C语言程序设计基础教程：选择结构及实例

任务描述

将分别介绍if 语句和switch 语句来实现选择结构。选择结构有3 种形式：单分支结构、双分支结构、多分支结构。

知识学习

选择结构是根据条件判断的结果，从两种或多种路径中选择一条执行，流程图如图3.10（a）所示，N-S 图如图3.10（b）所示。

图3.10　简单选择结构

在C语言程序设计中，分支语句包括if 语句和switch 语句。if 语句可以提供一种二路选择，用来判定给定的条件是否成立，若成立执行分支1，否则执行分支2。switch 是一种专门进行多路选择的语句，首先看if 语句，根据执行的分支的多少，可分为单分支结构，双分支结构和多分支结构。

（1）单分支选择结构——if 语句

If 语句的基本形式：

含义：先计算表达式的值，如果表达式为真，则执行括号内的语句；如果表达式为假，则不执行任何语句。其中表达式可以是关系表达式或逻辑表达式，语句可以为简单语句也可为复合语句，其流程如图3.11所示。

对于if 来说，它的控制能力是有限，只能控制一条语句，包括复合语句（用{}括起来的），可以把这种现象比作“独生子女规则”，一个家庭只能生一胎，如果是多胞胎就相当于用{}括起来。对于初学者如果不理解，建议在不管if 控制几条语句，在if（）后面首先加上{}，然后往{}中再去填写语句。

这里还有一个问题，不少初学者在if（）的后面打上“；”分号。如果是这种语法，if 其实控制了一条空语句，那if 就起不到应有的作用了。

首先看一个求两数最大值的例子：

图3.11　单分支选择结构

程序运行结果如图3.12所示。

图3.12　比较大小程序

本程序是先输入两个数a，b。把a 赋值给max，再用if 语句判别max 与b 的大小，如果max 小于b，则把b 赋给max，由此发现max 中始终是最大值。

在本例的基础上，如果要实现3 个数的最大值的求解，该如何实现呢？ 根据前面的分析知道max 此时拿到的是两个数中的最大值，此时只需要在原来代码的基础上再加一个max 与变量c 的比较就能实现了。

程序结果如图3.13所示。

图3.13　3 个数求最大值

读者可以继续思考，当更多的数参与进来寻找最大值时，可以继续在源代码的基础上增加相同的单分支if 语句结构，但是这让代码显得很冗余。这个问题可以用循环结构或者数组的知识比较方便地解决。

再看这样一个例子，输入3 个不同的整数，按照从大到小的顺序输出：

首先来分析一下可以使用的算法。

假设3 个数分别是a，b，c。要得到最终的结果，可以经过以下3 个步骤：

步骤一：先将a 和b 比较，把两者中的大者放进a，较小者放进b；

步骤二：再将a 和c 比较，把两者中的大者放进a，较小者放进c；

此时，a 中是三者中的最大值。

步骤三：接着将b 和c 进行比较，把两者中的大者放进b，较小者放进c。

那么此时就实现了a，b，c 正好是从大到小排列。

这里还有一个问题，如何实现两数的交换？ 在生活中，一个杯子A 中有可乐，一个杯子B中有雪碧，要想实现两个杯子的内容交换，可以借助一个空杯子C，先把杯子A 中的可乐倒入杯子C 中，然后把杯子B 中雪碧倒入杯子A 中，最后把杯子C 中的可乐倒入杯子B 中，这样就完成了。在程序中，也是这样一个原理，要实现两个变量中的数据交换，也需要找一个中间变量来中转。

代码如下：

程序结果如图3.14所示。

图3.14　3 个数降序排列

（2）双分支选择结构——if-else 语句

if-else 这种结构才是if 语句的标准形式，当给定的条件成立时，执行if 和else 中间的一条语句（包括加了{}的复合语句），若条件不成立，则执行else 后控制的一条语句（包括复合语句）。其语法格式为：

该语句的流程结构如图3.11所示。需要注意一点，因为else 表达的是表达式不成立的情况，所以else 的后面是不能加括号“（）”，更不能在里面写其他表达式。

把之前用单分支求两个数中最大值的程序修改为双分支结构，程序如下：

程序结果如图3.15所示。

图3.15　双分支求两数最大值

采用if-else 语句进行判别，若a 大输出a；若b 大输出b，相比单分支的更好理解。(www.xing528.com)

这里需要说明一下，这里的表达式都是比较简单的，但是在实际的程序编写中，表达式要比这复杂得多，比如前面提到的判断某年是否是闰年，这里就来实现一下：

程序结果如图3.16所示。

图3.16　判断闰年

（3）多分支选择结构——if-else if-else 语句

前面两种形式一般用于两个分支的情况，当有多个分支选择时，可以采用if-else if-else 语句，一般形式为：

该结构的执行过程：依次判断表达式的值，当出现某个值为真时，执行对应的语句，然后结束整个结构，继续执行程序中的其他内容，当所有表达式都为假时，执行else 后面的语句，其流程如图3.17所示。

图3.17　多分支结构（if…else…if）

在现实生活中，使用多重选择的结构比较多，比如转换学生成绩的案例。教师有时需要将百分制成绩转换成五级制成绩，成绩在90 以上的为优，80 到90 的为良好，70 到80 为中等，60到70 为及格，60 以下为不及格。

程序结果如图3.18所示。

图3.18　五级制转换

（4）if 语句的嵌套

有些时候，在if 语句中可以包含一个或者多个if 语句，把这种形式称为if 语句的嵌套，它与多重循环的道理是一致的。其一般形式为：

该结构的流程图如图3.19所示。

图3.19　if 嵌套结构图

在这种结构下，一个程序中可能会出现多个if 和else，一定要弄清楚哪些是能够配对的。当阅读程序时，可以从else 出发往程序的前面查找，一直找到离自己最近的且未配对的if 组合在一起。

再来看成绩的例子，现在只需要判断学生及格与否，如果及格再看是否优秀。

程序结果如图3.20所示。

图3.20　if 嵌套实现五级制

（5）多分支选择结构——switch 语句

switch 语句专门用于多分支结构，比利用if 语句可更好地实现多分支结构，具有结构清晰，方便阅读、编写的优点。其一般形式为：

其语义是：计算表达式的值，并逐个与其后的常量表达式值相比较，当表达式的值与某个常量表达式的值相等时，即执行其后的语句，然后不再进行判断，继续执行后面所有case 后的语句。如表达式的值与所有case 后的常量表达式均不相同时，则执行default 后的语句。举这样一个例子，编程实现输入一个1 ～7 范围内的证书，在屏幕上输出星期几。

在执行程序时，当输入一个数字6 时，并未只显示Today is Saturday，还把后面的两句显示出来了，如图3.20所示，这跟前面的描述是一致的，但是并达不到想要的效果。为了避免上述情况，C语言还提供了一种break 语句，专用于跳出switch 语句，break 语句只有关键字break，没有参数。在后面还将详细介绍。修改例题的程序，在每个case 语句之后增加break 语句，使每一次执行之后均可跳出switch 语句，从而避免输出不应有的结果，如图3.21所示。

图3.21　switch 无break

此时再去执行程序，输入数字6，只有Today is Saturday 显示在屏幕上，如图3.22所示。

图3.22　switch 带break

在使用switch 语句时还应注意以下几点：

①switch 中的表达式的值只能是整型或者字符型。

②在case 后的各常量表达式的值不能相同，否则会出现错误。

③在case 后，允许有多个语句，可以不用{}括起来，不满足独生子女规则。

⑤各case 和default 子句的先后顺序可以变动，不会影响程序执行结果。

⑥default 子句可以省略不用。

任务总结

在选择结构中，如果要使用else 必须配合if 语句使用，不能单独出现else 的书写方法。如果else 后面还需要接条件，必须使用else if 结构来实现，也就是else 后不能直接接条件。

在选择结构中，swtich 语句的使用要注意：每个case 后必须是常量表达式，一般使用整型常量和字符型常量，不要使用浮点型常量，因为该类型的数据大多不能精确表示；另外注意每个case 操作语句后是否要加break 的情况。