第章C语言程序的流程控制

第3章C语言程序的流程控制

利用计算机进行程序设计时，不仅仅只处理一些简单的数据，在大部分的程序设计里处理的问题还是相当复杂的。对于那些复杂的程序设计，读者不可能直接就能写出程序的源代码，而是要通过一些具体的设计方法（如用程序流程图）把程序设计思想先写出来，然后根据程序流程图编写代码。本章将具体介绍进行程序设计时使用的基本方法和C程序的流程控制。

３.１程序设计的基本知识

３.１.１程序流程图

在描述一个程序的基本结构思想时有很多种方法，其中程序流程图是最常用也是最基本的方法。

１. 传统程序流程图

传统流程图表示法的特点是用一些图框表示各种类型的操作，用线表示这些操作的执行顺序。美国国家标准化协会ANSI规定了一些常用的流程图符号，现已为世界各

国普遍采用。我国也有自己的国家标准GB 1526-89与该标准基本相同，本书就参照ANSI标准做具体介绍。标准中各种图示如图3.1所示。

起止框输入输出框判断框处理框

或

流程线连接点注释框

图 3.1 传统流程图表示法

下面对其中一些主要符号作简要说明：

（１）起止框是用来标识程序的开始和结束位置的。规定流程图以起止框开始，以起止框结束。

（２）输入输出框也叫数据框，其中可以注明数据名称、来源、用途或其它的文字说明。

（３）菱形框的作用是对一个给定的条

件进行判断，根据给定的条件是否成立来决定如何执行其后的操作。

（４）处理框用矩形表示各种处理功能。例如，执行一个或一组特定的操作，从而使信息的值、信息的形式或所在位置发生变化。另外在矩形框内可注明特定处理名称或其简要功能。

（５）流程线用带箭头的直线表示程序的执行顺序。当流程自左向右或自上向下时流程线可以不带箭头，其它情况应加箭头表示流程。

（６）连接点用小圆圈表示将画在不同地方的流程线连接起来。下图中有两个以①为标志的连接点，它表示这两个点是互联在一起的，实际它们是同一个点。这种连接通常用在图形画不下而需要分开画时。

（７）注释框不是流程图的必要部分，其不反映流程操作，只是为了流程图中某些操作做解释补充的，以帮助阅读流程图的人更好的理解流程图的作用。

２. N-S流程图

灵活的流程线在程序设计中有它自己的优点，但也隐藏着许多导致错误的祸根。因为它允许用流程线使流程任意转移，这对程序设计是一个隐患，它使程序流程看起来很乱，使程序难以理解和维护。针对这一弊病，1973年美国学者I . Nassi和 B . Shneiderman提出了一种无流程线的流程图，称为N-S图。它的基本表示方法是用一个矩形框，把整个程序算法像堆积木一样组成。其基本结构如图 3.3、3.4、3.5、3.6所示。

３.１.２程序的三种基本结构

结构化的程序设计方法是面向过程的程序设计的基本方法。1996年意大利Bobra和Jacopini提出了三种基本程序结构。已经证明，这三种算法可以解决任何复杂的问题。

1． 顺序结构

（传统流程图表示） （N-S 流程图表示）

图3.3 顺序结构流程图

２. 选择结构

（传统流程图表示） （N-S 流程图表示）

图3.4 选择结构流程图

３. 循环结构

（1）while 循环结构

当条件P 成立

语句组

（ 传统流程图表示） （N-S 流程图表示）

图3.5 当型循环结构流程图

（2）do …while 循环结构

（ 传统流程图表示） （N-S 流程图表示）

图3.6 直到型流程图

例3.1 画出求s=1+2+3+ … +100的传

统流程图和N-S 流程图。

３.２ C语言的基本语句

３.２.１表达式语句

C语言是一种表达式语言，所有的操作运算都是通过表达式来实现的。由表达式组成的语句称为表达式语句，它是由一个表达式后接一个分号组成。这里要特别强调，没有分号的不是语句。

１. 赋值语句

赋值语句由赋值表达式加一个分号组成。例如：i = 1 ;

２. 函数调用语句

函数调用语句由函数调用表达式后跟一个分号组成。例如：

strcpy( s1, "student", 4 );

printf("good afternoon\n " );

３. 空语句

空语句是只有一个分号而没有其他表达式的语句。例如：

；

它不产生任何操作运算，只作为形式上的语句，被填充在控制结构之中。

３.２.２复合语句

C语言还允许把一组语句放在一对花括号之中，称为复合语句。要特别强调一点，一个复合语句的后花括号之后不应再写分号。例如：

{

c = getchar();

b = b +

c ;

putchar();

}

３.２.３流程控制语句

选择型结构语句

循环控制结构语句

流程转向语句

……

３.３选择结构程序设计

在C语言中实现选择结构的语句有两大类：if语句和switch语句。

３.３.１if语句

（1）简单if语句

格式：if（表达式）语句;

功能：如果表达式的值为真，则执行其后的语句，否则不执行该语句。其N-S流程图如图3.9表示。

图3.9 简单if语句流程图

（2）基本if … else语句

格式：if（表达式）语句1; else 语句2;

功能：如果表达式值为真，则执行语句1，否则执行语句2。其执行过程如图3.10所示。

图3.10 基本if … else语句流程图

例3.3 从键盘输入任意一整数，求其绝对值并输出。

# include

{

int x;

printf(" please enter a number: "); scanf("%d",&x);

if(x<0)

x=-x;

else

x=x;

printf("number abs is d%",x);

}

（3）if语句的嵌套

当if语句中执行的语句又是if语句时，那么就构成了if语句的嵌套。其一般形式可以表示如下：

if（表达式）

if 语句1;

else 语句2;

else

if 语句3;

else 语句4;

在if语句的三种形式中，如果所要执行的语句超过一条必须用花括号括起来，构成一条复合语句，才能被完全执行。

例如：if(a>b)

{ a++;

b++; }

else

{ a=10;

b=100;

}

３.３.２ switch语句

一种用于多分支选择的语句——switch语句，用该语句编写的程序简洁、易懂。而且，其执行效率要比同样功能的阶梯式 if …else if …else语句要高的多。

１. switch语句的一般形式

switch语句的一般形式如下：

switch（表达式）

{

case 常量表达式1:语句组1;

case 常量表达式2:语句组2;

·

··

case 常量表达式n:语句组n;

default :语句组n+1;

}

２. switch语句的执行过程

系统首先计算“表达式”的值，并逐个与其后的“常量表达式”的值相比较，当“表达式”的值与某个“常量表达式”的值相等时，就以此作为程序执行的入口，执行switch结构中后面的各语句。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）。

例 3.6 用switch语句实现例３.４的功能。

# include

main()

{

int score;

printf("please input score(0-100)：");

scanf(" %d ",&score); /*从键盘输入学生成绩*/

switch(score/10);

{

case 10：

case 9：printf("excellent\n");break；

case 8：printf("good\n"); break；

case 7：printf("medium\n"); break；

case 6：printf("pass\n"); break；

default：printf("fail\n");

}

}

３.４循环结构程序设计

C语言提供了循环控制的三种语句：while语句、do…while循环语句和for循环语句。

３.４.１ while语句

while语句是一种条件循环结构，其控制结构如下：

while（条件表达式）

循环体

例3.7 计算并输出从1加到100的和：s = 1+2+3+┅100。

# include

main()

{

int sum = 0 , i = 1; /*设置和与循环变量*/ while(i<=100)

{ sum = sum+i;

i++;

}

printf(" Sum=%d ", sum);

}

程序执行结果如下：

The sum of 1 to 100 equals is：5050

３.４.２ do…while循环语句

do…while结构在C语言中用于实现“直到型”循环。其一般形式为：

do

循环体

while（条件表达式）；

例3.9 用do…while语句求1+2+3+…+100的和。

# include

main()

{

int i =1 , sum=0;

do

{ sum = sum+i;

i++;

}

while(i<=100);

printf("sum= %d",sum);

}

３.４.３for循环语句

for语句的使用最为灵活，既可以用于循环次数确定的情况，也可以用于循环次数未知的情况。

for语句的一般形式如下：

for（表达式1;表达式2;表达式3）

循环体

如图3.13所示，for语句的执行流程是：

例

子。

求一个整数n的所有因子可以采用穷举法，对1~ n的全部整数进行判断，凡是能够整除n的都是n的因子。由分析可知，这是一个已知循环次数的循环，因此可以使用for语句。

# include

main()

{

int n, k;

printf("Please input a positive integer：");

scanf(" %d ",&n);

printf(" Number %d Factors：",n);

for(k=1;k<=n;k++)

if(n%k= =0)

printf(" %d",k);

printf("\n");

}

程序某次的运行结果如下：

Please input a positive integer：36↙

Number 36 Factors：1 2 3 4 6 9 12 18 36

３.４.４循环嵌套

一个循环体内又可以包含另外一个完整的循环结构，从而构成多重循环结构，这就是循环的嵌套。

３.４.５ continue和break语句

１. continue语句

continue语句可以出现在循环体中，其作用是结束本次循环，但不退出循环结构。它跳过循环体中下面尚未执行的语句，直接

进行下一次是否执行循环的判定。

例3.12输出60~600之间所有不能被9整除的数。

# include

main()

{

int m;

for(m=60; m<=600 ; m++)

{

if(m%9= =0)

continue ;

printf("%d\n",m);

}

}

由这个程序可以看出，当某个自然数m 被9整除时，就利用 continue语句结束本次循环（其后的输出语句不执行），但不退出for循环结构，接着对下一个数进行判断。

２. break语句

break语句只能用在switch结构或循环结构，而不能用于其他结构。但用在循环结构中时，只能跳出（或终止）它所在的循环，

而不能同时跳出（或终止）多层循环。

本章小结

从程序执行的流程来看，程序可分为三种最基本的结构：顺序结构、分支结构以及循环结构。本章从学习程序的流程图画法入手系统的介绍了这三种基本结构。

程序中执行部分最基本的单位是语句。本章主要介绍了以下三种类型的语句：（1）表达式语句，任何表达式末尾加上分号即可构成表达式语句，常用的表达式语句为赋值语句。

（2）复合语句，由{}把多个语句括起来组成一个语句。复合语句被认为是单条语句，它可出现在所有允许出现语句的地方，如循环体等。

（3）控制语句，用于控制程序流程，由专门的语句定义符及所需的表达式组成。主要有条件判断执行语句，循环执行语句，转向语句等。

Ｃ语言提供了多种形式的条件语句以构成分支结构。

（1）if语句主要用于单向选择。

（2）if…else语句主要用于双向选择。

（3）if …else if…else语句和switch 语句用于多向选择。

这几种形式的条件语句一般来说是可以互相替代的。

Ｃ语言提供了三种循环语句。for语句主要用于给定循环变量初值、步长增量以及循环次数的循环结构。循环次数及控制条件要在循环过程中才能确定的循环可用while或do-while循环。三种循环语句可以相互嵌套组成多重循环。循环之间可以并列但不能交叉。可用转移语句把流程转出循环体外，但不能从外面转向循环体内。在循环程序中应避免出现死循环，即应保证循环变量的值在运行过程中可以得到修改，并使循环条件逐步变为假，从而结束循环。