C语言-switch-case语句与多分支结构

一、switch-case语句

1. switch语句中的每个语句段中都使用break语句

switch-case语句的一般形式为：

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

这是switch-case语句的一般用法，即每个case语句后面配一个break语句，其执行流程图如下：

执行流程：首先求解表达式，如果这个表达式的值与某个常量表达式的值相等，则执行该常量表达式后的相应语句段，如果表达式的值与任何一个常量表达式的值都不行等，则执行deafult后的语句段，最后执行break语句，跳出switch语句。

switch语句中，表达式和常量表达式的值一般是整型或者字符型，所有的常量表达式的值都不能相等。每个语句段可以包括一条或多条语句，也可以为空语句。
switch语句中的default可以省略，省略后，当表达式的值与任何一个常量表达式都不行等时，就什么也不执行。
注： 1、switch语句中的常量表达式必须是整型或者字符型，不能为浮点类型，否则编译器会报错。
2、case后的必须为常量表达式，不能为关系表达式，如x>0,x==3这样的表达式是不合法的。
3、case后的常量表达式可以为const修饰的常变量，但此时只有C99以后的标准才会支持！

例1：查询自动售货机中商品的价格

假设自动售货机出售4种商品：薯片(crisps)、爆米花(popcorn)、巧克力(chocolate)和可乐(cola)，售价分别是每份3.0、2.5、4.0和3.5元。在屏幕上显示以下菜单(编号和选项)，用户可以连续查询商品的价格，当查询次数超过5次时，自动退出查询；不到5次时，用户可以选择退出。当用户输入编号1~4，显示相应商品的价格(保留1位小数)；输入0，退出查询；输入其他编号，显示价格为0。
[1] Select crisps
[2] Select popcorn
[3] Select chocolate
[4] Select cola
[5] Exit

#include <stdio.h>int main(void)
{int choice, i;double price;/*以下5行显示菜单*/printf("[1] Select crisps\n");        /*查询薯片价格*/printf("[2] Select popcorn\n");     /*查询爆米花价格*/printf("[3] Select chocolate\n");  /*查询巧克力价格*/printf("[4] Select cola\n");       /*查询可乐价格*/printf("[0] Exit\n");               /*退出查询*/for (i=1; i<=5; i++){                printf("Enter choice:");      scanf("%d", &choice);/*如果输入0,提前结束for循环*/if (choice == 0)break;                      /*此处用break跳出for循环*//*根据输入的编号，将相应的价格赋给price*/switch (choice){case 1: price = 3.0; break; /*用break跳出switch语句*/case 2: price = 2.5; break;case 3: price = 4.0; break;case 4: price = 3.5; break;default: price = 0.0; break;}/*输出商品的价格*/printf("price = %0.1f\n", price);}printf("Thanks\n");                 /*结束查询，谢谢用户使用*/return 0;
}

[1] Select crisps
[2] Select popcorn
[3] Select chocolate
[4] Select cola
[0] Exit
Enter choice:3
price = 4.0
Enter choice:2
price = 2.5
Enter choice:8
price = 0.0
Enter choice:0
Thanks

例2：两个数的简单计算器

编写一个简单计算器程序，可根据输入的运算符，对两个整数进行加、减、乘、除和求余运算，请对除数为0的情况做特别处理。要求使用switch语句编写。

#include <stdio.h>int main(void)
{int value1, value2;char op;printf("Type in an expression:"); scanf("%d%c%d", &value1, &op, &value2);switch (op) {case '+':printf("= %d\n", value1+value2);break;case '-':printf("= %d\n", value1-value2);break;case '*':printf("= %d\n", value1*value2);break;case '/':if (value2 != 0){printf("= %d\n", value1/value2);} else {                                /*对除数为0做特殊处理*/printf("Divisor can not be 0!\n");}break;case '%':if (value2 != 0){printf("= %d\n", value1%value2);} else {                               /*对除数为0做特殊处理*/printf("Divisor can not be 0!\n");  }break;default:printf("Unknown operator\n");break;}return 0;
}

Type in an expression:8%8
= 0

Type in an expression:-3&0
Unknown operator

注意： scanf()输入表达式时，数字和运算符之间不能有空格！想要兼容空格需要对空格做处理。

2. switch语句中某些语句段使用break语句

break语句在switch语句中是可选的，若不使用break，则其一般形式为：

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

其执行流程图是上个流程图里虚框里的内容。执行过程：求解表达式后，如果表达式的值与某个常量表达式的值相等，则执行该常量表达式后的所有语句段，如果表达式的值与任何一个常量表达式的值都不相等，则执行default后的所有语句段。
其中break语句的作用是跳出switch语句，可以在case语句后按需要给其配一个break语句。根据表达式的值执行相应常量表达式后的语句后，switch语句会继续执行以下的所有程序，无论case后面的常量表达式为何值，都会按顺序执行所有的可执行的语句，直到遇到break语句才会跳出switch语句。break语句在循环中的作用也很大。

例:统计字符

输入一个正整数n，再输入n个字符，分别统计出其中空格或回车、数字字符和其他字符的个数。要求使用switch语句编写。

#include <stdio.h>int main(void)
{int blank, digit, i, n, other;char ch;blank = digit = other = 0;            /*置存放统计结果的3个变量的初值为零*/printf("Enter n:");  scanf("%d", &n);              getchar();                          /*读入并舍弃换行符*/printf("Enter %d characters:", n);    for (i=1; i<=n; i++){            ch = getchar();    /*在switch语句中灵活应用break*/switch (ch){case ' ':                  /*语句段为空，请注意空格符的表示方式*/case '\n':blank++;              /*两个常量表达式' '和'\n'共用该语句段*/break;                 /*跳出switch语句*/case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':digit++;              /*10个常量表达式'0'-'9'共用该语句段*/break;                 /*跳出switch语句*/default:other++;                /*累加其他字符*/break;}}printf("blank = %d, digit = %d, other = %d\n", blank, digit, other);return 0;
}

Enter n:12
Enter 12 characters:7634
43 &*fo
blank = 2, digit = 6, other = 4

从该例可以看到：switch语句中case后的常量表达式可以为空，这样如果表达式的值与之相匹配，会按照顺序执行下一个语句段，即两个或多个常量表达式可以共用一个语句段。该段程序的常量表达式’ ‘和’\n’共用一个表达式；常量表达式’0’~'9’也是共用一个语句段。灵活使用break语句就可以实现一些特定的需求。
注：本例中也可以看出，多分支结构switch-case也可以实现，但是有时候if-else语句更有优势。例如case后面就不可以写成case ch>='0' && ch<='9'这样的形式，而用if语句就可以轻松实现！switch和if语句各有优势。

二、多分支结构

如前文switch-case语句可以实现多分支结构，同样嵌套的if语句也可以实现多分支结构。它的一般形式如下：

 if (表达式1)if (表达式2) 语句1;else 语句2;elseif (表达式3) 语句3else 语句4;

其流程图如下：

嵌套的if-else语句，要注意其中else与if的匹配，其匹配规则是：else总是与最靠近它的、没有与别的else匹配过的if相匹配。例如：

 if (表达式1)if (表达式2) 语句1;elseif (表达式3) 语句2;else 语句3;

注意：这里尽管格式上第一个else与第一个if对齐，但是第一个else仍然是与第二个if相对应的。一般来说，内嵌的if-else语句最好不要省略大括号，这样结构清晰，直观。因为大括号内的相当于一个语句。所以上式可以改写为：

 if (表达式1){if (表达式2) 语句1;} else {if (表达式3) 语句2;else 语句3;}

这样可以很明显看出第一个if同第一个else相匹配。结构较清晰。
以前的文章里所讲的级联的else-if语句同样可以实现多分支结构。https://blog.csdn.net/passxgx/article/details/123473026?spm=1001.2014.3001.5501

三、总结

通过上文可以看到，实现多分支结构可以使用if-else语句，或者级联的else-if结构。同样也可以使用switch-case语句，但是switch-case语句仅能是常量表达式，例如表示一些分段函数的情况下，远没有if语句方便简单。switch-case语句的优点是结构清晰，直观，可读性强。如果if-else语句嵌套过多，可读性会大大降低，相对来说级联的else-if语句直观一些，但没有switch-case结构清晰。在设计程序时要根据需要选择合适的语句来实现多分支结构。

参考 C语言程序设计(第4版)/何钦铭，颜晖
例题及课后习题参考程序https://gitee.com/sgxgitee/mooc-c