【C language part 3】条件&迴圈

条件判断 Decision Control Statement

为了应付程式可能遇到的各种状况，C 提供了 if 条件判断陈述。情况、情境、状态或条件的陈述，在程式执行时，该陈述只有正确与错误、 成立与不成立、 真与伪等非常明确的「正面或负面」两种状况。可能的运算结果只能有「true (真)」、「false (假)」这两种布林值（Boolean Value）

布林代数 Boolean algebra

布林代数（Boolean algebra），具有真 (true) 与**伪 (false) **两种值，可用来表示是非对错的概念。
在程式语言中，程式流程控制的语法，例如 if、for 和 while 等，所使用的条件陈述都需要用布林代数来描述。而有趣的是， C 与 C++因为语言特性和发展时机的不同，对于该怎么实现布林代数的想法也有所不同。

C89 中的布林型态

虽然布林代数对于流程控制至为重要，但在 C89 中并没有替布林代数设计一个专有的资料型态。在 C89 中，布林代数是隐约地在多个不同的型态、不同的运算与不同的语法中实现。C89 替所有内建的资料型态做了统一规定：非 0 为真、0 为伪。此外，C89 对于关係运算子与逻辑 运算子的运算结果也做了规定。当运算结果为真时会算出 int 型态的 1，当运算结果为伪时会算出 int 型态的 0。这造成在 C89 容易觉得布林代数就是用 int 型态来表示。不过这是个误解，下一页我们来看看例子。

上面的程式码，因为 C89 的规定，所以都会被判定为 false。不会印出任何结果。

0.1 直接作为布林值判定时，因为非 0 所以为真。但如果将其值转型成 int 型态，因为值变为 0 所以判定为非。由此可知 int 型态不能完全表达布林代数的结果。C89 没有替布林代数设计专用的资料型态还造成了其他问题。例如之前提到的，因为关係与逻辑运算子的运算结果是以 int 的 1 与 0 来表示真与伪，因而产生了一些结果不直观的程式码。开始，型别名字为_Bool。另外，C99 为了让 C 和 C++ 更相容，增加了一个标头档案 stdbool.h。里面定义了 bool、true、false，让我们可以像C++ 一样的定义布林型别。_Bool型别不需要引用其他库函式，直接就可以使用。而 bool 型别，则需要 #include <stdbool.h>。

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switch statement

switch 是 C 语言提供的另一种条件判断方式，本身只能比较数值或是字元。但是，使用得当的话，或许会比 if 判断式还要来得有效率。Syntax：

switch (expression){    case constant1:      statements1;      break;    case constant2:      statements2      break;…    default:       default statements;}

首先，会先看看 switch 括号里的 expression，取得 expression 的数值（或字元）之后，会一一与 case 设定的数字（或字元）比较，若符合，就会执行以下之 statement，直到遇到 breaks 后离开 switch 区块（block）。若都没有符合得数值（或字元），就会执行 default 里的 statements。default 可省略。

switch statement flow chart

範例

範例一：BMI 计算

使用者输入身高、体重，计算 BMI 值。

若 BMI 小于 18.5，显示过轻。
若 BMI 介于 18.5 到 24 之间，显示体重正常。
大于 24，则显示过胖。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){    float bmi, w, h; // declare in floating type    printf("Enter your weight(kg) and height(cm):\n");    scanf("%f %f", &w, &h);    bmi = w / ((h/100)*(h/100));    printf("BMI = %f\n\n", bmi);    if(bmi<=18.5){        printf("Underweight.\n");    }else if(bmi>18.5 && bmi <= 24){        printf("Normal!\n");    }else{        printf("Overweight!\n");    }    system("PAUSE");    return 0;}

範例二：生肖

已知 2021 年为牛年，设计一程式，从今年推算输入年分之生肖为何？

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){    int year;    printf("Please input a year: ");    scanf("%d", &year);    int this_year = 2021 % 12; // 2021 % 12 为牛年    switch((year%12)-this_year){        case 0:            printf("%d 年为牛年", year);            break;        case 1:            printf("%d 年为虎年", year);            break;        case 2:            printf("%d 年为兔年", year);            break;        case 3:            printf("%d 年为龙年", year);            break;        case 4:            printf("%d 年为蛇年", year);            break;        case 5:            printf("%d 年为马年", year);            break;        case 6:            printf("%d 年为羊年", year);            break;        case -5:            printf("%d 年为猴年", year);            break;        case -4:            printf("%d 年为鸡年", year);            break;        case -3:            printf("%d 年为狗年", year);            break;        case -2:            printf("%d 年为猪年", year);            break;        case -1:            printf("%d 年为鼠年", year);            break;    }    printf("\n\n");    system("PAUSE");    return 0;}

範例三：计算折扣

某百货正在举行周年庆。顾客购物金额折扣如下：

1,000(含) 以上：打 9 折5,000(含) 以上：打 8 折8,000(含) 以上：打 65 折10,000(含) 以上：打 3 折

请设计一程式，使用者输入购物金额，并在萤幕显示出

可享的折扣折扣后的金额总共省下多少钱

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){    int price, account;    printf("Enter a price: ");    scanf("%d", &price);    if(price >= 10000){        account = price * 30 / 100;        printf("打 3 折\n");    }else if(price >= 8000){        account = price * 0.65;        printf("打 65 折\n");    }else if(price >= 5000){        account = price * 0.8;        printf("打 8 折\n");    }else if(price >= 1000){        account = price * 0.9;        printf("打 9 折\n");    }else{        account = price;        printf("没有折扣\n");    }    printf("折扣后的金额为 %d\n", account);    printf("总共省下 %d\n\n", price-account);    system("PAUSE");    return 0;}

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迴圈叙述句 Loop Statement

在程式里，迴圈（loop）是用来重複执行同一个区块（block）。会在某一个特别设定的条件下跳出迴圈。在 C语言里，总共有三种不同的迴圈叙述句，分别为：for loop （前测式）while loop （前测式）do…while loop （后测式）之后，我们会分别介绍这三种不同的 statement。

for loop flow chart

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for loop 步骤：

执行 initialization statement，而且只会执行一次，此步骤为设定变数初值。执行 test expression，判定变数是否为真。如果为真 True，程式会进入迴圈里的 statement，之后会执行 update statement，更新参数。开始重複第二步骤。直到判定为否 False。判定为否，则会跳出迴圈区块，执行迴圈外的 statement。

for(initialization_Statement; test_Expression; update_State){    // statements inside the body of loop}

while loop flow chart

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while loop 执行步骤：

执行 test expression，判定变数是否为真。如果判定为否，则跳过迴圈里的 statement，直接结束迴圈。如果为真，执行迴圈里的 statement。执行完毕，跳回第一步，直到判定变数为否。

while(test_Expression){    // the body of loop}

do...while loop flow chart

两种不同 while 迴圈

这两种 while loop 差别在于前测式与后测式迴圈：前测式迴圈：先测试迴圈变数是否符合迴圈终止条件。后测式迴圈：先执行迴圈本体一次，再测试迴圈变数是否符合终止条件。两者的差异在于 do…while 后测式迴圈至少执行一次。要使用哪一种结构是看程式功能需求，如：帐号密码登入功能至少要让使用者输入一次帐号密码，再确认帐号密码是否正确，就可以使用后测式迴圈结构。

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ref.

怎么表示是非对错 ? 在 C 与 C++ 中布林 (Boolean) 型态的演进 (二) : C++98switch 条件判断

範例

範例四：总和计算

请设计一程式，使用者输入一正整数，并显示 1 + 2 + … + N 的总和。
如：输入 9 ，结果为 1~9 的总和。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main(){    int n, sum=0;    printf("Enter a number: ");    scanf("%d", &n);    for(int i=1; i <= n; i++){        sum += i;    }    printf("Summary of 1 ~ %d = %d\n\n", n, sum);    system("PAUSE");    return 0;}

範例五：猜大小

猜大小游戏（high or low），由电脑想定一个数字（1-1000），人来猜电脑想定的数。每人每次猜一个数，电脑则会回答：＜答对＞ ＜太大＞ ＜太小＞。
答对后在萤幕显示猜了几次才猜到正确答案。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>void main(){    int answer, n, count = 0;    srand( time(NULL) ); // 设定乱数种子    answer = (rand() % 1000) + 1; // 比较常写成这种模式 (rand()%(max-min+1))+min    /**while 写法**/    /*while(1){ // while(1) 代表无限迴圈，但是切记，一定要设停止迴圈的机制        printf("Enter your Answer: ");        scanf("%d", &n);        count++;        if(n == answer){            printf("CONGRA!\n\n");            break;  // 跳出迴圈，也就是停止无限迴圈的机制        }else if(n < answer){            printf("Higher\n\n");        }else{            printf("Lower\n\n");        }    }*/    /**do while 写法**/    do{        printf("Enter your answer: ");        scanf("%d", &n);        count++;        if(n < answer){            printf("Higher\n\n");        }else if(n > answer){            printf("Lower\n\n");        }else{            printf("Congra!\n\n");        }    }while(n != answer);    printf("第 %d 次猜到结果\n", count);}

补充：产生乱数

C 语言的 stdlib.h 函式库里提供了 rand() 函式来产生乱数。
不过因为 rand() 函式是由它上一个数值来产出下一个乱数，如果不做任何设定，初值系统都预设为 0。
因此这个时候我们可以用 srand() 函式来改变一开始的乱数值（一样定义在 stdlib.h），srand() 需要一个参数作为 seed（种子）。
通常我们会已目前的时间当作乱数种子，使用 time() 函式，而 time() 定义在 time.h 函式库里。

可以参考以下範例

#include <stdio.h>#include <stdlib.h> //乱数相关函数#include <time.h>void main() // 把 main function 改成 void 就可以省掉最后的 return 0{    /** 第一种乱数範例 **/    // 先设定乱数种子    srand( time(NULL) ); //srand定义在stdlib里，用现在时间当作乱数种子    // 产生乱数    int x = rand();    printf("产生乱数 (基本)\n");    printf("x= %d\n", x);    /* 这个範例产生的乱数是一个整数，值介于 0~RAND_MAX 之间    不同系统定义的 RAND_MAX 有不同大小 */    printf("======\n");    system("PAUSE");    printf("\n");    // show RAND_MAX    printf("RAND_MAX = %d\n", RAND_MAX); // RAND_MAX 32767    /* This is completely useless to us. */    printf("======\n");    system("PAUSE");    printf("\n");    /** 第二种乱数範例 - 特定範围整数乱数 **/    // 指定乱数範围    int min = 1;    int max = 100;    // 产生 [min, max] 的整数乱数, min <= x <= max    int y = rand() % (max - min + 1) + min;    printf("产生特定範围整数乱数，範围：[%d,%d]\n", min, max);    printf("y = %d\n", y);    printf("======\n");    system("PAUSE");    printf("\n");    /** 第三种乱数範例 - [0,1) 浮点数乱数, 0 <= x < 1 **/    double z = (double) rand() / (RAND_MAX + 1.0);    printf("产生 [0,1) 範围浮点数乱数\n");    printf("z = %f\n", z);    printf("======\n");    system("PAUSE");    printf("\n");    /** 第四种乱数範例 - [min,max) 浮点数乱数, min <= x < max **/    double min_float = 3.6;    double max_float = 8.7;    double w = (max_float-min_float) * rand() / (RAND_MAX + 1.0) + min;    printf("产生特定範围浮点数乱数，範围：[%.2f,%.2f)\n", min_float, max_float);    printf("w = %f\n", w);    printf("======\n");    system("PAUSE");    printf("\n");}

产生乱数 (基本)x= 26378======请按任意键继续 . . .RAND_MAX = 32767======请按任意键继续 . . .产生特定範围整数乱数，範围：[1,100]y = 84======请按任意键继续 . . .产生 [0,1) 範围浮点数乱数z = 0.412872======请按任意键继续 . . .产生特定範围浮点数乱数，範围：[3.60,8.70)w = 1.801700======请按任意键继续 . . .Process returned 10 (0xA)   execution time : 4.756 sPress any key to continue.

範例六：作图

请设计一程式，由使用者输入一整数，萤幕显示如下：

Input

4

Output

**********

Input

5

Output

***************

以此类推

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>void main(){    int i, j, num;    scanf("%d", &num);        printf("\n");    for(i = 0; i < num; i++){        for(j = 0; j <= i; j++){            printf("*");        }        printf("\n");    }}