第4章C表达式与基本程序控制结构.ppt

,第4章 C+表达式与基本程序控制结构,运算符是指用来表示在数据上执行某些特定操作的符号。参与运算的数据称为操作数。根据参与运算的操作数的个数是一个、两个或三个，运算符分为一元运算符、二元运算符和三元运算符。,41 运算符与表达式,表达式是指用运算符和圆括号把常量、变量和函数等运算成分连接起来的有意义的式子。单个常量、变量和函数也都可以看成是一个表达式。表达式经过计算后都会得到一个确定的值，这个值就是表达式的值。,每个表达式都具有唯一确定的值和唯一确定的类型。,例如：98.56,(98.56),x,876-78，3*(2.5+5)，sqrt(9)都是合法的表达式。它们的值分别为98.56、98.56、x的值、794、22.5、3。其中sqrt()是一个计算平方根的标准函数，包含在库math.h中。,C+中有一种表达式称为逗号表达式，指的是用逗号分隔开的表达式序列。比如：x=3,y=8,x+y逗号表达式的求值次序是从左到右依次计算各表达式的值，以最后一个表达式的值和类型作为整个逗号表达式的值和类型。比如上面这个逗号表达式的值为11。,4.1.1 算术表达式用算术运算符（+、-、*、/）连接起来的表达式就称为算术表达式。,用除法运算符进行整数除法与进行浮点数除法是不同的。用于整数时，表示整除，如果有余数，余数部分就被省略了。如：5/2 得到的结果为 2（int型）8/5 得到的结果为 1（int型）而用于浮点数时：5.0/2.0 得到的结果为 2.5（float型）8.0/5.0 得到的结果为 1.6（float型）,取余运算符用于取整数除法的余数，是对除法运算符的一个必要的补充。如：5 2 得到的结果为 1 8 5 得到的结果为 3在/和%运算中，注意除数不能为零，否则将产生溢出错误。在做+和*运算特别是*运算时，很容易出现运算结果产生溢出的情况，要注意将数据定义为足够长度的类型。,当赋值运算符的两边出现相同的变量时，C+还提供了一个简洁的表达方式：x=。其中的x可为+、-、*、/、等。假定e1和e2是表达式，那么 e1=(e1)x(e2)就等价于 e1 x=e2例如，表达式a=a+9可以用+=写成如下形式：a+=9 注意围绕 e2 的括号。例如，表达式y-=x+1实际上是y=y-(x+1),+和-运算符增1运算符和减1运算符分别对其操作数进行加1和减1操作，它们既可以用在变量前，作为前缀运算符，例如：int m,n;+m;-n;又可用在变量后，作为后缀运算符。例如:m+;n-;,前缀增（减）1运算符在使用变量的值之前就使变量值加1或减1，后缀增（减）1运算符在使用变量的值之后才使变量值加1或减1。例如，若n的值为5，那么 x=n+;先将n的值5赋给x，即x的值为5，再将 n的值加1，则n为6。而 x=+n;先将n的值加1得到6，再将n的值赋给x，则x和n的值都为6。,4.1.2 关系运算C+的关系运算符都是二元的，有、=、=、=、!=，分别表示“大于”、“小于”、“大于等于”、“小于等于”、“等于”和“不等于”。由关系运算符连接起来的表达式就称为关系表达式。,关系表达式的值只有两个：1和0。1表示逻辑真，即该关系表达式成立;0表示逻辑假，即该关系表达式不成立。例如，表达式 6=4 的值为1，而表达式 67!=67 的值为0。,例4.1 关于关系运算的一个例子#include void main()double x=45.3,y;couty;cout(xy)endl;例4.1执行后，若输入的y的值是小于45.3的，则得到的结果是1，否则得到0。,4.1.3 逻辑运算C+的逻辑运算符有三个：一元运算符！（逻辑非）和二元运算符&（逻辑与）、|（逻辑或）。用逻辑运算符连接起来的表达式称为逻辑表达式。,当 x=8 时，上述表达式为0。,|运算符左右两边的表达式只要有一个为真（非0），整个表达式的值就为1。只有当其左右两边的表达式都为0时，整个表达式的值才为0。例如：(x20)当x=36时，此表达式的值为1;x=8时，此表达式的值也为1;x=16 时，此表达式的值为0。,!运算符用在表达式的前面，表示取表达式的非。若表达式值为0，取非以后为1;若表达式值为非0，取非以后为0。例如：!(32)的值为0，因为(32)的值为1。,C+在计算逻辑表达式的值时，若从左到右计算到某处就已经能够确定表达式的值，则不再继续后面部分的求值。,例如，形如 e1&e2 的表达式，在已求得表达式e1的值为0的情况下，已经能够确定整个逻辑表达式的值为0，C+就不再对e2求值。,同样，形如 e1|e2 的表达式，如果已经求得e1的值为1，则整个表达式的值一定为1，C+就不再对e2求值。,4.1.4 条件运算符条件运算符?:是C+中唯一的一个三元运算符。条件运算符的表达式具有如下形式:e1?e2:e3 其中e1、e2、e3皆为表达式。,条件运算执行的操作是：先计算表达式e1的值，如果为非0，则计算表达式 e2 的值并把它作为整个表达式的值;而如果e1的值为0，则计算表达式e3的值，并用它作为整个表达式的值。,例如，表达式(x y)?10:20 如果x的值大于y的值，则表达式的值为10，否则表达式的值为20。又如，在语句 max=(ab)?a:b;中，max将赋值为a、b中较大的数。,4.1.5 位运算在计算机存储器中，所有的数据都是以二进制形式存放的。位运算是对二进制机器数进行的操作。C+中的位运算符有6种:按优先级顺序为，()，&，|。位运算符的运算对象只能是整型（int）或字符型（char），位运算不改变运算对象本身。,例4.2 下面的小程序将输出:fedcba98#includevoid main()int a=0 x01234567;/0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 couthexaendl;/1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000,（1）（按位求反）：一元运算，将运算对象各位求反。,（2）（右移）:二元运算，左操作数为移位对象，右操作数为移动位数n。返回移位对象整体向右移动n位，高位用n个0填补以后的值。（当移位对象为负数的补码时，高位用n个1填补。）,例4.3 左移和右移#includevoid main()int a=0 x0089abcd;/0000 0000 1000 1001 1010 1011 1100 1101int b=-100;/1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001 1100 cout5)5)endl;/1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100,程序输出：113579a044d5efffff380fffffffc,（4）&（按位与）：二元运算，将两个运算对象按位相与。（5）（按位异或）：二元运算，将两个运算对象按位异或。（6）|（按位或）：二元运算，将两个运算对象按位相或。,例4.4 按位逻辑运算#includevoid main()int a=0 x01234567;/0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111int b=0 x89abcdef;/1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 couthex(a/1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111,程序输出：12345678888888889abcdef,4.1.6 求字节数运算求字节数运算为一元运算，用sizeof()运算符。其功能是求变量或表达式的数据类型在内存中占据的字节数。待求字节数的表达式放在括号中，返回值为整型。,例4.5 求字节数运算#include#includevoid main()short a=-32768;float b=9.0;double c=5.7;char d=k;coutsizeof(a);coutsizeof(b);coutsizeof(c);coutsizeof(d);coutsizeof(sqrt(b);coutsizeof(a+b+c)endl;程序输出：2 4 8 1 8 8,4.1.7 运算符的优先级和结合性当一个表达式中有多个运算符时，运算符的优先级和结合性就决定了表达式中各运算的先后顺序。优先级相同时，由结合性决定运算次序。,运算符的结合性分为左结合（从左到右计算）和右结合（从右到左计算）例如，运算符+和-优先级相同、为左结合，因此表达式 45+89-23按从左到右的顺序计算，先做加法再做减法。而赋值运算符=是右结合的，因此表达式 x=y=78的运算次序为：先将78赋给y，再将y赋给x。,表4.1 C+常用运算符的优先级和结合性,C+各运算符的优先级总的来说有如下规律（按优先级从高到低）：一元二元(除了赋值)三元赋值逗号;二元运算符又有如下规律：算术关系逻辑;逻辑运算符有如下规律：!&|。,例4.7 根据表达式的求值次序，求下列表达式的值假定有 int x=5,y=4,z=6;char a=s,b=t;int w=2;表达式 表达式的值 z/y z/4.0 z/y%z/x a b|y z a!=b&z 6 a=b&!(y z)a=b&!y z x+1+z x+1 z+-x-y|x+y z&z%3=0(x+,x+=y,x+y),1,1.5,0,1,0,0,1,1,0,1,14,按照结构化程序设计的思想，程序由三种单入口、单出口的基本结构组成：顺序结构、选择结构、循环结构。C+的控制流就是由这三种基本结构组成的。,42 基本程序控制结构,4.2.1 顺序结构 顺序结构的程序是指程序中的所有语句都是按书写顺序逐一执行的，只有顺序结构的程序功能有限。,例4.8 计算球的体积。已知球的体积公式为：4R3V=3#include void main()float radius,bulk;cout radius;/输入半径 bulk=(4*3.1416*radius*radius*radius)/3;cout bulk=bulk endl;/输出体积,选择结构也称为分支结构，用于处理在程序中出现了两条或更多执行路径可供选择的情况。选择结构可以用选择语句来实现。选择语句包括 if 语句和 switch 语句。,4.2.2 选择结构,1If 语句if语句有两种格式。,格式1：if(条件表达式)语句功能：对条件表达式求值，若值为真（非0）则执行它后面的语句;否则什么也不做。若需要执行的语句用单条语句写不下，就应该用复合语句。,例4.9 将两个数排序输出#include void main()float a,b,ls;cout ab;if(ab)ls=a;a=b;b=ls;couta b endl;,格式2：if(条件表达式)语句1 else 语句2功能：对条件表达式求值，若值为真（非0）执行其后的语句1;否则执行else后面的语句2。即根据条件表达式是否为真分别作不同的处理。,4.10 用if else 对例4.9的改写#include void main()loat a,b,ls;coutab;if(ab)couta bendl;else cout b a endl;,上一节介绍的条件运算符也可以用if语句来改写。例如：y=(ab)?a:b;可以用下面这个 if-else 语句来代替：if(ab)y=a;else y=b;,if语句中也可以包含if 语句，这就构成了if语句的嵌套。,例4.11 某单位向职工按月发放医疗补贴的具体方案如下：职工工龄在10年以下的，医疗补贴为其基本工资的10%;工龄在10年以上20年以下的，医疗补贴为其基本工资的15%;工龄在20年以上30年以下的，医疗补贴为其基本工资的20%;工龄在30年以上的，医疗补贴为其基本工资的30%。输入某职工的工龄及基本工资，计算他每月应得的医疗补贴。,#include void main()int seniority;double wages,allowance;coutseniority;/输入工龄 coutwages;/输入基本工资 if(seniority10)/工龄在10年以下 allowance=wages*0.1;else if(seniority 20)/工龄在10年19年 allowance=wages*0.15;else if(seniority 30)/工龄在20年29年 allowance=wages*0.2;else allowance=wages*0.3;/工龄在30年以上 coutThe allowance is:allowanceendl;,#includevoid main()int seniority;double wages,allowance;cout seniority;cout wages;if(seniority=10,例4.12 对例4.11的改写不使用嵌套的if语句,借助逻辑运算符，用几个并列的if语句来完成例4.11的功能：,二义性原与最近匹配原则在将两种格式的if语句混合起来进行嵌套时，要注意正确理解其含义。请看下面的语句：if(x 2)if(x 2)if(x 2)if(x 4)x=35;else x=78;当x2或者x4时，这两种理解会导致两个不同的答案。这就叫产生了二义性。,在绝大多数的语言中，包括C+，都采用最近匹配原则来解决这个问题。所谓最近匹配原则就是每个else必须与离它最近的那个没有匹配的if相匹配。按照这个原则，上面的第二种理解是正确的。,2switch语句switch语句又称为开关语句，其格式如下：switch(表达式)case 常量表达式1:语句序列1 break;case 常量表达式2:语句序列2 break;case 常量表达式n:语句序列n break;default:语句序列n+1 break;,其中，switch后面的表达式的类型必须与case后面的常量表达式的类型一致，而且只能是字符型、整型或枚举型。case后面的表达式必须是常量表达式，不能含有变量;同一个switch中不能有重复的常量表达式。,switch语句执行的过程如下：先计算switch后面的表达式的值，然后拿它与各case后面的常量表达式比较。当遇到某个case中的常量表达式的值与它相等时，就执行那个case后的语句序列，直到遇到break语句或switch语句结束时的右花括号“”时，才退出switch语句，去执行switch后面的语句。如果没有一个常量表达式与switch后面的表达式值相等，就执行default后的语句序列。,例4.13 根据一个代表星期的0到6之间的整数，在屏幕上打印出它代表的是星期几#include void main()int w;/代表星期的整数 cout w;switch(w)case 0:cout Its Sunday.endl;break;case 1:cout Its Monday.endl;break;case 2:cout Its Tuesday.endl;break;,case 3:cout Its Wednesday.endl;break;case 4:cout Its Thursday.endl;break;case 5:cout Its Friday.endl;break;case 6:cout Its Saturday.endl;break;default:cout Invalid data!endl;,default语句是可以缺省的。如果没有default，则当所有匹配都失败时，将不执行任何操作。建议使用default语句，除非case语句已覆盖了所有的可能，以避免由于没有考虑到某种情况而给程序带来的不利影响。,break语句在switch中的作用是跳出整个switch语句。在例4.13中，每个case的语句序列后都有一个break语句（最后一个case或default语句的break可以省略）。在这种情况下，各个case的排列次序可以是任意，不会影响程序的结果。如果没有break，则执行完该case语句的语句序列后，还将接下去执行后面的case的语句序列。在这种情况下，各个case排列的次序不同，就可能产生不同的结果。,例如，把例4.7中的break都删去（假定输入的w的值为4），会出现什么情况呢？如果是在有break的情况下，w应与第五个case中的常量4匹配，从而在屏幕上打印出：Its Thursday.之后就该跳出switch，到达程序末尾并结束。然而，没有了break的switch语句得到的结果与原来大不一样。在打印了上面的字符串后，并不会跳出switch，而是依次进入后面的case及default语句去执行打印语句，于是得到的输出为：Its Thursday.Its Friday.Its Saturday.Invalid data!,如果多个case后的语句序列是相同的，即要做的操作是一样的，可采用下面的格式以避免重复书写：switch(表达式)case 常量表达式1:case 常量表达式2:case 常量表达式i:语句序列 break;case 常量表达式n:语句序列n break;default:语句序列n+1,例4.14 用switch语句来实现例4.11 include void main()int seniority,s;double wages,allowance;cout seniority;cout wages;s=seniority/10;/得到工龄的十位数字 switch(s)case 0:/工龄在10年以下 allowance=wages*0.1;break;case 1:/工龄在10年19年 allowance=wages*0.15;break;case 2:/工龄在20年29年 allowance=wages*0.2;break;,case 3:/工龄在30年49年 case 4:allowance=wages*0.3;break;default:allowance=0;cout The allowance is:allowance endl;,C+中有三种循环语句可用来实现循环结构：while语句、do_while语句和for语句。这些语句各有各的特点，而且常常可以互相替代。在编程时应根据题意选择最适合的循环语句。,4.2.3 循环结构,1while语句,while语句的格式为：while（条件表达式）语句/循环体,while语句的执行过程：（1）对条件表达式求值，如果值为真（非0）则执行步骤（2），否则转步骤（4）;（2）执行循环体中的语句;（3）返回（1）;（4）终止循环，去执行while语句的下一语句。,例4.15 计算100之内的奇数之和#includevoid main()int n=1;int sum=0;while(n 100)sum+=n;/累加 n+=2;/修改为下一个奇数 cout The sum is:sum endl;,#include void main()int seniority;double wages,allowance;cout seniority;/输入第一个人的工龄 while(seniority!=0)/若工龄不为0则进入循环 coutwages;if(seniority=10/输入下一人的工龄,例4.16 将例4.12改进为可以重复计算不同的人的医疗补贴（以输入的工龄为0作为结束条件）,break语句不仅可用于跳出switch语句，还可用于跳出循环（包括三种循环语句）。但它只能跳出它所在的循环语句或switch语句，不能跳出外层的循环语句或switch语句（如果有的话）。若想跳出外层语句，还要在外层中使用break。,例4.17 从键盘接收10个整数，求它们的平方根。若遇到负数就终止程序#include#include void main()int i=1,num;double root;while(i num;if(num 0)/若num是负数则退出循环 break;root=sqrt(num);cout root endl;i+;,例4.18 对例4.17的改进：遇到负数则忽略并重新输入下一个数据#include#includevoid main()int i=1,num;double root;while(i num;if(num0)/若num是负数则回到循环开始处 cout valid number!;continue;root=sqrt(num);cout root endl;i+;,continue语句用在循环体中，它的作用是忽略循环体中位于它之后的语句，重新回到条件表达式的判断。,2do_while循环语句while语句的特点是先判断条件，再确定是否执行循环体，也即“先判断，后执行”;如果第一次对条件表达式求值时它就为假，则循环体就一次也不被执行。do_while语句是先执行一次循环体之后，再根据条件表达式的值确定是否还要继续执行循环体，也即“先执行，后判断”，循环体至少会被执行一次。,do_while语句的格式为：do 语句/循环体 while(条件表达式);其中的条件表达式及语句的规定同while 语句一样。注意条件表达式后面的分号不能少，因为整个do_while语句实际上相当于一条语句。,do_while语句的执行过程如下：（1）执行一遍循环体;（2）对条件表达式求值，若为真（非0）则转步骤（1），否则转步骤（3）;（3）终止循环，去执行do_while语句的下一语句。,do_while和while语句在大多数情况下都可以相互替代（除非是有可能循环体一次也不被执行的情况）。例如，例4.9中是利用while语句来计算100之内的奇数之和的，可以将它改写为用do_while语句来求和。,例4.19 用do_while语句来改写例4.15#include void main()int n=1;int sum=0;do sum+=n;/累加 n+=2;/修改为下一个奇数 while(n100);cout The sum is:sum endl;,例4.20 根据下面的公式求的值。计算到最后一项的绝对值小于10-6时停止：/4=1 1/3+1/5 1/7+#include void main()double pi=0,x=1;int s=1;do pi=pi+s/x;x+=2;s=-s;while(1/x=1e-6);pi=pi*4;coutpi=piendl;,3for语句当循环次数确定的时候，用 for 语句更为直观。for语句的格式如下：for(表达式1;表达式2;表达式3)语句/循环体其中的表达式1通常用于对循环控制变量进行初始化;表达式2用于表示循环是否结束的条件;表达式3用于对循环控制变量作修改。,for语句执行的过程如下：（1）对表达式1求值;（2）对表达式2求值，若其值为真则执行步骤（3），否则转步骤（6）;（3）执行循环体;（4）对表达式3求值;（5）转步骤（2）;（6）结束循环，去执行for语句的下一语句。,例如：int i;for(i=1;i=10;i+)cout$;程序的运行结果是：$for语句也属于“先判断，后执行”的循环语句，可以用while语句替代。例如，上面这个程序段可以改写为：int i=1;while(i=10)cout$;i+;,C+中for语句的形式很灵活，for后面的三个表达式均可以缺省（但中间的分号不能缺省）。例如上面的程序段也可写成下面的形式：int i=1;for(;i=10;i+)cout$;或者 int i=1;for(;i=10;)cout$;i+;,但是，如果将for后面的用于决定是否执行循环体的表达式2省略，就应该在循环体中使用break语句来终止循环，否则就是死循环。例如，可以这样：int i=1;for(;i+)if(i10)break;cout$;,例4.21 用for语句改写例4.19#includevoid main()int sum=0;for(int n=1;n 100;n=n+2)sum+=n;/累加 cout The sum is:sum endl;,在此例中，将变量n的声明及初始化作为for语句的第一个表达式，这是完全可以的。C+的变量可以随时定义，随时使用。只是定义在不同地方的变量的作用域可能会有所不同。比如上例中，如果将变量n定义在for语句的前面，它的作用域就会发生改变。,4多重循环 一个循环的循环体中如果又包含另外的循环，就构成了循环的嵌套。前者称为外循环，后者称为内循环。根据循环嵌套的重数，可以有双重循环、三重循环，统称多重循环。,例4.22 分析下面程序的运行结果#includevoid main()for(int i=1;i=4;i+)for(int j=1;j=5;j+)couti+j;cout endl;,此程序的输出为：2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 5 6 7 8 9,习题43 解答假定有如下声明：int x=3,y=5,z=0;int*p=计算下列表达式的值：!(73=73)(x!=y)|(c B)z&y|x y z|y&x y 200*x/y double(x)/y+23 x/y+23 c+y%x x*=int(b/a)+y c c=2|y%-x 0+x=y?x+:y+*p*y+x-y,010012023.623678714 15-1,#includevoid main()int x=3,y=5,z=0;int*p=,010012023.623678715 52883,#,