【C语言】结构化编程与选择结构

编程结构介绍

C语言是一种面向过程的结构化编程语言，与C++的面向对象特性不同。结构化编程的核心思想是将复杂程序分解为三种基本结构，通过它们的组合实现任意复杂的程序逻辑。

三种基本编程结构

顺序结构
- 程序默认的执行方式
- 代码按照书写顺序从上到下依次执行
- 每条语句执行一次
- 最基本的程序结构，所有程序都包含顺序结构
选择结构（分支结构）
- 根据条件判断的结果，选择性地执行部分代码
- 实现程序的条件分支逻辑
- 包括if-else和switch-case两种主要形式
循环结构
- 在条件满足时重复执行特定代码段
- 实现程序的重复执行逻辑
- 包括for、while、do-while三种形式

九大控制语句（C语言关键字）

C语言通过以下9个关键字实现程序流程控制：

类别	语句	功能说明
选择结构	if-else	条件判断，二选一或多选一
选择结构	switch-case	多路分支选择
循环结构	for	计数循环，明确循环次数
循环结构	while	条件循环，先判断后执行
循环结构	do-while	条件循环，先执行后判断
跳转语句	break	跳出当前循环或switch结构
跳转语句	continue	跳过本次循环剩余部分
跳转语句	goto	无条件跳转（慎用）
函数控制	return	从函数返回

选择结构（分支结构）

选择结构允许程序根据条件判断结果，选择执行不同的代码路径，是程序实现智能判断的基础。

if-else语句

标准格式

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if (条件表达式) {
    // 程序段1：条件为真时执行
} else {
    // 程序段2：条件为假时执行
}

语法说明：

if：中文意为"如果"
else：中文意为"否则"
条件表达式：可以是任何返回数值的表达式，C语言中0为假，非0为真
大括号{}：用于包含多条语句，如果只有一条语句可以省略（但不推荐）

条件表达式的真值判断

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// 条件判断示例
if (0)           // 假，0为假
if (1)           // 真，非0为真
if (-1)          // 真，非0为真
if (0.000001)    // 真，浮点数非0为真
if (a)           // 等价于 if (a != 0)
if (a == 0)      // a等于0时为真
if (a = 1)       // 注意：这是赋值，不是比较！总是为真（a被赋值为1，表达式值为1）

重要提醒： =是赋值运算符，==才是比较运算符，两者容易混淆但功能完全不同！

if-else多分支结构

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// 多分支if-else结构
if (条件1) {
    // 程序段1
} else if (条件2) {
    // 程序段2
} else if (条件3) {
    // 程序段3
} else {
    // 程序段4：所有条件都不满足时执行
}

执行逻辑：

判断条件1，若为真则执行程序段1，然后直接结束整个if结构
若条件1为假，判断条件2，若为真则执行程序段2，然后结束
若条件2也为假，判断条件3，若为真则执行程序段3，然后结束
若所有条件都为假，执行else中的程序段4

if-else的省略形式

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// 形式1：省略else分支
if (条件) {
    // 条件为真时执行
}
// 条件为假时什么都不做，继续执行后续代码

// 形式2：省略大括号（单条语句）
if (条件)
    statement1;  // 只有这一条语句属于if结构
statement2;      // 这条语句总是执行，不属于if结构

// 等价于
if (条件) {
    statement1;
}
statement2;

最佳实践： 即使只有一条语句，也建议使用大括号，提高代码可读性和避免潜在错误。

if-else注意事项

else不能单独使用，必须与if配对
else与最近未匹配的if配对（注意嵌套时的匹配问题）
if和else最多执行其中一个分支
else后面不能直接跟条件表达式，如果需要条件判断应使用else if
使用大括号明确代码块范围，避免"悬挂else"问题

完整if-else示例

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#include <stdio.h>

int main(void) {
    char ch;
    printf("请输入一个字符：\n");
    scanf("%c", &ch);
    
    if (ch >= 'a' && ch <= 'z') {        // 小写字母
        ch -= 32;                        // 转换为大写（ASCII码差32）
        printf("转换为大写：%c\n", ch);
    } else if (ch >= 'A' && ch <= 'Z') { // 大写字母
        ch += 32;                        // 转换为小写
        printf("转换为小写：%c\n", ch);
    } else if (ch >= '0' && ch <= '9') { // 数字字符
        int num = ch - '0';              // 字符数字转换为整型数字
        printf("数字值：%d\n", num);
    } else {                             // 其他字符
        printf("输入的不是字母或数字\n");
    }
    
    return 0;
}

switch-case语句

switch-case是另一种实现多分支选择的结构，特别适用于基于离散值的选择。

标准格式

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switch (整型表达式) {
    case 常量1:
        程序段1;
        break;
    case 常量2:
        程序段2;
        break;
    case 常量3:
        程序段3;
        break;
    default:
        默认程序段;
        break;
}

语法规则

表达式必须是整型（int、char、enum等），不能是浮点型或字符串
case后面必须是常量表达式，不能是变量或非常量表达式
break的作用：跳出整个switch结构
default的作用：所有case都不匹配时执行（可省略）
执行流程 ：
- 计算switch表达式的值
- 与各个case常量比较，找到匹配项
- 从匹配的case开始执行，直到遇到break或switch结束
- 若无匹配且存在default，执行default部分

break的省略与穿透效应

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// 示例：根据月份判断季节
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int month;
    printf("请输入月份：");
    scanf("%d", &month);
    
    printf("季节：");
    switch (month) {
        case 12:
        case 1:
        case 2:
            printf("冬季\n");
            break;
        case 3:
        case 4:
        case 5:
            printf("春季\n");
            break;
        case 6:
        case 7:
        case 8:
            printf("夏季\n");
            break;
        case 9:
        case 10:
        case 11:
            printf("秋季\n");
            break;
        default:
            printf("月份输入错误！\n");
    }
    
    return 0;
}

注意： 故意省略break可以实现多个case共享同一段代码，但需要明确注释，避免被认为是错误。

default的位置问题

c 复制代码

// default可以放在任意位置，但执行顺序总是在最后
switch (value) {
    case 1:
        printf("值为1\n");
        break;
    default:  // 放在中间
        printf("默认情况\n");
        break;
    case 2:
        printf("值为2\n");
        break;
}

// 实际执行顺序：
// 1. value==1 → 执行case 1
// 2. value==2 → 执行case 2
// 3. 其他值 → 执行default

完整switch-case示例

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// 示例：月份天数查询（switch实现）
#include <stdio.h>

int main(void) {
    int year, month, days;
    int isLeapYear = 0;
    
    printf("请输入年份：");
    scanf("%d", &year);
    printf("请输入月份：");
    scanf("%d", &month);
    
    // 判断闰年
    if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0) {
        isLeapYear = 1;
    }
    
    // 使用switch判断月份天数
    switch (month) {
        case 1: case 3: case 5: case 7: case 8: case 10: case 12:
            days = 31;
            break;
        case 4: case 6: case 9: case 11:
            days = 30;
            break;
        case 2:
            if (isLeapYear) {
                days = 29;
            } else {
                days = 28;
            }
            break;
        default:
            printf("月份输入错误！\n");
            return -1;
    }
    
    printf("%d年%d月有%d天\n", year, month, days);
    return 0;
}

switch-case的局限性

只能处理整型表达式，不能处理浮点数或字符串
case值必须是常量，不能是变量或范围
不适合处理复杂条件逻辑，特别是包含关系运算符的条件

if-else与switch-case对比与选择

适用场景对比

特性	if-else	switch-case
表达式类型	任意表达式（返回数值）	仅限整型表达式
条件形式	关系表达式、逻辑表达式等	与常量值相等比较
多分支处理	通过else if链实现	通过多个case实现
范围判断	直接支持（如 `score >= 90`）	不支持，需转换
可读性	复杂时较差	离散值选择时较好
执行效率	条件复杂时可能较慢	编译优化后可能更快

选择原则

优先使用if-else的情况：

条件基于数值范围（如分数段划分）
条件包含关系运算符（>、<、>=、<=）
条件包含逻辑运算符（&&、||、!）
判断条件非整型（如浮点数、字符串）
分支数量较少（3个以下）

优先使用switch-case的情况

基于离散整数值的选择
分支数量较多（4个以上）
多个分支共享相同代码
需要编译器优化跳转表的情况

选择结构实际编程建议与常见错误

编程建议：

明确优先选择条件：将最可能为真的条件放在前面，提高效率
使用大括号：即使只有一条语句也使用大括号，提高可读性和避免错误
合理注释：对复杂条件逻辑添加注释说明
避免深度嵌套：if-else嵌套不应超过3层，过深应考虑重构
统一编码风格：保持缩进一致，提高代码可读性

常见错误与避免方法

c 复制代码

// 错误1：误用=代替==
if (a = 5) {        // 错误：这是赋值，总是为真
    // ...
}

// 正确写法
if (a == 5) {       // 正确：比较是否相等
    // ...
}

// 错误2：悬空else问题
if (condition1)
    if (condition2)
        statement1;
else                // 这个else与哪个if匹配？
    statement2;

// 正确写法：使用大括号明确范围
if (condition1) {
    if (condition2) {
        statement1;
    }
} else {
    statement2;
}

// 错误3：switch中忘记break
switch (value) {
    case 1:
        printf("值为1\n");
        // 忘记break，会继续执行case 2
    case 2:
        printf("值为2\n");
        break;
}

// 错误4：case中使用变量
int var = 10;
switch (value) {
    case var:       // 错误：case后必须是常量
        // ...
        break;
}

性能优化建议：

if-else链优化：将最可能为真的条件放在最前面
switch优化：当case值连续时，编译器可能生成更高效的跳转表
避免重复计算：将多次使用的表达式结果保存到变量中
使用查表法：对于固定的映射关系，可以使用数组查表代替多重if-else

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// 查表法示例：根据月份获取天数（不考虑闰年）
int monthDays[] = {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};

if (month >= 1 && month <= 12) {
    days = monthDays[month - 1];  // 直接查表，比多个if-else更高效
}

【C语言】 结构化编程与选择结构

编程结构介绍

三种基本编程结构

九大控制语句（C语言关键字）

选择结构（分支结构）

if-else语句

标准格式

条件表达式的真值判断

if-else多分支结构

if-else的省略形式

if-else注意事项

完整if-else示例

switch-case语句

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break的省略与穿透效应

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switch-case的局限性

if-else与switch-case对比与选择

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选择原则

选择结构实际编程建议与常见错误

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