【C语言】选择结构和循环结构的进阶

本篇目录

[1. 选择结构的嵌套](#1. 选择结构的嵌套)
- [1.1 if-else的嵌套：多层级判断](#1.1 if-else的嵌套：多层级判断)
- [1.2 switch-case的嵌套](#1.2 switch-case的嵌套)
- [1.3 选择结构与逻辑运算符的结合](#1.3 选择结构与逻辑运算符的结合)
[2. 循环结构的嵌套](#2. 循环结构的嵌套)
- [2.1 嵌套循环：多层重复执行](#2.1 嵌套循环：多层重复执行)
- [2.2 循环控制的技巧](#2.2 循环控制的技巧)
[3. 其他](#3. 其他)
- [3.1 本篇参考/来源](#3.1 本篇参考/来源)

在学习本篇之前，请巩固上节的知识点📖

1. 选择结构的嵌套

在很多问题的处理上，单层的选择或者是不断堆积的else会显得格外的低效，这时候我们可以用到嵌套，将复杂的步骤进行简化。

1.1 if-else的嵌套：多层级判断

当需要在一个条件分支中再做细分判断时，可以使用 if-else 的嵌套结构。

其中的逻辑是先判断大条件，再在大条件下判断小条件。
真真假假外层条件内层条件1 执行内层if代码块执行内层else代码块执行外层else代码块

语法架构为

c 复制代码

if(外层条件){
	//外层为真时执行的代码
	if(内层条件1){
		//内层条件1为真时执行的代码
	}else{
		//内层条件1位假时执行的代码
	}
}else{
	//外层为假时执行的代码
}

其实很好理解，类似一个病人在医院挂号。

医院会先判断"是否为急诊"（外层条件），若为急诊再判断"是否危及生命"（内层条件1）；若不是急诊，则按照普通看病流程处理。

例1. 判断一个数是否为能被3整除的偶数

c 复制代码

int num = 6;
if(num%2 == 0){	//可以被2整除就是偶数
	if(num%3 == 0){ //能否被3整除
		printf("%d是能被3整除的偶数\n",num);
	}else{
		printf("%d是偶数，但不能被3整除\n",num);
	}
}else{
	printf("%d不是偶数\n",num);
}

注意事项

嵌套层级建议不超过3层，因为过多的层级会降低代码的可读性，让人难以理解
内层的 if-else 需要严格缩进，明确与外层之间的关系

1.2 switch-case的嵌套

不只是常见的 if-else 支持嵌套， switch-case 也支持嵌套。

而且具有"穿透性"，体现在：省略break时继续执行下一个case。

c 复制代码

int a;
switch(a/b){ //将a以b为一组，进行不同层级的划分
	case 1:
		switch(a){	//根据a的值进行判断
			case 1 :printf("..");break;
			...
		}
	case 2:
	...
}

当多个case需要执行相同逻辑时，可省略中间case的break，实现"区间批量处理"。

例2.按分数段进行评级（90-100为A，80-89位B...）

c 复制代码

int score = 85;
switch(score/10){ // 整除10后，可以划分分数段
	case 10:
	case 9:printf("等级A\n"); //10和9共享逻辑
	case 8:printf("等级B\n");
	case 7:printf("等级C\n");
	case 6:printf("等级D\n");
	default:printf("等级E\n");
}

在电梯的内部，如果我们按下"10楼"和"9楼"都需要停在9楼以上区域，电梯可以连续停靠（穿透），直到触发"9楼"的停靠指令（break）。

1.3 选择结构与逻辑运算符的结合

在第一节基本语法结构中，我们学习了逻辑运算符&&（与）、｜｜（或）、！（非）。

合理的使用这些逻辑运算符，可以代替部分嵌套结构。

如上节中5和7的最小公倍数中，我们使用了"i % 5 == 0 && i % 7 == 0"去代替了if( i%5==0 )中再嵌套if ( i %7 == 0)的情况。

同理，我们可以将例1的程序简化：

c 复制代码

int num = 6;
if(num%2 == 0 && num%3 == 0){	//同时可以被2和3整除的数
	printf("%d是能被3整除的偶数\n",num);
}else{
	printf("%d不是偶数\n",num);
}

优点

相比较嵌套 if-else 或者 if 的多层嵌套，运用逻辑运算符组合的条件更直观，且执行效率更高。

2. 循环结构的嵌套

循环结构的嵌套是实现矩阵运算、排序算法等的基础。

·矩阵运算涉及到多维数组，在学习到数组的时候会进行讲解。

·排序算法：如对一串数字进行大小排序，诸多算法中常见的。

2.1 嵌套循环：多层重复执行

嵌套循环很好理解，就是一个循环里面中再嵌套另一个循环，外层循环控制着"轮次"，内层循环控制"没轮的重复次数"。
真真假假外层初始化外层条件内层初始化内层条件执行内层循环体内层更新外层更新退出循环

这个流程图可能有些许复杂，我来简单讲一下：

对一个数先进行判断是否满足外层条件，不满足直接退出外层循环，满足则进行到步骤2
对这个数再进行内层条件的判断，直到不满足内层条件后，退出内层的循环返回到外层循环
在外层更新后，判断是否满足外层条件，满足则直接退出外层循环，不满足则重复步骤2、3

只有外层条件不满足时，整个循环才结束，如上图所示⬆️

例3.打印5行5列的正方形星号

c 复制代码

for(int i=0; i<5; i++){	//5行
	for(int j=0; j<5; j++){	//每行5个
		printf("*");
	}
	printf("\n");	//每行结束后换行
}

plaintext 复制代码

 - * * * * 
 - * * * * 
 - * * * * 
 - * * * * 
 - * * * *

同理，九九乘法表也可以按照这个逻辑进行打印。

2.2 循环控制的技巧

break与标志位
在多层循环中，需要一次性跳出所有的循环时，仅用break是无法实现的（因为只能跳出当前层），我们可以使用标志位来进行跳出（在最外层循环中的条件判断里添加，常与逻辑运算符结合使用）。

标志位：一个记录循环状态的变量，可以是一个布尔值，为真时结束循环。后续会使用到。

continue与复杂条件
continue可以结合逻辑判断，跳过循环中"不需要处理"的迭代，减少无效的计算
减少重复计算
循环内部的重复计算会降低效率，尤其在多层嵌套循环中，需将"与循环变量无关的计算"移到循环外。

3. 其他

3.1 本篇参考/来源

图片由本人绘制而成