圖3-12 開關分支的流程圖
【例3-11】根據學生成績的等級打印出分數段。
具體的程序如下：
main（ ）
{ char grade;
printf（"input the grade（A,B,C,D,D）:"）;
scanf（" % c",& grade）;
switch（trade）
{case'A':printf（"90-100 \ n"）;break;
case'B':printf（"80-89 \ n"）;break;
case'C':printf（"70-79 \ n"）;break;
case'D':printf（"60-69 \ n"）;break;
case'E':printf（"0-59 \ n"）;break;
default:printf（"error \ n"）;
}
}
在使用switch-case分支時，應注意以下幾點：
（1）switch後麵的表達式可以是整型、字符型或枚舉類型表達式。
（2）case後麵的判斷值要求是一個整常量表達式，它可以是一個整數、字符常量、枚舉常量或整常量表達式。
（3）各分支語句組中的break語句使控製退出switch結構。若沒有break語句，則程序將繼續執行下麵一個case中的語句組。例如：
switch（表達式C）
｛
case 'a':
x++；
case'b'
x+ +
default：
total+ +；
｝
在此開關分支語句中，若表達式C的取值是'a'，則三個分支都執行，若C的取值是'b'，則隻執行最後兩個分支（即x+ +和total+ +），若C的取值既不是'a'也不是'b'，則隻執行total + +。
（4）在開關分支結構中，各個case及default（default）之後有break語句時）的次序是任意的，但各case後的判斷值必須不同。
（5）在開關分支中，default部分不是必須的，如果沒有default部分，則當表達式的值與各case的判斷值都不一致時，則程序不執行該結構中的任何部分。例如：
switch（表達式C）
｛
case 0
x+ =2；
break；
case 1：
y+ =2；
break；
case2：
z+ =2
break；
｝
當C的值既不是0也不是1或2時，則程序不執行該開關分支中的任何語句。為了使程序能進行錯誤檢查或邏輯檢查，應該使用default分支。例如：
switch（ch）
｛
case 'x'：printf（"YES
"）；
break；
case' y'：printf（"NO
"）；
break；
｝
當ch的值是其他字符時，就會什麼都不輸出。如果加上default分支，且在default分支中輸出一定的提示信息，那麼，遇到default分支時，就可輸出提示信息。
增加default分支會給邏輯檢查帶來很多方便。例如，如果用switch語句來處理數目固定的條件，而且認為這些條件之外的值都屬於邏輯錯誤，則可以增加一個default分支來識別邏輯錯誤。
（6）盡管最後一個分支之後的break語句可以省略，但我們推薦保留它。在最後一個分支之後有break語句是程序設計的好習慣。因為你寫的程序要被你自己或他人維護，例如要在最後一個分支之後增加幾個case分支，如果沒有注意到最後一個分支之後沒有break語句，則原來的最後一個分支就會受新增分支的幹擾而失效。
（7）在switch分支結構中，如果對表達式的多個取值都執行相同的語句組時，則對應的多個case可共同使用同一個語句組。例如在下麵的程序段中，case1、case2和case3均共用case3的語句。
switch（grade）
｛case'A'：
case 'B'：
case 'C'：printf（"pass!
"）；break；/ *前三個月case共用一個printf語句。* /
case 'D'：printf（"NO pass! \ n"）；break；
default：printf（"error
"）；break；
｝
3.3.6 條件分支程序設計舉例
本小節通過一些實例來進一步說明分支程序設計的方法。
【例3-12】有兩個圓台，圓心的坐標分別是（3，3）、（-3，-3），各圓台的半徑均為1.5，高度分別為10米和5米，圓台以外的地麵的高度均為0米。輸入一個坐標，求此處的高度。
算法設計：判斷輸入的坐標是否在某一個圓台的範圍之內。若在第一個圓台（3，3）之內，則認為此處的高度是10米；在第二個圓台內，認為此處的高度是5米；否則，認為此處的高度是0米。其程序如下：
# include < stdio.h >
# include
main（）
{float x,y,dist1,dist2;
printf（"input the coordinate:"）;
scanf（" % f% f,& x,& y）;
dist1 =pow（（x -3） * （x -3） + （y -3） * （y -3）,0.5）;
dist2 =pow（（x +3） * （x +3） + （y +3） * （y +3）,0.5）;
if（dist1 < =1.5）
printf（"height=10\ n"）;
else if（dist2 < =1.5）
printf（"height = 5\ n"）;
else
printf（"height = 0 \ n"）;
}
執行結果：
input the coordinate：21＜CR＞
height=0
input the coordinate：32＜CR＞
height=10
input the coordinate：-3-1.5＜CR＞
height=5
【例3-13】請編寫求解一元二次方程根的程序。
算法設計：對於一元二次方程ax2+bx+c=0，輸入a、b、c三個係數後，首先應該判斷：若a等於零，則將方程當作一次方程求解，否則，求解二次方程，具體方法是根據b2-4ac的值大於0，小於0，等於0分別求解。可見整個求解過程將使用一個多重嵌套的if語句。
main（）
{
float a,b,cp,rpart,ipart,x1,x2; / * 定義實型變量名 * /
printf（" \ n Enter a,b,c,:"）; / * 輸入方程的係數 * /
scanf（" % f% f% f,&a,&b,&c）;
if（a= = 0） / * 等於零，則方程為一次方程 * /
{
if（b = =0） / * 判斷b是否等於0 * /
printf（" \ n a,b,c are illegal !"）;
else
{
x1=- c / b;
printf（"There is one root: x = % f",x1）;
}
} / * 此方程是一個二次方程 * /
else
{
p =b * b - 4 * a * c;
if（p > = 0）
if（p= = 0）
{
x1 =-b / （2 * a）;
printf（"double root x = % f",x1）;
}
else
{
x1= -b （2 * a）+sqrt（p） / （2 * a）;
x2= -b/（2 * a）-sqrt（p） / （2 * a）;
printf（" \ n x1 = % f x2 = % f",x1,x2）;
}
else
{
rpart = -b / （2 * a）;
ipart= sqrt（-p） / （2 * a）;
printf（" \ n bas has comphex roots:"）;
printf（"
x1 = % f + % fi",rpart,ipart）;
printf（"
x2 = % f - % fi",rpart,ipart）;
}
}
}
【例3-14】請用switch結構和if-else結構分別編製某運輸公司計算運費的程序。運行程序時，用戶輸入運輸距離和運量，程序將給出單價和總金額。
收費標準為：s<500km時沒有優惠，單價為5元/（噸·公裏）；500km≤s＜1000km優惠2％；1000km≤s＜2000km優惠5％；2000km≤s＜3000km優惠8％；3000km≤s優惠10％。
其程序如下:
# include < stdio.h >
main（）
{int distance,ton,grade;
float unit_price,total_price;
printf（"input the distance and weight:"）;
scanf（" % d% d,& distance,& 100）;
grade = distance/500;
switch（grade）
{
case 0:unit_price=5;break;
case 1:unit_price=5*0.98;break;
case 2:
case 3:unit_price=5*0.95;break;
case 4:
case 5:unit_price=5 *0.92;break;
default:unit_price=5*0.9;break;
}
total_price=unit_price*ton*distance;
printf（"the unit price is % .3f.
the total price is %.3f n",unit_price,total_price）;
}
此例用了switch結構的分支，當然也可以用如下的if-else分支代替switch：
if（distance<500）
unit_price=5;
else if（distance>=500&distance<1000）
unit_price=5*0.98;
else if（distance>=1000&&distance<2000）
unit_price=5*0.95;
else if（distance>=2000&&distance<3000）
unit_price=5*0.92;
else unit_price=5*0.9;
【例3-15】寫程序，判斷某一年是否閏年。
在本例中，以變量leap代表是否閏年。如果是閏年，令leap=1。非閏年，leap=0。最後判斷leap是否為1（真）；若是，則輸出“閏年”信息。
程序如下：
main（）
{
int year,leap;
scanf（"%d",&year）;
if（year%4 = = 0）
{if（year%100 = =0）
{if（year%400 = =0）
leap = 1;
else leap = 0;}
else
leap = 1;}
else
leap = 0;
if（leap）
printf（"%d is",year）；
else
printf（"%d is not",year）;
printf（"a leap year
"）；
}
運行情況如下：
（1）2001
2001 is not a leap year
（2）2004
2004 is a leap year
也可以用一個邏輯表達式包含所有的閏年條件，將例子中的if語句用下麵的if語句來代替：
if（（year %4 = = 0 && year %100 ! = 0）| |（year % 400 = = 0）） leap = 1;
else leap = 0;
3.4 循環結構程序設計
循環結構是結構化程序設計的基本結構之一，其應用相當廣泛，幾乎所有的應用程序都會用到循環結構。C語言提供了while、do-while和for三種語言來實現循環，下麵分別介紹這三種語言。
3.4.1 while語句
用while語句實現當型循環結構。其算法描述如圖3-13所示。
圖3-13 while的算法描述
其程序形式如下：
while（條件表達式C）
｛
程序段S；
｝
當C取值非0時（即邏輯值為“真”），則執行程序段S，否則跳出循環。程序段S可以是單個語句、空語句或複合語句，稱之為循環體。
【例3-16】使用while循環求兩個正整數的最小公倍數。
其程序如下：
# include < stdio.h >
main（）
{int m,n,result;
printf（"input two integers:"）;
scanf（" % d% d",& m,& n）;
result=m while（ !（result % m= =0& &result % n= =0））
result+ +;
printf（"the lease common multiple of m and n is % d \ n",reault）;
}
注意到執行while循環時，是先對條件進行判斷，滿足條件（邏輯值為“真”）則執行循環體，否則跳出循環，這與do-while循環的執行方式是不同的。下麵介紹do-while循環的使用。
3.4.2 do-while語句
do-while語句用於實現直到型循環結構，其算法描述如圖3-14所示。
圖3-14 do-while循環
其程序形式如下：
do｛
程序段S；
｝
while（條件表達式C）；
程序段S是循環體，它可以是單個語句、空語句或複合語句。
從流程圖中可以看出，do-while循環的執行流程是先執行循環體，再計算表達式C，然後判斷它是否非0，如果非0，則返回重新執行循環體，否則結束循環。所以do-while循環是先執行一次循環體，再判斷是否繼續循環。
【例3-17】使用do-while循環求兩個正整數的最小公倍數。
其程序如下：
# include < stdio.h >
main（）
{int m,n,result;
printf（"input two integers:"）;
scanf（"% d % d,& m,& n）;
result =m > n? m:n;
result - -;
do{
result+ +;
{while（result % m!=0||result % n!=0）;
printf（"the lease sommon multiple of m and n is % d \ n",result）;
}
對比使用while循環和do-while循環求解同樣的問題可以看出，其不同之處主要在對初值的處理上。使用do-while語句時，應該注意以下幾點：
（1）在do-while循環中，while（c）之後的分號（；）不要忘掉。（在while循環中，while（c）之後是沒有分號的。）
（2）在do-while循環中，不管循環體是否為單一語句，習慣上都用花括號把它括起來，並把“while（c）；”直接寫在“｜”的後麵，以免把“while（c）：”部分誤認為是一個新的while循環的開始。
【例3-18】用do-while語句求。
程序如下：
main（）
{
int i,sum=0;
i=1;
do
{sum=sum+i;
i++;
}
while （i<=100）;
printf（"%d",sum）;
}
可以看到，對同一個問題可以用while語句處理，也可以用do-while語句處理。do-while結構可以轉換成while結構。可見，do-while結構是由一個語句加一個while結構構成的。
在一般情況下，用while語句和用do-while語句處理同一問題時，若二者的循環體部分是一樣的，它們的結果也一樣。但在while後麵的表達式一開始就為假（0值）時，兩種循環的結果是不同的。
【例3-19】while和do-while循環的比較。
（1）main（） （2）main（）
{int sum=0,i; {int sum=0,i;
scanf（"%d",&i）; scanf（"%d",&i）;
while（i<=10） do
{sum=sum+i; {sum=sum+i;
i++; i++;
} }
while（i<=10）;
printf（"%d",sum）; printf（"%d",sum）;
} }
運行情況如下： 運行情況如下：
1↙ 1↙
55 55
可以看到：當輸入i的值小於或等於10時，二者得到結果相同。而當i＞10時，二者結果就不同了。這是因為此時對while循環來說，一次也不執行循環體（表達式“i＜＝10”為假），而對do-while循環來說則要執行一次循環體。可以得到結論：當while後麵的表達式的第一次的值為“真”時，兩種循環得到的結果相同。否則，二者結果不相同（指二者具有相同的循環體的情況）。
還要注意一點：do-while循環是先執行循環體語句，後判斷表達式，從這點來說，它類似於直到型循環，但它與其他語言中的until型循環（不同，do-while循環是當表達式為真時反複執行循環體，表達式為假時結束循環。而典型的until（直到型）循環結構則是表達式為真時結束循環。
3.4.3 for語句
循環結構中，for語句的功能比while語句更強，使用也更為靈活方便。原則上，所有的while循環都可以用for循環來替代。for循環的處理流程如圖3-15所示。
圖3-15 for循環
程序形式為：
for（語句S1；條件表達式C；語句S2）
｛
程序段S；
｝
語句S1、S2，條件表達式C的作用各不相同。原則上說，S1和S2可以是一般的語句，但實際上S1常常是一個在初次進入循環之前給某些變量賦值的表達式，也叫初值表達式；S2常常是一個在每次執行循環體後對某些變量進行修改的表達式，也叫修改表達式。條件表達式C用於指定循環條件，其作用同while語句中的表達式C相同，它通常是關係表達式或邏輯表達式。S1、S2、C中的任何一個均可省略，但其後麵的分號決不能省略。如果省略C，則循環條件將恒為“真”。例如：
for（：：）
｛
…
}
上述結構是下一個無限循環，需要通過其他手段（比如break語句）結束循環。
程序段S是循環體，它可以是單個語句、空語句或複合語句，如果是單個語句或空語句，可以省去花括號。如果循環體是由多個語句組成，則必須用花括號括起來。
for循環的執行流程如下：
（1）執行語句S1。
（2）計算機表達式C，判斷其值，若為“真”（即非0），則執行（3）；若為“假”（即0），則結束循環。
（3）執行循環體S。
（4）執行語句S2。
（5）重複執行（2）。
【例3-20】利用for循環計算：12+22+32+42+…202
其程序如下：
# # include < stdio.h >
main（）
{int k;
lont result=0;
for（k=1;k< =20;k+ +）
result+ =k * k;
printf（"the result: %ld \ n",result）;
}
for循環語句和與之等價的while循環語句的對應關係如下：
for語句 對應的while語句
for（S1；C；S2） S1；
｛
S； while（C）
{
｝ S；
S2
｝
3.4.4 三種循環的比較
C語言提供的三種循環語句可以用來處理同一問題，一般情況下可以互換。但其功能和靈活程度不同，對這三種循環的比較如下：
（1）for語句功能最強，最方便靈活，使用最多，任何循環都可以用for實現。while和do-while用的最少（但這並非它沒用，對某種情況它還是很有價值的）。
（2）while和do-while的循環變量初始化是在循環語句之前完成，而for語句循環變量的初始化是在for中的S1語句（常常是一個表達式）中實現。
（3）for循環中的第一個和第三個語句（S1、S2）可以是逗號表達式，這是for語句的一個很有用的特性。它擴充了for的作用範圍，使它有可能同時對若幹參數（如循環變量，重複計算參數等）進行初始化和修改等。
（4）for和while循環是先判斷循環條件，後執行循環體；而do-while循環則是先執行一次循環體，然後才判斷循環條件。因此，後者不管什麼情況下，都至少要執行一次循環體。
【例3-21】判斷某字符串是否是前後對稱的。
其程序如下：
# include < stdio.h >
# include main（）
{int j,k,sign;
char str[50];
printf（"input a str;"）;
scanf（"% s",str）;
for（j=0,k=strlen（str）-1,sign=0;k>j;j+ +,k- -）
if（str[j]!=str[k]）
sign=1;
if（sign= =1）
printf（"not a symmetrical string. \ n"）;
else
printf（"a symmetrical string. \ n"）;
}
該例中用到了數組，其中s［i］表示數組中的第i個元素。s［i］＝s［j］表示把數組中第j個元素中的字符賦給數組中的第i個元素。有關數組的概念請參看第四章。在程序中，由於可以用逗號表達式，就使得循環靈活多了。
3.4.5 多重循環
在一個循環的循環體內又包含另一個循環，這稱之為循環的嵌套。被嵌入的循環又可以嵌套循環，這就是多重嵌套，又稱作多重循環。在實際應用中，經常要用到多重循環。
C語言提供的三種循環語句都可以互相嵌套。
在使用循環相互嵌套時，被嵌套的一定是一個完整循環結構，即兩個循環結構不能相互交叉。如圖3-16所示，其中（a）是非法的嵌套，（b）是合法的嵌套。
（a） （b）
圖3-16 循環的合法與非法嵌套
下麵是一個多重循環的例子。
【例3-22】有一個數43634，其左右對稱，求比它大的對稱數中最小的那一個。
本程序使用兩重嵌套循環，外層循環用於由小到大逐一列舉比43635大的整數，直到找到一個對稱數，內層循環用於判斷列舉到的每一個是否是對稱的，具體方法是將此整數的每一位分離出來進行比較。
其程序如下：
# include < stdio.h >
main（）
{long int i=43634,j;
int count,ch[5],sign=0;
do|i+ +;
j=i;
count=0;
while（j）
{ch[count]=j% 10;
j=j/10;
count+ +;
}
if（ch[0]= =ch[4]& &ch[1]= =ch[3]）
sign=1;
}while（! sign）;
printf（"% ld \ n",i）;
}
3.4.6 循環和開關（switch）分支的中途退出
前麵我們討論了C語言提供的三種循環，它們都是根據循環判斷表達式為0時來控製循環結束，這種結束是正規的循環結束。在實際應用中，往往還要求在循環的中途退出循環，這是一種非正規的循環退出。實現非正規循環退出的語句有break和continue。
1．break語句
break語句的功能是退出當前循環或當前switch結構。如果break語句處在一個循環體中，則執行它時退出當前所在的循環，即結束當前層循環。如果break語句處在switch語句的一個分支中，則執行它時退出當前所在的switch結構。