C语言分支结构详解
1. if 语句
在本篇博客文章中，我们将深入探讨C语言中的if语句及其相关用法。if语句是一种用于条件判断的分支语句，它允许我们根据条件的真假来执行不同的代码块。
1.1 if 语句的基本语法和用法
if语句的基本语法如下所示：
if (条件) {
// 条件为真时执行的代码块
}
在这个语法结构中，条件是一个布尔表达式，如果条件的值为真（非零），则执行if语句块中的代码。
1.2 else 语句和 else if 语句的使用
除了 if 语句，我们还可以使用 else 语句和 else if 语句来处理条件的不同情况。else 语句在 if 条件以及 else if 条件（假设存在）均为假时执行，而 else if 语句用于在多个条件之间进行判断。
int num = 10;
if (num > 0) {
printf("数字是正数\n");
} else if (num < 0) {
printf("数字是负数\n");
} else {
printf("数字是 0\n");
}
在这个示例中，我们根据 num 的值输出不同的结果。如果 num 大于0，我们打印"数字是正数"；如果 num 小于0，我们打印"数字是负数"；如果 num 等于0（不大于0且不小于0，就是0），因此我们打印"数字是 0"。
1.3 if 语句的嵌套和多重条件判断
在C语言中，我们可以嵌套if语句，这意味着在一个 if 语句块内部包含另一个if语句块。这样可以实现更复杂的条件判断逻辑。
int num = 10;
if (num > 0) {
if (num % 2 == 0) {
printf("数字是正偶数\n");
} else {
printf("数字是正奇数\n");
}
} else if (num < 0) {
printf("数字是负数\n");
} else {
printf("数字是 0\n");
}
在这个示例中，我们首先判断num是否大于0，如果是，则进一步判断num是否为偶数或奇数。根据条件的不同，我们输出相应的结果。
1.4 悬空 else 问题及其解决方法
在C语言中，else 语句总是与最近的 if 语句配对，这就导致了一个被称为"悬空 else"的问题。当我们有多个嵌套的if语句时，可能会出现 else 语句与我们预期的 if 语句不匹配的情况。
首先请看这个示例，初学者可能发现预期的输出和实际的输出有出入。
int num = -10;
if (num > 0)
if (num % 2 == 0)
printf("数字是正偶数\n");
else
printf("数字是负数\n");
在这个示例中，初学者会下意识的根据缩进格式来判断，理所当然的认为上述代码打印"数字是负数"，实际情况是什么都不会打印！！！因为else 语句总是与最近的 if 语句配对。
我们使用了花括号将 if 语句的范围明确标记出来，从而避免了悬空 else 问题。
int num = -10;
if (num > 0) {
if (num % 2 == 0) {
printf("数字是正偶数\n");
}
} else {
printf("数字是负数\n");
}
2. 关系操作符
在本节中，我们将介绍C语言中常用的关系操作符。在C语言中，任何非零值都被视为真（true），而零值被视为假（false）。关系运算符的结果大致上可以认为返回的是 bool 类型的 true 或者 false，但是，严格来说是int类型的1（表示真）或0（表示假）。
2.1 关系操作符的种类和用法
C语言中的关系操作符包括以下几种：
==：等于!=：不等于>：大于<：小于>=：大于等于<=：小于等于
我们可以使用这些操作符在条件判断中比较两个值的大小关系。
2.2 关系操作符的返回值类型
关系操作符的返回值类型是布尔类型，即 int 型的0或1。当关系成立时，返回1（真），否则返回0（假）。
2.3 关系操作符在条件判断中的应用
关系操作符常常用于条件判断语句中，例如 if 语句、while 循环等。通过比较两个值的大小关系，我们可以根据条件的真假来执行不同的代码块。
下面是一个使用关系操作符的示例：
int a = 5, b = 10;
if (a == b) {
printf("a 与 b 相等\n");
} else if (a < b) {
printf("a 比 b 小\n");
} else {
printf("a 比 b 大\n");
}
在这个示例中，我们比较了变量a和b的值，并根据比较结果输出不同的结果。
3. 条件操作符
条件操作符（也称为三元运算符、三目运算符）是C语言中一种简洁的条件表达式。它允许我们根据条件的真假选择不同的值。
3.1 条件操作符的语法和用法
条件操作符的语法如下所示：
条件 ? 表达式1 : 表达式2
如果条件为真，则返回表达式1的值；如果条件为假，则返回表达式2的值。
通常来讲，是可以支持多条三元运算嵌套的，然而在我看来这并不是写代码的良好习惯，可读性太差！
3.2 条件操作符与if语句的对比
条件操作符提供了一种简洁的条件判断方式，它可以替代简单的 if 语句。使用条件操作符可以使代码更加简洁和易读。
下面是一个使用条件操作符的示例：
int age = 18;
char* result = (age >= 18) ? "你是成年人" : "你是未成年";
printf("%s\n", result);
在这个示例中，我们根据年龄的值选择不同的结果。如果年龄大于等于18岁，我们输出"你是成年人"；否则，我们输出"你是未成年"。
4. 逻辑操作符
逻辑操作符用于在条件判断中组合多个条件，并根据逻辑关系的真假进行逻辑运算。
4.1 逻辑操作符的种类和用法
C语言中常用的逻辑操作符包括以下几种：
&&：逻辑与（AND）||：逻辑或（OR）!：逻辑非（NOT）
逻辑与操作符（&&）在两个条件都为真时返回真，逻辑或操作符（||）在两个条件中至少一个为真时返回真，逻辑非操作符（!）用于取反。
4.2 逻辑操作符的短路运算特性
逻辑操作符具有短路运算的特性，即在某个条件已经确定的情况下，将不再计算后续的条件。
下面是一个逻辑操作符短路运算的示例：
int num = 10;
if (num > 0 && num < 100) {
printf("Number is between 0 and 100\n");
}
在这个示例中，如果 num 大于0，才会继续判断 num 是否小于100。如果 num 小于等于0，后续的条件判断将被短路，不再执行。
5. switch 语句
现在，让我们来探讨C语言中另一个重要的分支语句：switch 语句。
5.1 switch 语句的基本语法和用法
switch 语句是一种用于多分支选择的语句，它根据表达式的值选择不同的执行路径。
switch 语句的基本语法如下所示：
switch (表达式) {
case 值1:
// 执行语句块1
break;
case 值2:
// 执行语句块2
break;
...
default:
// 默认执行语句块
break;
}
在这个语法结构中，表达式的值将与每个 case 的值进行比较，如果匹配，则执行相应的语句块。如果没有匹配的 case，则执行 default 语句块（可选）。
下面是一个使用 switch 语句的示例：
int choice = 2;
switch (choice) {
case 1:
printf("You chose option 1\n");
break;
case 2:
printf("You chose option 2\n");
break;
case 3:
printf("You chose option 3\n");
break;
default:
printf("Invalid choice\n");
break;
}
在这个示例中，根据变量choice的值，我们选择不同的菜单项进行输出。
5.2 switch语句中的执行顺序问题
在 switch 语句中，case 的执行顺序是从上到下的，即匹配到的第一个 case 执行后，会继续执行后续的 case 语句块，直到遇到 break 语句或 switch 语句结束。
下面是一个"case穿透"的示例：
int num = 2;
switch (num) {
case 1:
printf("Number is 1\n");
case 2:
printf("Number is 2\n");
case 3:
printf("Number is 3\n");
default:
printf("Invalid number\n");
}
在这个示例中，如果num的值为2，将会输出"Number is 2"、"Number is 3"和"Invalid number"。这是因为没有在每个case语句块中使用break语句，导致执行顺序继续向下执行。
5.3 switch语句的应用场景
switch语句在实际应用中非常常见，特别适用于根据不同的选择执行不同的操作。
例如，在菜单选择、状态机等场景中，我们可以使用switch语句来处理多个固定的选项。
下面是一个使用switch语句的示例：
int choice;
printf("Please enter your choice (1-3): ");
scanf("%d", &choice);
switch (choice) {
case 1:
printf("You chose option 1\n");
break;
case 2:
printf("You chose option 2\n");
break;
case 3:
printf("You chose option 3\n");
break;
default:
printf("Invalid choice\n");
break;
}
在这个示例中，根据用户输入的choice值，我们选择不同的菜单项进行输出。