的取值采用"左闭右开"写法。

int main()
{int i = 0;int arr[20] = { 0 };//0~9for (i = 0; i < 10; i++)//左闭右开{scanf("%d", &arr[i]);}for (i = 0; i < 10; i++)//左闭右开{printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

例如这样很经典的用for循环遍历数组元素来赋值和输出的用法。这里循环变量i就拥有了更多的意义，比如i从0开始，表示数组下标从0开始，i<10表示i循环10次。也不是说必须要左开右闭，根据事实情况来看，目的就是使循环变量拥有更多的意义。

变种

省略

考试也容易考，但是一般真正写代码时不会这样。

 int i=0;for (;;){printf("%d ", i);}

若把三个循环部分都省了，可不可行？初始化，判断，调整部分都可省略。

初始化部分省略，则在创建变量时就已经初始化。
判断部分省略，意味着判断条件恒为真。
调整部分省略，那就不调整呗。

int i=0;
int j=0;
for ( ; i < 10; i++)
{for ( ; j < 10; j++){printf("hehe\n");}
}

答案是屏幕上打印了10个hehe。

其实在第一遍外循环结束之后，内循环就不再循环了，因为内循环初始化条件的缺失，之后的j始终等于10，故一直不进内循环，所以只有i=1时循环一遍。

多循环变量的情况

int main()
{int x = 0;int y = 0;for (x = 0, y = 0; x < 5 && y < 7; x++, y++){printf("hehe\n");}return 0;
}

该种情况也是可以的，该怎么循环和单循环变量一样。现在我们来看一下一道笔试题，既然出出来考我们，那么一定有坑，还请各位细细思量一下，小提示：和我前面介绍的是一种的经典语病。

请问下面代码循环几遍？

int main()
{int i = 0;int k = 0;for (i = 0, k = 0; k = 0; i++, k++){k++;}return 0;
}

当然是一遍都不循环啦。判断条件写成赋值表达式，k=0恒为假。

2.3 do…while 循环

先看它的语法结构。

do
{循环语句;
}while(表达式)

他的特点显而易见，是先执行再判断。

所以就算条件不满足，也至少执行一次，使用的场景有限，所以不是经常使用。

break&continue

再来看它的break和continue的用法。

int main()
{int i = 1;do{if (i == 5)break;printf("hehe\n");i++;} while (i < 10);return 0;
}

和其他循环并无二致。

int main()
{int i = 1;do{if (i == 5)continue;printf("hehe\n");i++;} while (i < 10);return 0;
}
//死循环

这里也是和while循环一样，因跳过了i++这样的进步条件。所以造成了死循环。

循环语句里break都是提前终止循环。continue都是跳过其后部分的代码，重新开始下一次的循环。

练习题

计算n的阶乘。

//封装阶乘函数
int factorial()
{int n = 0;int i = 1;int pro = 1;scanf("%d", &n);for (i = 1; i <= n; i++){pro *= i;}return pro;
}

计算1!+2!+3!..+10!

//封装阶乘求和函数
int sum_on_factorial()
{int i = 0;int n = 0;int pro = 1;int sum = 0;for (n = 1; n <= 10; n++){pro = 1;for (i = 1; i <= n; i++){pro *= i;}sum += pro;}return sum;
}

这样还有点复杂，还可以优化。

//修改后
int sum_on_factorial2()
{int n = 0;int pro = 1;int sum = 0;for (n = 1; n <= 10; n++){//这里的pro就不用初始化了pro *= n;sum += pro;}return sum;
}

在一个有序数组中查找具体的某个数字n。

编写int binsearch(int x, int v, int n);功能︰在v[0]<=v[1]<=v[2]<=…<=v[n-1]的数组中查找x.

//封装有序数组查找元素函数
void findkey()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int key = 7;//求数组长度int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//遍历数组int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){if (arr[i] == key){printf("找到了，下标是%d\n", i);break;}}if (i == sz){printf("找不到\n");}}

上面是最基本的遍历数组的方法。当然还有更好的方法：二分查找。数组越大，效率越高。

//封装有序数组查找元素函数
void findkey()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int key = 7;//求数组长度int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//二分查找int left = 0;int right = sz - 1;while (left <= right){int mid = (left + right) / 2;if (arr[mid] > key){right = mid - 1;}else if (arr[mid] < key){left = mid + 1;}else{printf("找到了，下标为%d\n", mid);break;}}if (left > right)printf("没找到\n");
}

编写代码，演示多个字符从两端移动，向中间汇聚。

//演示一行代码从两端移动，向中间汇聚
#include <string.h>
#include <windows.h>
#include <stdlib.h>
int string_move()
{char arr1[] = "happy birthday to you!!!";char arr2[] = "########################";int len = strlen(arr1);int left = 0;int right = len - 1;while (left <= right){arr2[left] = arr1[left];arr2[right] = arr1[right];printf("%s\n", arr2);Sleep(500);//1000mssystem("cls");left++;right--;}printf("%s\n", arr2);return 0;
}

代码运行过程不好用语言描述，感兴趣的朋友们可以自己试试。

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。

//模拟用户登录情景
#include <string.h>
int followsignup()
{int i = 0;char password[20] = { 0 };//假设密码为abcdeffor (i = 0; i < 3; i++){printf("请输入密码:>\n");scanf("%s", password);if (strcmp(password, "abcdef") == 0)//字符串比较函数{printf("密码正确\n");break;}else{printf("密码输入错误，请重新输入\n");}}if (i == 3){printf("三次输入错误，退出系统\n");}else{printf("登录成功\n");}return 0;
}

2.4 `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。如：

int main()
{again://...goto again;return 0;
}

当然，这里的again只是一个标记名字而已，像函数名一样随便取，a也好b也罢，只是为了更有意义罢了。

从理论上goto语句是没有必要的，一般来说用goto语句的地方也可以用循环代替。

其常见用法就是使程序在各种深层嵌套的代码中一次性跳出来，break一般只能跳出一次的循环。

实例

下面是使用goto语句的一个很有趣的例子︰关机程序。

//关机程序
#include <windows.h>
int Shutdown()
{char input[20] = { 0 };system("shutdown -s -t 60");printf("你的电脑将于60s内关机，若输入我是猪，则取消关机\n");
again:scanf("%s", input);if (strcmp(input, "我是猪") == 0){system("shutdown -a");}else{goto again;}return 0;
}

这里我就不过多介绍了，各位亲自去了解下还是很有趣的，笔者当时是笑着学完的。