c语言 switch 循环

switch 本身不是一个循环，而是一个多路分支选择语句。

• switch 语句：根据一个变量的值，从多个代码块中选择一个来执行，它像是一个多向的岔路口,程序只能选择其中一条路走下去。
• 循环语句：用于重复执行一段代码，直到某个条件不再满足，它像一个跑圈,程序会一遍又一遍地绕着同一段路跑。

尽管它们是两种不同的控制流结构，但它们经常组合在一起使用，以实现更复杂的逻辑，通过一个循环来不断接收用户输入，然后使用 switch 来根据输入执行不同的操作。

下面我们分开讲解,最后再讲如何组合使用。

switch 语句详解

switch 语句提供了一种基于变量值进行多路分支的简洁方式。

基本语法

switch (expression) {
    case constant1:
        // 当 expression 的值等于 constant1 时，执行这里的代码
        break;
    case constant2:
        // 当 expression 的值等于 constant2 时，执行这里的代码
        break;
    // 可以有任意数量的 case
    default:
        // 当 expression 的值与所有 case 都不匹配时，执行这里的代码
        break;
}

关键规则

1. expression (表达式)：

   • 必须是一个整型表达式（int, char, long, short 等）或枚举类型。
   • 不能是浮点数（如 float, double）或字符串。

2. constant (常量)：

   • 每个 case 后面的值必须是常量或常量表达式（如 10 + 20）,不能是变量。
   • 所有 case 的值必须是唯一的,不能重复。

3. break 语句：

   • 极其重要！ break 语句的作用是跳出 switch 语句。
   • 如果某个 case 匹配后没有 break，程序会继续执行下一个 case 的代码，这被称为 "贯穿" (fall-through)，有时这是有意为之的设计，但更多时候是忘记写 break 导致的逻辑错误。

4. default 分支：

   • 可选的，当 expression 的值与任何一个 case 都不匹配时，会执行 default 后面的代码。
   • default 的位置是灵活的,但通常放在最后。

示例

示例 1：基本用法（带 break）

#include <stdio.h>
int main() {
    int day = 3;
    switch (day) {
        case 1:
            printf("星期一\n");
            break;
        case 2:
            printf("星期二\n");
            break;
        case 3:
            printf("星期三\n"); // 这里的代码会被执行
            break;
        case 4:
            printf("星期四\n");
            break;
        default:
            printf("无效的星期\n");
            break;
    }
    return 0;
}
// 输出: 星期三

示例 2：break 的缺失（"贯穿" 效果）

#include <stdio.h>
int main() {
    int grade = 'B'; // 字符 'B' 在 C 中会被当作整数处理
    switch (grade) {
        case 'A':
            printf("优秀!\n");
            break;
        case 'B':
        case 'C':
            // 当 grade 是 'B' 或 'C' 时，都会执行这里的代码
            printf("良好!\n");
            break;
        case 'D':
            printf("及格.\n");
            break;
        default:
            printf("不及格.\n");
            break;
    }
    return 0;
}
// 输出: 良好!

C 语言中的循环

C 语言提供了三种主要的循环结构：for 循环、while 循环和 do-while 循环。

for 循环

当你知道循环需要执行确切次数时，for 循环是最常用的。

语法：

for (初始化表达式; 循环条件; 更新表达式) {
    // 循环体
}

• 初始化表达式：在循环开始前执行一次,通常用于初始化计数器变量。
• 循环条件：在每次循环开始前检查，如果为真（非零），则执行循环体；如果为假（零）,则循环结束。
• 更新表达式：在每次循环体执行完毕后执行,通常用于更新计数器。

示例：打印 1 到 5

#include <stdio.h>
int main() {
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        printf("%d ", i);
    }
    // 输出: 1 2 3 4 5
    return 0;
}

while 循环

当你希望在某个条件为真时持续循环，但不确定具体次数时，使用 while 循环。

语法：

while (循环条件) {
    // 循环体
}

• 先检查条件，如果为真，则执行循环体，如果条件一开始就为假,循环体一次都不会执行。

示例：猜数字游戏（简化版）

#include <stdio.h>
int main() {
    int secret_number = 7;
    int guess = 0;
    printf("猜一个 1 到 10 之间的数字: ");
    while (guess != secret_number) {
        scanf("%d", &guess);
        if (guess < secret_number) {
            printf("太小了，再试一次: ");
        } else if (guess > secret_number) {
            printf("太大了，再试一次: ");
        }
    }
    printf("恭喜你，猜对了！\n");
    return 0;
}

do-while 循环

do-while 循环与 while 循环非常相似，不同之处在于它至少会执行一次循环体，因为它是先执行循环体,然后再检查条件。

语法：

do {
    // 循环体
} while (循环条件);

• 注意最后的分号 是必须的。

示例：确保用户输入有效

#include <stdio.h>
int main() {
    int number;
    char choice;
    do {
        do {
            printf("请输入一个正整数: ");
            scanf("%d", &number);
        } while (number <= 0); // 如果输入无效，会一直循环，直到输入正数
        printf("你输入的数字是 %d，\n", number);
        printf("是否继续? (y/n): ");
        scanf(" %c", &choice); // 注意 %c 前的空格，用于消耗换行符
    } while (choice == 'y' || choice == 'Y');
    printf("程序结束，\n");
    return 0;
}

switch 和 循环 的组合使用

这是 switch 和循环最常见和强大的应用场景，一个循环作为程序的主菜单，而 switch 根据用户的选择来调用不同的功能函数。

示例：一个简单的计算器程序

这个程序会一直运行,直到用户选择退出。

#include <stdio.h>
// 函数声明
void add();
void subtract();
void multiply();
void divide();
int main() {
    int choice;
    // 使用一个无限循环，直到用户主动退出
    while (1) {
        // 打印菜单
        printf("\n--- 简单计算器 ---\n");
        printf("1. 加法\n");
        printf("2. 减法\n");
        printf("3. 乘法\n");
        printf("4. 除法\n");
        printf("0. 退出\n");
        printf("请输入你的选择 (0-4): ");
        // 读取用户选择
        scanf("%d", &choice);
        // 使用 switch 来处理用户的选择
        switch (choice) {
            case 1:
                add();
                break;
            case 2:
                subtract();
                break;
            case 3:
                multiply();
                break;
            case 4:
                divide();
                break;
            case 0:
                printf("感谢使用，再见！\n");
                // 使用 break 跳出 switch，然后循环条件 (1) 为假，退出 while 循环
                // 更优雅的退出方式是 return 0;
                return 0; 
            default:
                printf("无效的选择，请输入 0 到 4 之间的数字，\n");
                break;
        }
    }
    return 0;
}
// 函数定义
void add() {
    double a, b;
    printf("请输入两个数字: ");
    scanf("%lf %lf", &a, &b);
    printf("结果是: %.2lf\n", a + b);
}
void subtract() {
    double a, b;
    printf("请输入两个数字: ");
    scanf("%lf %lf", &a, &b);
    printf("结果是: %.2lf\n", a - b);
}
void multiply() {
    double a, b;
    printf("请输入两个数字: ");
    scanf("%lf %lf", &a, &b);
    printf("结果是: %.2lf\n", a * b);
}
void divide() {
    double a, b;
    printf("请输入两个数字: ");
    scanf("%lf %lf", &a, &b);
    if (b == 0) {
        printf("错误：除数不能为零！\n");
    } else {
        printf("结果是: %.2lf\n", a / b);
    }
}

理解 switch 和循环各自的特性以及它们如何协同工作，是编写结构清晰、逻辑复杂的 C 语言程序的关键。