选择程序设计

大家应该还记得我们上一节课做过一个题目，这个题目是用来求一元二次方程的根的，原来的程序如下：

#include<stdio.h>

#include<math.h>               //程序中要调用求平方根函数 sqrt

int main(){

    double a,b,c,disc,x1,x2,p,q;

    scanf("%lf%lf%lf",&a,&b,&c);

    disc = b * b - 4 * a * c;

    p = -b / (2.0 * a);

    q = sqrt(disc) / (2.0 * a);

    x1 = p + q,x2 = p - q;

    printf("x1=%7.2f\nx2=%7.2f\n",x1,x2);

    return 0;

}

这个程序我们并没有加入一个 b^2-4ac 是否大于等于 0 的一个判断，现在我们对这个程序做出一些改动，加入判断语句，输入以下代码：

#include<stdio.h>

#include<math.h>               //程序中要调用求平方根函数 sqrt

int main(){

    double a,b,c,disc,x1,x2,p,q;

    scanf("%lf%lf%lf",&a,&b,&c);

    disc = b * b - 4 * a * c;

    if(disc<0)

        printf("This equation hasn't real root!\n");

    else{

        p = -b / (2.0 * a);

        q = sqrt(disc) / (2.0 * a);

        x1 = p + q,x2 = p - q;

        printf("x1=%7.2f\nx2=%7.2f\n",x1,x2);

    }

    return 0;

}

输入以下命令编译并运行

gcc -o 6-1 6-1.c -lm

./6-1

我们运行两次，分别输入 a，b，c 不同的值。

会看到以下结果：

程序分析

这就是一个选择结构，if 对给定的条件 disc<0 进行判断后，形成了两条路径，如果 disc<0 成立，执行 printf("This equation hasn't real root!\n");，如果 disc<0 不成立，执行 else{} 中的内容。

知识点：

• 可以把几个语句放在一个 {} 中，这样如果 disc<0 不成立，就会执行 else{} 里面所有的内容；
• 假如没有 {} 同时 disc<0，这个时候执行完 printf("This equation hasn't real root!\n");；
• 语句以后会从 q=sqrt(disc)/(2.0*a);；
• 接着往下执行，大家可以自己思考下加不加 {} 的影响。

用 if 语句实现选择结构

在 C 语言中选择结构最常用的就是 if 语句，为了了解 if 语句的应用，我们举一个例子进行说明。

编写源程序 6-2.c：

#include<stdio.h>

int main(){

    int number=0;

    printf("\nPlease enter an integer between 1 and 10:");

    scanf("%d",&number);

    if(number>5)

        printf("You entered %d which is greater than 5\n",number);

    if(number<6)

        printf("You enter %d which is less than 6\n",number);

    return 0;

}

运行两次，分别输入 6 和 2.结果如下：

程序分析

1. main() 函数体的前三个语句如下：

int number=0;

printf("\nPlease enter an integer between 1 and 10:");

scanf("%d",&number);

这段代码声明一个整型变量 number，并初始化为 0，接着提示用户输入一个 1~10 的数字。使用 scanf() 函数读取这个数值，并存储在变量 number 中。

1. 下一条语句就是一条测试输入值的 if 语句

if(number>5)

  printf("You entered %d which is greater than 5\n",number);

比较 number 变量的值和 5，如果 number 大于 5，就执行下一条语句，然后进入程序的下一个部分。如果 number 不大于 5，就跳过 printf()。

1. 接下来这条语句和上一条语句意义相同

if(number<6)

  printf("You enter %d which is less than 6\n",number);

我完善了6-2的程序，使之更为合理：

#include<stdio.h>

int main(){

    int n=0;

    printf("请输入一个介于0到10的数");

    scanf("%d",&n);

    if(n>5&&n<11)            //逻辑运算符&&表示并且

    printf("你输入的数大于5");

    if(n<6&&n>0)

    printf("你输入的数小于等于5");

    if(n>10||n<0)                 //逻辑运算符||表示或者

    printf("你的输入有误，请重新输入");

    return 0;

}

通过上面的两个例子，我们可以初步的了解怎样使用 if 语句去实现选择结构了。

例如：

if (number>500)  cost=0.15;

else  if (number>300)  cost=0.10;

else  if (number>100)  cost=0.07;

else  if (number>50)   cost=0.05;

else                   cost=0;

程序分析

1. 我们 6-1.c 的例子便是上面你的第二种形式，6-2.c 的例子便是第一种形式。
2. 整个 if 语句可以写在多行上，也可以写在一行上面。如：

if (x>0) y=1;else y=-1;

但是为了程序的清晰，我们很少用上面的形式，而是采用锯齿的形式。

关系运算符和关系表达式

C 语言提供 6 种关系运算符，如下所示：

关系运算符的值只能是 0 或 1。 关系运算符的值为真时，结果值都为 1。 关系运算符的值为假时，结果值都为 0。

逻辑运算符和逻辑表达式

有时要求判断的条件不是一个简单的条件，是有几个条件组合而成的复合条件。比如“如果周六下雨，我在实验楼做一个项目课”，这就是有两个条件组合而成的符合条件，需要同时满足两个条件：（1）是否周六（2）是否下雨，只有满足是周六又在下雨，才来实验楼做项目课。

C 语言中提供了三种逻辑运算符：

之前我们做过用户输入一个大写字母，命令行显示与之对应小写字母的程序。但是在当时我们并没有去判断输入的字符是否是一个大写字母，现在我们从新编写程序。

编写源程序 6-3.c：

#include<stdio.h>

int main(){

    char letter;

    printf("Enter an upper case letter:");

    scanf("%c",&letter);

    if((letter>='A') && (letter<='Z'))

    {

        letter += 'a' - 'A';   //等同于 letter=letter+'a'-'A';

        printf("You entered an uppercase %c.\n",letter);

    }

    else

        printf("You did not enter an uppercase letter.\n");

    return 0;

}

运行结果如下：

程序分析

if((letter>='A')&&(letter<='Z')){

    letter += 'a' - 'A';   //等同于 letter=letter+'a'-'A';    printf("You entered an uppercase %c.\n",letter);

}

else

    printf("You did not enter an uppercase letter.\n");

在这段程序中 if((letter>='A')&&(letter<='Z')) 检查输入的字符是否大于等于 'A'，且小于等于 'Z'。两者同时满足才会执行后面的语句。

条件运算符和条件表达式

有一种 if 语句，当被判别的表达式的值为“真”或“假”时，都执行一个赋值语句且向同一个变量赋值。如：

if（a>b）

  max=a;

else

  max=b;

程序分析

当 a>b 时将 a 的值赋值给 max，当 a<=b 时将 b 的值赋给 max，可以看到无论 a>b 是否满足，都是给同一个变量赋值。

C 语言提供的条件运算符和条件表达式来处理这类问题可以把上面的 if 语句改写为 max=(a>b)?a:b;。(a>b)?a:b;是一个“条件表达式”。?是条件运算符。

如果 (a>b) 为真，则表达式的值等于 a，否则取值为 b。条件运算符由两个符号（？和：）组成，必须一起使用。要求三个对象，成为三目运算符，它是 C 语言唯一的一个三目运算符。

条件表达式的一般形式为：

表达式 1？表达式 3：表达式 2

这次我们列举一个打折的例子。

假定产品的单价是 3.5，提供 3 个级别的折扣：数量超过 50，折扣为 15%；数量超过 20，折扣为 10%；数量超过 10，折扣为 5%。下面是代码。

编写源程序 6-4.c：

#include<stdio.h>

int main(){

    double unit_price = 3.5;

    double discount1 = 0.05;

    double discount2 = 0.1;

    double discount3 = 0.15;

    double total_price = 0.0;

    int quantity = 0;

    printf("Enter the number that you want to buy:");

    scanf("%d",&quantity);

    total_price=quantity*unit_price*(1.0-

        (quantity>50?discount3:(

            quantity>20?discount2:(

                quantity>10?discount1:0.0))));

    printf("The price for %d is %7.2f\n",quantity,total_price);

    return 0;

}

运行结果如下：

程序分析

比较有趣的是根据输入的数量计算产品的总价的语句。该语句包含额三个条件运算符，所以有点难以理解：

total_price = quantity*unit_price*(1.0-

                   (quantity>50?discount3:(

                       quantity>20?discount2:(

                            quantity>10?discount1:0.0))));

把它分解为各个部分，就容易理解它是如何得出正确结果的。

总价是用表达式 quantity*unit_price 计算出来的，它只是将单价乘以订购数量。其数量必须乘以由数量决定的折扣因子

• 如果数量超过 50，总价必须乘以 (1.0-discount3)，这用下面的表达式 (1.0-quantity>50?discount3:something_else)
• 如果 quantity>50 表达式就乘以 (1.0-discount3)，完成赋值运算符右边的运算
• 否则，表达式乘以 (1.0-something_else)，其中 something_else 是另一个条件运算符的结果。

用 switch 语句实现多分支选择结构

if 语句只有两个分支可供选择，而实际中常常用到多分支选择。例如成绩分类（85 分以上为 A，70-85 为 B，60-69 为 C 等），人口的分类（可以分为老、中、青、少、儿童），工资统计分类等等，如果我们使用 if 语句就会嵌套很多层数，影响可读性。C 语言提供的 switch 语句直接处理多分支选择。

我们首先用一个例子说明，编写 6-5.c 程序：

#include<stdio.h>

int main(){

    char grade;

    scanf("%c",&grade);

    printf("you score:");

    switch(grade){

      case 'a':printf("85~100\n");break;

      case 'b':printf("70~84\n");break;

      case 'c':printf("60~69\n");break;

      case 'd':printf("<60\n");break;

      default:printf("error!\n");

    }

   return 0;

}

运行结果：

程序分析

1. 等级 grade 定义为字符变量，从键盘输入一个小写字母，赋给变量 grade，switch 得到 grade 的值并和各 case 中给定的值（'a''b''c''d'之一）相比较，如果和其中之一相同，则执行该 case 后面的语句（即 printf 语句）。如果输入的字符与'a''b''c''d'都不相同，就执行 default 后面的语句，输出 error！信息。
2. 注意每个 case 语句中，后面都有一个 break 语句，该语句的作用是使得当前流程跳转到闭括号 '}' 后面的语句。

假如去掉程序中所有 break 语句，用户从键盘输入 b 以后，输出 7084 并换行以后，程序将执行 `case 'c':printf("6069\n");` 语句，并且还要执行下去，结果如下：

通过上例我们已经基本了解了 switch 语句。其一般形式如下：

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

说明：

• switch 括号内的“表达式”，其值的类型应为整数类型或者字符类型，不可以是其他数据类型。
• default 语句为选择项，可有可无。另外，default 后面可以不加 break 语句。