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C++系列八：选择、循环与转向

机器学习Zero 2024-06-17 10:14:54

简介C++系列八：选择、循环与转向

选择、循环与转向

1. 选择语句

选择语句使用条件来确定程序将执行哪些代码。在C++编程中，选择语句有多种类型，包括if语句、switch语句和三元运算符。

（1）if语句

if语句是C++编程中最常见的选择语句之一，语法如下：

if (condition)
{
    statement;
}

其中，condition是一个布尔表达式，如果它的值为true，则执行statement。如果该条件为false，则程序跳过if语句并执行后续的代码。

if语句也可以带有一个可选的else子句，以便在条件不满足时执行其他语句。它的语法如下：

if (condition)
{
    statement1;
}
else
{
    statement2;
}

这种情况下，如果condition为true，则执行statement1，否则执行statement2。

适用场景：

控制代码的执行流程
根据条件执行不同的代码块

e.g.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int num = 5;

    if (num > 0)
    {
        cout << "Number is positive." << endl;
    }
    else if (num < 0)
    {
        cout << "Number is negative." << endl;
    }
    else
    {
        cout << "Number is zero." << endl;
    }

    return 0;
}

这个程序将根据变量num的值输出不同的消息。

（2）switch语句

switch语句是另一种常见的选择语句，它基于一个表达式的值来选择要执行的代码块，语法如下：

switch (expression)
{
    case value1:
        statement1;
        break;

    case value2:
        statement2;
        break;

    default:
        statement3;
}

这种情况下，表达式的值将与每个case的value进行比较。如果匹配到了一个case值，则执行相应的statement，并跳出switch语句。如果没有匹配到任何值，则执行default语句块（可选）。

适用场景：

根据不同的条件执行不同的代码块
优化if-else语句的结构和代码风格

e.g.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int num = 2;

    switch (num)
    {
        case 1:
            cout << "Monday" << endl;
            break;

        case 2:
            cout << "Tuesday" << endl;
            break;

        case 3:
            cout << "Wednesday" << endl;
            break;

        default:
            cout << "Invalid day" << endl;
            break;
    }

    return 0;
}

这个程序将根据变量num的值输出对应的星期几。

（3）三元运算符

三元运算符是一种简单的选择语句，它可用于根据条件选择两个不同的值，语法如下：

condition ? value1 : value2;

如果条件为true，则该语句将返回value1，否则返回value2。

适用场景：

简单的单行条件判断
优化if-else语句的结构和代码风格

e.g.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int num = 3;
    string message = (num > 0) ? "Number is positive." : "Number is negative or zero.";

    cout << message << endl;

    return 0;
}

这个程序将根据变量num的值输出对应的消息。

2. 循环语句

C ++中的循环语句包括for、while和do while循环，可用于执行一系列重复操作，直到某个条件不再满足为止。

每种循环结构都有其独特的优点和适用场景，并可根据情况进行调整以实现灵活的循环控制。

一、for循环

for循环是C++中最基本的重复结构之一，语法如下：

for (init; condition; increment)
{
    // 循环体
}

其中，init是循环初始化表达式，用于初始化循环计数器；condition是循环条件表达式，只要它的值为真，循环就会继续执行；increment是循环更新表达式，用于更新循环计数器。循环体就是要重复执行的代码块。

for循环的优点是易于掌握，可以通过调整循环初始化表达式、循环条件表达式和循环更新表达式来实现灵活的循环控制。但是，对于一些复杂的循环控制，for循环可能会变得难以管理。

适用场景：

处理具有固定数量的元素的数据，例如数组或列表
执行需要执行特定次数的操作

e.g.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int i, n;

    cout << "Enter a positive integer: ";
    cin >> n;

    for (i = 1; i <= n; i++)
    {
        cout << i * i << " ";
    }

    return 0;
}

这个程序接受一个正整数n，并打印出1到n的平方。

（2）while循环

while循环是一种更加通用的重复结构，语法如下：

while (condition)
{
    // 循环体
}

这里的condition是一个布尔表达式，如果它的值为真，则继续执行循环体中的代码块。在循环体执行完毕后，条件被重新评估，如果它仍然为真，则再次执行循环体。

和for循环相比，while循环更加灵活

适用场景：

执行需要满足特定条件的操作
处理动态大小的数据集

e.g.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int i = 0;

    while (i < 10)
    {
        cout << i << " ";
        i++;
    }

    return 0;
}

这个程序将打印出从0到9的数字。

（3）do while循环

do while循环是C++中另一种重复结构，语法如下：

do
{
    // 循环体
} while (condition);

和while循环相比，do while循环保证循环体至少会执行一次，因为while条件是在循环体执行完后测试的。

适用场景：

执行至少需要执行一次的操作
处理从用户或其他来源获取信息的情况

e.g.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int i = 0;

    do 
    {
        cout << i << " ";
        i++;
    } while (i < 10);

    return 0;
}

这个程序将打印出从0到9的数字，包括0和9。

3. 转向语句

C++中的转向语句是用来改变程序执行顺序的一种语句，当程序遇到转向语句时，它会跳过某些代码或者跳转到指定的代码位置执行。

C++中的转向语句包括goto语句、break语句、continue语句和return语句。每种语句都有其独特的优点和适用场景，并且可以在编程中实现更高效、更灵活的控制流。

（1）goto语句

goto语句是C++中最基本的转向语句之一，语法如下：

goto label;
//...
label: statement;

其中，label是标签名，它应该唯一并在同一函数中定义，statement是要执行的语句。

当程序执行到goto语句时，它会跳到label处执行相应的语句。因为goto语句具有非常大的灵活性，所以它可以用来解决某些问题，但如果使用不恰当，也可能会导致代码难以理解和维护。

适用场景：

在嵌套结构中跳出循环
在函数中实现错误处理

e.g.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int i = 0;

    loop:
        cout << i << " ";
        i++;

        if (i < 10)
            goto loop;

    return 0;
}

这个程序将打印出从0到9的数字。

（2）break语句

break语句是另一种用于转向控制流的语句，语法如下：

while (condition)
{
    // 循环体

    if (condition)
    {
        break;
    }
}

当遇到break语句时，程序将立即跳出语句块并执行该语句后面的代码。

适用场景：

跳出循环
在多层嵌套结构中跳出指定的结构

e.g.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int i = 0;

    while (i < 10)
    {
        cout << i << " ";
        i++;

        if (i == 5)
            break;
    }

    return 0;
}

这个程序将打印出从0到4的数字。

（3）continue语句

continue语句也是用于跳过某些代码的语句，语法如下：

while (condition)
{
    // 循环体

    if (condition)
    {
        continue;
    }

    // 其他代码
}

当遇到continue语句时，程序将跳过它后面的代码，然后开始下一次循环迭代。

适用场景：

跳过当前循环迭代
在多层嵌套结构中跳过指定的结构

e.g.

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int i = 0;

    while (i < 10)
    {
        i++;

        if (i == 5)
            continue;

        cout << i << " ";
    }

    return 0;
}

这个程序将打印出从1到10的数字，但不包括数字5。

（4）return语句

return语句也是一种转向语句，它可用于从函数中返回，并提供一个可选的返回值，语法如下：

return expression;

其中，expression是要返回的值。

适用场景：

从函数中返回
向调用函数返回值

e.g.

#include <iostream>

using namespace std;

int square(int x)
{
    return x * x;
}

int main()
{
    int result = square(5);
    cout << result << endl;

    return 0;
}