《跟我一起学C语言》第三章:c语言程序设计初步

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第三章: Ｃ语言程序设计初步

Ｃ语言程序设计

本课介绍Ｃ语言程序设计的基本方法和基本的程序语句。
从程序流程的角度来看，程序可以分为三种基本结构， 即顺序结构、分支结构、循环结构。 这三种基本结构可以组成所有的各种复杂程序。Ｃ语言提供了多种语句来实现这些程序结构。 本章介绍这些基本语句及其应用，使读者对Ｃ程序有一个初步的认识， 为后面各章的学习打下基础。

Ｃ程序的语句

Ｃ程序的执行部分是由语句组成的。 程序的功能也是由执行语句实现的。
C语句可分为以下五类：
1.表达式语句
2.函数调用语句
3.控制语句
4.复合语句
5.空语句

1.表达式语句

表达式语句由表达式加上分号“；”组成。其一般形式为： 表达式； 执行表达式语句就是计算表达式的值。例如： x=y+z; 赋值语句y+z; 加法运算语句，但计算结果不能保留，无实际意义i++; 自增1语句，i值增1

2.函数调用语句

由函数名、实际参数加上分号“；”组成。其一般形式为： 函数名(实际参数表)； 执行函数语句就是调用函数体并把实际参数赋予函数定义中的形式参数，然后执行被调函数体中的语句，求取函数值。(在第五章函数中再详细介绍)例如printf("C Program");调用库函数，输出字符串。

3.控制语句

控制语句用于控制程序的流程， 以实现程序的各种结构方式。
它们由特定的语句定义符组成。Ｃ语言有九种控制语句。 可分成以下三类：
(1) 条件判断语句
　　if语句，switch语句
(2) 循环执行语句
　　do while语句，while语句，for语句
(3) 转向语句
　　break语句，goto语句，continue语句，return语句

4.复合语句

把多个语句用括号{}括起来组成的一个语句称复合语句。 在程序中应把复合语句看成是单条语句，而不是多条语句，例如
{
x=y+z;
a=b+c;
printf(“%d%d”，x，a)；
}
是一条复合语句。复合语句内的各条语句都必须以分号“;”结尾，在括号“}”外不能加分号。

5.空语句

只有分号“；”组成的语句称为空语句。 空语句是什么也不执行的语句。在程序中空语句可用来作空循环体。例如 while(getchar()!='\n'); 本语句的功能是，只要从键盘输入的字符不是回车则重新输入。这里的循环体为空语句。

赋值语句

赋值语句是由赋值表达式再加上分号构成的表达式语句。 其一般形式为： 变量=表达式; 赋值语句的功能和特点都与赋值表达式相同。 它是程序中使用最多的语句之一。 在赋值语句的使用中需要注意以下几点：

1.由于在赋值符“=”右边的表达式也可以又是一个赋值表达式，因此，下述形式 变量=(变量=表达式); 是成立的，从而形成嵌套的情形。其展开之后的一般形式为： 变量=变量=…=表达式;
例如：
a=b=c=d=e=5;按照赋值运算符的右接合性，因此实际上等效于：
e=5;
d=e;
c=d;
b=c;
a=b;
2.注意在变量说明中给变量赋初值和赋值语句的区别。给变量赋初值是变量说明的一部分，赋初值后的变量与其后的其它同类变量之间仍必须用逗号间隔，而赋值语句则必须用分号结尾。
3.在变量说明中，不允许连续给多个变量赋初值。 如下述说明是错误的： int a=b=c=5 必须写为 int a=5,b=5,c=5; 而赋值语句允许连续赋值
4.注意赋值表达式和赋值语句的区别。赋值表达式是一种表达式，它可以出现在任何允许表达式出现的地方，而赋值语句则不能。
下述语句是合法的： if((x=y+5)>0) z=x; 语句的功能是，若表达式x=y+5大于0则z=x。下述语句是非法的： if((x=y+5;)>0) z=x; 因为=y+5;是语句，不能出现在表达式中。

数据输出语句

本小节介绍的是向标准输出设备显示器输出数据的语句。在Ｃ语言中，所有的数据输入／输出都是由库函数完成的。 因此都是函数语句。本小节先介绍printf函数和putchar函数。printf函数printf函数称为格式输出函数，其关键字最末一个字母f即为“格式”(format)之意。其功能是按用户指定的格式， 把指定的数据显示到显示器屏幕上。在前面的例题中我们已多次使用过这个函数。

一、printf函数调用的一般形式

printf函数是一个标准库函数，它的函数原型在头文件“stdio.h”中。但作为一个特例，不要求在使用 printf 函数之前必须包含stdio.h文件。printf函数调用的一般形式为： printf(“格式控制字符串”，输出表列)其中格式控制字符串用于指定输出格式。 格式控制串可由格式字符串和非格式字符串两种组成。格式字符串是以%开头的字符串，在%后面跟有各种格式字符，以说明输出数据的类型、形式、长度、小数位数等。如“%d”表示按十进制整型输出，“%ld”表示按十进制长整型输出，“%c”表示按字符型输出等。后面将专门给予讨论。

非格式字符串在输出时原样照印，在显示中起提示作用。 输出表列中给出了各个输出项， 要求格式字符串和各输出项在数量和类型上应该一一对应。
<font color="#009900">void main()
{
int a=88,b=89;
printf("%d %d\n",a,b);
printf("%d,%d\n",a,b);
printf("%c,%c\n",a,b);
printf("a=%d,b=%d",a,b);
}
a(b=5)由于3>5不成立，故其值为假，即为0。
<font color="#009900">void main(){
char c='k';
int i=1,j=2,k=3;
float x=3e+5,y=0.85;
printf("%d,%d\n",'a'+5=k+1);
printf("%d,%d\n",12也为真，相与的结果也为真。
2.或运算||参与运算的两个量只要有一个为真，结果就为真。 两个量都为假时，结果为假。例如：5>0||5>8,由于5>0为真，相或的结果也就为真
3.非运算!参与运算量为真时，结果为假；参与运算量为假时，结果为真。
例如：!(5>0)的结果为假。
虽然Ｃ编译在给出逻辑运算值时，以“1”代表“真”，“0 ”代表“假”。 但反过来在判断一个量是为“真”还是为“假”时，以“0”代表“假”，以非“0”的数值作为“真”。例如：由于5和3均为非“0”因此5&&3的值为“真”，即为1。
又如：5||0的值为“真”，即为1。
逻辑表达式逻辑表达式的一般形式为： 表达式 逻辑运算符 表达式 其中的表达式可以又是逻辑表达式，从而组成了嵌套的情形。例如：(a&&b)&&c根据逻辑运算符的左结合性，上式也可写为： a&&b&&c 逻辑表达式的值是式中各种逻辑运算的最后值，以“1”和“0”分别代表“真”和“假”。
<font color="#009900">void main(){
char c='k';
int i=1,j=2,k=3;
float x=3e+5,y=0.85;
printf("%d,%d\n",!x*!y,!!!x);
printf("%d,%d\n",x||i&&j-3,ib为真，则把a赋予max，否则把b 赋予max。
使用条件表达式时，还应注意以下几点：
1. 条件运算符的运算优先级低于关系运算符和算术运算符，但高于赋值符。因此 max=(a>b)?a:b可以去掉括号而写为 max=a>b?a:b
2. 条件运算符?和：是一对运算符，不能分开单独使用。
3. 条件运算符的结合方向是自右至左。
例如：
a>b?a:c>d?c:d应理解为
a>b?a:(c>d?c:d) 这也就是条件表达式嵌套的情形，即其中的表达式3又是一个条
件表达式。
void main(){
int a,b,max;
printf("\n input two numbers: ");
scanf("%d%d",&a,&b);
printf("max=%d",a>b?a:b);
}
用条件表达式对上例重新编程，输出两个数中的大数。

ｓｗｉｔｃｈ语句

Ｃ语言还提供了另一种用于多分支选择的switch语句， 其一般形式为：
switch(表达式){
case常量表达式1: 语句1;
case常量表达式2: 语句2;
…
case常量表达式n: 语句n;
default : 语句n+1;
}
其语义是：计算表达式的值。 并逐个与其后的常量表达式值相比较，当表达式的值与某个常量表达式的值相等时， 即执行其后的语句，然后不再进行判断，继续执行后面所有case后的语句。 如表达式的值与所有case后的常量表达式均不相同时，则执行default后的语句。
void main(){
int a;
printf("input integer number: ");
scanf("%d",&a);
switch (a){
case 1:printf("Monday\n");
case 2:printf("Tuesday\n");
case 3:printf("Wednesday\n");
case 4:printf("Thursday\n");
case 5:printf("Friday\n");
case 6:printf("Saturday\n");
case 7:printf("Sunday\n");
default:printf("error\n");
}
}

本程序是要求输入一个数字，输出一个英文单词。但是当输入3之后，却执行了case3以及以后的所有语句，输出了Wednesday 及以后的所有单词。这当然是不希望的。为什么会出现这种情况呢?这恰恰反应了switch语句的一个特点。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，所以出现了继续执行所有后面case语句的情况。 这是与前面介绍的if语句完全不同的，应特别注意。为了避免上述情况， Ｃ语言还提供了一种break语句，专用于跳出switch语句，break 语句只有关键字break，没有参数。在后面还将详细介绍。修改例题的程序，在每一case语句之后增加break 语句， 使每一次执行之后均可跳出switch语句，从而避免输出不应有的结果。
void main(){
int a;
printf("input integer number: ");
scanf("%d",&a);
switch (a){
case 1:printf("Monday\n");break;
case 2:printf("Tuesday\n"); break;
case 3:printf("Wednesday\n");break;
case 4:printf("Thursday\n");break;
case 5:printf("Friday\n");break;
case 6:printf("Saturday\n");break;
case 7:printf("Sunday\n");break;
default:printf("error\n");
}
}
在使用switch语句时还应注意以下几点：
1.在case后的各常量表达式的值不能相同，否则会出现错误。
2.在case后，允许有多个语句，可以不用{}括起来。
3.各case和default子句的先后顺序可以变动，而不会影响程序执行结果。
4.default子句可以省略不用。程序举例
输入三个整数，输出最大数和最小数。
void main(){
int a,b,c,max,min;
printf("input three numbers: ");
scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);
if(a>b)
{max=a;min=b;}
else
{max=b;min=a;}
if(maxc)
min=c;
printf("max=%d\nmin=%d",max,min);
}
<p>本程序中，首先比较输入的a,b的大小，并把大数装入max， 小数装入min中，然后再与c比较，若max小于c，则把c赋予max；如果c小于min，则把c赋予min。因此max内总是最大数，而min内总是最小数。最后输出max和min的值即可。 计算器程序。用户输入运算数和四则运算符， 输出计算结果。
void main(){
float a,b,s;
char c;
printf("input expression: a+(-,*,/)b \n");
scanf("%f%c%f",&a,&c,&b);
switch(c){
case '+': printf("%f\n",a+b);break;
case '-': printf("%f\n",a-b);break;
case '*': printf("%f\n",a*b);break;
case '/': printf("%f\n",a/b);break;
default: printf("input error\n");
}
}

本例可用于四则运算求值。switch语句用于判断运算符， 然后输出运算值。当输入运算符不是+,-,*,/时给出错误提示。

循环结构程序

循环结构是程序中一种很重要的结构。其特点是， 在给定条件成立时，反复执行某程序段，直到条件不成立为止。 给定的条件称为循环条件，反复执行的程序段称为循环体。 Ｃ语言提供了多种循环语句，可以组成各种不同形式的循环结构。

ｗｈｉｌｅ语句

while语句的一般形式为： while(表达式)语句； 其中表达式是循环条件，语句为循环体。
while语句的语义是：计算表达式的值，当值为真(非0)时， 执行循环体语句。其执行过程可用图3—4表示。 统计从键盘输入一行字符的个数。
#include
void main(){
int n=0;
printf("input a string:\n");
while(getchar()!='\n') n++;
printf("%d",n);
}
本例程序中的循环条件为getchar()!='\n',其意义是， 只要从键盘输入的字符不是回车就继续循环。循环体n++完成对输入字符个数计数。从而程序实现了对输入一行字符的字符个数计数。
使用while语句应注意以下几点：
1.while语句中的表达式一般是关系表达或逻辑表达式，只要表达式的值为真(非0)即可继续循环。
void main(){
int a=0,n;
printf("\n input n: ");
scanf("%d",&n);
while (n--)
printf("%d ",a++*2);
}
本例程序将执行n次循环，每执行一次，n值减1。循环体输出表达式a++*2的值。该表达式等效于(a*2；a++)
2.循环体如包括有一个以上的语句，则必须用{}括起来， 组成复合语句。
3.应注意循环条件的选择以避免死循环。
void main(){
int a,n=0;
while(a=5)
printf("%d ",n++);
}
本例中while语句的循环条件为赋值表达式a=5， 因此该表达式的值永远为真，而循环体中又没有其它中止循环的手段， 因此该循环将无休止地进行下去，形成死循环。4.允许while语句的循环体又是while语句，从而形成双重循环。

ｄｏ－ｗｈｉｌｅ语句

do-while语句的一般形式为：
do
语句；
while(表达式)；
其中语句是循环体，表达式是循环条件。
do-while语句的语义是：
先执行循环体语句一次， 再判别表达式的值，若为真(非0)则继续循环，否则终止循环。
do-while语句和while语句的区别在于do-while是先执行后判断，因此do-while至少要执行一次循环体。而while是先判断后执行，如果条件不满足，则一次循环体语句也不执行。
while语句和do-while语句一般都可以相互改写。
void main(){
int a=0,n;
printf("\n input n: ");
scanf("%d",&n);
do printf("%d ",a++*2);
while (--n);
}

在本例中，循环条件改为--n，否则将多执行一次循环。这是由于先执行后判断而造成的。
对于do-while语句还应注意以下几点：
1.在if语句，while语句中， 表达式后面都不能加分号， 而在 do-while语句的表达式后面则必须加分号。
2.do-while语句也可以组成多重循环，而且也可以和while语句相互嵌套。
3.在do和while之间的循环体由多个语句组成时，也必须用{}括起来组成一个复合语句。
4.do-while和while语句相互替换时，要注意修改循环控制条件。

ｆｏｒ语句

for语句是Ｃ语言所提供的功能更强，使用更广泛的一种循环语句。其一般形式为：
for(表达式1；表达式2；表达3)
语句；
表达式1　通常用来给循环变量赋初值，一般是赋值表达式。也允许在for语句外给循环变量赋初值，此时可以省略该表达式。
表达式2　通常是循环条件，一般为关系表达式或逻辑表达式。
表达式3　通常可用来修改循环变量的值，一般是赋值语句。
这三个表达式都可以是逗号表达式， 即每个表达式都可由多个表达式组成。三个表达式都是任选项，都可以省略。
一般形式中的“语句”即为循环体语句。for语句的语义是：
1.首先计算表达式1的值。
2.再计算表达式2的值，若值为真(非0)则执行循环体一次， 否则跳出循环。
3.然后再计算表达式3的值，转回第2步重复执行。在整个for循环过程中，表达式1只计算一次，表达式2和表达式，3则可能计算多次。循环体可能多次执行，也可能一次都不执行。for 语句的执行过程如图所示。
void main(){
int n,s=0;
for(n=1;n0;a++,n--)
printf("%d ",a*2);
本例的for语句中，表达式1已省去，循环变量的初值在for语句之前由scanf语句取得，表达式3是一个逗号表达式，由a++，n-- 两个表达式组成。每循环一次a自增1，n自减1。a的变化使输出的偶数递增，n的变化控制循次数。
在使用for语句中要注意以下几点
1.for语句中的各表达式都可省略，但分号间隔符不能少。如：for(；表达式；表达式)省去了表达式1。for(表达式；；表达式)省去了表达式2。
for(表达式；表达式；)省去了表达式3。for(；；)省去了全部表达式。
2.在循环变量已赋初值时，可省去表达式1，如例3.27即属于这种情形。如省去表达式2或表达式3则将造成无限循环， 这时应在循环体内设法结束循环。例题即属于此情况。
void main(){
int a=0,n;
printf("\n input n: ");
scanf("%d",&n);
for(;n>0;)
{ a++;n--;
printf("%d ",a*2);
}
}
本例中省略了表达式1和表达式3，由循环体内的n--语句进行循环变量n的递减，以控制循环次数。
void main(){
int a=0,n;
printf("\n input n: ");
scanf("%d",&n);
for(;;){
a++;n--;
printf("%d ",a*2);
if(n==0)break;
}
}
本例中for语句的表达式全部省去。由循环体中的语句实现循环变量的递减和循环条件的判断。当n值为0时，由break语句中止循环，转去执行for以后的程序。在此情况下，for语句已等效于while( 1)语句。如在循环体中没有相应的控制手段，则造成死循环。
3.循环体可以是空语句。
#include"stdio.h"
void main(){
int n=0;
printf("input a string:\n");
for(;getchar()!='\n';n++);
printf("%d",n);
}
本例中，省去了for语句的表达式1，表达式3也不是用来修改循环变量，而是用作输入字符的计数。这样， 就把本应在循环体中完成的计数放在表达式中完成了。因此循环体是空语句。应注意的是，空语句后的分号不可少，如缺少此分号，则把后面的printf 语句当成循环体来执行。反过来说，如循环体不为空语句时， 决不能在表达式的括号后加分号， 这样又会认为循环体是空语句而不能反复执行。这些都是编程中常见的错误，要十分注意。
4.for语句也可与while,do-while语句相互嵌套，构成多重循环。以下形成都合法的嵌套。
(1)for(){…
　　while()
　　　{…}
　　…
　　　　}
(2)do{
　　　…
　　for()
　　　{…}
　　…
　　}while();
(3)while(){
　　　　　　…
　　　　　　for()
　　　　　　　{…}
　　　　　　…
　　　　　}
(4)for(){
　　　　…
　　　　for(){
　　　　…
　　　　　}
　　　　}
<font color="#009900">void main(){
int i,j,k;
for(i=1;i