2.1 顺序结构程序设计（课件）-《 C语言程序设计》同步教学（电子工业出版社）

第 2 章 简单程序设计之一 运算符和表达式 顺序结构程序设计 选择结构程序设计 简单循环结构程序设计 内容概述 教学目标 掌握常量与变量的定义和使用方法； 学会三种结构的简单程序设计； 从整体上把握和了解C程序的基本结构，对C语言程序开发设计有初步的感性认识。 C语言程序的控制结构 顺序结构 选择结构 循环结构 2.1 顺序结构程序设计 顺序结构程序设计就是根据问题要求设计的程序，其执行过程是按程序书写的顺序，从上到下，逐条语句顺序地执行，没有跳转，一直到最后一条语句，程序才算执行完毕，退出程序。 基本的算术运算符 运算符 名称 举例 说明 + 加法运算符 a+3 加法 - 减法运算符 c-4 减法 * 乘法运算符 a*3 乘法 / 除法运算符 c/d 除法 % 模运算符 e%4 求余数、取模 算术表达式和运算符的优先级与结合性 表达式是由常量、变量、函数和运算符组合起来的式子。 如： a + b (a * 2) / c (x + r) * 8 - (a + b) / 7 运算符的优先级和结合性 优先级 (从高到低) ( ) * / % + (加) – (减) 结合方向 + (加) – (减) * / %：从左向右 若在运算量两侧的运算符有相同的优先级，则按它们的结合方向顺序处理。 例: a  b / c – 1 + a – d e; 两点说明 两个整数相除，结果也为整数 直接舍去商的小数部分，而不会“四舍五入” 如果需要得到精确的运算结果，可以把其中一个操作数转换为浮点数。 举例：5/3(=1)、5.0/3(=1.66666…) 模运算符的两个操作数都必须是整数 举例：5%3(=2) 【例2.1】由键盘输入两个整数给变量a和b，输出a和b的和差积商及余数。 定义变量： int a,b； int sum, difference,product, quotient, remainder; 算法： sum=a+b; difference=a-b; product=a*b; quotient=a/b; remainder=a%b; #include "stdio.h" void main() { int a,b,sum, difference,product, quotient, remainder; printf("请输入a和b的值:"); scanf("%d%d",&a,&b); sum=a+b; difference=a-b; product=a*b; quotient=a/b; remainder=a%b; printf("和=%d,差=%d,积=%d,商=%d,余数=%d ",sum,difference,product,quotient,remainder); } 问题分4个步骤来处理： （1）输入两个整数给变量a和b； （2）输出a和b的值； （3）交换a和b的值； （4）输出a和b的值。 【例2.2】由键盘输入两个整数给变量a和b，然后输出a和b。在交换a和b的值后，再输出a和b，验证两个变量中的数值是否正确地进行了交换。 #include <stdio.h> void main() { int a,b,t; printf("Enter a and b: "); scanf("%d %d",&a,&b); /*输入两个整型变量a和b*/ printf("a=%d,b=%d ",a,b); /* 输出a和b的值 */ t=a; /* 交换a和b的值 */ a=b; b=t; printf("a=%d,b=%d ",a,b); /* 输出a和b的值 */ } 2.2.1关系运算符和关系表达式 关系运算：比较运算，比较两个操作数，看是否满足给定的关系。 如: a>3 为一比较运算， 若a=5，a>3 成立，结果为“真”； 否则，若a=1，a>3 不成立，结果为假。 在C语言中，用非零值表示真，零表示假。 表达式: a>3 称为关系表达式。 2.2 选择结构程序设计 C语言提供了六种关系运算符 <： 小于 ， 5<3, 3<5 <=： 小于等于，5<=3, 3<=5 >： 大于， 5>3， 3>5 >=： 大于等于，5 >=3, 3 >=5 ==： 等于， 5==3 !=： 不等于， 5!=3 关系运算符的优先次序 关系运算符优先级低于算术运算符。 c>a+b  c > (a+b) a+b==2*c  (a+b) == (2*c) 关系表达式 关系表达式: 用关系运算符将两个表达式连接起来的式子。 如: a>b a+b>b+c 关系表达式的值为1或0 1表示结果为真，也就是关系成立。 0表示结果为假，也就是关系不成立。 例 关系运算符 #include <stdio.h> int main() { int a, b, c; a = 5; b = 3; c = 4; printf("a>b: %d ", a>b); printf("a+b>b+c : %d ", a+b>b+c); printf("(a>b)>(b<c) : %d ", (a>b)>(b<c)); return(0); } 运行结果为: a>b: 1 a+b>b+c : 1 (a>b)>(b<c) : 0 ！：逻辑非，一元运算符 运算规则：取反，真 假，假 真 &&：逻辑与 。又称逻辑乘。 运算规则：两个操作数均为真，结果为真。 ||：逻辑或 。又称逻辑加。 运算规则：只要两个操作数有一个为真，结果为真。 2.2.2 逻辑运算符和逻辑表达式 逻辑运算符 用逻辑运算符将表达式连接起来的式子。其值是一个逻辑量“真”或“假”。 优先级 结合性 ！：自右向左 &&、||：自左向右 ！（非） 算术运算符 关系运算符 &&和 || 赋值运算符 高 低 逻辑表达式 注意:逻辑表达式的C语言编译系统在给出逻辑结果时，以数值1代表“真”，以0代表“假”；但是在判断一个量是否为“真”时，以非0代表“真”，以0代表“假”。 课堂练习4： 若x=3,y=7求逻辑表达式!(1<x)||2<9-y的值. ① 括号()优先级最高，先计算1<x，值：1； ② !优先级高于其它算符，计算!①，值：0 ③ -优先级高于其余算符，计算9-y，值：2 ④ <运算优先级高于逻辑或||,计算2<③,值：0 ⑤ ||最后运算，②||④，值：0 所以，表达式!(1<x)||2<9-y的值是0。 逻辑运算符特点 在逻辑表达式的求解中，并不是所有的逻辑运算符都被执行，只是在必须执行下一个逻辑运算符才能求出表达式的解时，才执行该运算符。例如: （1）a && b && c 求解方法：只有a为真（非0），才需要判断b的值，只有a和b都为真，才需要判断c的值。只要a为假，就不必判断b和c，运算立即中止。 例如: 若 a=0; b=1; c=2; 执行 d=a++&&b++&&- -c;之后,a,b,c,d的值各是什么? 运算结果: d=0,a=1,b=1,c=2 （2）a || b || c 求解方法：只要a为真（非0）,就不必判断b和c；只有a 为假，才判断b；a和b都为假，才判断c。 例如: 若 a=0; b=1; c=2; 执行 d=a++||b++||- -c; 后a,b,c,d的值各是什么? 运算结果: d=1,a=1,b=2,c=2 设a=5、b=3、c=2、d=1、x=1、y=1，求表达式(x=a<b)&&(y=c<d)的值及变量x和y的值。 分析：求表达式(x=a<b)&&(y=c<d)的值，首先计算表达式(x=a<b)的值，因为a<b为假，变量x的值为0，表达式(x=a<b)的值为假。对于运算符&&，当其左边的运算对象为0时，右边的表达式(y=c<d)不被执行，所示整个表达式的值为0，y的值不变。 2.2.3 if分支结构 用if语句可以构成分支结构。它根据给定的条件进行判断，以决定执行某个分支程序段。 if语句有三种基本形式： if if-else if-else-if 第一种形式为基本形式，形式为： 其语义是： 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。其过程可表示为右图。 if (表达式) 语句 【例2.3】由键盘输入两个不同的整数给变量a和b，然后输出a和b中较大的数。 #include <stdio.h> int main() { int a,b,max; printf("Input two numbers: "); scanf("%d%d", &a, &b); max=a; if (max<b) max=b; printf("max=%d ", max); return(0); } 运行结果为: Input two numbers: 5 12 max=12 第二种形式为: if-else if(表达式) 语句1； else 语句2； 其语义是： 如果表达式的值为真，则执行语句1，否则执行语句2 。 其执行过程可表示为下图。 【例】用if-else语句改写例2.3 #include <stdio.h> int main() { int a, b; printf("Input two numbers: "); scanf("%d%d", &a, &b); if(a>b) printf("max=%d ", a); else printf("max=%d ", b); return(0); } 运行结果为: Input two numbers: 5 12 max=12 复杂条件下的if条件结构 【例2.4】从键盘输入一个年份，判断是否闰年。 什么是闰年？ 复合条件可表示为： (year%4==0)&&(year%100!=0)||(year%400==0) 闰年是指能被4整除而不能被100整除，或能被400整除的年份。 void main() { int year; printf("请输入年份："); scanf("%d",&year); if((year%4==0)&&(year%100!=0)||(year%400==0)) printf("%d年是闰年 ",year); else printf("%d年不是闰年 ",year); } 第三种形式为: if-else-if 前两种形式的if语句一般都用于两个分支的情况。当有多个分支选择时，可采用if-else-if语句。 其语义是：依次判断表达式的值，当出现某个值为真时，则执行其对应的语句。然后跳到整个if语句之外继续执行程序。 如果所有的表达式均为假，则执行语句n。然后继续执行后续程序。 if(表达式1) 语句1； else if(表达式2) 语句2； else if(表达式3) 语句3； … else if(表达式m) 语句m； else 语句n； 一般形式为： 【例2.4】个人年收入低于5万元，可免个人所得税；年收入在5万～10万元之间，超过5万元的部分交5%的个人所得税；年收入在10万元以上则交总收入的7%的个人所得税。请编写一个程序，根据个人年收入计算个人所得税（精确到元）。 个人年收入和个人所得税分别用整型变量x、y保存。根据题意，个人所得税与个人年收入的关系可用一个分段函数表示： #include"stdio.h" void main() { int x,y; printf("请输入个人年收入："); scanf("%d",&x); /*输入个人年收入*/ if (x <=50 000) /*个人年收入低于5万元*/ y= 0; else if (x<=100 000) /*5万～10万元之间*/ y =(x-50 000)*5/100; else /*个人年收入高于10万元*/ y =x*7/100; printf("个人所得税=%d元 ",y); } 【例2.6】编写程序，对学生成绩进行等级评定。将成绩分为几个等级：0～59分为不及格，60～69分为及格，70～79分为中等，80～89分为良好，90～100分为优秀。要求输入一个成绩，输出其对应的等级。 将成绩分成几个区间判断 不及格 及格 中等 良好 优秀 因每个分数段之间没有交叉，可以用多分支的if-else if形式的语句来进行多次比较，确定其对应的等级。 #include"stdio.h" void main() { int score, grade; printf("请输入成绩："); scanf("%d",&score); /*输入成绩*/ if(score>89) /*90～100分，积点5*/ grade=5; else if(score>79) /*80～89分，积点4*/ grade=4; else if(score>69) /*70～79分，积点3*/ grade=3; else if(score>59) /*60～69分，积点2*/ grade=2; else /*59～0分，积点0*/ grade=0; printf("成绩%d的对应积点是%d ",score,grade); } 在使用if语句中还应注意以下问题 在三种形式的if语句中，在if关键字之后均为表达式。该表达式通常是逻辑表达式或关系表达式，但也可以是其它表达式，如赋值表达式等，甚至也可以是一个变量。 例如： if (a=5) 语句； if (b) 语句； 都是允许的。只要表达式的值为非0，即为“真”。 在if语句的三种形式中，所有的语句应为单个语句，如果要想在满足条件时执行一组(多个)语句，则必须把这一组语句用{}括起来组成一个复合语句。但要注意的是在}之后不能再加分号。 if (x>y) { x = x+5; y = y+10; } else { x = 10; y = 5; } 例如： 在if语句中，条件判断表达式必须用括号括起来，在语句之后必须加分号。 例如：if (b) 语句； 当if语句中的执行语句又是if语句时，则构成了if 语句嵌套的情形。 其一般形式可表示如下： if(表达式) if语句； 或者为 if(表达式) if语句； else if语句； 在嵌套内的if语句可能又是if-else型的，这将会出现多个if和多个else重叠的情况，这时要特别注意if和else的配对问题。 例如： if(表达式1) if(表达式2) 语句1； else 语句2； 其中的else究竟是与哪一个if配对呢? 应该理解为： if(表达式1) if(表达式2) 语句1； else 语句2； 还是应理解为： if(表达式1) if(表达式2) 语句1； else 语句2； 为了避免这种二义性，Ｃ语言规定，else 总是与它前面最近的if配对，因此对上述例子应按前一种情况理解。 if-else-if解决多分支问题 -----程序冗长而且可读性差 解决办法： ------switch开关语句 2.2.4 switch多分支结构 1、switch语句形式： switch （表达式） { case 常量1: 语句1； case 常量2: 语句2； case 常量3: 语句3； ....... case 常量n: 语句n； default : 语句n+1； } 根据表达式的不同值，选择不同的程序分支，又称开关语句。 数值型 或 字符型 常量表达式的值必须互不相同，否则执行时将出现矛盾，即同一个开关值，将对应多种执行方案。 千万不能接(；)号 2、语句执行流程： 指语句的最后一条是否为break 简单语句或复合语句 case语句出 现的次序并 不影响执行 结果。 break break 有 break 有 有 计算表达式 常量1 常量2 常量n = 语句1 … = = = 语句2 语句n 其它 = 语句n+1 值 void main() { int n; printf("请输入成绩："); scanf("%d",&n); switch ((int)(n/10)) { case 10: printf("成绩%d的等级为优秀 ",n); case 9: printf("成绩%d的等级为优秀 ",n); case 8: printf("成绩%d的等级为良好 ",n); case 7: printf("成绩%d的等级为中等 ",n); case 6: printf("成绩%d的等级为及格 ",n); default: printf("成绩%d的等级为不及格 ",n); } } 出错啦！？ 【例2.7】改写例2.6，用switch语句实现对学生成绩进行等级评定。 在“switch”语句中，“case 常量表达式”只相当于一个语句标号，表达式的值和某标号相等则转向该标号执行，但不能在执行完该标号的语句后自动跳出整个switch 语句，因此会继续执行所有后面语句的情况。 为此，Ｃ语言提供了一种break语句，其功能是可以跳出它所在的switch语句。 将上面的例2.7修改如下： void main() { int n; printf("请输入成绩："); scanf("%d",&n); switch ((int)(n/10)) { case 10: printf("成绩%d的等级为优秀 ",n);break; case 9: printf("成绩%d的等级为优秀 ",n); break; case 8: printf("成绩%d的等级为良好 ",n); break; case 7: printf("成绩%d的等级为中等 ",n); break; case 6: printf("成绩%d的等级为及格 ",n); break; default: printf("成绩%d的等级为不及格 ",n); } } 使用switch语句时还应注意以下几点 switch后面圆括号内表达式的值和case语句中常量表达式的值，都必须是整型的、枚举型的或字符型的，不允许是浮点型的。在case后的各常量表达式的值不能相同。 每个case子句既可以是一条语句，也可以是多条语句。当是多条语句时，不需要用花括号括起来。 各个case子句和default子句的先后顺序可以变动，而不会影响程序执行结果。 default子句可以省略不用。 多个case的后面可以共用一组执行语句 。如例2.7中等级为优秀的判断程序可改为： switch((int)(n/10)) { case 10: case 9: printf("成绩%d的等级为优秀 "); break; … } $$