第九 / 十讲 C 程序设计导引（ II ）

第九 / 十讲 C 程序设计导引（ II ）

北京大学信息科学技术学院

语句与控制流标准库函数：输入输出控制其他标准库函数程序风格

主要内容

1 、语句与控制流

高级程序设计语言的运行单位是语句。在 C 语言中，诸如表达式： x = 1 、 i++ ，… 等之后加上分号就构成了简单的语句（所有的表达式加上分号之后都可以形成语句，但它们并不都是有效的语句，如： x + 5 ）。 C 语言中的语句种类大致包括：

变量定义与初始化语句，如： int x, y = 1; 赋值语句，如： x = y + z; 函数调用语句，如： scanf(“%d”, &n); 自增（减）语句，如： i++; - -i; 程序控制语句空语句 ……

程序的执行顺序是由程序中的程序控制语句规定的。一般情况下，程序顺序地执行语句，语句出现的顺序就是其执行顺序（顺序程序结构）。程序控制语句包括循环控制语句，使得程序能够反复执行某些语句（循环程序结构，将 n 条相同的语句简单地复制会使程序变得不合理的冗长）。此外，还包括分支控制语句，用于控制多路选一的分支情况（分支程序结构）。


程序控制语句及其控制说明：分支控制语句： if-else, switch-case/default

循环控制语句： while, do-while, for

这 2 种语句都是用大括号（ {…… } ）把修饰性描述和语句组

合在一起的，称为复合语句。复合语句在语法上和简单语句是

一样的。

此外，还有一些与程序转移控制有关的语句：

break, continue, return, goto


对于复杂的实际问题，常常要求依据条件来改变程序的执行顺序，选择所要执行的语句。“ 如果今天不下雨，我就去游泳；否则就在家里读书。”

分支控制语句包括：条件语句： if-else

多分支语句（开关语句）： switch-case/default

1 、语句与控制流—— 分支控制语句

if (expression1){

statements1;}else{

statements2;}

1 、语句与控制流—— 条件语句 if-else 的形式

if (expression1){

statements1;}

if (expression1){

statements1;}else if (expression2){

statements2;}…else if (expressionN){

statementsN;}else{

statements(N+1); }

expression

statements1

真

假

expression

statements1

真假

statements1

exp1真假

stmts1 exp2

stmts1 …

…

表达式 expression 的值应该是数值（ 0 表示假，非 0 表示真）。通常表达式 expression 是关系表达式或逻辑表达式。如：

x>(y+1) ， x>y && x>z ， x>10 || x<5

每个单一语句后面都要有分号。为了增强程序的可读性，应将 if 或 else 后的语句用 { } 括起来。

else if 和 else 子句是任选的，不能单独作为语句使用，它必须和 if 语句配对使用，并且总是与离它最近的 if 配对。

1 、语句与控制流—— 条件语句 if-else

// 求 2 个数的最大者int a = 123;int b = 456;if( a>b ){ printf(“The bigger one is: %d”, a);}else{ printf(“The bigger one is: %d”, b);}

1 、语句与控制流—— 条件语句 if-else 示例

// 判断一个数是否偶数int a = 123;if( a%2==0 ){ printf(“%d is an even.”, a);}

// 求 3 个数的最大者int a = 123;int b = 456;int c = 237;if( a>b && a>c ){ printf(“The biggest one is: %d”, a);}else if( b>a && b>c){ printf(“The biggest one is: %d”, b);}else{ printf(“The biggest one is: %d”, c);}

给定一个年份，判断是否闰年？

1 、语句与控制流—— 条件语句 if-else

条件表达式“ ? :” 能够部分替代 if-else 语句，如：

x = (a>b) ? (a-b) : (b-a);======================if (a>b){ x = a - b;}else{ x = b - a;}

但是，初学者最好不使用条件表达式，而用 if-else

语句来替代。

switch (expression)

{

case value1 :{

statements1; break;}

……case valueN :{ statementsN; break;}[default :{

defaultStatements;}]

}

1 、语句与控制流—— 多分支语句

switch-case/default

另一类问题，通常我们需要

将一个表达式的值与多个不

同的常量按顺序进行比较，

选择其中的匹配项，执行相

应部分的语句。这就是多分

支语句。

表达式 expression 的值类型必须是整型或字符型： char,

short, int, long 。 case 子句中的值 valueI 也必须是整型或字符型常量，而且所有 case 子句中的值应是不同的。执行 switch 语句时，首先对表达式 expression 求值，然后与每个 case 子句中的常量值比较，若找到匹配的常量（相等），程序就执行该分支的语句。


switch-case/default

break 语句用来在执行完一个 case 分支后，使程序跳出switch 语句，即终止 switch 语句的执行。（如果某个 case 分支后没有 break 语句，程序将不再做比较而执行下一个分支，直到 break 语句或该复合语句结束。）当没有 case 子句匹配时，就执行 default 子句。 default

子句是任选的（可有可无）。若无 default 子句，此时switch 语句就什么动作也没有做。 switch 语句的功能可以用 if-else 语句来实现，但某些情况下，使用 switch 语句更简炼。


switch-case/default

int a = 100;int b = 20;int c; char oper;scanf(“%c”, &oper);switch(oper){

case ‘+’:{ c = a ＋ b; break;}case ‘-’:{ c = a - b; break;}


switch-case/default

case ‘*’:{ c = a * b; break;}default :{ if( b==0) { c = a; } else { c = a / b; } break;}

}

输入一个算术运算符，求 2 个数的运算值。


switch-case/default switch (expression)

{

case value1 :case value2 :case value3 :{

statements1; break;}

……case valueN :{ statementsN; break;}[default :{

defaultStatements;}]

}

当多个匹配项做相同的事情时，则可以用这种形式。


switch-case/default

int year, month, days;

scanf(“%d”, &year, &month);

switch (month){

case 1 :case 3 :case 5 :case 7 :case 8 :case 10 :case 12 :{ days = 31; break;}

计算某年某月的天数。case 4 :case 6 :case 9 :case 11 :{ days = 30; break;}default : // month == 2{ if( (year%4==0&&year%100!=0) || (year%400==0) ) { days = 29; } else days = 28;}

}

int year, month, days;

scanf(“%d”, &year, &month);

if (month==1 || month==3 || month==5 || month==7 || month==8 || month==10 || month==12 ){

days = 31;}else if (month==4 || month==6 || month==9 || month==11 ){ days = 30;}else //month == 2{ if( (year%4==0&&year%100!=0) || (year%400==0) ) {

days = 29;}else days = 28;

}计算某年某月的天数。


switch-case/default

很多实际问题中会遇到具有规律性的重复运算，因此，在程序中就需要将某些语句重复执行。比如，求 1 到 N 的和，如果没有循环，我们该如何编程？ 1 ＋ 2 ＋ 3 ＋ … ＋ N ？？？

1: int N, i, S = 0;

2: i = 1;

3: if( i<=N )

4: S = S + i;

5: i = i + 1;

6: 回到 3

1 、语句与控制流—— 循环控制语句

循环控制语句包括：当型循环语句： while

直到型循环语句： do-while

另一种当型循环语句： for


循环语句 while （当型循环） [initialization] // 初始化条件 while (termination){ // 循环条件

body; // 循环体[iteration] // 迭代，变更循环条件

}

当表达式 termination 的值为“真”（非 0 ）时，执行 {} 中的语句，否则终止循环。

1 、语句与控制流—— 循环语句 while （当型循

环）

body

假

真

init

t

itera

int sum = 0; // 注意 sum 要赋初值int i = 1; // initialization

while ( i<=100 ) // termination{

sum = sum + i;

i++; // iteration}

while 循环

求 1 ～ 100 的和

1 、语句与控制流—— 循环语句 while （当型循

环）

循环语句 do-while （直到型循环） [initialization] // 初始化条件 do{

body; // 循环体[iteration] // 迭代，变更循环条件

} while (termination) ; // 循环条件

首先执行一遍 {} 中的语句，当表达式 termination 为“真”（非 0 ）时，继续执行 {} 中的语句，否则终止循环。

1 、语句与控制流—— 循环语句 do-while （直到型循环）

t

body

假

真

init

itera

int sum = 0; // 注意 sum 要赋初值int i = 100; // initializationdo

{

sum += i;

i--; // iteration

}while( i>0); // termination

do-while 循环

求 1 ～ 100 的和

1 、语句与控制流—— 循环语句 do-while （直到型循环）

循环语句 for （另一种当型循环）for (initialization; termination; iteration)

{

body; // 循环体}

for 语句执行时，首先执行初始化操作initialization ，然后判断终止条件 termination是否满足，如果满足，则执行循环体中的语句 (body) ，最后执行迭代部分 iteration 。完成一次循环后，重新判断终止条件 termination。

t

body

假

真

itera

init

1 、语句与控制流—— 循环语句 for （另一种当型循

环）

for 语句中初始化、终止以及迭代部分都可以为空语句 ( 但分号不能省 ) ，三者均为空的时候，相当于一个无限循环。

for( ; ; )

{

……

}

在初始化部分和迭代部分可以使用逗号语句，来进行多个操作。逗号语句是用逗号分隔的语句序列。

for( int i=0, int j=10; i<j; i++, j--){……}

1 、语句与控制流—— 循环语句 for （另一种当型循环）

int sum = 0; // 注意 sum 要赋初值int i;

for( i=1; i<=100; i++ ) // initialization; termination; iteration{

sum = sum + i;

}

for 循环求 1 ～ 100 的和

1 、语句与控制流—— 循环语句 for （另一种当型循环）

在 while, do-while, for 这三种循环控制语句中，都包括下面三个要素：

initialization // 初始化条件 termination // 循环条件 iteration // 迭代，变更循环条件

在使用循环控制语句时，要注意正确处理以上三个要素，以避免死循环。要清楚循环的执行次数：往往容易多一次、少一次。


int total = 1; // 注意 total 要赋初值int i = 1; // initialization

while ( i<=15 ) // termination{

total = total * i;

i++; // iteration}

求 15 ！


程序转移相关语句包括： break

continue

return

goto

1 、语句与控制流—— 其它控制语句

在 switch 语中， break 语句用来终止 switch 语句的执行，使程序从整个 switch 语句后的第一条语句开始执行。

在循环语句中 (while, do-while, for) ， break 用于终止并跳出循环，从紧跟着循环体代码段后的语句执行。

break 语句的格式为：break;

1 、语句与控制流—— 程序转移相关语句 break

int i;for( i= 0; i <10; i++ ){ … if( i == 5 ) { break; } ……}

到第 5 次循环时，就不再继续循环了

1 、语句与控制流—— 程序转移相关语句 break

int a[10], i;for( i= 0; i <10; i++ ){ scanf(“%d”, &a[i]);}for( i= 0; i <10; i++ ){ if( a[i] < 0 ) { break; }}printf(“The first negative element is %d.”, i);

寻找一组数中第一个小于 0 的元素的下标。

continue 语句用来结束本次循环 (while, do-while, for) ，跳过循环体中 continue 之后尚未执行的语句，接着进行终止条件的判断，以决定是否继续循环。注意：在进行终止条件的判断前，都应先保证执行迭代语句。它的格式为：

continue ；

1 、语句与控制流—— 程序转移相关语句 continue

for( int i= 0; i <10; i++ ){ if( i == 5 ) { continue; } ……}

第 5 次循环时，什么也不做

1 、语句与控制流—— 程序转移相关语句 continue

求 1 ～ 100 之间除 7 的倍数之外其他数的和？

int sum = 0;int i = 1; // initializationwhile ( i<=100 ) // termination{ if( i%7 ==0 ) { i++; // iteration continue; } sum = sum + i; i++; // iteration}

return 语句从当前函数中退出，返回到调用该函数的语句处，并从紧跟该语句的下一条语句继续程序的执行。返回语句有两种格式：

return expression; // 当函数需要返回某种类型数据时 return; // 当函数的返回类型为 void 时

单独一条 return 语句放在函数中间时，会使程序不能正常运行，因为其后的语句将不会执行到。若真需要退出函数，可以通过将 return 语句嵌入某些语句（如 if-else ）来使程序在未执行完函数中所有语句时退出。

1 、语句与控制流—— 程序转移相关语句 return

1 、语句与控制流—— 程序转移相关语句 return

void main(){ … … return;}

int main(){ … … return 0;}

#include <stdio.h>float getArea(float r);void main(){ float area, radius = 3.0f; area = getArea(radius); printf(“Area is %f.”, area); return;}float getArea(float r){ float s; s = 3.14159*r*r; return s;}

1 、语句与控制流—— 程序转移相关语句 goto

程序跳转控制语句，不提倡使用。与程序标号（也是一个标识符，其后要跟一个“ :” ）一起使用：

for(…){ … if(…) goto error; …}…error: ……

也可以用于实现循环控制

int i=1, sum=0;loop: sum += i; i++;if (i<=100) goto loop;…

仅由一个分号组成的语句为空操作语句。空语句不做任何操作，它在一些特殊情况下是很有用的，如用循环来跳过输入字符开始的空格或制表符：

while( ( c = getchar() ) = = ‘ ’ || c = = ‘\t’ ) ;

不要以为空语句不做任何操作就可以滥用它，有时会造成语法错误：

1 、语句与控制流—— 空语句

if(d>=0){ x = 1;};else{ x = 2;}

else 子句和前面的 if子句被空语句分隔开了，这会导致程序语法错误。

程序 = 函数的集合

函数 = 语句的集合

语句 = 简单语句＋复合语句

简单语句 = 变量定义与初始化语句、赋值语句、函数调用语句、自增（减）语句、 return 、空语句， …

复合语句 = if-else 、 switch-case/default 、 while 、do-while 、 for 、 break 、 continue 、 goto



分支控制语句和循环控制语句中大括号（ {…… } ）括起来的语句，可以是简单语句，也可以是这两种复合语句本身。这样， C 语言程序中的语句就形成了一种嵌套的层次结构，并且原则上这种嵌套的层次是可以不断扩大的。

1 、语句与控制流—— 程序控制语句的嵌套if(…){

while ( … ){ … if( … ) { … } else if( … ) { … } else { … } …}

}else{ …}

2 、输入输出控制

在标准输入输出函数库（ stdio.h ）中，提供了通过标准输入输出设备（键盘和显示器）进行数据的输入输出函数：

单个字符输入： int getchar() ，返回的是字符的 ASCII

码格式化输入： int scanf(constrol_string, arg1, arg2, …)

单个字符输出： int putchar(int)

格式化输出： int printf(constrol_string, arg1, arg2, …)char c;int n;float f;c = getchar();scanf(“%d %f %c %s”, &n, &f, &c);

putchar(c);printf(“%d %f %c %s \n”, n, f, c);


scanf() 的基本格式控制符有： %d ：整数 (int)

int a; scanf(“%d”, &a);

%ld ：整数 (long) long b; scanf(“%ld”, &b);

%hd ：整数 (short) short d; scanf(“%hd”, &d);

%c ：字符 (char) char c; scanf(“%c”, &c);

%s ：字符串 ( 字符数组 ) ，第 12讲中介绍

char s[20]; scanf(“%s”, s);

%f ：单精度浮点数 (float) float x; scanf(“%f”, &x);

%lf ：双精度浮点数 (double) double y; scanf(“%lf”, &y);


scanf() 主要是将从键盘中输入的数据赋给变量，它要求指示变量的在内存中的地址，才能正确将有关数据赋给变量。在 C 语言中，变量地址的获得是

通过运算符“ &” （取地址运算符）来得到的，如： int x; 则 &x 表示得到变量 x 在内存中的地址。 scanf(“%d”, &x);


在同一个 scanf() 函数中输入多个变量的值： char c; int a; float x; double y; scanf(“%c%d%f%lf”, &c, &a, &x, &y);

在 scanf() 中的格式控制中，还可以控制多个输入数据之间的分隔标记，如： scanf(“%c,%d,%f”, &c, &n, &f) ，则在输入数据时各数据之间用“ ,” 作为分割。若多个输入控制符之间没有任何分隔标记，如： scanf(“%c%d%f”, &c, &n,

&f) ，则输入数之间以换行（回车）或空格作为分隔。


printf() 的基本格式控制符有： %d ：整数 (int) %ld ：整数 (long) %c ：字符 (char) %s ：字符串 ( 字符数组 ) %f ：浮点数 (float ， double) ，缺省输出 6 位小数 %e ：浮点数 (double) ，以科学计数法输出，其输出格式为： [-]m.nnnnnne[+/-]xx

可以用 %.Nf 或 %.Ne 来控制小数的输出位数，如 %.8f ，可以输出 8 位小数， %.10e ，可以输出 10 位小数

%g ： %f 和 %e 的紧凑形式，不输出无意义的 0


printf() 主要是将变量的值输出到屏幕上去，它只要直接对变量引用即可。

char c=‘a’;

printf(“%c”, c);

int a=10;

printf(“%d”, a);

float x=1.321f;

printf(“%f”, x);

double y=2.7123;

printf(“%f”, y);

printf(“%.10f”, y);

printf(“%g”, y);

printf(“%e”, y);

printf(“%.8e”, y);


在 printf() 中的格式控制中，还可以包含其他希望输出字符（串），如：

printf(“\nThis is a %d !”, n); 如果 n 的值为 10 ，则输出效果为：

在 printf() 中，可以只输出一些字符，而不包含变量，如： printf(“\nPlease input data:\n”);

也可以在同一个 printf() 函数中输出多个变量的值，并夹以其他提示字符，如：

double r, s; r = 5.0; s = 3.14*r*r; printf(“\nThe area of a circle with radius %.2f is %.2f.”, r, s);

<空行 >The area of a circle with radius 5.00 is 78.50.

<空行 >This is a 10 !

2 、输入输出控制void main(){ int a; long b; float f; double d;

printf("Please input data:\n"); scanf("%d %ld %f %lf", &a, &b, &f, &d); printf("\nThe integer is %d and %ld.", a, b); printf("\nThe float is %f or %e or %g", f, f, f); printf("\nThe double is %f or %e or %g", d, d, d); printf("\nAnother number is %.10f or %.12e or %g\n", f/a, f/a, f/a);

return;}

多数编程语言都有预选编译好的开发库以支持各种特定的功能

在 C 中，标准开发库以库函数的形式提供，常用的有：基本输入输出 (stdio.h)

键盘与屏幕： scanf(), printf(), getchar(), putchar(), … 文件操作： fopen(), fclose(), fsanf(), fprintf(), …

数学函数 (math.h) abs(), cos(), sin(), sqrt(), pow(), exp(), log(), log10(), …

字符串处理 (string.h) strlen(), strcat(), strcpy(), strcmp(), …

……

(\Microsoft Visual Studio\VC98\Include)

3 、标准库函数

4 、程序风格

源文件、变量、函数等命名：要体现各自的含义。适当使用大小写简洁、清晰程序书写格式：保证良好的可读性，使程序一目了然。大括号 {} 的使用与对齐语句段的对齐在语句段之间适当空行语句段之间的层次性程序注释：帮助了解程序的功能。文件注释变量注释函数注释语句注释语句段注释

4 、程序风格—— 一些禁忌

神秘数int map[242760];int i, j;int count = 0;for(i=0; i<578; i++) for(j=0; j<420; j++) if(map[i*420+i]==0) count ++;printf(“%d\n”, count);

#define MAPHEIGHT 578#define MAPWIDTH 420#define BLACK 0int map[MAPHEIGHT * MAPWIDTH];int i, j;for(i=0; i< MAPHEIGHT; i++) for(j=0; j< MAPWIDTH; j++) if(map[i*MAPWIDTH+j]==BLACK) count ++;printf(“%d\n”, count);


神秘数main(){ float length ； float area ; scanf(“%f\n”, &length) ; // 正方形的边长 area = length * length ; // 正方形的面积 printf(“The area of the square is %f\n”, area) ; scanf(“%f\n”, &length) ; //圆的半径 area = length * 2 * 3.14159; //圆的周长 printf(“The circumference of the circle is %f\n”, area) ;}

main(){ float edgeLength ； // 正方形的边长 float squareArea ; // 正方形的面积 float radius ； //圆的半径 float circumference ; //圆的周长 scanf(“%f\n”, &edgeLength) ; squareArea = edgeLength * edgeLength ; printf(“The area of the square is %f\n”, squareArea) ; scanf(“%f\n”, &radius) ; circumference = radius * 2 * 3.14159; // pie is 3.14159 printf(“The circumference of the circle is %f\n”, circumference) ;}

中途更改变量的用途


a = a + b;

b = a - b;

a = a - b;

temp = a;

a = b;

b = temp;

清晰简单的表达：不要为了追求某方面的效率而使程序变得晦涩难懂。

（ a 、 b两个数互换）

这 3 条语句的作用？

4 、程序风格

在刚一开始学习写程序时，就应该注意培养良好的书写习惯。良好的程序风格有助于我们写出正确的代码，并且使得我们的程序更容易被其他人使用。

良好的程序风格示例（课堂例子）

有一对兔子，出生后第 3 个月起每个月都生一对兔

子。小兔子长到第 3 个月后每个月又生一对兔子。假设所有兔子都不死，问 40个月的兔子总数为多少？解题思路

第几个月小兔子对数中兔子对数老兔子对数兔子总数1 1 0 0 1

2 0 1 0 1

3 1 0 1 2

4 1 1 1 3

5 2 1 2 5

6 3 2 3 8

7 5 3 5 13

┆ ┆ ┆ ┆ ┆

5 、程序示例

可以看到每个月的兔子总数依次为

1,1,2,3,5,8,13…

这就是有名的费波那西 (Fibonacci)数列。

5 、程序示例

#include <stdio.h>void main()

{ long int f1,f2; int i; f1=1;f2=1; for(i=1; i<=20; i++) { printf("%12ld %12ld ",f1,f2); if(i%2==0) printf("\n"); f1=f1+f2; f2=f2+f1; }

}

5 、程序示例

说明：说明：(1) 变量 f1 和 f2 用长整型，在 printf 函数中输出

格式符用“ %12ld” ，而不是用“ %12d” ，这是由于

在第23 个数后，整数值已超过整数最大值 32767 ，因

此必须用长整型变量才能容纳，并用“ %ld”格式输出。(2)if 语句的作用是使输出 4 个数后换行。 i是循环

变量，当 i为偶数时换行，而 i每增值 1 ，就要计算

和输出 2 个数 (f1 ， f2) ，因此 i每隔 2 换一次行相当

于每输出 4 个数后换行输出。

说明：说明：(1) 变量 f1 和 f2 用长整型，在 printf 函数中输出

格式符用“ %12ld” ，而不是用“ %12d” ，这是由于

在第23 个数后，整数值已超过整数最大值 32767 ，因

此必须用长整型变量才能容纳，并用“ %ld”格式输出。(2)if 语句的作用是使输出 4 个数后换行。 i是循环

变量，当 i为偶数时换行，而 i每增值 1 ，就要计算

和输出 2 个数 (f1 ， f2) ，因此 i每隔 2 换一次行相当

于每输出 4 个数后换行输出。

5 、程序示例

给一个整数 m ，判断它是否素数。解题思路让 m 被 i(i由 2 变到 k= )除，如果 m 能被某一个

i(2～ k 之间的任何一个整数 ) 整除，则 m 必然不是素

数，不必再进行下去。此时的 i 必然小于或等于 k ；如果 m 不能被 2 ～ k 之间的任一整数整除，则 m 应是素

数，此时在完成最后一次循环后，使 i 再加 1 ，因此

i 的值就等于 k+1，这时才终止循环。在循环结束之

后判别 i 的值是否大于或等于 k+1，若是，则未曾被

2 ～ k 之间任一整数整除过，因此输出“是素数”。

m

5 、程序示例

#include <stdio.h>#include <math.h>void main() {int m,i,k; printf(“please enter a integer number:”); scanf(“%d”,&m); /* 输入一个整数 m */ k=(int)sqrt(m); /* 对m求平方根，再取整 */ for (i=2;i<=k;i++) /* i 作为除数 */ /* 如果m被 i整除，m 肯定不是素数 */ if(m%i==0) break; if(i>k) printf("%d is a prime number.\n",m); else printf("%d is not a prime number.\n",m);}

5 、程序示例

5 、程序示例

课堂编程：求 1 ～ 1000 之间与 7 有关的数（ 7 的倍数）的和。

总结

C 语言语句及控制流： if/else

switch/case/default (break)

while 、 do-while 、 for

break 、 continue

标准输入输出及库函数程序风格

上机作业

编程网格上机时间做完。上机时交练习和作业权值

为 1 ， 3 天内 0.8 ， 7 天内 0.6 ， 14 天内0.3 ，其他情况为 0 。

10 月 30日下午 1 点 -4点方正大厦 4 楼417房间。

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