于交错的路径间：分支结构与逻辑判断的思维协奏

大家好啊，我是小象٩(๑òωó๑)۶
我的博客：Xiao Xiangζั͡ޓއއ

很高兴见到大家，希望能够和大家一起交流学习，共同进步。*

这一节内容很多，文章字数达到了史无前例的一万一，我们要来学习分支与循环结构中的分支，学习if和switch语句，了解各种操作符和运算符的使用…

开篇

前面我们说过，C语言是结构化的程序设计语言，这里的结构指的是顺序结构、选择结构、循环结构，C语言是能够实现这三种结构的。
我们可以使用 if 、 switch 实现分支结构，使用 for 、 while 、 do while 实现循环结构。

一、if语句

if语句是C语言中用于条件判断和控制程序流程的基本结构之一，理解并熟练使用if语句对于编写有效的C语言程序至关重要。

1.1if

if 语句的语法形式如下:

if ( 表达式 )语句

表达式成立（为真），则语句执行，表达式不成立（为假），则语句不执行
之前在布尔类型说过，在C语言中，0为假，非0表示真，也就是表达式的结果如果是0，则语句不执行，表达式的结果如果不是0，则语句执行。
例⼦：输入一个整数，判断是否为奇数

#include <stdio.h>
int main()
{int num = 0;scanf("%d", &num);if(num % 2 == 1)printf("%d 是奇数\n", num);return 0;
}

举个例子：

1.2 else

如果一个数不是奇数，那就是偶数了，如果任意一个整数，我们要清楚的判断是奇数还是偶数怎么表示呢？
这里就需要 if…else… 语句了，语法形式如下：

if ( 表达式 )语句1
else语句2

例子：判断整数是否为偶数，是的话打印偶数，否则奇数
很简单：

# include <stdio.h>
int main()
{int num = 0;scanf("%d", &num);  if (num % 2 == 0)    注意if第一句不能有逗号printf("%d 为偶数\n", num);elseprintf("%d 为奇数\n", num);return 0;
}

练习：输入一个年龄，>= 18岁就输出：成年，否则就输出：未成年
参考代码：

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

1.3 分支中包含多条语句

默认在 if 和 else 语句中默认都只控制一条语句，比如：

#include <stdio.h>
int main()
{int age = 0;scanf("%d", &age);if(age >= 18)printf("成年了\n");printf("太好了\n");return 0;}

上面的代码，你会发现输入的值不管是>=18 还是<18，“太好了” 都会打印在屏幕上。

这是因为 if 语句只能控制一条语句，就是 printf(“成年了\n”); ，if语句为真，则打印成年了，if语句为假，则不打印，对于 printf(“太好了\n”); 是独立存在的，不管if语句的条件的真假，都会被执行。那如果我们要if语句同时控制2条语句，怎么办呢？那就要使用 { } 将代码括起来，else 后也可以跟上大括号。如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
int age = 0;
scanf("%d", &age);
if(age >= 18) //if 后使⽤{} 控制多条语句-这个块也叫：程序块，或者复合语句
{
printf("成年了\n");
printf("太好了\n");
}
return 0;
}

当然，我们还能再优化一下：

#include <stdio.h>
int main()
{int age = 0;scanf("%d", &age);if(age >= 18) //if 后使用{} 控制多条语句-这个块也叫：程序块，或者复合语句{printf("成年了\n");printf("太好了\n");}else //else 后使用{}控制多条语句-这个块也叫：程序块，或者复合语句{printf("未成年\n");printf("心碎♥\n");}return 0;
}

1.4 嵌套if

在 if else 语句中， else 可以与另一个 if 语句连用，构成多重判断。
比如：要求输入一个整数，判断输入的整数是0，还是正数或者负数。请看如下代码：
我们来看第一种写法：

int main()
{int num = 0;//输入scanf("%d", &num);if (num == 0)printf("输入的整数是0\n");else //正数或者负数{if (num > 0)printf("输入的整数是正数\n");elseprintf("输入的整数是负数\n");}return 0;
}

我们也可以把else和if整合到一起，形成一条语句，第二种写法:

#include <stdio.h>
int main()
{int num = 0;scanf("%d", &num);if(num == 0)printf("输⼊的数字是0\n");else if(num > 0) //这⾥的if 相当于嵌套在else语句中，形成了嵌套结构printf("输⼊的数字是正数\n");elseprintf("输⼊的数字是负数\n");return 0;
}

上图中else后面的代码就是嵌套在前面的 else 子句中的，构成了嵌套的if语句。

再比·如：
输入一个整数，如果是正数，再判断是奇数还是偶数，并输出；如果不是正数则输出：非正数。

int main()
{int num = 0;scanf("%d", &num);if (num > 0)//正数{if (num % 2 == 1)printf("奇数\n");elseprintf("偶数\n");}else{printf("非正数\n");}return 0;
}

我们可以再来看一个练习：
输入一人的年龄
如果年龄<18岁，打印"少年"
如果年龄在18岁至44岁打印"青年"
如果年龄在45岁至59岁打印"中老年"
如果年龄在60岁至89岁打印"老年"
如果90岁及以上打印"老寿星"

我们给大家两种参考做法：

#include <stdio.h>
int main()
{int age = 0;scanf("%d", &age);if(age<18)printf("少年\n");else if(age<=44)printf("青年\n");else if(age<=59)printf("中老年\n");else if(age<=89)printf("老年\n");elseprintf("老寿星\n");return 0;
}

第二种：

int main()
{int age = 0;//输入scanf("%d", &age);if (age < 18)printf("少年\n");else //>=18{if (age <= 44)//18~44printf("青年\n");else //>=45{if (age <= 59) //45~59printf("中老年\n");else //>=60{if (age <= 89)//60~89printf("老年\n");elseprintf("老寿星\n");}}}return 0;
}

1.5 悬空else问题

如果有多个 if 和 else ，可以记住这样一条规则

else 总是跟最接近的 if 匹配。

我们首先从下面代码开始

#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;
}

程序运行的结果是啥？
很多新手，上来以判断 a 是 0，不等于 1 ，那就执行 else 子句，打印 haha
但是当你去运行代码，输出的结果是：啥都不输出。

为什么呢？
这就是悬空 else 的问题，如果有多个 if 和 else ，可以记住这样⼀条规则， else 总是跟最接近的 if 匹配。
上面的代码排版，让 else 和第⼀个 if 语句对齐，让我们以为 else 是和第一个if匹配的，当 if语句不成立的时候，自然想到的就是执行 else 子句，打印 haha ，但实际上 else 是和第二个 if进行匹配的，这样后边的 if…else 语句是嵌套在第一个 if 语句中的，如果第一个 if 语句就不成立，嵌套 if 和 else 就没机会执行了，最终啥都不打印。
如果代码改成下面这样就更加容易理解了

#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;
}

或者如果我们希望else确实和第一个if匹配，可以这样修改代码：

#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;
}

只要带上适当的大括号，代码的逻辑就会更加的清晰，所以大家以后在写代码的时候要注意括号的使用，让代码的可读性更高。

2.关系操作符

在C语言中，关系操作符（也称为关系运算符）用于比较两个值之间的关系，并根据**比较结果返回布尔值（真或假）（重要，要记住）。
C 语言用于比较的表达式，称为 “关系表达式”（relational expression）**，里面使用的运算符就称为“关系运算符”（relational operator），主要有下面6个。

• > 大于运算符
• < 小于运算符
• >= 大于等于运算符
• <= 小于等于运算符
• == 相等运算符
• != 不相等运算符

下面是一些例子。

a == b;
a != b;
a < b;
a > b;
a <= b;
a >= b;

关系表达式通常返回 0 或 1 ，表示真假

C 语言中， 0 表示假，所有非零值表示真，比如， 20 > 12 返回 1 ， 12 > 20 返回 0 。
关系表达式常用于 if 或 while 结构。

**

注意：相等运算符 == 与赋值运算符 = 是两个不⼀样的运算符，不要混淆。有时候，可能会不小心写出下面的代码，它可以运行，但很容易出现意料之外的结果。

**

if (x = 3) ...

上面例子中，原意是 x == 3 ，但是不小心写成 x = 3 。这个式子表示对变量 x 赋值 3 ，它的返回值为 3 ，所以 if 判断总是为真。
为了防止出现这种错误，有的程序员喜欢将变量写在等号的右边。

if (3 == x) ...

这样的话，如果把 == 误写成 = ，编译器就会报错。

/* 报错 */
if (3 = x) ...

另一个需要避免的错误是：多个关系运算符不宜连用。
举个例子：

a < b < c

上面例子中，连续使用两个小于运算符。虽然这样不会报错，但是通常达不到想要的结果，即不是保证变量 b 的值在 a 和 c 之间。因为关系运算符是从左到右计算，赋值是从右向左，所以实际执行的是下面的表达式。

(a < b) < c

上面式子中， a < b 返回 0 或 1 ，所以最终是 0 或 1 与变量 k 进行比较。如果想要判断变量 b的值是否在 a 和 c 之间，应该使用下面的写法。

a < b && b < c

&&这个符后面会讲到，这里是并且的意思
比如：我们输入一个年龄，如果年龄在18岁~36岁之间，我们输出⻘年。
如果我们这样写‘

#include <stdio.h>
int main()
{int age = 0;scanf("%d", &age);if (18 <= age <= 36){printf("⻘年\n");}return 0;
}

当我们输入9的时候，依然输出青年，如下图：

这是因为，我们先拿18和age中存放的9比较，表达式18<=9为假， 18<=age 的结果是0，再拿0和36比较，0<=36为真，所以打印了青年 ，所以即使当age是9的时候，也能打印青年 ，逻辑上是有问题，这个代码应该怎么写呢？
正确写法：

#include<stdio.h>
int main()
{int age = 0;scanf("%d", &age);if (age >= 18 && age <= 36)printf("青年\n");return 0;
}

以上就是关于操作符，我们需要掌握的，剩下的只要按照字面意思理解使用就行，没有特别注意的。

3.条件操作符

在C语言中，条件操作符（也称为三元操作符）是唯一的三目操作符，它**允许根据一个条件的真假来选择两个值中的一个。
条件操作符需要接受三个操作数的**，形式如下：

exp1 ? exp2 : exp3

条件操作符的计算逻辑是：如果 exp1 为真， exp2 计算，计算的结果是整个表达式的结果；如果exp1 为假， exp3 计算，计算的结果是整个表达式的结果。
举个例子：

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d", &a);b = a > 5 ? 3 : -3;printf("%d",b);return 0;
}

练习2：使用条件表达式实现找两个数中较大值。

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0;	int b = 0;scanf("%d%d", &a, &b);//%d空格中间不用空格，但输入的时候要用空格分隔int m = a > b ? a : b;printf("%d\n", m);return 0;
}

4.逻辑操作符：&& , || , ！

在C语言中，逻辑操作符用于执行逻辑运算，它们通常用于控制流语句中（如if和while循环），以根据给定的条件逻辑来决定程序的执行路径。

逻辑运算符提供逻辑判断功能，用于构建更复杂的表达式，主要有下面三个运算符。

• ! ：逻辑取反运算符（改变单个表达式的真假）。
• && ：逻辑与运算符，就是并且的意思（两侧的表达式都为真，则为真，否则为假）。
• || ：逻辑或运算符，就是或者的意思（两侧至少有一个表达式为真，则为真，否则为假）。

注意：C语言中零为假，非零为真

4.1 逻辑取反运算符 ！

比如，我们有一个变量叫 flag ,如果flag为假，要做一个什么事情，就可以这样写代码：

#include <stdio.h>
int main()
{int flat = 0;if (!flat)printf("xiaofeixiang\n");return 0;}

如果 flag 为真， !flag 就是假，如果 flag 为假， !flag 就是真
所以上面的代码的意思就是 flag 为假，执行if语句中的代码。

4.2 逻辑与运算符

有假则为假，只有两个同时为真，才为真

&& 就是与运算符，也是并且的意思， && 是一个双目操作符，使用的方式是 a&&b

&& 两边的表达式都是真的时候，整个表达式才为真，只要有一个是假，则整个表达式为假。

举个例子：用代码实现月份属于3月到5月，是春天

#include <stdio.h>
int main()
{int month = 0;scanf("%d", &month);if (month >= 3 && month <= 5)printf("春季\n");return 0;
}

这里表达的意思就是month既要大于等于3，又要小于等于5，必须同时满足。

4.3 逻辑或运算符

有真则为真，同假才为假

|| 就是或运算符，也就是或者的意思， || 也是⼀个双目操作符，使用的方式是 a || b

||两边的表达式只要有一个是真，整个表达式就是真，两边的表达式都为假的时候，才为假。

比如：我们说一年中月份是12月或者1月或者2月是冬天，那么我们怎么使用代码体现呢？

#include <stdio.h>
int main()
{int year = 0;scanf("%d", &year);if (year == 12 || year == 1 || year == 2);printf("冬季\n");return 0;
}

来个小练习：判断闰年

输入一个年份year，判断year是否是闰年
闰年判断的规则：

1. 能被4整除并且不能被100整除是闰年
2. 能被400整除是闰年

#include<stdio.h>
int main()
{int year = 0;scanf("%d", &year);if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0)printf("%d 是闰年\n", year);elseprintf("%d 不是闰年", year);return 0;}

4.4 短路

在C语言中，**短路（short-circuit）**是 逻辑运算符&&（逻辑与）和||（逻辑或） 的一个特性。这种特性使得在逻辑表达式的求值过程中，如果根据已经求值的部分就能够确定整个表达式的结果，那么就不再对表达式的其余部分进行求值。

C语言逻辑运算符还有一个特点，它总是先对左侧的表达式求值，再对右边的表达式求值，这个顺序是保证的。

重要：如果左边的表达式满足逻辑运算符的条件，就不再对右边的表达式求值。这种情况称为“短路”。

如前面的代码:

if(month >= 3 && month <= 5)

表达式中&& 的左操作数是 month >= 3 ，右操作数是 month <= 5 ,当左操作数 month >= 3 的结果是0的时候，即使不判断 month <= 5 ，整个表达式的结果也是0（不是春季）。
所以，对于&&操作符来说，左边操作数的结果是0的时候，右边操作数就不再执行，简单来说，就是**前面的条件只要不符合就不再执行了**
对于 || 操作符是怎么样呢？我们结合前面的代码：

if(month == 12 || month==1 || month == 2)

如果month == 12，则不用再判断month是否等于1或者2，整个表达式的结果也是1（是冬季）。
所以， || 操作符的左操作数的结果不为0时，就需执行右操作数，简单来说，即当前面的条件为真时，就不用再看后面的条件了
像这种仅仅根据左操作数的结果就能知道整个表达式的结果，不再对右操作数进行计算的运算称为短路求值。

二、switch 语句

除了 if 语句外，C语言还提供了 switch 语句来实现分支结构，switch语句是一种多分支选择结构，它允许程序根据一个变量的值执行不同的代码块。switch语句通常用于替代多个if-else if-else语句，以使代码更加简洁和易于维护。

switch 语句是一种特殊形式的 if…else 结构，用于判断条件有多个结果的情况。它把多重的 else if 改成更易用、可读性更好的形式。

switch (expression) 
{case value1: statementcase value2: statementdefault: statement
}

上面代码中，根据表达式 expression 不同的值，执行相应的 case 分支。如果找不到对应的值，就执行 default 分支。

注：
• switch 后的 expression 必须是整型表达式
• case 后的值，必须是整形常量表达式

5.1 if语句和switch语句的对比

练习：输入任意一个整数值，计算除3之后的余数
如果使用if语句完成，如下：

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);if (n % 3 == 0)printf("整除，余数为0\n");else if (n % 3 == 1)printf("余数是1\n");elseprintf("余数是2\n");return 0;
}

如果使用switch语句改写，就可以是这样的：

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);switch (n % 3){case 0:printf("整除，余数为0\n");break;case 1:printf("余数是1\n");break;case 2:printf("余数是2\n");break;}return 0;
}

上述的代码中，我们要注意的点有：

1. case 和后边的数字之间必须有空格
2. 每一个 case 语句中的代码执行完成后，需要加上 break ，才能跳出这个switch语句。
   3.case 后面用的是冒号，不是分号

5.2 switch语句中的break

前面的代码中，如果我们去掉case语句中的break，会出现什么情况呢？

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);switch (n % 3){case 0:printf("整除，余数为0\n");case 1:printf("余数是1\n");case 2:printf("余数是2\n");}return 0;
}

输一组数据看看结果：

我们发现，7除以3本来余数是1，但是我们发现程序运行的结果多了一行“余数是2”的打印。
这是为什么呢？
原因是 switch 语句也是分支效果的，

只有在 switch 语句中使用 break 才能在跳出 switch 语句
如果某一个 case 语句的后边没有 break语句，代码会继续往下执行，有可能执行其他 case语句中的代码，直到遇到 break 语句或者 switch 语句结束。

就比如上面的代码就执行了 case 2 中的语句。

所以在 switch 语句中 break 语句是非常重要的，能实现真正的分支效果。
当然， break 也不是每个 case 语句都得有，这就得根据实际情况来看了。

来个练习

输入⼀个1~7的数字，打印对应的星期几
例如：
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：星期天

看看操作：

#include <stdio.h>
int main()
{int day = 0;scanf("%d", &day);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;
}

如果需求发生变化，变为：

1. 输⼊1~5，输出的是“工作日”;
2. 输⼊6~7，输出“休息日”
   那参考代码如下：

#include <stdio.h>
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;}return 0;
}

上面的练习中，我们发现应该根据实际的情况，来在代码中觉得是否使用 break ，或者在哪里使用break ，才能正确完成实际的需求。

5.3 switch语句中的default

在使用 switch 语句的时候，我们经常可能遇到⼀种情况，比如 switch 后的表达式中的值无法匹配代码中的 case 语句的时候，这时候要不就不做处理，要不就得在 switch 语句中加入default 子句。

switch (expression) {case value1: statementcase value2: statementdefault: statement
}

switch 后边的 expression 的结果不是 value1 ，也不是 value2 的时候，就会执行default子句。
就比如前面做的打印星期的练习，如果 day 的输入不是1~7的值，如果我们要提示：输入错误，则可以这样完成代码：

#include <stdio.h>
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("输入错误\n");break;}return 0;
}

5.4 switch语句中的case和default的顺序问题

在 switch 语句中 case 子句和 default 子句有要求顺序吗？ default 只能放在最后吗？
其实，

在 switch 语句中 case 语句和 default 语句是没有顺序要求的，只要你的顺序是满足实际需求的就可以。

不过我们**通常是把 default 子句放在最后处理的**。

结尾

这一课的内容就到这里了，下节课继续学习C语言的循环
如果内容有什么问题的话欢迎指正，有什么问题也可以问我！