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1、第5章 逻辑运算和分支程序结构,本章介绍条件的表示和程序的分支结构。5.1 关系运算和关系表达式5.2 逻辑运算和逻辑表达式5.3 if 语句5.4 switch语句5.5 分支程序设计示例,任何一个解决实际问题的计算机程序，顺序执行的顺序结构往往是很不够的，实际问题中，更多的是：根据特定条件的不同方面，有选择性地进行不同情况的处理；在一定的条件下，有些处理需要反复多次地执行；实现上述两种情况的程序结构分别是分支结构和循环结构，本章讨论程序的分支结构及其相应的控制语句。要设计选择结构程序，要考虑两个方面的问题：条件的表示：一般用关系表达式或逻辑表达式。选择结构的控制语句：if语句或switch
2、语句。,5.1 关系运算符和关系表达式,“关系运算”实际上就是“比较运算”，是逻辑运算中比较简单的一种，即将两个数据进行比较，判定两个数据是否符合给定的关系(条件)。比较运算的对象可以是两个类型相同的数值、字符、地址。例如，“a b”中的“”表示一个大于关系运算。如果a的值是5，b的值是3，则大于关系运算“”的结果为“真”，即条件成立；如果a的值是2，b的值是3，则大于关系运算“”的结果为“假”，即条件不成立。,1 关系运算符 C语言提供6种关系运算符：(大于),=(大于或等于),=(等于),!=或(不等于)注意：在语言中，“等于”关系运算符是双等号“=”，而不是单等号“=”(赋值运算符)。2
3、 优先级 在关系运算符中，前4个优先级相同，后2个也相同，且前4个高于后2个。,5.1.1 关系运算符及其优先级,与其它种类运算符的优先级关系 关系运算符的优先级低于算术运算符、逻辑移位运算符和逻辑非；关系运算符的优先级高于逻辑运算符和按位运算符；关系运算符的优先级高于赋值运算符；总结起来，C语言中各种主要的运算符的优先级如图5-1所示。,1 关系表达式的概念 关系表达式是指用关系运算符将两个表达式(算术表达式、关系表达式、逻辑表达式、赋值表达式、字符表达式)连接起来，进行关系运算的式子。例如，下面的关系表达式都是合法的：ab，a+bc-d，(a=3)=b，(ab)=(bc)2 关系表达式的值
4、 关系表达式的结果是逻辑值(非“真”即“假”)。,5.1.2 关系表达式,由于C语言没有逻辑型数据，所以用整数“”表示“逻辑真”，用整数“”表示“逻辑假”。例：假设num1=3，num2=4，num3=5，则：num1num2的值=0。(num1num2)!=num3的值=1。num1num2num3的值=1。思考题：任意改变num1或num2的值，会影响整个表达式的值吗？为什么？(num1num2)+num3的值=6，因为num1num2的值=1，1+5=6。注意：C语言用整数“1”表示“逻辑真”，用整数“0”表示“逻辑假”。故关系表达式的值，还可以参与其它种类的,关系表达式只能描述单一条件
5、，例如“x=0”。如果需要描述“x=0”、同时“x10”，就要借助于逻辑表达式了。逻辑运算是指在逻辑量或逻辑量之间进行的运算。,5.2 逻辑运算符和逻辑表达式,运算，例如算术运算、逻辑运算等。在实际应用中，任何大于0的整数也代表“逻辑真”。,1 逻辑运算符 C语言提供三种逻辑运算符：&逻辑与(相当于“同时”)|逻辑或(相当于“或者”)!逻辑非(相当于“否定”)例：(x=0)&(x5)，!(x=0)，(year%4=0)&(year%100!=0)|(year%400=0)2 运算规则&：当且仅当两个运算量的值都为“真”时，运算结果为“真”，否则为“假”。,5.2.1 逻辑运算符及其运算规则,|
6、：当且仅当两个运算量的值都为“假”时，运算结果为“假”，否则为“真”。!：当运算量的值为“真”时，运算结果为“假”；当运算量的值为“假”时，运算结果为“真”。各种逻辑运算及其真值表如表5-1所示。例：假定x=5，则(x=0)&(x5)的值为“假”。,表5-1 逻辑运算及其真值表,1 逻辑表达式的概念 逻辑表达式是指用逻辑运算符将1个或多个表达式连接起来，进行逻辑运算的式子。在C语言中，用逻辑表达式表示多个条件的组合。例：判断一个年份是否是闰年。判断某年year为闰年，闰年的条件是以下二者之一：能被4整除但不能被100整除；能被4整除又能被100整除；可以用一个的逻辑表达式表示：(year%4=
7、0)&(year%100!=0)|(year%400=0),5.2.2 逻辑表达式,逻辑表达式的值也是一个逻辑值(非“真”即“假”)。2 逻辑量的真假判定 C语言用整数“”表示“逻辑真”、用“”表示“逻辑假”。但在判断一个数据的“真”或“假”时，却以和非为根据：如果为，则判定为“逻辑假”；如果为非，则判定为“逻辑真”。例：假设num=12，则：！num的值为，num=1 num31的值为1。3 说明 逻辑运算符两侧的操作数，除可以是和非的整数外，也可以是其它任何类型的数据，如实型、字符型等。,在计算逻辑表达式时，只有在必须执行下一个表达式才能求解时，才求解该表达式(即并不是所有的表达式都被求解
8、)。换句话说：对于逻辑与运算，如果第一个操作数被判定为“假”，系统不再判定或求解第二操作数。对于逻辑或运算，如果第一个操作数被判定为“真”，系统不再判定或求解第二操作数。例：假设n1、n2、n3、n4、x、y的值分别为1、2、3、4、1、1，则求解表达式“(x=n1n2)&(y=n3n4)”后，x的值变为，而y的值不变，仍等于1！,例1：输入任意三个整数num1、num2、num3，求三个数中的最大值。main()int num1,num2,num3,max;printf(Please input three numbers:);scanf(%d,%d,%d,5.3 if 语句,程序运行情况如
9、下：Please input three numbers:11,22,18The three numbers are:11,22,18max=22 本例中的第1个if语句，可优化为如下不带else子句的形式：max=num1;if(num2max)max=num2;这种优化形式的基本思想是：首先取一个数预置为max(最大值)，然后再用max依次与其余的数逐个比较，如果发现有比max大的，就用它给max重新赋值，比较完所有的数后，max中的数就是最大值。这种方法，对从3个或3个以上的数中找最大值的处理，非常有效。,简单分支指的是某一程序段的执行取决于条件是否成立(为“真”)。1 语句格式if()
10、;2 语句的作用 当为“真”时，执行；否则，跳过，什么也不执行。,5.3.1 简单分支,if语句是用来控制程序分支结构的一种方式，是根据条件是否满足，决定执行不同的程序部分，C语言中的if语句有三种形式。,3 语句的执行过程如右图5-2所示。4 说明 表示条件，常用关系表达式或逻辑表达式表示，称为“条件表达式”，必须放在一对圆括号中。也可以为整型或字符表达式。,是当条件为“真”(非0)时所要完成的处理。当处理是由两个或两个以上的简单语句组成时，必须构造成复合语句，且复合语句的最后不能有“;”。例1：输入两个实数，按从大到小输出。分析：假设输入的数是a,b，输出的顺序也是a,b，则当a小于b时交
11、换。,main()float a,b,temp;scanf(%f,%f,选择分支指的是根据一个条件，在不同的情况(为“真”或为“假”)时分别执行不同的处理。1 语句格式if();else；2 语句的作用 当为“真”时，执行；否则，即为“假”时，执行。,5.3.2 选择分支,3 语句的执行过程如右图5-3所示。例2：输入两个实数，按从大到小输出。,分析：假设输入的数是a,b，根据a,b值的大小，输出的顺序分别是a,b或b,a。main()float a,b,temp;scanf(“%f,%f,多条件选择指的是在一个条件下分不同的情况，然后继续往下还有更加递进的条件。C语言用ifelse实现。1
12、语句格式if();else if();else if();else if();else；,5.3.3 多条件选择,3 语句的执行过程如右图5-4所示。,4 说明 在选择分支及多条件选择的语句形式中，每个else前面以及整个语句的最后必须要有“;”，若没有，则是语法错误。当是复合语句时则不能有“;”；上述两种形式中的if和else是两个不同的语句，它们都属于同一个if语句；else子句不能作为一个语句单独使用，是if语句的一部分，必须与if配对使用。例3：输入三个整数a,b,c，若能构成三角形则求三角形的面积；若不能则给出提示信息。分析：三个数a,b,c，若满足下列三种情况之一就不能构成三角形。
13、a,b,c中只要有一个为负数或0；任意两个数之和小于或等于另一个数；,任意两个数之差大于或等于另一个数；#include stdio.h#include math.hmain()int a,b,c;float s,area;scanf(%d,%d,%d,else s=(a+b+c)/2.0;area=sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c);printf(The area is%8.3f,area);,在前面的几种if语句结构中，语句可以是复合语句，当然可以包含一个或多个if语句的分支结构，称为分支的嵌套。1 语句格式,5.3.4 分支的嵌套,2 说明 对于多条件选择或分支的嵌套，特别
14、要注意else与if的匹配关系。else总是与其前面最近的if匹配；在程序中，当if和else的数目不一致时，为了保证分支结构在逻辑上是清晰的，最好使用“”构成复合语句来确定else与if的匹配关系。,例4：输入三个整数a,b,c，求最大值。以下给出三个程序，判断哪个能求得真正的最大值。程序一：#include stdio.hmain()int a,b,c,max;scanf(%d,%d,%d,程序二：#include stdio.hmain()int a,b,c,max;scanf(%d,%d,%d,程序三：#include stdio.hmain()int a,b,c,max;scanf(
15、%d,%d,%d,若在选择分只结构中，当条件为“真”或为“假”时要做的处理仅仅是给同一个变量赋值。对于这种情况，C语言提供了简单的条件运算符来实现。1 语句符形式?:2 功能 若为“真”(非0)，则以作为整个条件运算表达式的值；否则，以作为整个条件运算表达式的值。如表达式：(a=0)?a:-a，是求|a|。,5.3.5 条件运算,例5：输入三个整数a,b,c，求最大值。#include stdio.hmain()int a,b,c,max;scanf(%d,%d,%d,3 说明 条件运算不能取代一般的ifelse语句，只有当条件为“真”或为“假”时要做的处理仅仅是给同一个变量赋值时才可以替换i
16、felse语句；条件运算表达式中，和的类型可以不同，但一般应是相容的；条件运算可以嵌套，即或由可以是条件运算表达式。如上例中的三个语句：max=a;max=(maxb)?(ac?a:c):(bc?b:c);,5.4 switch语句,实际应用中有这样的情况：同一个数值有多种不同的处理方式，即多分支选择处理。C语言提供了switch语句直接处理多分支选择。1 switch语句的一般形式switch()case：；break；case：；break；.case：；break；default：；,例6：从键盘上输入一个百分制成绩score，按下列原则输出其等级：score90，等级为A；80scor
17、e90，等级为B；70score80，等级为C；60score70，等级为D；score60，等级为E。main()int score,grade;printf(Input a score(0100):);scanf(%d,case 8:printf(grade=Bn);break;case 7:printf(grade=Cn);break;case 6:printf(grade=Dn);break;case 5:case 4:case 3:case 2:case 1:case 0:printf(grade=En);break;default:printf(The score is out o
18、f range!n);,2 功能 switch后的依次与各个常量表达式进行测试，如果某个常量与的值相等，则以此case作为执行的入口，往下执行switch结构中的所有语句，直到遇到break语句或到达switch的末尾。3 执行过程 计算switch后的值；依次与case后的各个常量表达式进行测试;若与某个case后面的“常量表达式”的值相同时，则以此case作为执行的入口，往下执行switch结构中的所有语句，直到遇到break语句或到达switch的末尾。当执行到break语句时，跳出switch语句，转向执行switch语句的下一条；,如果没有任何一个case后面的“常量表达式”的值与“
19、表达式”的值匹配时：若有default子句，则执行default后面的语句(组),执行完后跳出switch语句，转向执行switch语句的下一条；若没有default子句，则直接跳出switch语句，转向执行switch语句的下一条。4 说明 switch后面的“表达式”称为“开关控制表达式”，可以是int、char和枚举型中的一种。Case后的各个常量的类型必须与该“表达式”的类型相同；每个case后面“常量表达式”的值，必须互不相同，否则会出现相互矛盾现象。但当多个常量相匹配后做相同的处理(执行相同的语句序列)时，这多个case可以依次排在一起，如例6；,各个case和default的次序
20、并不影响执行结果，但一般将default子句放在最后；case后面的常量表达式仅起语句标号作用，并不进行条件判断。系统一旦找到入口标号，就从此标号开始执行，不再进行判断。因此，当一个case后的语句组执行完后应及时地结束switch语句，则在语句组的最后应加上break语句。,例1：求方程ax2+bx+c=0的实数根。a，b，c由键盘输入，假设a0。分析：根据输入的系数a,b,c，有以下几种情况：b2-4ac=0：有两个相等的实根；b2-4ac0：有两个不相等的实根；b2-4ac0：有两个共轭虚根；其次，由于实数的存储误差，一般在判断实数是否为0时不是以真正的值0作为标准，而是将一个很小的数(
21、如10-6)看成0。,5.5 分支结构程序设计示例,#include math.h main()float a,b,c,disc,x1,x2,p,q;scanf(%f,%f,%f,else p=-b/(2*a);/*求出两个共轭复根*/q=sqrt(fabs(disc)/(2*a);printf(x1=%7.2f+%7.2f in,p,q);printf(x2=%7.2f-%7.2f in,p,q);例2：已知某公司员工的保底薪水为500，某月所接工程的利润profit(整数)与提成的关系如下(单位：元)：profit1000没有提成；1000profit2000提成10%；2000profi
22、t5000提成15%；5000profit10000提成20%；10000profit提成25%。,算法设计要点：为使用switch语句，必须将利润profit与提成的关系，转换成某些整数与提成的关系。分析本题可知，提成的变化点都是1000的整数倍(1000、2000、5000、)，如果将利润profit整除1000，则当：profit1000对应0、11000profit2000对应1、22000profit5000对应2、3、4、55000profit10000对应5、6、7、8、9、1010000profit对应10、11、12、为解决相邻两个区间的重叠问题，最简单的方法就是：利润pro
23、fit先减1(最小增量)，然后再整除1000即可：,profit1000对应01000profit2000对应12000profit5000对应2、3、45000profit10000对应5、6、7、8、910000profit对应10、11、12、#include stdio.hmain()long profit;int grade;float salary=500;printf(Input profit:);scanf(%ld,/*将利润-1整除1000，转化成 switch语句中的case标号*/,switch(grade)case 0:break;/*profit1000*/case 1:salary+=profit*0.1;break;case 2:case 3:case 4:salary+=profit*0.15;break;case 5:case 6:case 7:case 8:case 9:salary+=profit*0.2;break;default:salary+=profit*0.25;printf(salary=%.2fn,salary);,
