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1、5.1关系运算符和关系表达式5.2逻辑运算符和逻辑表达式5.3if语句5.4switch语句5.5程序举例习题,第5章选择结构程序设计,在第3章中已介绍了选择结构，它是三种基本结构之一。在大多数程序中都会包含选择结构。它的作用是，根据所指定的条件是否满足，决定从给定的两组操作选择其一。在本章中介绍如何用c语言实现选择结构。在c语言中选择结构是用if语句实现的。if语句最常用的形式是if(关系表达式)语句1 else 语句2例如：if(x0)y=1;else y=-1;其中x0是一个关系表达式。“”是一个关系运算符。,5.1 关系运算符和关系表达式,关系运算是逻辑运算中比较简单的一种。所谓“关

2、系运算”实际上是“比较运算”。将两个值进行比较，判断其比较的结果是否符合给定的条件。例如，a3是一个关系表达式，大于号()是一个关系运算符，如果a的值为5，则满足给定的“a3”条件，因此关系表达式的值为“真”(即“条件满足”)；如果a的值为2，不满足“a3”条件，则称关系表达式的值为“假”。,5.1.1 关系运算符及其优先次序,C语言提供6种关系运算符：优先级相同(高):(小于)=(小于或等于)(大于)=(大于或等于)优先级相同(低):=(等于)!=(不等于)关于优先次序：(1)前4种关系运算符(，=，=)的优先级别相同，后两种也相同。前4种高于后2种。例如，“”优先于“=”。而“”与“”优先

3、级相同。,(2)关系运算符的优先级低于算术运算符。(3)关系运算符的优先级高于赋值运算符。以上关系见图5.1。例如：cab等效于 c(ab)ab=c 等效于(ab)=c a=bc 等效于a=(bc)a=bc 等效于a=(bc),图5.1,5.1.2 关系表达式用关系运算符将两个表达式(可以是算术表达式或关系表达式、逻辑表达式、赋值表达式、字符表达式)连接起来的式子，称关系表达式。例如，下面都是合法的关系表达式：ab，abbc，(a=3)(b=5)，ab，(ab)(bc)关系表达式的值是一个逻辑值，即“真”或“假”。例如，关系表达式“5=3”的值为“假”，“5=0”的值为“真”。c语言没有逻辑型

4、数据(Pascal语言以True表示“真”，以false表示“假”。PascaL和FORTRAN等语言都有逻辑型变量和逻辑型常,量)，以1代表“真”，以“0”代表“假”。例如，a=3，b=2，c=1，则：关系表达式“ab”的值为“真”，表达式的值为1。关系表达式“(ab)=c”的值为“真”(因为ab的值为1，等于c的值)，表达式的值为1。关系表达式“bca”的值为“假”，表达式的值为0。如果有以下赋值表达式：d=abd的值为1。f=abcf的值为0(因为“”运算符是自左至右的结合方向，先执行“ab”得值为1，再执行关系运算“1c”，得值0，赋给f)。,用逻辑运算符将关系表达式或逻辑量连接起来的

5、式子就是逻辑表达式。在basic和Pascal语言中有以下形式的逻辑表达式(AND是逻辑运算符)：(ab)AND(xy)如果ab且xy，则上述逻辑表达式的值为“真”。下面介绍c语言中的逻辑运算符和逻辑运算。5.2.1 逻辑运算符及其优先次序C语言提供三种逻辑运算符：,5.2 逻辑运算符和逻辑表达式,(1)&逻辑与(相当于其他语言中的aND)(2)|逻辑或(相当于其他语言中的)(3)!逻辑非(相当于其他语言中的NT)“&”和“|”是“双目(元)运算符”，它要求有两个运算量(操作数)，如(ab)&(xy)，(ab)|(xy)。“!”是“一目(元)运算符”，只要求有一个运算量，如(ab)。逻辑运算举

7、“假”，但在判断一个量是否为“真”时，以0代表“假”，以非0代表“真”。即将一个非零的数值认作为“真”。例如：,(1)若a=4，则!a的值为0。因为a的值为非0，被认作“真”，对它进行“非”运算，得“假”，“假”以0代表。(2)若a=4，b=5，则a&b的值为1。因为a和b均为非0，被认为是“真”，因此a&b的值也为“真”，值为1。(3)a、b值同前，a|b的值为1。(4)a、b值同前，!a|b的值为1。(5)4&0|2的值为1。通过这几个例子可以看出，由系统给出的逻辑运算结果不是0就是1，不可能是其他数值。而在逻辑表达式中作为参加逻辑运算的运算对象(操作数),可以是0(“假”)或任何非0的数

8、值(按“真”对待)。如果在一个表达式中不同位置上出现数值，应区分哪些是作为数值运算或关系运算的对象，哪些作为逻辑运算的对象。例如:53&84-!0表达式自左至右扫描求解。首先处理“53”(因为关系运算符优先于&)。在关系运算符两侧的5和3作为数值参加关系运算，“53”的值为1。再进行“1&84-!0”的运算，8的左侧为“&”，右侧为“”运算符，根据优先规则，应先进行“”的运算，即先进行“84-!0”的运算。现在4的左侧为“”，右侧为“-”运算符，而“-”优先于“”，因此应先进行“4-!0”的运算，由于“!”的级别最高，因此先进行“!0”的运算，得到结果1。然后进行“4-1”的运算，得结果3，再

9、进行“83”的运算，得0，最后进行“1&0”的运算，得0。,实际上，逻辑运算符两侧的运算对象不但可以是0和1，或者是0和非0的整数，也可以是任何类型的数据。可以是字符型、实型或指针型等。系统最终以0和非0来判定它们属于“真”或“假”。例如c&d的值为1(因为c和d的ascII值都不为0，按“真”处理)。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只有a为真(非0)时，才需要判别b的值，只有a和b都为真的情况下才需要判别c的值。只要a为假，就不必判别b和c(此时整个表达式已确定为假)。如果a为真

10、，b为假，不判别c。见图5.3。(2)a|b|c只要a为真(非0)，就不必判断b和c；只有a为假，才判别b；a和b都为假才判别c。见图5.4。,图5.3,图5.4,也就是说，对&运算符来说，只有a0，才继续进行右面的运算。对运算符来说，只有a=0，才继续进行其右面的运算。因此，如果有下面的逻辑表达式：(m=ab)&(n=cd)当a=1，b=2，c=3，d=4，m和n的原值为1时，由于“ab”的值为0，因此m=0，而“n=cd”不被执行，因此n的值不是0而仍保持原值1。这点请读者注意。熟练掌握c语言的关系运算符和逻辑运算符后，可以巧妙地用一个逻辑表达式来表示一个复杂的条件。,例如，要判别某一年y

11、ear是否闰年。闰年的条件是符合下面二者之一：能被4整除，但不能被100整除。能被4整除，又能被400整除。可以用一个逻辑表达式来表示：(year4=0&year100!=0)|year400=0当year为某一整数值时，如果上述表达式值为真(1)，则year为闰年；否则year为非闰年。可以加一个“!”用来判别非闰年：!(year4=0&year100!=0)|year400=0),若表达式值为真(1)，year为非闰年。也可以用下面逻辑表达式判别非闰年：(year4!=0)|(year100=0&year400!=0)若表达式值为真，year为非闰年。请注意表达式中右面的括弧内的不同运算符

12、(，!，&0，=)的运算优先次序。,5.3 if语句if语句是用来判定所给定的条件是否满足，根据判定的结果(真或假)决定执行给出的两种操作之一。5.3.1 if语句的三种形式C语言提供了三种形式的if语句：1 if(表达式)语句例如：if(xy)printf(d，x)；这种if语句的执行过程见图5.5(a)。,2 if(表达式)语句1 else语句2例如：if(xy)printf(d，x)；else printf(d，y)；见图5.5(b)。,图5.5,3 if(表达式1)语句1else if(表达式2)语句2else if(表达式3)语句3else if(表达式m)语句melse语句n流程图

13、见图5.6。,图5.6,例如：if(number500)cost=0.15;else if(number300)cost=0.10;else if(number100)cost=0.075;else if(number50)cost=0.05;elsecost=0;说明：(1)三种形式的if语句中在if后面都有“表达式”，一般为逻辑表达式或关系表达式。例如，if(a=b&x=y)printf(“a=b，x=y”)；在执行if语句时先对表达式求解，若表达式的值为0，按“假”处理，若表达式的值为非0，按“真”处理，执行指定的语句。假如有以下if语句：if(3)printf(k)；,是合法的，执行结

14、果输出“k”，因为表达式的值为3，按“真”处理。由此可见，表达式的类型不限于逻辑表达式，可以是任意的数值类型(包括整型、实型、字符型、指针型数据)。例如，下面的if语句也是合法的：if(a)printf(d，a)；执行结果：输出a的ASCII码97。(2)第二、第三种形式的if语句中，在每个else前面有一分号，整个语句结束处有一分号。例如：,if(x0)Print(%f，x);else 各有一个分号printf(%f，-x);这是由于分号是c语句中不可缺少的部分，这个分号是if语句中的内嵌语句所要求的。如果无此分号，则出现语法错误。但应注意，不要误认为上面是两个语句(if语句和else语句)

15、。它们都属于同一个if语句。else子句不能作为语句单独使用，它必须是if语句的一部分，与if配对使用。,(3)在if和else后面可以只含一个内嵌的操作语句(如上例)，也可以有多个操作语句，此时用花括号“”将几个语句括起来成为一个复合语句。如：if(abc printf(area=62f，area)；else printf(it is not a trilateral)；注意在第3行的花括号“”外面不需要再加分号。因为内是一个完整的复合语句，不需另附加分号。,例5.1输入两个实数，按代数值由小到大的次序输出这两个数。这个问题的算法很简单，只需要作一次比较即可。对类似这样简单的问题可以不必先写

16、出算法或画流程图，而直接编写程序。或者说，算法在编程者的脑子里，相当于在算术运算中对简单的问题可以“心算”而不必在纸上写出来一样。程序如下：main()float a，b，t；scanf(f，f，&a，&b)；,if(ab)t=a；a=b；b=t；printf(52f，52f，a，b)；运行情况如下：3.6，-3.2-3.20，3.60例5.2输入3个数a，b，c，要求按由小到大的顺序输出。解此题的算法比上一题稍复杂一些。可以用伪代码写出算法：,if a b 将a和b对换(a是a，b中的小者)if a c 将a和c对换(a是a，c中的小者，因此a是三者中最小者)if b c 将b和c对换(b是

17、b，c中的小者，也是三者中次小者)然后顺序输出a，b，c即可。按此算法编写程序：main()float a，b，c，t；,scanf(f，f，f，&a，&b，&c)；if(ab)t=a；a=b；b=t；/*实现a和b的互换*/if(ac)t=a；a=c；c=t；/*实现a和c的互换*/if(bc)t=b；b=c；c=t；/*实现b和c的互换*/printf(52f，52f，52f，a，b，c)；运行情况如下：,3，7，1 1.00，3.00，7.005.3.2 if语句的嵌套在if语句中又包含一个或多个if语句称为if语句的嵌套。一般形式如下：if()if()语句1else语句2内嵌ifels

18、eif()语句3else语句4内嵌if,应当注意if与else的配对关系。else总是与它上面的最近的if配对。假如写成:if()if()语句1elseif()语句2else 语句3内嵌if编程序者把else写在与第一个if(外层if)同一列上,希望else与第一个if对应,但实际上else是与第二个if配对,因为它们相距最近。因此最好使内嵌if语句也包含else部分(如本节(5.3.2节)最早列出的形式),这样if的数目和else的数目相同,从内层到外层一一对应,不致出错。,如果if与else的数目不一样,为实现程序设计者的企图,可以加花括弧来确定配对关系。例如:if()if()语句1 el

19、se语句2(内嵌if)这时限定了内嵌if语句的范围,因此else与第一个if配对。,例5.3有一函数:y=-1(x0)编一程序,输入一个x值,输出y值。可以先写出算法：输入x若 x 0y=1输出y或输入x若 x 0y=1输出y。也可以用流程图表示，见图5.7。,图5.7,有以下几个程序，请读者判断哪个是正确的？程序1：main()int x，y；scanf(d，&x)；if(x0)y=-1；else if(x=0)y=0；else y=1；printf(x=d，y=dn，x，y)；,程序2：将上面程序的if语句(第46行)改为：if(x=0)if(x0)y=1；else y=0；else y

20、=-1；程序3：将上述if语句改为：y=-1；if(x!=0)if(x0)y=1；else y=0；,程序4：y=0；if(x=0)if(x0)y=1；else y=-1；,图5.8,只有程序1和程序2是正确的。程序1体现了图5.7的流程，显然它是正确的。程序2的流程图见图5.8。它也能实现题目的要求。程序3的流程图见图5.9。程序4的流程图见图5.10。它们不能实现题目的要求。请注意程序中的else与if的配对关系。例如程序3中的else子句是和它上一行的内嵌的if语句配对，而不与笫2行的if语句配对。为了使逻辑关系清晰，避免出错，一般把内嵌的if语句放在外层的else子句中(如程序1那样)

21、，这样由于有外层的else相隔，内嵌的else不会被误认为和外层的if配对，而只能与内嵌的if配对，这样就不会搞混，如像程序3和程序4那样写就很容易出错。,图5.9,图5.10,5.3.3 条件运算符若if语句中，在表达式为“真”和“假”时，且都只执行一个赋值语句给同一个变量赋值时，可以用简单的条件运算符来处理。例如，若有以下if语句：if(ab)max=a；elsemax=b；可以用下面的条件运算符来处理：max=(ab)？ab；其中“(ab)？ab”是一个“条件表达式”。它是这样执行的：如果(ab)条件为真，则条件表达式取值a，否则取值b。,条件运算符要求有3个操作对象，称三目(元)运算符

22、，它是c语言中唯一的一个三目运算符。条件表达式的一般形式为图5.11表达式1？表达式2表达式3。它的执行过程见图5.11。,图5.11,说明：(1)条件运算符的执行顺序：先求解表达式1，若为非0(真)则求解表达式2，此时表达式2的值就作为整个条件表达式的值。若表达式1的值为0(假)，则求解表达式3，表达式3的值就是整个条件表达式的值。max=(ab)？ab执行结果就是将条件表达式的值赋给max。也就是将a和b二者中大者赋给max。(2)条件运算符优先于赋值运算符，因此上面赋值表达式的求解过程是先求解条件表达式，再将它的值赋给max。,条件运算符的优先级别比关系运算符和算术运算符都低。因此max

23、=(ab)？ab括号可以不要，可写成max=ab？ab如果有ab？ab1相当于ab？a(b1)，而不相当于(ab？ab)1。(3)条件运算符的结合方向为“自右至左”。如果有以下条件表达式：ab？acd？cd相当于ab？a(cd？cd),如果a=1，b=2，c=3，d=4，则条件表达式的值等于4。(4)条件表达式不能取代一般的if语句，只有在if语句中内嵌的语句为赋值语句(且两个分支都给同一个变量赋值)时才能代替if语句。像下面的if语句就无法用一个条件表达式代替。if(ab)printf(d，a)；else printf(d，b)；但可以用下面语句代替：printf(d，ab？ab)；即将条件

24、表达式的值输出。,(5)条件表达式中，表达式1的类型可以与表达式2和表达式3的类型不同。如x？abx是整型变量，若x=0，则条件表达式的值为b。表达式2和表达式3的类型也可以不同，此时条件表达式的值的类型为二者中较高的类型。如xy？115如果xy，则条件表达式的值为15，若xy，值应为1，由于15是实型，比整型高(见第3章37)，因此，将1转换成实型值1.0。例5.4输入一个字符，判别它是否大写字母，如果是，将它转换成小写字母；如果不是，不转换。然后输出最后得到的字符。,关于大小写字母之间的转换方法，在本书例3.7中已做了介绍，因此可直接编写程序：main()charch；scanf(c，&c

25、h)；ch=(ch=a&ch=Z)？(ch32)ch；printf(c，ch)运行结果如下：a a,条件表达式中的(ch32)，其中32是小写字母和大写字母ASCII码的差值。5.4 Switch 语句Switch语句是多分支选择语句。用来实现如图3.6所表示的多分支选择结构。if语句只有两个分支可供选择，而实际问题中常常需要用到多分支的选择。例如，学生成绩分类(90分以上为a等，8089分为b等，7079分为c等)；人口统计分类(按年龄分为老、中、青、少、儿童)；工资统计分类；银行存款分类。,当然这些都可以用嵌套的if语句来处理，但如果分支较多，则嵌套的if语句层数多，程序冗长而且可读性降

26、低。c语言提供Switch语句直接处理多分支选择，它相当于Pascal语言中的case语句。它的一般形式如下：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n1,例如，要求按照考试成绩的等级打印出百分制分数段，可以用Switch语句实现：Switch(grade)caseaprintf(85100n)；casebprintf(7084n)；casecprintf(6069n)；caseDprintf(60n)；defaultprintf(errorn)；,说明：(1)switch后面括弧内的“表达式”，ANS

27、I标准允许它为任何类型。(2)当表达式的值与某一个case后面的常量表达式的值相等时，就执行此case后面的语句，若所有的case中的常量表达式的值都没有与表达式的值匹配的，就执行default后面的语句。(3)每一个case的常量表达式的值必须互不相同，否则就会出现互相矛盾的现象(对表达式的同一个值，有两种或多种执行方案)。(4)各个case和default的出现次序不影响执行结果。例如，可以先出现“default：”，再出现“case D：”，然后是“case a：”。,(5)执行完一个case后面的语句后，流程控制转移到下一个case继续执行。“case常量表达式”只是起语句标号作用，并

28、不是在该处进行条件判断。在执行Switch语句时，根据Switch后面表达式的值找到匹配的入口标号，就从此标号开始执行下去，不再进行判断。例如，上面的例子中，若grade的值等于a，则将连续输出：85100 7084 6069 60 error,因此，应该在执行一个case分支后，使流程跳出Switch结构，即终止Switch语句的执行。可以用一个break语句来达到此目的。将上面的Switch结构改写如下：Switch(grade)caseaprintf(85100n)；break；casebprintf(7084n)；break；casecprintf(6069n)；break；caseD

29、printf(60n)；break；default printf(errorn)；,最后一个分支(default)可以不加break语句。如果grade的值为b，则只输出“7084”。流程图见图5.12。,图5.12,在case后面中虽然包含一个以上执行语句，但可以不必用花括弧括起来，会自动顺序执行本case后面所有的执行语句。当然加上花括弧也可以。(6)多个case可以共用一组执行语句，如：casea caseb casecprintf(60n)；break；grade的值为a、b或c时都执行同一组语句。,5.5 程序举例例5.5写程序，判断某一年是否闰年。我们用图5.13来表示判别闰年的算

30、法。以变量leap代表是否闰年的信息。若某年为闰年，则令leap=1；若为非闰年，令leap=0。最后判断leap是否为1(真)，若是，则输出“闰年”信息。,图5.13,据此编写程序如下：main()int year，leap；scanf(d，&year)；if(year4=0)if(year100=0)if(year400=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.n)；运行情况如下：,1989 198

31、9 is not a leap year.2000 2000 is a leap year.也可以将程序中第513行改写成以下的if语句：if(year4!=0)leap=0；else if(year100!=0)leap=1；else if(year400!=0)leap=0；else leap=1；,也可以用一个逻辑表达式包含所有的闰年条件，将上述if语句用下面的if语句代替：if(year%4=0 elseleap=0；例5.6求ax2bxc=0方程的解。例4.12曾介绍过基本的算法，实际上应该有以下几种可能：a=0，不是二次方程。b2-4ac=0，有两个相等实根。b2-4ac0，有两个

32、不等实根。b2-4ac0，有两个共轭复根。,画出NS流程图表示算法(图5.14)。,图5.14,据此编写程序如下：#include main()float a，b，c，d，disc，x1，x2，realpart，imagpart；scanf(f，f，f，&a，&b，&c)；printf(The equation)；if(fabs(a)=le-6)printf(is not a quadratic)；else disc=b*b-4*a*c；,if(fabs(disc)=le-6)printf(has two equal roots:%8.4n，-b(2*a)；else if(discle-6)x

33、1=(-bsqrt(disc)(2*a)；x2=(-b-sqrt(disc)(2*a)；printf(has distinct real roots:%8.4f and%8.4fn，x1，x2);else realpart=-b(2*a)；,imagpart=sqrt(-disc)(2*a)；printf(has comPlex rootsn)；printf(%8.4f+%8.4fin，realpart，imagpart)；printf(%8.4f-%8.4fin，realpart，imagpart)；程序中用disc代表b2-4ac，先计算disc的值，以减少以后的重复计算。对于判断b2-4

34、ac是否等于0时，要注意一个问题：由于disc(即b2-4ac)是,实数，而实数在计算和存储时会有一些微小的误差，因此不能直接进行如下判断：if(disc=0)因为这样可能会出现本来是零的量，由于上述误差而被判别为不等于零而导致结果错误。所以采取的办法是判别disc的绝对值(fabs(disc)是否小于一个很小的数(例如10-6)，如果小于此数，就认为disc=0。程序中以realpart代表实部P，以imagpart代表虚部q，以增加可读性。运行结果如下：1，2，1 The equation has two equalroots-10000,1，2，2 The equation has co

35、mplex roots：-1000010000i-10000-10000i 2，6，1 The equation has distinct real roots:-0.1771 and=2.8229例5.7运输公司对用户计算运费。路程(S)越远，每公里运费越低。标准如下：,s250km没有折扣 250S500 2折扣 500S1000 5折扣 1000S2000 8折扣 2000S3000 10折扣 3000S 15折扣设每公里每吨货物的基本运费为P(Price的缩写)，货物重为w(weight的缩写)，距离为S，折扣为d(discount的缩写)，则总运费f(freight的缩写)的计算公式

36、为f=P*w*S*(1-d)分析此问题，折扣的变化是有规律的：从图5.15可以看到，折扣的“变化,点”都是250的倍数(250，500，1000，2000，3000)。利用这一特点，可以在横轴上加一种坐标c，c的值为S/250。c代表250的倍数。当c1时，表示S250，无折扣；1c2时，表示250S500，折扣d=2；2c4时，d=5；4c8时，d=8；8c12时，d=10；c12时，d=15。,图5.15,据此写出程序如下：main()int c，S；float P，w，d，f；scanf(f，f，d，&P，&w，&S)；if(S=3000)c=12；elsec=S250；switch(c

37、)case0d=0；break；,case1d=2；break；case2 case3d=5；break；case4 case5 case6 case7d=8；break；case8 case9 case10 case11d=10；break；,case12d=15；break；f=P*w*S*(1-d1000)；printf(freight=154f，f)；运行情况如下：100，20，300freight=588000.0000请注意：c、S是整型变量，因此c=S250为整数。当S3000时，令c=12，而不使c随S增大，这是为了在Switch语句中便于处理，用一个case可以处理所有S30

38、00的情况。,习题5.1 什么是算术运算？什么是关系运算？什么是逻辑运算？5.2 C语言中如何表示“真”和“假”？系统如何判断一个量的“真”和“假”？5.3 写出下面各逻辑表达式的值。设a=3，b=4，c=5。(1)abc&b=c(2)a|bc&b-c(3)!(ab)&!c|1(4)!(x=a)&(y=b)&0(5)!(ab)c-1&bc2,5.4 有3个整数a、b、c，由键盘输入，输出其中最大的数。5.5 有一函数：x(x1)y=2x-1(1x10)3x-11(x10)写一程序，输入x，输出y值。5.6 给一个不多于5位的正整数，要求：求出它是几位数；分别打印出每一位数字；按逆序打印出各位数

39、字，例如原数为321，应输出123。,图5.16,5.7 企业发放的奖金根据利润提成。利润I低于或等于10万元的，奖金可提10；利润高于10万元，低于20万元(100000I200000)时，低于10万元的部分按10提成，高于100000元的部分，可提成75；200000I400000时，低于20万的部分仍按上述办法提成(下同)。高于20万元的部职?提成；400000I600000时，高于40万元的部分按3提成；600000I1000000时，高于60万的部分按15提成；I1000000时，超过100万元的部分按1提成。从键盘输入当月利润I，求应发奖金总数。要求：(1)用if语句编程序；(2)用Switch语句编程序。,5.8 有4个圆塔，圆心分别为(2，2)，(-2，2)，(-2，-2)，(2，-2)，圆半径为1。见图5.16。这4个塔的高度为10m，塔以外无建筑物。今输入任一点的坐标，求该点的建筑高度(塔外的高度为零)。,

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