CSP-J教程——第一阶段——第五课：程序流程控制 - 选择结构

课程目标

• 掌握if语句的基本用法
• 理解if-else和if-else if结构
• 学会使用嵌套if解决复杂问题
• 掌握switch语句的适用场景和用法
• 能够编写具有分支逻辑的程序
• 理解选择结构在问题解决中的应用

---

第一部分：if语句（40分钟）

1.1 什么是选择结构？

比喻： 就像生活中的"如果...就..."

• 如果下雨，就带伞
• 如果成绩及格，就通过考试
• 如果年龄够大，就可以看电影

1.2 基本的if语句

语法：

if (条件) {
    // 条件为真时执行的代码
}

流程图：

开始
  ↓
检查条件
  ↓
条件为真？ → 是 → 执行代码块
  ↓否
继续后续代码

1.3 if语句示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int score;
    
    cout << "请输入你的考试成绩: ";
    cin >> score;
    
    // 基本的if语句
    if (score >= 60) {
        cout << "恭喜！你及格了！" << endl;
    }
    
    cout << "程序继续执行..." << endl;
    
    return 0;
}

1.4 单行if语句

当只有一条语句时，可以省略大括号：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int age;
    
    cout << "请输入你的年龄: ";
    cin >> age;
    
    // 单行if语句（不推荐初学者使用）
    if (age >= 18)
        cout << "你已经成年了！" << endl;
    
    // 推荐始终使用大括号，即使只有一行代码
    if (age < 18) {
        cout << "你还是未成年人。" << endl;
    }
    
    return 0;
}

---

第二部分：if-else语句（40分钟）

2.1 if-else结构

语法：

if (条件) {
    // 条件为真时执行的代码
} else {
    // 条件为假时执行的代码
}

流程图：

开始
  ↓
检查条件
  ↓
条件为真？ → 是 → 执行if代码块
  ↓否
执行else代码块
  ↓
继续后续代码

2.2 if-else示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int number;
    
    cout << "请输入一个整数: ";
    cin >> number;
    
    // if-else语句
    if (number % 2 == 0) {
        cout << number << " 是偶数" << endl;
    } else {
        cout << number << " 是奇数" << endl;
    }
    
    return 0;
}

2.3 多个条件的判断

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int score;
    
    cout << "请输入考试成绩(0-100): ";
    cin >> score;
    
    // 检查输入有效性
    if (score < 0 || score > 100) {
        cout << "输入的成绩无效！" << endl;
    } else {
        if (score >= 60) {
            cout << "恭喜！你及格了！" << endl;
        } else {
            cout << "很遗憾，你需要继续努力！" << endl;
        }
    }
    
    return 0;
}

---

第三部分：if-else if-else语句（40分钟）

3.1 多分支选择结构

语法：

if (条件1) {
    // 条件1为真时执行
} else if (条件2) {
    // 条件2为真时执行
} else if (条件3) {
    // 条件3为真时执行
} else {
    // 所有条件都不满足时执行
}

3.2 成绩等级评定示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int score;
    
    cout << "请输入考试成绩(0-100): ";
    cin >> score;
    
    // if-else if-else 多分支
    if (score >= 90) {
        cout << "优秀！等级：A" << endl;
    } else if (score >= 80) {
        cout << "良好！等级：B" << endl;
    } else if (score >= 70) {
        cout << "中等！等级：C" << endl;
    } else if (score >= 60) {
        cout << "及格！等级：D" << endl;
    } else {
        cout << "不及格！等级：E" << endl;
    }
    
    return 0;
}

3.3 月份天数判断

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int month, year;
    
    cout << "请输入年份: ";
    cin >> year;
    cout << "请输入月份(1-12): ";
    cin >> month;
    
    // 多条件判断月份天数
    if (month == 1 || month == 3 || month == 5 || month == 7 || 
        month == 8 || month == 10 || month == 12) {
        cout << "这个月有31天" << endl;
    } else if (month == 4 || month == 6 || month == 9 || month == 11) {
        cout << "这个月有30天" << endl;
    } else if (month == 2) {
        // 判断闰年
        if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0)) {
            cout << "这是闰年，2月有29天" << endl;
        } else {
            cout << "这不是闰年，2月有28天" << endl;
        }
    } else {
        cout << "输入的月份无效！" << endl;
    }
    
    return 0;
}

---

第四部分：嵌套if语句（30分钟）

4.1 什么是嵌套if？

在if语句内部再包含if语句

if (外层条件) {
    if (内层条件) {
        // 两个条件都满足时执行
    }
}

4.2 嵌套if示例：游戏角色权限

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int level;
    bool hasSpecialItem;
    string characterClass;
    
    cout << "请输入角色等级: ";
    cin >> level;
    cout << "是否有特殊物品(1有/0没有): ";
    cin >> hasSpecialItem;
    cout << "请输入职业(战士/法师/牧师): ";
    cin >> characterClass;
    
    // 嵌套if语句
    if (level >= 10) {
        if (characterClass == "战士") {
            cout << "你可以学习旋风斩技能！" << endl;
        } else if (characterClass == "法师") {
            cout << "你可以学习火球术技能！" << endl;
        } else if (characterClass == "牧师") {
            cout << "你可以学习治疗术技能！" << endl;
        }
        
        // 更深层的嵌套
        if (level >= 20) {
            if (hasSpecialItem) {
                cout << "你可以进入隐藏副本！" << endl;
            } else {
                cout << "你需要特殊物品才能进入隐藏副本" << endl;
            }
        }
    } else {
        cout << "等级不足，请继续升级！" << endl;
    }
    
    return 0;
}

4.3 嵌套if的注意事项

避免过度嵌套：

// 不好的写法：嵌套太深
if (condition1) {
    if (condition2) {
        if (condition3) {
            if (condition4) {
                // 代码很难阅读
            }
        }
    }
}

// 更好的写法：使用逻辑运算符组合条件
if (condition1 && condition2 && condition3 && condition4) {
    // 代码清晰易读
}

---

第五部分：switch语句（40分钟）

5.1 switch语句的基本结构

适用于多个固定值的判断

语法：

switch (表达式) {
    case 值1:
        // 代码块1
        break;
    case 值2:
        // 代码块2
        break;
    // ... 更多case
    default:
        // 默认代码块
}

5.2 switch示例：星期几判断

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int day;
    
    cout << "请输入星期几的数字(1-7): ";
    cin >> day;
    
    // switch语句
    switch (day) {
        case 1:
            cout << "星期一：新的一周开始了！" << endl;
            break;
        case 2:
            cout << "星期二：继续努力！" << endl;
            break;
        case 3:
            cout << "星期三：一周过去一半了！" << endl;
            break;
        case 4:
            cout << "星期四：周末快到了！" << endl;
            break;
        case 5:
            cout << "星期五：明天就周末了！" << endl;
            break;
        case 6:
            cout << "星期六：享受周末！" << endl;
            break;
        case 7:
            cout << "星期日：休息放松！" << endl;
            break;
        default:
            cout << "输入的数字无效！请输入1-7之间的数字。" << endl;
    }
    
    return 0;
}

5.3 break的重要性

没有break会发生什么？

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int option = 2;
    
    cout << "选项: " << option << endl;
    
    switch (option) {
        case 1:
            cout << "执行选项1" << endl;
            // 注意：这里没有break！
        case 2:
            cout << "执行选项2" << endl;
            // 注意：这里没有break！
        case 3:
            cout << "执行选项3" << endl;
            break;
        default:
            cout << "默认选项" << endl;
    }
    
    // 输出：
    // 执行选项2
    // 执行选项3
    
    return 0;
}

5.4 多个case共享代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char grade;
    
    cout << "请输入成绩等级(A/B/C/D/E): ";
    cin >> grade;
    
    // 多个case共享相同的代码
    switch (grade) {
        case 'A':
        case 'B':
        case 'C':
            cout << "成绩合格！" << endl;
            cout << "可以获得学分" << endl;
            break;
        case 'D':
            cout << "成绩基本合格" << endl;
            break;
        case 'E':
            cout << "成绩不合格" << endl;
            cout << "需要补考" << endl;
            break;
        default:
            cout << "无效的等级！" << endl;
    }
    
    return 0;
}

---

第六部分：综合应用示例（40分钟）

6.1 简易计算器（改进版）

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    double num1, num2, result;
    char operation;
    
    cout << "=== 简易计算器 ===" << endl;
    cout << "请输入第一个数字: ";
    cin >> num1;
    cout << "请输入运算符 (+, -, *, /, %): ";
    cin >> operation;
    cout << "请输入第二个数字: ";
    cin >> num2;
    
    bool valid = true;
    
    // 使用switch处理不同的运算符
    switch (operation) {
        case '+':
            result = num1 + num2;
            break;
        case '-':
            result = num1 - num2;
            break;
        case '*':
            result = num1 * num2;
            break;
        case '/':
            if (num2 != 0) {
                result = num1 / num2;
            } else {
                cout << "错误：除数不能为0！" << endl;
                valid = false;
            }
            break;
        case '%':
            // 取模运算需要整数
            if (static_cast<int>(num2) != 0) {
                result = static_cast<int>(num1) % static_cast<int>(num2);
            } else {
                cout << "错误：取模运算的除数不能为0！" << endl;
                valid = false;
            }
            break;
        default:
            cout << "错误：不支持的运算符！" << endl;
            valid = false;
    }
    
    if (valid) {
        cout << "计算结果: " << num1 << " " << operation << " " << num2 << " = " << result << endl;
    }
    
    return 0;
}

6.2 学生奖学金评定系统

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    double gpa;         // 平均绩点
    int activities;     // 参与活动数量
    bool isLeader;      // 是否是班干部
    int leaderInput;
    
    cout << "=== 奖学金评定系统 ===" << endl;
    cout << "请输入平均绩点(0-4): ";
    cin >> gpa;
    cout << "请输入参与活动数量: ";
    cin >> activities;
    cout << "是否是班干部(1是/0否): ";
    cin >> leaderInput;
    isLeader = (leaderInput == 1);
    
    // 多重条件判断
    if (gpa >= 3.8) {
        if (activities >= 5) {
            if (isLeader) {
                cout << "恭喜！你获得一等奖学金！" << endl;
            } else {
                cout << "恭喜！你获得二等奖学金！" << endl;
            }
        } else if (activities >= 3) {
            cout << "恭喜！你获得三等奖学金！" << endl;
        } else {
            cout << "很遗憾，活动参与不足，无法获得奖学金。" << endl;
        }
    } else if (gpa >= 3.5) {
        if (activities >= 3 && isLeader) {
            cout << "恭喜！你获得三等奖学金！" << endl;
        } else {
            cout << "很遗憾，条件不满足，无法获得奖学金。" << endl;
        }
    } else {
        cout << "很遗憾，绩点不满足奖学金要求。" << endl;
    }
    
    return 0;
}

6.3 石头剪刀布游戏

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int playerChoice, computerChoice;
    
    cout << "=== 石头剪刀布游戏 ===" << endl;
    cout << "请选择：(1)石头 (2)剪刀 (3)布" << endl;
    cout << "你的选择: ";
    cin >> playerChoice;
    
    // 简单的随机数生成（使用时间相关，这里简化用固定算法）
    computerChoice = (playerChoice * 7 + 3) % 3 + 1;
    
    cout << "电脑选择了: ";
    switch (computerChoice) {
        case 1: cout << "石头"; break;
        case 2: cout << "剪刀"; break;
        case 3: cout << "布"; break;
    }
    cout << endl;
    
    cout << "你选择了: ";
    switch (playerChoice) {
        case 1: cout << "石头"; break;
        case 2: cout << "剪刀"; break;
        case 3: cout << "布"; break;
        default: cout << "无效选择"; break;
    }
    cout << endl;
    
    // 判断胜负
    if (playerChoice == computerChoice) {
        cout << "平局！" << endl;
    } else if ((playerChoice == 1 && computerChoice == 2) ||
               (playerChoice == 2 && computerChoice == 3) ||
               (playerChoice == 3 && computerChoice == 1)) {
        cout << "你赢了！" << endl;
    } else if (playerChoice >= 1 && playerChoice <= 3) {
        cout << "你输了！" << endl;
    } else {
        cout << "输入无效！" << endl;
    }
    
    return 0;
}

---

第七部分：选择结构的最佳实践（20分钟）

7.1 if vs switch 的选择

使用if的情况：

• 条件涉及范围判断（如 score > 60）
• 条件涉及多个变量的复杂逻辑
• 条件不是离散的固定值

使用switch的情况：

• 对单个变量的多个固定值进行判断
• 条件值是离散的（如1,2,3或'A','B','C'）
• 代码需要更好的可读性

7.2 代码风格建议

良好的代码风格：

// 好的写法：清晰的缩进和括号
if (condition) {
    // 代码
} else if (anotherCondition) {
    // 代码
} else {
    // 代码
}

// 不好的写法：混乱的格式
if(condition){
//代码}else{if(anotherCondition){
//代码}else{//代码}}

7.3 常见错误避免

常见错误1：赋值运算符误用

// 错误！
if (score = 60) {  // 这是赋值，不是比较
    cout << "及格" << endl;
}

// 正确
if (score == 60) {  // 这是比较
    cout << "及格" << endl;
}

常见错误2：缺少break

// 错误：忘记break
switch (day) {
    case 1: cout << "周一";
    case 2: cout << "周二";  // 会继续执行到这里
}

// 正确：记得break
switch (day) {
    case 1: 
        cout << "周一";
        break;
    case 2:
        cout << "周二";
        break;
}

---

练习与作业

基础练习（必做）

练习1：年龄阶段判断

编写程序根据输入的年龄判断所属阶段：

• 0-2岁：婴儿
• 3-12岁：儿童
• 13-17岁：青少年
• 18-64岁：成人
• 65岁及以上：老年人

练习2：简单登录系统

创建一个用户名和密码验证系统：

• 预设用户名"admin"，密码"123456"
• 用户输入用户名和密码
• 根据输入给出相应的提示信息

练习3：三角形类型判断（改进版）

输入三角形三条边，判断：

• 是否构成三角形（任意两边之和大于第三边）
• 等边三角形、等腰三角形、普通三角形
• 直角三角形（使用勾股定理）

挑战练习（选做）

挑战1：个人所得税计算器

根据收入计算个人所得税（使用中国的个税税率表）：

• 不同收入区间适用不同税率
• 考虑起征点和速算扣除数
• 输出应缴税款和税后收入

挑战2：智能交通信号系统

模拟交通信号灯控制系统：

• 根据时间、车流量、紧急情况等条件
• 决定信号灯的变化
• 使用嵌套if处理复杂条件

挑战3：学生选课系统

实现一个简单的选课条件检查：

• 检查先修课程是否完成
• 检查时间冲突
• 检查人数是否已满
• 给出相应的提示信息

实验任务

任务1：if-else if-else 实验

测试以下代码，理解执行流程：

int x = 75;
if (x >= 90) {
    cout << "A";
} else if (x >= 80) {
    cout << "B";
} else if (x >= 70) {
    cout << "C";
} else {
    cout << "D";
}
// 改变x的值，观察输出变化

任务2：switch穿透实验

故意在switch语句中省略break，观察代码的执行顺序，理解break的重要性。

任务3：条件组合实验

测试复杂的条件组合：

int a = 5, b = 10, c = 15;
if (a > 3 && b < 20 || c == 15) {
    // 这个条件会成立吗？
}
// 尝试不同的组合，验证你的理解

---

学习总结

今天学到了：

• ✅ if语句：基本的条件判断
• ✅ if-else语句：二选一的分支
• ✅ if-else if-else语句：多分支选择
• ✅ 嵌套if：在条件内部再进行条件判断
• ✅ switch语句：多固定值的选择结构

关键技能：

• 条件表达式编写：使用关系运算符和逻辑运算符
• 代码块组织：使用大括号明确代码范围
• 流程控制：让程序根据不同情况执行不同代码
• 错误处理：检查输入有效性并给出提示

下一课预告：

下一节课我们将学习程序流程控制：循环结构，包括for、while、do-while循环，让程序能够重复执行特定任务！

---