第4章 流程控制結構 4-1 結構化程式設計 4-2 程式區塊 4-3 簡單的條件控制敘述 4-4 巢狀條件敘述 4-5 多選一條件敘述 4-6 for計數迴圈 4-7 條件迴圈 4-8 巢狀迴圈 4-9 跳躍程式敘述

4-1 結構化程式設計 4-1-1 結構化程式設計 4-1-2 UML活動圖 4-1-3 流程控制的種類

4-1-1 結構化程式設計 結構化程式設計是一種軟體開發方法，它是一種組織和撰寫程式碼的技術，使用由上而下的設計方法（Top-down Design）來分析問題，將程式分解成階層架構的「模組」（Modules），每個模組是一段擁有獨立功能的程式碼，而且只有單一的進入點和離開點，各模組間使用三種流程控制來整合：循序結構（Sequential）、選擇結構（Selection）和重複結構（Iteration）。 結構化程式設計的主要觀念有三項，如下所示： 由上而下的設計方法，在第7章有進一步的說明。 流程控制結構。 模組。

4-1-2 UML活動圖-說明 「UML」（Unified Modelling Language）是一種符號語言，如同工程式師閱讀藍圖就可以蓋房子，程式設計師看到UML繪出的模型圖，就可以寫出所需的程式碼。 「活動圖」（Activity Diagram）是UML眾多符號圖形之一，主要的目的是用來描述事件流程和和所需的作業和活動。在本章筆者使用活動圖取代傳統流程圖（Flowchart），用來描述C語言流程控制的執行流程。

4-1-2 UML活動圖-圖例

4-1-3 流程控制的種類-說明 程式語言撰寫的程式碼大部分是一列指令接著一列指令循序的執行，但是對於複雜的工作，為了達成預期的執行結果，我需要使用「流程控制結構」（Control Structures）來改變執行順序。

4-1-3 流程控制的種類-循序結構 循序結構是程式預設的執行方式，也就是一個程式敘述接著一個敘述的依序執行，如右圖所示：

4-1-3 流程控制的種類-選擇結構 選擇結構（Selection）是一種條件控制敘述，它是一個選擇題，可以分為單一選擇、二選一或多選一三種。程式執行順序是依照第2章條件運算式的條件，來決定執行哪一個程式區塊的程式碼，如右圖所示：

4-1-3 流程控制的種類-重複結構 (說明) 重複結構是迴圈控制，可以重複執行一個程式區塊的程式碼，並且提供一個結束條件結束迴圈執行，依結束條件測試的位置不同分為兩種，如下所示： 前測式重複結構 後測式重複結構

4-1-3 流程控制的種類-重複結構 (前測式重複結構) 測試迴圈結束條件在程式區塊的開頭，需要符合條件，才允許執行迴圈中程式區塊的程式碼，如右圖所示：

4-1-3 流程控制的種類-重複結構 (後測式重複結構) 測試迴圈結束條件在程式區塊的結尾，所以迴圈的程式區塊至少執行一次，如右圖所示：

4-2 程式區塊-語法 程式區塊（Blocks）是一種最簡單的結構敘述，它的目的只是將零到多列的程式敘述組合成一個群組，所以也稱為「結合敘述」（Compound Statements）。 我們可以將整個程式區塊視為一列程式敘述，以結構化程式設計來說，程式區塊就是最簡單的模組，其語法如下所示： { ………… 程式敘述; }

4-2 程式區塊-範例 程式區塊提供群組方式的程式編排，不只如此，它還可以隱藏變數宣告，如下所示： { int temp; temp = a; a = b; b = temp; } 程式區塊宣告整數變數temp，只能在區塊內使用，一旦離開程式區塊，就無法存取變數，稱為程式區塊的區域變數（Local to the Block）。

4-3 簡單的條件控制敘述 4-3-1 if是否選條件敘述 4-3-2 if/else二選一條件敘述 4-3-3 ?:條件運算子

4-3-1 if是否選條件敘述-語法 if條件敘述是一種是否執行的單選題，決定是否執行程式區塊內的程式碼，如果條件運算式不為0（即true），就執行括號間的程式區塊，其語法如下所示： if ( 條件運算式 ) { 程式敘述; ……… } if條件的條件運算式如果不等於0，就執行區塊的程式碼，如果為0就不執行程式區塊。

4-3-1 if是否選條件敘述-範例 學生成績是否及格的if條件敘述，如下所示： if ( score >= 60 ) { printf("成績及格!\n"); printf(“成績為%d\n”, score); } 如果程式區塊的程式敘述只有一列，還可以省略區塊的大括號，如下所示： if ( score < 60 ) printf("成績不及格!%d\n", score);

4-3-1 if是否選條件敘述-UML活動圖

4-3-2 if/else二選一條件敘述-語法 if ( 條件運算式 ) { 程式敘述1; ……… } else { 程式敘述2;

4-3-2 if/else二選一條件敘述-範例 學生成績以60分區分是否及格的if/else條件敘述，如下所示： if ( score >= 60 ) { printf("成績及格!%d\n", score); } else { printf("成績不及格!%d\n", score); 程式碼因為成績有排它性，60分以上為及格分數，60分以下為不及格，所以只會執行其中一個程式區塊。

4-3-2 if/else二選一條件敘述-UML活動圖

4-3-3 ?:條件運算子-語法 C語言提供「條件運算式」（Conditional Expressions），可以使用條件運算子?:在指定敘述以條件指定變數值，其語法格式如下所示： 變數 = ( 條件運算式 ) ? 變數值1 : 變數值2; 在指定敘述的「=」號右邊是條件運算式，其功能如同if/else條件，使用「?」符號代替if，「:」符號代替else，如果條件成立，就將變數指定成變數值1，否則就是變數值2。

4-3-3 ?:條件運算子-範例 一個條件敘述運算子的範例，如下所示： hour = (hour >= 12) ? hour-12 : hour; 上述程式碼使用條件敘述運算子指定變數hour的值，如果條件為true（即不等於0），hour變數值為hour-12，false（等於0）就是hour。

4-4 巢狀條件敘述-說明 在if條件敘述的程式區塊如果擁有其它if條件敘述，程式架構稱為「巢狀條件敘述」，如下： if ( guess == target ) { printf("猜中數字: %d\n", target); } else { printf("猜錯: "); if ( guess > target ) printf("數字太大!\n"); else printf("數字太小!\n");

4-4 巢狀條件敘述-UML活動圖

4-5 多選一條件敘述 4-5-1 if/else/if多選一條件敘述 4-5-2 switch多選一條件敘述

4-5-1 if/else/if多選一條件敘述-說明 多選一條件敘述只是重複使用if/else條件建立if/else/if條件敘述，如下所示： if ( guess == target ) { printf("猜中數字: %d\n", target); } else if ( guess > target ) printf("猜錯: 數字太大!\n"); else printf("猜錯: 數字太小!\n");

4-5-1 if/else/if多選一條件敘述-UML活動圖

4-5-2 switch多選一條件敘述-語法 switch多選一條件敘述只需依照符合條件，就可以執行不同程式區塊的程式碼，其語法如下所示： case 常數值1: 程式敘述1; break; case 常數值2: …… default: 程式敘述; }

4-5-2 switch多選一條件敘述-語法說明 switch條件只擁有一個條件運算式，每一個case條件的比較相當於一個「==」運算子，如果符合，就執行break指令之前的程式碼，每一個條件需要使用break指令跳出條件敘述。 default指令並非必要指令，這是一個例外條件，如果case條件都沒有符合，就執行default程式區塊。switch條件敘述的注意事項，如下所示： switch條件只支援「==」運算子，並不支援其它的關係運算子，每一個case條件就是一個「==」運算子。 在同一個switch條件敘述中，每一個case條件的常數值不能相同。

4-5-2 switch多選一條件敘述-範例 switch ( choice ) { case 1: printf("往上移動一格!\n"); break; case 2: printf("往下移動一格!\n"); case 3: printf("往左移動一格!\n"); case 4: printf("往右移動一格!\n"); default: printf("留在原地!\n"); }

4-5-2 switch多選一條件敘述-UML活動圖

4-6 for計數迴圈-語法 C語言的for迴圈是簡化的while迴圈，稱為「計數迴圈」（Counting Loop），可以重複執行程式區塊固定次數，迴圈擁有預設計數器，計數器每次增加或減少一個值，直到迴圈的結束條件，其語法格式如下所示： for ( 初始值 ; 結束條件 ; 變數更新 ) { 程式敘述; ………… }

4-6 for計數迴圈-遞增迴圈 for迴圈使用變數控制迴圈執行，從一個值執行到另一個範圍值，例如：計算1加到變數max的總和，每次增加1，如下所示： for ( i = 1; i <= max; i++ ) { printf(" %d ", i); total += i; }

4-6 for計數迴圈-遞增迴圈(圖例)

4-6 for計數迴圈-遞減迴圈 相反的情況，如果是從max到1，計數器使用i--表示每次遞減1，如下所示： for ( i = max; i >= 1; i-- ) { ………. }

4-6 for計數迴圈-for計數迴圈的應用 for計數迴圈的用途很多，屬於定量遞增或遞減的重複計算問題，都可以使用for計數迴圈。例如：使用for計數迴圈遞減溫度，建立華氏-攝氏溫度對照表，如下所示： for ( f = 200; f >= 100; f = f-20 ) printf("%d %.2f\n", f, (5.0/9.0)*(f-32)); 上述迴圈顯示溫度對照表，從華氏溫度200到100，每次減少20度。

4-7 條件迴圈 4-7-1 前測式while迴圈敘述 4-7-2 後測式do/while迴圈敘述

4-7-1 前測式while迴圈敘述-語法 while迴圈敘述不同於for迴圈，需要在程式區塊自行處理計數器的增減，while迴圈是在程式區塊的開頭檢查結束條件，如果條件為true（不等於0）才進入迴圈執行，其語法格式如下所示： while ( 結束條件 ) { 程式敘述; ………… } 上述迴圈的執行次數是直到結束條件為false（等於0）為止。

4-7-1 前測式while迴圈敘述-範例1 使用while迴圈從1計算到輸入變數max的總和，如下所示： while ( c <= max ) { total += c; c++; } 上述while迴圈計算從1加到max的總和，變數c是計數器變數，如果符合c <= max條件，就進入迴圈執行程式區塊，迴圈的結束條件為c > max。

4-7-1 前測式while迴圈敘述-UML活動圖

4-7-1 前測式while迴圈敘述-範例2 攝氏-華氏溫度對照表如果改為使用while迴圈來處理，如下所示： c = lower = 100; upper = 300; step = 20; while ( c <= upper && lower >= 100 ) { f = (9.0 * c) / 5.0 + 32.0; printf("%d %.2f\n", c, f); c += step; }

4-7-2 後測式do/while迴圈敘述-語法 do/while和while迴圈敘述的主要差異是在迴圈結尾檢查結束條件，因為先執行程式區塊的程式碼後才測試條件，所以do/while迴圈的程式區塊至少執行一次，其語法格式如下所示： do { 程式敘述; ………… } while ( 結束條件 ) 上述迴圈執行的次數是直到結束條件為false（等於0）為止。

4-7-2 後測式do/while迴圈敘述-範例 printf("請輸入猜測的數字(1~500): "); scanf("%d", &guess); if ( guess > target ) printf("數字太大!\n"); if ( guess < target ) printf("數字太小!\n"); } while ( guess != target ); 迴圈的第1次執行需要到迴圈結尾，才會檢查while條件是否為true，如為true就繼續執行迴圈，迴圈結束條件是guess == target。

4-7-2 後測式do/while迴圈敘述-UML活動圖

4-8 巢狀迴圈-基礎 巢狀迴圈是在迴圈內擁有其它迴圈，例如：在for迴圈擁有for、while和do/while迴圈，同樣的，while迴圈內也可以擁有for、while和do/while迴圈。

4-8 巢狀迴圈-範例 C語言的巢狀迴圈可以有二或二層以上，例如：在for迴圈內擁有while迴圈，如下所示： for ( i = 1; i <= 9; i++ ) { …… j = 1; while ( j <= 9 ) { ….. j++; }

4-8 巢狀迴圈-範例說明 第一層的for迴圈執行9次，第二層的while迴圈也是執行9次，兩層迴圈總共執行81次，如下表所示：

4-9 跳躍程式敘述 4-9-1 break敘述 4-9-2 continue敘述 4-9-3 goto敘述和標籤

4-9-1 break敘述-說明 C語言的break敘述共有兩個用途，一是中止switch條件的case敘述，另一個用途是強迫終止for、while和do/while迴圈的執行。 雖然迴圈敘述可以在開頭或結尾測試結束條件，但是有時我們需要在迴圈中測試結束條件，break敘述可以使用在迴圈中的條件測試，如同switch條件敘述使用break敘述跳出程式區塊一般。

4-9-1 break敘述-範例 do/while迴圈是無窮迴圈，在迴圈中使用if條件進行測試，當i > 5時就執行break跳出迴圈，可以顯示數字1到5。 do { printf(" %d ", i); i++; if ( i > 5 ) break; } while ( 1 );

4-9-2 continue敘述 在迴圈的執行過程中，continue敘述可以馬上繼續下一次迴圈的執行，而不執行程式區塊位在continue敘述後的程式碼，如果使用在for迴圈，一樣會更新計數器變數，如下所示： for ( i = 1; i <= 10; i++ ) { if ( (i % 2) == 1 ) continue; printf(" %d ", i); }

4-9-3 goto敘述和標籤-說明 結構化程式設計強調在程式中避免使用無窮迴圈和goto敘述，因為goto會造成程式碼閱讀和維護上的困難，事實上，任何擁有goto的程式碼一定可以改寫成沒有goto的版本。 換句話說，在撰寫C程式時，我們根本不需要使用goto，不過仍然有一些特殊情況可以使用goto，最常見的應用是跳出多重巢狀迴圈，因為執行break敘述只能跳出一層迴圈，如果需要跳出整個巢狀迴圈，才可以考慮使用goto。

4-9-3 goto敘述和標籤-範例 for ( i = 1; i <= 9; i++ ) { j = 1; while ( j <= 9 ) { printf("%d*%d=%2d ", i, j, i*j); if ( a == i && b == j ) goto found; j++; } printf("\n"); found: