第 5 章 流程控制.

Presentation on theme: "第 5 章 流程控制."— Presentation transcript:

1 第 5 章 流程控制

2 本章提要 5-1 甚麼是流程控制？ 5-2 if 條件分支 5-3 switch 多條件分支 5-4 迴圈
5-5 變更迴圈流程的 break 與 continue 5-6 綜合演練

3 5-1 甚麼是流程控制？ 在說明流程控制前, 先了解何謂流程？以一天的生活為例, 早上起床後, 先刷牙洗臉, 吃完早餐後就出門上課, 上完了早上的三堂課, 在餐廳吃自助餐, 午休後繼續上下午的課..., 晚上回宿舍唸書, 最後上床睡覺, 結束一天的流程。程式的執行也是相同的, 如同第 2 章曾提及, 程式在執行時是以敘述為單元, 由上往下循序進行。如下圖：

4 甚麼是流程控制？ 由右圖不難發現, 程式的執行就如同平常的生活一樣, 是有順序性地在執行, 整個執行的順序與過程, 就是流程。

5 甚麼是流程控制？ 但是流程並非僅僅依序進行, 它可能會因為一些狀況而變化。以一天的生活為例, 如果下午老師請假沒來上課, 下午的課就會取消, 因而更改流程, 變成早上起床後, 先刷牙洗臉, ... 上完了早上的三堂課, 由於下午老師請假, 因此決定去學校外面吃午餐, 並在市區逛街, 下午再回學校打球...』。程式中的流程也是一樣, 可能會因為狀況不同而改變, 執行不同的敘述, 如下圖：

6 甚麼是 流程控制？

7 甚麼是流程控制？ 因此, 對於程式執行的流程順序以及因應不同狀況而選取不同的流程, 即為流程控制 (flow control)。流程控制可說是電腦程式的靈魂, 它包含：條件判斷、迴圈控制及無條件跳躍三大類： 1. 條件判斷控制：判斷條件的真偽, 然後程式依真偽的情形至指定的地方去執行程式。C++ 這方面的敘述有：if-else、switch-case 等 2 種。

8 甚麼是流程控制？ 2. 迴圈控制：程式依指定的條件做判斷, 若條件成立則進入迴圈執行迴圈內的動作。每執行完一次迴圈內動作便再回頭做一次條件判斷, 直到條件不成立後才結束迴圈, C++ 屬於這方面的流程控制敘述有：for 、while 和 do-while 3 種。 3. 無條件跳躍：當程式執行到無條件跳躍敘述時, 程式立即依該敘述的指示跳到目的位置執行, 由於無條件跳躍的強制性, 容易使我們無法由程式本身看出其前因後果, 造成閱讀及偵錯的困難, 一般也都盡量不用。

9 5-2 if 條件分支 語法與執行流程 多條件運算式與巢狀 if 以 else 處理另一種狀況 條件運算子

10 語法與執行流程 在條件判斷敘述中, 最常用到的就是 if 敘述了, 它就如同日常生活中常使用的如果...就… 是一樣的意思。比方說如果明天沒下雨, 就去爬山以圖形來表示就是：

11 語法與執行流程

12 語法與執行流程 在 C++ 程式中判斷當然不是使用這麼口語的說法, 而是使用 if 敘述來依條件判斷的結果執行對應的程式敘述。if 敘述的語法如下：

13 語法與執行流程 if：如果的意思。會根據條件運算式的結果, 來判斷是否執行 { } (稱為區塊, block) 中的程式。如果條件運算式的結果為 true, 則執行區塊內的敘述；如果結果為 false, 則跳過區塊。 條件運算式：通常由比較運算或邏輯運算所組成。 敘述：條件運算式結果為 true 時所要執行的動作。如果只有單一敘述, 則大括號可省略；如果有好幾行敘述, 則需用大括號將它們括起來。

14 語法與執行流程

15 語法與執行流程 以生活中常見的例子來說, 使用 if 判斷汽車是否該加油的程式可以寫成這樣：

16 語法與執行流程 1. 第 8 行由鍵盤取得使用者輸入代表目前油量的數值, 並存入變數 gasoline 中。
2. 第 10 行就 是 if 敘述, 它的條件式是 "gasoline < 1" , 也就是判斷 gasoline 的值是否小於 1 若 gasoline 小於 1, 此運算式結果為 true, 此時將會執行第 11 行的敘述；若 gasoline 不小於 1, 此運算式結果為 false, 此時將會跳過第 11 行的敘述, 執行第 13 行的敘述。 3. 第 11 行為條件成立時要執行的敘述, 由於只有一行敘述, 所以未使用大括號。

17 語法與執行流程 在第 1 個執行結果中, 輸入的剩餘汽油量為 2 公升, if 的條件運算式 (gasoline < 1) 的運算結果為 false, 因此第 11 行的敘述不會被執行, 而是直接執行之後的程式。 在第 2 個執行結果中, 輸入的剩餘汽油量小於 1 公升, 此 時 if 的條件運算式結果為 true, 因此就會執行第 11 行的敘述, 輸出 "沒油了, 該加油囉！\n" 這個字串。 程式流程如下：

18 語法與執行流程

19 語法與執行流程 要提醒的是, 如果符合條件時所要執行的敘述不只一個, 就必須使用一對大括號將這些敘述括起來成為一個區塊, 例如：

20 語法與執行流程

21 語法與執行流程 如果忘記加上大括號, 而將 if 敘述寫成這樣：

22 語法與執行流程 那麼不管 if 條件式的結果為何, 都一定會執行 cout << "加油囉！\n"; 這行敘述。這是因為省略括號時, 對 if 敘述而言, 就只有緊接在條件式後面的敘述, 才是條件為 true 時要執行、false 時要跳過的敘述, 此後的敘述都不受 if 條件的影響, 一定都會執行。

23 多條件運算式與巢狀 if 由於 if 是藉由條件運算式的結果來決定是否繼續指定的敘述, 而條件運算式通常是由比較運算子以及邏輯運算子所構成。例如前面的例子就是用 < 比較運算子來判斷。如果要判斷的狀況比較複雜, 我們可用多個比較運算子或是邏輯運算子來組成條件運算式：

24 多條件運算式與巢狀 if

25 多條件運算式與巢狀 if 其中第 10 行的 if ((gasoline >= 1) && (gasoline < 5)) 就是使用邏輯運算子 && 將兩個比較運算式結合成條件運算式, 只有在 gasoline 的值大於或等於 1 而且小於 5 的時候運算結果才是 true。

26 巢狀 if 上例是將兩個比較運算式用 && 結合在一起, 我們也可以把兩個比較運算式分開, 放在連續的 if 敘述, 也具有相同的作用：

27 巢狀 if

28 巢狀 if 第 10、11 行兩個 if 的寫法, 又稱為巢狀 if (nested if), 也就是說將 if 敘述包在另一個 if 敘述中執行。如果加上大括號, 就可以看出巢狀 if 敘述的結構：

29 巢狀 if 雖然寫法不同, 但效果相同。第 1 個 if 敘述先檢查油量是否大於等於 1, 若為 true 才會繼續執行第 2 個 if 敘述, 並在滿足其條件 (油量小於 5) 時, 才會執行第 12 行的敘述。

30 以 else 處理另一種狀況 if 敘述就像如果...就… 的處理方式, 但平常我們也常做另一種形式的選擇：如果...就..., 要不然就... 。C++ 當然也提供這種要不然就… 的處理方式, 其語法是在 if 敘述後加上 else 子句, 如下：

31 以 else 處理另一種狀況 這個敘述是說, 當條件運算式成立時, 則執行動 作 1, 然後略過 else 的部份 (動作 2), 接著往下執行。當條件式不成立時, 則略過 if 的部份 (動作 1) 而執 行 else 的動作 2, 然後再往下執行。也就是說, 動作 1 與動作 2 只會因條件式的真假由二者選一來執行。

32 以 else 處理另一種狀況

33 以 else 處理另一種狀況

34 以 else 處理另一種狀況 第 12、13 行就是 else 子句的部份, 當第 10 行 的 if 條件運算式結果為 false 時, 就會執行 else 的敘述。本例中 else 下僅有第 13 行的單一敘述。如果希 望 else 的部份有多行敘述, 也是需要大括號括起來。 由下圖可看出 if 與 if-else 的差異所在：

35 以 else 處理另一種狀況 利用 if-else 我們可以讓程式處理 2 種不同的狀況, 如果要處理的狀況有 2 種以上, 可使用巢狀 的 if-else 來處理。

36 巢狀的 if-else 前面我們看過將 if 敘述放在另一個 if 中的用法, 而 if-else 當然也可以放在另一個 if 或 if-else 之中, 形成巢狀的 if-else。例如我們可以在 if 及 else 下分別再放另外一組 if-else, 如此共可處理 4 種不同的狀況, 例如：

37 巢狀的 if-else

38 巢狀的 if-else 這種寫法是 以 if-else 來當成 if 及 else 的動作部份, 但有時會讓看程式的人搞不清楚各 else 究竟是對應到哪一個 if 敘述。此時要掌握的閱讀原則是：else 要與前面最接近它, 且尚未與別的 else 配對 的 if 配成一對。如果怕無法分辨清楚, 可在適當位置加上大括號幫助閱讀, 或改變配對的方式, 例如下面這段程式：

39 巢狀的 if-else 上述的寫法乍看之下, else 好像是與第一個 if 配對, 也就是當 a>0 為 false 時會被執行。其實不然, 這個 else 事實上是與第二個 if 配對 (與最接近且未配對的 if) 配對, 換言之, 它應是在 a>0 成立, 且 b>0 為 false 時才會被執行。

40 巢狀的 if-else 因此, 如果希望這個 else 是在 "a<=0" (也就是 a>0 為 false) 時, 應在第 1 個 if 下加上一對大括號, 以使 else 和第一個 if 配對：

41 巢狀的 if-else 巢狀 if-else 還有另一種較常見的用法, 就是連續判斷式的 if-else, 也就是只在 else 的部份放進巢狀的 if-else, 而且視狀況的多寡, 可一直在巢狀的 if-else 下再加一個巢狀的 if-else 而通常我們會把它寫成 if....else if...else if..., 如下所示：

42 巢狀的 if-else 這種寫法是以 if-else 來取代原來的 else 動作部份, 也可稱之為過濾式或多重選擇式的 if-else 寫法。例如同樣以購買車票, 若除了全票及免票外, 又多一種半票, 則程式可寫成：

43 巢狀的 if-else

44 巢狀的 if-else

45 巢狀的 if-else 1. 第 12 行的 else if 會在 height 大於等於 110 小於 140 的狀況下執行。 2. 第 14 行的 else 會在前面所有 if 都不成立的情況下, 也就是 height 大於等於 140 時執行。 這種 if...else if...else if... 的寫法可針對多種不同條件進行處理, 而如果所有的條件運算式要判斷的都是同一運算式 (變數) 是否為某數值, 則可用 5-3 節介紹的 switch...case 敘述來處理。

46 條件運算子 除了用 if...else 敘述來處理 2 種不同的狀況外, C++ 也提供一個較特別的條件運算子, 適用於不同條件的處理動作, 都只是一簡單的運算式的情況。條件運算子是由問號及冒號 2 個符號所構成, 其語法如下：

47 條件運算子 當條件運算式為 true 時, 就會執行 (運算式 1)；反之若為 false, 則執行 (運算式 2)。至於整個運算式的運算結果, 則為 (運算式 1) 或 (運算式 2) 的結果。 舉例來說, 若某遊樂園入場券每人 100 元, 但 10 人及以上可享 8 折優惠, 則要依購票數計算總票價時, 即可應用條件運算子設計成如下的程式：

48 條件運算子

49 條件運算子

50 條件運算子 1. 第 6、7 行分別宣告票價變數 fee 及購票張數變 數 ticket。由於稍後計算時會用到小數, 所以將 fee 宣告為 double 型別, 以免編譯時出現警告。 2. 第 11 行即使用條件運算子的運算式, 我們讓 fee 乘上由條件運算子構成的運算式。而條件運算子會在 ticket 小於 10 的情況, 傳回 ticket 的值；否則傳回 (ticket*0.8)。這 1 行若改用 if...else 語法, 則可寫成：

51 條件運算子 對本例而言, 使用條件運算子的確使程式精簡不少。但如果不同條件下要處理的動作較複雜, 就不適合使用條件運算子, 仍是使用 if/else 為宜。

52 5-3 switch 多條件分支 switch 是一種多選一的敘述。舉個例子來說, 在本年度初, 我們對自己訂了幾個目標, 如果年度考績拿到優, 就出國去玩；如果拿到甲, 就買台電腦犒賞自己；拿到乙, 就去逛個街放鬆一下；如果考績是丙, 就要罰自己吃兩個月饅頭：

53 switch 多條件分支 switch 多條件分支的用法與上述的情況十分類似, 是由一個條件運算式的值來決定應執行的對應敘述, 語法如右：

54 switch 多條件分支 switch：選擇.. 的意思, 表示要根據條件運算式的結果, 選擇接下來要執行哪一個 case 內的動作。switch 後的條件運算式其運算結果必須是整數或字元 (也算是整數), 否則編譯時會出現錯誤。 case：列出個別的條件值, case 之後的條件值必須是常數或是由常數所構成的運算式, 且不同 case 的條件值運算結果不能相同。switch 會根據條件運算式的運算結果, 從各個 case 中挑選相同的條件值, 並執行其下所列的敘述。

55 switch 多條件分支 break：結束這一段 case 的處理動作。 雖然 switch 表面上看起來跟使用判斷式的 if 條件運算式完全不同, 但是 switch 私底下仍然是使用判斷式的真假來作為其控制流程的機制。如下圖：

56 switch 多條件分支

57 switch 多條件分支 根據上述 switch 語法, 年度考績的例子就可以寫成如右的 switch 程式片段：

58 switch 多條件分支

59 switch 多條件分支

60 switch 多條件分支

61 switch 多條件分支 如上的程式範例, 會根據使用者輸入數字的不同, 顯示不同的訊息：
1. 第 6～8 行先顯示訊息請使用者選擇季節, 並且將使用者輸入代表季節的數字指定給 season 變數。 2. 第 10～24 行即是 switch 敘述的區塊, 在 第 10 行中的 switch 括號內放的是 season 變數, 也就表示此 switch 敘述是依 season 的值, 去執行對應 case 內的敘述, 也就是顯示適合該季節穿著的訊息。

62 switch 多條件分支 3. 第 12 行的 "case 1" , 即表示 season 的值為 1 時, 要執行以下的敘述, 此時將會先執行第 13 行的 cout 敘述輸出訊息, 接著執行第 14 行的 break 敘述, 表示結束此 case 的處理, 也就是結束此 switch 區塊。如果程式在 switch 後面還有其它敘述, 程式就會跳到該處 (第 24 行後) 繼續執行。

63 break 敘述的重要性 前面提過 break 是用來結束單一個 case, 如果不加上 break, 程式也能執行, 但此時程式的執行方式是接著往下一個 case 對應的敘述繼續執行。例如我們把前一個範例程式的第 1 個 break 拿掉：

64 break 敘述的重要性

65 break 敘述的重要性

66 break 敘述的重要性

67 break 敘述的重要性 由於 case 1 的敘述中沒有 break, 因此, 當使用者輸入 1 時, 程式就會進入第 11 行開始執行, 但因為沒有 break 敘述, 所以又會繼續執行第 15 行的程式, 也就是執行到 "case 2" 的部份, 直到遇到第 16 行的 break 才跳出, 造成選擇春天時程式輸出錯亂的情況。 雖然遺漏 break 可能會讓程式執行的結果不正確, 但有些情況下, 我們會故意讓不同的 case 執行相同的敘述, 此時就需故意省掉 break 以精簡程式碼。請看以下這個範例：

68 break 敘述的重要性

69 break 敘述的重要性

70 break 敘述的重要性

71 break 敘述的重要性 由於漢堡餐及起司堡餐的價錢一樣, 因此我們故意將 "case 2" 及 "case 3" 放在一起, 使用者輸入 2 號餐及 3 號餐時, switch 都會執行到第 17 行的敘述。如果不這樣寫, 就得在第 15 行之下, 也插入和 17、18 行一樣的敘述, 程式才會有相同的效果。

72 捕捉其餘狀況的 default 在 switch 內還可以加上一個 default 項目, 用來捕捉條件運算式與所有 case 條件值都不相符的狀況, 就像是當 if 條件不成立時會進入 else 的部份執行一樣。語法如下：

73 捕捉其餘狀況的 default

74 捕捉其餘狀況的 default 以之前的點餐程式為例, 如果使用者輸入了非 1～4 的數值, switch 敘述找不到相符的 case, 只會簡單的跳出 switch 敘述, 因此我們可加上 default 來處理這樣的狀況：

75 捕捉其餘狀況的 default

76 捕捉其餘狀況的 default

77 捕捉其餘狀況的 default 第 22 行加入 default 的項目, 這樣一來, 當使用者輸入的數值不符合所有 case 的條件值 (1～4), switch 就會選擇執 行 default 的部份, 在本範例就是顯示訊息告知使用者輸入不正確。

78 5-4 迴圈 迴圈是一種能快速解決重複性工作 (重複的執行動作) 的敘述。在日常生活中, 我們都會遇到一些例行性 (routine) 的工作：辦公人員每天重複的收發表格、操作員重複地把原料放到機器上等。這種重複性的工作即使是在寫程式時也很容易發生, 此時我們就需要利用迴圈來解決此類程式問題。

79 迴圈 簡單的說, 迴圈就是用來執行需要重複執行的敘述。例如我們要用程式計算從 1 加到 100, 而且每次加完都要顯示目前的累加成果。此時我們不必寫 100 行做加法運算的敘述、100 行 cout 敘述, 只需將 2 行敘述放在迴圈中, 讓迴圈執行 100 次即可。

80 for 迴圈 for 迴圈就是適用在我們已明確知道迴圈要執行幾次的場合, 例如剛才提到要將 1 到 100 的數字相加, 顯然就是要加 100 次, 所以就適合用 for 迴圈。for 迴圈的語法如下：

81 for 迴圈 初始運算式：在第一次進入迴圈時, 會先執行此處的運算式。在一般的情況下, 我們都是在此設定條件運算式中會用到的變數之初始值。
條件運算式：用來判斷是否應執行迴圈中的動作敘述, 傳回值需為布林值。此條件運算式會在每次迴圈開始時執行, 以重新檢查讓迴圈執行的條件是否仍成立。比方說, 若條件運算式為 "i < 10" , 那麼只有在 i 小於 10 的情形下, 才會執行迴圈內的動作敘述；一旦 i 大於或等於 10, 迴圈便結束。

82 for 迴圈 控制運算式：每次執行完 for 迴圈中的動作後, 就會先執行此運算式, 我們通常都是用它來調整條件運算式中會用到的變數值。以上例來說, 在條件運算式為 i < 10 的情況下, 要想讓此迴圈可以執行十次, 就會利用控制運算式來改變 i 值, 例 如 i++, 讓 i 以每次加 1 的方式不斷累加, 等到 i 　的值加到 10 的時候, 條件運算式 i < 10 的結果即為 false, 此時迴圈結束, 也完成我們想要迴圈執行 10 次的目標。

83 for 迴圈 整個 for 迴圈的執行流程圖如右：
迴圈動作敘述：將您希望利用迴圈重複執行的敘述放在此處, 如果要執行的敘述只有一個, 也可省略前後的大括號 { }。 整個 for 迴圈的執行流程圖如右：

84 for 迴圈 前面提到一個計算 1 到 100 相加並輸出過程中所有計算結果的例子, 我們就來看如何用迴圈解決這個問題：

85 for 迴圈

86 for 迴圈 1. 第 6 行宣告的變數 sum, 稍後即用它來計算及儲存 1 到 100 相加的總和。
2. 第 8 行即為 for 迴圈敘述。在初始運算式中宣告了整數變 數 i, 並設定初始值為 1；條件運算式則是設定當 i 的值小於等於 100 時才會執行迴圈；控制運算式則設定每次執行完迴圈的動作時, 就將 i 的值遞增。 3. 第 9～10 行大括號中的敘述, 就是每一輪迴圈要執行的動作。 第 9 行就是將 sum 的值加上目前變數 i 的值, 第 10 行則是輸出目前的累加結果。

87 for 迴圈 請注意, 在第 8 行 for 敘述中宣告的變數 i, 因為是在 for 敘述開始時才宣告的, 所以只能用在 for 迴圈之中 (大括號內), 若離開 for 迴圈後, 程式仍使用這個變數, 將會出現編譯錯誤。因此若想在迴圈後仍使用變數 i, 則需在 for 敘述之前就先宣告該變數。 我們就以 for (int i=1;i<=100;i++) 這個迴圈為例, 來看看 for 迴圈的執行步驟：

88 for 迴圈 由上述例子可知, 我們只要善用迴圈的條件運算式及控制運算式, 就可以控制迴圈的執行次數。由此亦可得知, 如果迴圈執行的次數可以預先判斷出來, 使用 for 迴圈將是最好的選擇。

89 while 迴圈 while 迴圈的結構和前面介紹的 if 條件判斷式看起來很類似, 兩者都有個用括號括住的條件判斷式, 加上一組由大括號括住的的動作敘述。 while 迴圈有別於 for 迴圈的地方在於, while 迴圈不需要初始運算式及控制運算式, 只需要條件運算式即可。如下述：

90 while 迴圈 while：當.. 的意思。會根據條件運算式的真假, 來決定是否執行迴圈內的動作。也就是說當條件運算式結果為真 (true), 就執行迴圈內的動作；若為假, 則不執行括號內的敘述 (跳出迴圈)。 條件運算式：可以為任何運算式、變數或數值。如果結果為真或非 0 的數值, 則表示為 true, 反之則為 false。 迴圈動作敘述：要用迴圈重複執行的敘述, 如果要重複執行的敘述只有一個, 則可省略大括號。

91 while 迴圈 while 迴圈的執行流程如右圖所示, 由於只有條件運算式, 因此執行流程較 for 迴圈簡潔：

92 while 迴圈 雖然 while 敘述中只有條件運算式, 但只要經過設計, 它仍能適用於會執行特定次數的迴圈, 但它更適合用於執行次數不定的狀況。舉例來說, 如果我們要讓程式持續執行某項動作, 直到使用者說不再執行才停止, 由於我們無法預期使用者想執行該動作幾次, 所以屬於執行次數不定的情況。

93 while 迴圈 例如以下就是用 while 迴圈所設計的程式, 程式會根據使用者輸入的身高、體重計算體脂率, 且可一再重複請使用者輸入另一組數據來計算, 直到使用者不想再輸入為止：

94 while 迴圈

95 while 迴圈

96 while 迴圈 第 9 行的 while 敘述中用以判斷是否執行迴圈的條件運算式, 是判斷字元變數 go_again 是否為大寫或小寫的 ‘Y’ 此變數的初始值設為 ‘Y’, 所以第 1 次一定會進入迴圈執行。但執行到第 17 行時則是由使用者輸入新的 go_again 值, 若使用者輸入大寫或小寫的 ‘Y’, 迴圈才會繼續執行；否則將跳出迴圈並結束程式 (因為迴圈後已無其它程式)。

97 while 迴圈 除了這類由使用者控制執行次數的情況外, 我們也常會遇到另一種執行次數不確定的狀況, 像是許多特定的計算, 都是依參與計算的數字來決定重複計算次數。舉例來說, 我們在小時候求最大公因數所用的輾轉相除法, 輾轉相除的次數並非一定, 而是由用來算最大公因數的 2 個數值所決定。以 while 迴圈設計輾轉相除法的程式, 可以寫成下面這個樣子：

98 while 迴圈

99 while 迴圈

100 while 迴圈 輾轉相除法的計算方式, 就是將要求最大公因數的數值相除, 然後再用餘數繼續參與相除的計算, 當餘數為 0 時, 則最後一次計算的除數就是最大公因數。程式中第 13 行即是先做第 1 次除法計算, 若餘數不為 0, while 迴圈就會繼續進行計算。迴圈內的第 16、17 行是在做下次除法運算前, 先將前次計算的除數設為被除數、餘數設定為除數；18 行才是做取餘數的運算。

101 do/while 迴圈 do/while 迴圈和 while 迴圈相似。前面介紹的 forwhile 迴圈有時被稱為預先條件迴圈, 也就是說在進入迴圈前就要先檢查條件是否成立；至 於 do/while 迴圈則被稱為後設判斷式迴圈, 它會先執行一次迴圈的動作, 然後才檢查條件式是否成立, 以決定是否再執行一次迴圈。所以 do/while 迴圈的條件運算式是放在迴圈的大括號後面, 如下所示：

102 do/while 迴圈 換句話說, 不論條件式的結果為何, 大括號內的敘述至少會執行一次, 這是 do/while 迴圈的特性, 其執行流程如圖所示：

103 do/while 迴圈

104 do/while 迴圈 由於 do/while 迴圈是不論如何都會執行 1 次, 所以像剛剛用輾轉相除法求最大公因數的計算, 就很適合用 do/while 迴圈來處理。前面以 while 設計的程式, 改用 do/while 重新設計的結果如下：

105 do/while 迴圈

106 do/while 迴圈

107 巢狀迴圈 在上述的迴圈範例中, 我們都是以一維的方式去思考, 比如說 1 加到 100 這種只需一個累加變數就能解決的問題。但是如果我們想要解決一個像九九乘法表這種二維的問題 (x,y 兩累加變數相乘的情況)就必須將使用迴圈的方式做一些變化, 也就是在迴圈中放入另一個迴圈, 這種迴圈就稱為巢狀迴圈 (nested loops)。

108 巢狀迴圈 巢狀迴圈就是迴圈的大括號之中, 還有其它迴圈, 而且這些迴圈不一定要是同一種, 例如 for 迴圈中可以是 while 迴圈等。以下就是用巢狀的 for 迴圈來設計可輸出九九乘法表的範例程式：

109 巢狀迴圈

110 巢狀迴圈

111 巢狀迴圈 在上述的例子中, 我們利用兩個迴圈分別來處理九九乘法表的 (x, y) 變數的累加相乘動作。第 6 行的 for 迴圈宣告整數變數由 x 等於 1 開始, 必須分別乘內迴圈從 1 到 9 的 y 當 x 等於 2 時, 又是分別乘上 1 到 9 的 y..., 也就是在外部的 for 迴圈每執行一輪時, 內迴圈就會執行 9 次, 以此類推。執行流程如下圖：

112 巢狀迴圈

113 巢狀迴圈

114 無窮迴圈 在設計迴圈程式時, 要注意一點：一定要讓迴圈的條件運算式有可能為 false, 以使迴圈有機會結束執行。否則迴圈無止盡的執行, 將形成所謂的無窮迴圈, 如此程式將不會停止執行, 因此一直耗用系統資源, 此時只好以其它方式強迫程式中止。 以下程式示範無窮迴圈的執行情況, 及可能的中止方式：

115 無窮迴圈

116 無窮迴圈 如範例所示, 若不予以理會, 程式將會不斷執行迴圈中的動作, 造成程式耗用大量 CPU 資源的狀況, 必須以強制的方式才能將程式中止。在設計程式時, 一定要讓迴圈的條件運算式有機會為 false, 否則就會造成無窮迴圈的情況。

117 5-5 變更迴圈流程 的 break 與 continue
原則上程式流程在進入迴圈後, 都會把迴圈大括號內的所有敘述執行完, 之後才檢查條件式是否成立, 以決定是否繼續執行迴圈。但某些情況下, 我們可打斷這個標準的執行流程, 立即跳出整個迴圈 (中止執行迴圈), 或是跳出該輪迴圈。

118 用 break 敘述跳出一層迴圈 前面介紹 switch 敘述時, 提到要用 break 敘述放在每個 case 後面, 讓程式執行流程會跳出該 switch 敘述外。同理, break 敘述也能放在迴圈之中, 此時它將會中斷目前的迴圈執行, 或者說是跳出迴圈。 當程式中遇到某種狀況, 而不要繼續執行迴圈時, 即可用 break 來中斷迴圈。方法如下：

119 用 break 敘述跳出一層迴圈

120 用 break 敘述跳出一層迴圈

121 用 break 敘述跳出一層迴圈 由於在第 8 行的條件運算式 "i > 0" 恆為真, 所以程式中的 while 迴圈是個無窮迴圈。不過由於程式在實際執行時, i 變數會持續累加, 等累加到 i 的值等於 5 時, 第 10 行的 if 條件運算式其值為 true, 所以會執行第 11 行的 break 來跳出此層迴圈。 請注意, break 敘述只能跳出一層迴圈, 換句話說, 如果程式是巢狀迴圈, 而 break 敘述是在最內層的迴圈中, 則 break 的功用只能跳出最內層的迴圈, 外層的迴圈則不受影響。

122 結束這一輪迴圈的 continue 除了 break 敘述外, 迴圈還有一個 continue 敘述, continue 的功能與 break 相似, 不同之處在於 break 會跳脫整個迴圈, continue 僅跳出這一輪的迴圈。換言之, continue 的功能是立即跳到迴圈的條件運算式 (若是 for 迴圈則是跳到控制運算式), 而不管迴圈中其它尚未執行的敘述。請看以下的程式示範：

123 結束這一輪迴圈的 continue

124 結束這一輪迴圈的 continue 執行結果獨缺了 5, 是因為迴圈執行第 5 次時, 第 7 行的 if 條件運算式為 true, 因此程式會執行第 8 行的 continue, 該輪迴圈就被結束掉了, 導致第 9 行敘述未被執行, 而直接進行第 6 圈的迴圈。

125 強制性的流程控制：goto C++ 還有個承襲自 C 的流程控制敘述：goto, 如其英文字面意思所示, 它的功用是讓式流程直接跳到指定的位置繼續執行, 不需有任何的條件運算式來判斷真假。goto 敘述的語法如下： 標籤名稱的寫法和變數一樣, 我們可在程式另一處放置標籤名稱並加上一個冒號, 如此一來 goto 就會讓程式就會跳到該處繼續執行, 例如：

126 強制性的流程控制：goto

127 強制性的流程控制：goto 不當的使用 goto 敘述將造成程式閱讀上的諸多困難並難以理解, 因此目前一般都不會使用這個敘述。理論上, 我們可完全不使用 goto 敘述, 也能達到相同的控制程式流程功效。

128 5-6 綜合演練 判斷是否可為三角形三邊長 各種迴圈的混合應用：計算階乘 迴圈與 if 條件式判斷式混合應用：取出 1 到指定數值之間的質數

129 判斷是否可為三角形三邊長 在學數學時曾學過, 三角形的兩邊長加起來一定大於第三邊, 我們可以應用這個定理寫一個測試使用者輸入的 3 個值, 是否能為三角形三邊長的程式。判斷的方式當然是用 if 敘述, 由於需反複比較 3 邊的邊長, 所以需用到巢狀 if 的架構。程式如下：

130 判斷是否可為三角形三邊長

131 判斷是否可為三角形三邊長

132 判斷是否可為三角形三邊長

133 判斷是否可為三角形三邊長 程式一開始使用了之前提過的方式, 讓使用者依序輸入三角形三個邊的邊長, 接著在第 16～25 行以三層的巢狀 if 敘述判斷是否任兩邊的和都大於第三邊, 並且顯示適當的訊息。

134 各種迴圈的混合應用： 計算階乘 在前面的範例中, 應該不難發現一個程式中是可以同時使用各種迴圈的。比方說, 我們要設計一個可以處理階乘問題的程式, 讓使用者可以輸入任意整數, 程式會計算該數字的階乘並詢問是否要繼續輸入數字做計算。階乘的算法就是將數字從 1 開始依序相乘： 換言之, 我們只要用迴圈持續將 1 到 N 的數字相乘, 或反過來從 N 乘到 1 即可。以從 N 乘到 1 為例, 流程如下：

135 各種迴圈的混合應用：計算階乘

136 各種迴圈的混合應用： 計算階乘 依上述流程設計的程式如下：

137 各種迴圈的混合應用： 計算階乘

138 各種迴圈的混合應用： 計算階乘

139 各種迴圈的混合應用： 計算階乘 1. 第 6 到 21 行的 while 迴圈內含主要的階乘計算程式, 迴圈讓程式可重複請使用者輸入新的值來計算。迴圈條件運算式故意直接寫成 true, 表示恆為真的無窮迴圈, 但迴圈內部 (第 11 行) 則有跳出迴圈的機制。 2. 第 11 行用 if 判斷使用者是否輸入 0, 若是即跳出迴圈, 結束程式。

140 各種迴圈的混合應用： 計算階乘 3. 第 16 行用 double 型別來宣告存放階乘值的 fact, 以便程式能計算較大的階乘值。但即使使用了 double 型別, 也只能計算到 170! 的值。 4. 第 17、18 行才是真正在計算階乘值的 for 迴圈, 計算方式如前面的流程圖所示。

141 迴圈與 if 條件式判斷式 混合應用 在國中的數學課程裡, 我們有時會為了一個數值是不是質數而花時間去計算。質數就是只能被 1 和自己整除的整數, 所以要自己用手計算的話, 數字越大往往就越難辨別。但是現在我們可以利用巢狀迴圈來解決這類的問題。原理很簡單, 將數字除以每一個比它小的數值 (從 2 開始), 只要能被任 1 比它小的數值整除者就不是質數, 反之則為質數。

142 迴圈與 if 條件式判斷式混合應用 假設 i 是要判斷是否為質數的正整數 (且大於等於 2), 則我們可用如右的流程來判斷 I 是不是質數。

143 迴圈與 if 條件式判斷式 混合應用 以上述的流程為基礎, 我們設計一個可計算出 2 到指定數值間所有質數的程式。此程式使用巢狀迴圈, 外迴圈從 2 到指定數值, 內迴圈則實作上述的流程, 檢查目前的 i 值是否為質數。

144 迴圈與 if 條件式判斷式 混合應用

145 迴圈與 if 條件式判斷式 混合應用

146 迴圈與 if 條件式判斷式 混合應用

147 迴圈與 if 條件式判斷式 混合應用 1. 第 12～27 行的外迴圈, 是用來重複計算 2 到指定數值間的所有整數是否為質數。
2. 第 15～19 行為內迴圈, 功能是將目前的 i 值, 依序除以所有小於它的整數。若無法除盡, 則不變動 isPrime 的值；若可以除盡, 則將 isPrime 設為 false, 表示此數為非質數, 並跳出此迴圈 (因為已經確定它不是質數, 就不用再繼續做除法運算) 。

148 迴圈與 if 條件式判斷式 混合應用 3. 第 21～26 行的程式會先檢查 isPrime 的值是否為 true, 是就將目前的 i (質數) 輸出到螢幕上, 同時將 count 的值加 1在 第 25 行則用 count 除以 5, 檢查目前是否為 5 的倍數, 是就輸出一個換行字元, 達到每行只呈現 5 個質數的效果。 4. 第 29、30 行是在外迴圈執行完後, 輸出 count 值, 以顯示在指定的範圍內共有幾個質數。

149 重點提要-1 If (條件運算式) { 敘述1；敘述2；}
if ((gasoline >= 1) && (gasoline < 5)) { 敘述1；敘述2；} If (gasoline >= 1) if (gasoline < 5) { 敘述1；敘述2；} If (條件運算式) { 敘述1；敘述2；} else { 敘述1；敘述2；} If (條件運算式) If (條件運算式) { 敘述1；敘述2；} else { 敘述1；敘述2；}

150 重點提要-2 If (條件運算式) { 敘述1；敘述2；} else if (條件運算式) { 敘述1；敘述2；} else { 敘述1；敘述2；} 條件運算子：(條件運算式) ？(運算式 1) ： (運算式 2) 多條件分支 switch (條件運算式) { case 條件值1： 敘述1；敘述2； break; case 條件值2： 敘述1；敘述2； break; default： 敘述； }

151 重點提要-3 for 迴圈： for(初始運算式；條件運算式；控制運算式) { 敘述1；敘述2；} for(int i=1; i<+10; i++) { sum += i; } cout << “1加到10的總和為 “ << sum; while 迴圈： while (條件運算式) { 敘述1；敘述2；} while(c != 0) { cout << “輸入錯誤，請重新輸入”; cin >> c; }

152 重點提要-4 巢狀迴圈 無窮迴圈 用 break 敘述跳出一層迴圈 結束這一輪迴圈的 continue 強制性的流程控制：goto
do/while 迴圈： do { 敘述1；敘述2；… } while (條件運算式); do { cout << “輸入錯誤，請重新輸入”; cin >> c; } while(c != 0); 巢狀迴圈 無窮迴圈 用 break 敘述跳出一層迴圈 結束這一輪迴圈的 continue 強制性的流程控制：goto

153 綜合演練 判斷是否可為三角形三邊長 各種迴圈的混合應用：計算階乘 迴圈與 if 條件式判斷式混合應用：取出 1 到指定數值之間的質數