第4章 选择结构程序设计 要设计选择结构程序，要考虑两个方面的问题：一是在C语言中如何来表示条件，二是在C语言中实现选择结构用什么语句。 第4章 选择结构程序设计 要设计选择结构程序，要考虑两个方面的问题：一是在C语言中如何来表示条件，二是在C语言中实现选择结构用什么语句。 在C语言中表示条件，一般用关系表达式或逻辑表达式，实现选择结构用if语句或switch语句。 4.1 关系运算及其表达式 4.2 逻辑运算及其表达式 4.3 if语句 4.4 switch语句 4.5 选择结构程序举例 良好的源程序书写风格──注释 [Return]

4.1 关系运算及其表达式 所谓“关系运算”实际上就是“比较运算”，即将两个数据进行比较，判定两个数据是否符合给定的关系。 4.1 关系运算及其表达式 所谓“关系运算”实际上就是“比较运算”，即将两个数据进行比较，判定两个数据是否符合给定的关系。 例如，“a > b”中的“>”表示一个大于关系运算。如果a的值是5，b的值是3，则大于关系运算“>”的结果为“真”，即条件成立；如果a的值是2，b的值是3，则大于关系运算“>”的结果为“假”，即条件不成立。 4.1.1 关系运算符及其优先次序 1．关系运算符 C语言提供6种关系运算符： <(小于), <=(小于或等于), >(大于), >=(大于或等于), ==(等于), !=(不等于) 注意：在Ｃ语言中，“等于”关系运算符是双等号“= =”，而不是单等号“= ”（赋值运算符）。

2．优先级 （1）在关系运算符中，前4个优先级相同，后2个也相同，且前4个高于后2个。 （2）与其它种类运算符的优先级关系 关系运算符的优先级，低于算术运算符，但高于赋值运算符。 4.1.2 关系表达式 1．关系表达式的概念 所谓关系表达式是指，用关系运算符将两个表达式连接起来，进行关系运算的式子。 例如，下面的关系表达式都是合法的： a>b，a+b>c-d，(a=3)<=(b=5)，'a'>='b'，(a>b)= =(b>c) 2．关系表达式的值——逻辑值（非“真”即“假”）。 由于Ｃ语言没有逻辑型数据，所以用整数“１”表示“逻辑真”，用整数“０”表示“逻辑假”。

[Return] 例如，假设num1=3，num2=4，num3=5，则： （1）num1>num2的值=0。 再次强调：C语言用整数“1”表示“逻辑真”，用整数“0”表示“逻辑假”。所以，关系表达式的值，还可以参与其它种类的运算，例如算术运算、逻辑运算等。 [Return]

4.2 逻辑运算及其表达式 关系表达式只能描述单一条件，例如“x>=0”。如果需要描述“x>=0”、同时“x<10”，就要借助于逻辑表达式了。 4.2.1 逻辑运算及其优先次序 １．逻辑运算符及其运算规则 （1）C语言提供三种逻辑运算符： && 逻辑与（相当于“同时”） || 逻辑或（相当于“或者”） ! 逻辑非（相当于“否定”）

1）&&：当且仅当两个运算量的值都为“真”时，运算结果为“真”，否则为“假”。 例如，下面的表达式都是逻辑表达式： (x>=0) && (x<10) ，(x<1) || (x>5) ，! (x= =0)， (year%4==0)&&(year%100!=0)||(year%400==0) （2）运算规则 1）&&：当且仅当两个运算量的值都为“真”时，运算结果为“真”，否则为“假”。 2） || ：当且仅当两个运算量的值都为“假”时，运算结果为“假”，否则为“真”。 3） ! ：当运算量的值为“真”时，运算结果为“假”；当运算量的值为“假”时，运算结果为“真”。 例如，假定x=5，则(x>=0) && (x<10)的值为“真”，(x<-1) || (x>5)的值为“假”。

！→ 算术运算 → 关系运算 → &&→ || → 赋值运算 2．逻辑运算符的运算优先级 （1）逻辑非的优先级最高，逻辑与次之，逻辑或最低，即： ！（非） → &&（与） → ||（或） （2）与其它种类运算符的优先关系 ！→ 算术运算 → 关系运算 → &&→ || → 赋值运算 4.2.2 逻辑表达式 1．逻辑表达式的概念 所谓逻辑表达式是指，用逻辑运算符将1个或多个表达式连接起来，进行逻辑运算的式子。在C语言中，用逻辑表达式表示多个条件的组合。 例如，(year%4==0)&&(year%100!=0)||(year%400==0)就是一个判断一个年份是否是闰年的逻辑表达式。

逻辑表达式的值也是一个逻辑值（非“真”即“假”）。 2．逻辑量的真假判定──０和非０ Ｃ语言用整数“１”表示“逻辑真”、用“０”表示“逻辑假”。但在判断一个数据的“真”或“假”时，却以０和非０为根据：如果为０，则判定为“逻辑假”；如果为非０，则判定为“逻辑真”。 例如，假设num=12，则： ！num的值=０ ，num>=1 ＆＆ num<=31的值=１ ，num || num>31的值=1。 3．说明 （1）逻辑运算符两侧的操作数，除可以是０和非０的整数外，也可以是其它任何类型的数据，如实型、字符型等。

（2）在计算逻辑表达式时，只有在必须执行下一个表达式才能求解时，才求解该表达式（即并不是所有的表达式都被求解）。换句话说： 1）对于逻辑与运算，如果第一个操作数被判定为“假”，系统不再判定或求解第二操作数。 2）对于逻辑或运算，如果第一个操作数被判定为“真”，系统不再判定或求解第二操作数。 例如，假设n1、n2、n3、n4、x、y的值分别为1、2、3、4、1、1，则求解表达式“(x=n1>n2)&&(y=n3>n4)”后，x的值变为０，而y的值不变，仍等于1！ [Return]

4.3 if语句和条件运算符 4.3.1 if语句 [案例4.1] 输入任意三个整数num1、num2、num3，求三个数中的最大值。 /*案例代码文件名：AL4_1.C。*/ /*功能：说明if 语句的格式。*/ main() {int num1,num2,num3,max; printf("Please input three numbers:"); scanf("%d,%d,%d",&num1,&num2,&num3); if (num1>num2) max=num1; else max=num2; if (num3>max) max=num3; printf("The three numbers are:%d,%d,%d\n",num1,num2,num3); printf("max=%d\n",max); } [程序演示]

程序运行情况如下： Please input three numbers:11,22,18↙ The three numbers are:11,22,18 max=22 本案例中的第1个if语句，可优化为如下不带else子句的形式： max=num1; if(num2>max) max=num2; 这种优化形式的基本思想是：首先取一个数预置为max（最大值），然后再用max依次与其余的数逐个比较，如果发现有比max大的，就用它给max重新赋值，比较完所有的数后，max中的数就是最大值。这种方法，对从3个或3个以上的数中找最大值的处理，非常有效。请读者仔细体会。

[案例4.2]输入任意三个数num1、num2、num3，按从小到大的顺序排序输出。 /*案例代码文件名：AL4_2.C。*/ main() {int num1,num2,num3,temp; printf("Please input three numbers:"); scanf("%d,%d,%d",&num1,&num2,&num3); if (num1>num2) {temp=num1;num1=num2;num2=temp;} if (num2>num3) {temp=num2;num2=num3;num3=temp;} printf("Three numbers after sorted: %d,%d,%d\n",num1,num2,num3); } [程序演示] 程序运行情况如下： Please input three numbers:11,22,18↙ Three numbers after sorted: 11,18,22

当“表达式”的值不等于0（即判定为“逻辑真”）时，则执行语句组1，否则直接转向执行下一条。如图4-1(a)所示。 1．if语句的一般格式 if(表达式) {语句组1;} [else {语句组2;} ] （1）if语句中的“表达式”必须用“(”和“)”括起来。 （2）else子句（可选）是if语句的一部分，必须与if配对使用，不能单独使用。 （3）当if和else下面的语句组，仅由一条语句构成时，也可不使用复合语句形式（即去掉花括号）。 2．if语句的执行过程 （1）缺省else子句时 当“表达式”的值不等于0（即判定为“逻辑真”）时，则执行语句组1，否则直接转向执行下一条。如图4-1(a)所示。

（2）指定else子句时 当“表达式”的值不等于0（即判定为“逻辑真”）时，则执行语句组1，然后转向下一条语句；否则，执行语句组2。如图4-1(b)所示。 3．if语句的嵌套与嵌套匹配原则 if语句允许嵌套。所谓if语句的嵌套是指，在“语句组1”或（和）“语句组2”中，又包含有if语句的情况。 if语句嵌套时，else子句与if的匹配原则：与在它上面、距它最近、且尚未匹配的if配对。 为明确匹配关系，避免匹配错误，强烈建议：将内嵌的if语句，一律用花括号括起来。 [案例4.3] 写一程序，从键盘上输入1年份year（4位十进制数），判断其是否闰年。闰年的条件是：能被4整除、但不能被100整除，或者能被400整除。

{int year,leap=0; /* leap=0：预置为非闰年*/ printf("Please input the year:"); 算法设计要点： （1）如果Ｘ能被Ｙ整除，则余数为０，即如果Ｘ％Ｙ的值等于０，则表示Ｘ能被Ｙ整除！ （2）首先将是否闰年的标志leap预置为0（非闰年），这样仅当year为闰年时将leap置为1即可。这种处理两种状态值的方法，对优化算法和提高程序可读性非常有效，请读者仔细体会。参考程序如下： /*案例代码文件名：AL4_3.C。*/ /*功能：说明if语句的嵌套格式和用法。*/ main() {int year,leap=0; /* leap=0：预置为非闰年*/ printf("Please input the year:"); scanf("%d",&year);

if (year % 4==0) {if (year % 100 != 0) leap=1;} else {if (year%400==0) leap=1; } if (leap) printf("%d is a leap year.\n",year); else printf("%d is not a leap year.\n",year); } [程序演示] 利用逻辑运算能描述复杂条件的特点，可将上述程序优化如下： main() {int year; printf("Please input the year:"); scanf("%d",&year); if ((year%4==0 && year%100!=0)||(year%400==0)) printf("%d is a leap year.\n",year); else printf("%d is not a leap year.\n",year); }

4．说明 （1）if后面的“表达式”，除常见的关系表达式或逻辑表达式外，也允许是其它类型的数据，如整型、实型、字符型等。 （2）if语句允许嵌套，但嵌套的层数不宜太多。在实际编程时，应适当控制嵌套层数(2～3层)。 （3）“语句组1”和“语句组2”，可以只包含一个简单语句，也可以是复合语句。 务必牢记：不管是简单语句，还是复合语句中的各个语句，每个语句后面的分号必不可少！ 例如，[案例4.1]中的： if (num1>num2) max=num1; else max=num2;语句： if行后面的赋值语句“max=num1;”分号不能省略。但不要误认为if和else是2个独立的语句，它们都属于if语句中的一部分，else是if语句的子句。

4.3.2 条件运算符 1．一般格式： 表达式1？表达式2：表达式3 条件表达式中的“表达式1”、“表达式2”、“表达式3”的类型，可以各不相同。 2．运算规则 如果“表达式1”的值为非0(即逻辑真)， 则运算结果等于“表达式2”的值；否则，运算结果等于“表达式3”的值。如图4-2所示。 3．运算符的优先级与结合性 条件运算符的优先级，高于赋值运算符，但低于关系运算符和算术运算符。其结合性为“从右到左”（即右结合性）。

[例4.4] 从键盘上输入一个字符，如果它是大写字母，则把它转换成小写字母输出；否则，直接输出。 /*案例文件名：AL4_4.C*/ main() { char ch; printf("Input a character: "); scanf("%c",&ch); ch=(ch>='A' && ch<='Z') ? (ch+32) : ch; printf("ch=%c\n",ch); } [程序演示] [Return]

4.4 switch语句 C语言提供了switch语句直接处理多分支选择。 [案例4.5] 从键盘上输入一个百分制成绩score，按下列原则输出其等级：score≥90，等级为A；80≤score<90，等级为B；70≤score<80，等级为C；60≤score<70，等级为D；score<60，等级为E。 /*案例代码文件名：AL4_5.C。*/ main() {int score, grade; printf(“Input a score(0~100): ”); scanf(“%d”, &score); grade = score/10; /*将成绩整除10，转化成switch语句中的case标号*/ switch (grade) {case 10: case 9: printf(“grade=A\n”); break;

case 8: printf("grade=B\n"); break; case 7: printf("grade=C\n"); break; case 6: printf("grade=D\n"); break; case 5: case 4: case 3: case 2: case 1: case 0: printf(“grade=E\n”); break; default: printf(“The score is out of range!\n”); } } [程序演示] 程序运行情况如下： Input a score(0~100): 85↙ grade=B

1．switch语句的一般形式 switch(表达式) { case 常量表达式1：语句组；break； case 常量表达式2：语句组；break; ...... case 常量表达式ｎ：语句组；break； [default：语句组；[break; ]] } 2．执行过程 （1）当switch后面“表达式”的值，与某个case后面的“常量表达式”的值相同时，就执行该case后面的语句（组）；当执行到break语句时，跳出switch语句，转向执行switch语句的下一条。

（2）如果没有任何一个case后面的“常量表达式”的值，与“表达式”的值匹配，则执行default 后面的语句（组）。然后，再执行switch语句的下一条。 3．说明 （1）switch后面的“表达式”，可以是int、char和枚举型中的一种。 （2）每个case后面“常量表达式”的值，必须各不相同，否则会出现相互矛盾的现象（即对表达式的同一值，有两种或两种以上的执行方案）。 （3）case后面的常量表达式仅起语句标号作用，并不进行条件判断。系统一旦找到入口标号，就从此标号开始执行，不再进行标号判断，所以必须加上break语句，以便结束switch语句。 思考题：如果去掉[案例4.5]程序中的所有break语句，且输入的成绩为75，输出会如何？

（4）各case及default子句的先后次序，不影响程序执行结果。 例如，在[案例4.5]中的“case 10: ”和“case 9: ”共用语句“printf("grade=A\n"); break;”，“case 5: ”~“case 0: ”共用语句“printf("grade=E\n"); break;”。 （6）用switch语句实现的多分支结构程序，完全可以用if语句或if语句的嵌套来实现。 [Return]

4.5 选择结构程序设计举例 [案例4.6] 求一元二次方程ax2+bx+c=0的解（a≠0）。 /*案例代码文件名：AL4_6.C。*/ /*功能：求一元二次方程的解。*/ #include "math.h" main() {float a,b,c,disc,x1,x2,p,q; scanf(“%f,%f,%f”, &a, &b, &c); disc=b*b-4*a*c; if (fabs(disc)<=1e-6) /*fabs()：求绝对值库函数*/ printf(“x1=x2=%7.2f\n”, -b/(2*a)); /*输出两个相等的实根*/ else { if (disc>1e-6) {x1=(-b+sqrt(disc))/(2*a); /*求出两个不相等的实根*/ x2=(-b-sqrt(disc))/(2*a); printf("x1=%7.2f,x2=%7.2f\n", x1, x2); }

思考题：如果将系数a、b、c定义成整数，能否直接判断disc是否等于0？ else {p=-b/(2*a); /*求出两个共轭复根*/ q=sqrt(fabs(disc))/(2*a); printf(“x1=%7.2f + %7.2f i\n“, p, q); /*输出两个共轭复根*/ printf(”x2=%7.2f - %7.2f i\n“, p, q); } } } [程序演示] 说明：由于实数在计算机中存储时，经常会有一些微小误差，所以本案例判断disc是否为0的方法是：判断disc的绝对值是否小于一个很小的数（例如10-6）。 思考题：如果将系数a、b、c定义成整数，能否直接判断disc是否等于0？

[案例4.7] 已知某公司员工的保底薪水为500，某月所接工程的利润profit（整数）与利润提成的关系如下（计量单位：元）： 算法设计要点： 为使用switch语句，必须将利润profit与提成的关系，转换成某些整数与提成的关系。分析本题可知，提成的变化点都是1000的整数倍（1000、2000、5000、……），如果将利润profit整除1000，则当： profit≤1000 对应0、1 1000＜profit≤2000 对应1、2 2000＜profit≤5000 对应2、3、4、5 5000＜profit≤10000 对应5、6、7、8、9、10 10000＜profit 对应10、11、12、……

为解决相邻两个区间的重叠问题，最简单的方法就是：利润profit先减1（最小增量），然后再整除1000即可： /*案例代码文件名：AL4_7.C。*/ main() {long profit; int grade; float salary=500; printf("Input profit: "); scanf("%ld", &profit); grade= (profit – 1) / 1000; /*将利润-1、再整除1000，转化成 switch语句中的case标号*/

switch(grade) { case 0: break; /*profit≤1000 */ case 1: salary += profit*0.1; break; /*1000＜profit≤2000 */ case 2: case 3: case 4: salary += profit*0.15; break; /*2000＜profit≤5000 */ case 5: case 6: case 7: case 8: case 9: salary += profit*0.2; break; /*5000＜profit≤10000 */ default: salary += profit*0.25; /*10000＜profit */ } printf("salary=%.2f\n", salary); } [程序演示]  [Return]

良好的源程序书写风格──注释 必要的注释，可有效地提高程序的可读性，从而提高程序的可维护性。 在Ｃ语言源程序中，注释可分为三种情况：（1）在函数体内对语句的注释；（2）在函数之前对函数的注释；（3）在源程序文件开始处，对整个程序的总体说明。 函数体内的语句，是由顺序结构、选择结构和循环结构等三种基本结构构成的。在什么地方加以注释的原则是：如果不加注释，理解起来就会有困难，或者虽无困难、但浪费时间。 （1）顺序结构 在每个顺序程序段(由若干条语句构成)之前，用注释说明其功能。除很复杂的处理外，一般没有必要每条语句都加以注释。

（2）选择结构 在C语言中，选择结构是由if语句和switch语句来实现的。一般地说，要在前面说明其作用，在每个分支条件语句行的后面，说明该分支的含义，如下所示： 1）if语句 /*……（说明功能）*/ if(条件表达式) /*条件成立时的含义*/ {……} else /*入口条件含义*/ {……} 2）switch语句 /*……（说明功能） */ switch(表达式)

如果条件成立时（或入口值）的含义，已经很明确了，也可不再加以注释。 { case 常量表达式1： /*该入口值的含义*/ 语句组； …… case 常量表达式n： /*该入口值的含义*/ 语句组； default： /*该入口值的含义*/ 语句组； } 如果条件成立时（或入口值）的含义，已经很明确了，也可不再加以注释。 [Return]