任务3

程序结构及流程控制

C51的基本程序结构有3种，即顺序结构、选择结构和循环结构。

1．顺序结构

顺序结构是一种最基本、最简单的编程结构。在这种结构中，程序由低地址向高地址顺序执行指令代码。如图3－2所示，程序要先执行A，然后再执行B，二者是顺序执行的关系。顺序结构的特点如下：

● 执行过程是按顺序从第1条语句执行到最后1条语句；

● 在程序执行过程中，顺序结构程序中的任何一个可执行语句都要运行一次，而且只能运行一次。

2．选择结构

选择结构是对给定的条件进行判断，再根据判断的结果决定执行哪一个分支。如图4－3所示，图中P代表一个条件，当P条件成立（或称为“真”）时，执行A，否则执行B。注意，只能执行A或B之一，两条路径汇合在一起，然后从一个出口退出。

选择结构的语句有if条件语句和switch开关语句等。

1）if条件语句 if语句有以下3种结构形式。

【形式1】

在这种结构形式中，如果括号中的表达式成立，则程序执行“｛｝”中的语句；否则程序将跳过“｛｝”中的语句部分，顺序执行其他语句。例如：

【形式2】

在这种结构形式中，如果小括号中的表达式成立，则程序执行“｛语句1；｝”中的语句；否则执行程序“｛语句2；｝”中的语句。在项目二中的P＿test.c源程序就采用了此种形式进行条件判断。

【形式3】

在这种结构形式中，如果括号中的表达式1成立，则程序执行“｛语句1；｝”中的语句，然后退出if选择语句，不执行下面的语句；否则，如果表达式2成立，则程序执行“｛语句2；｝”中的语句，然后退出if选择语句，不执行下面的语句；否则，如果表达式3成立，则程序执行“｛语句3；｝”中的语句，然后退出if选择语句，不执行下面的语句；……；否则，如果表达式m成立，则程序执行“｛语句m；｝”中的语句，然后退出if选择语句，不执行下面的语句；否则，上述表达式均不成立，则程序执行“｛语句n；｝”中的语句。

如果if语句中又包含一个或多个if语句时，这种情况称为if语句的嵌套。if语句的嵌套基本形式如下：

2）switch开关语句 在实际使用中，通常会碰到多分支选择问题，此时可以使用if嵌套语句来实现。但是，如果分支很多的话，if语句的层数太多，程序冗长，可读性降低，而且很容易出错。在C语言中，使用switch语句可以很好地解决多重if嵌套容易出现的问题。switch语句是另一种多分支选择语句，是用于实现多方向条件分支的语句。

（1）switch语句格式。

（2）switch语句使用说明。

● switch后面括号内的表达式可以是整数型表达式或字符型表达式，也可以是枚举型数据。

● 当switch后面表达式的值与某一“case”后面的常量表达式相等时，就执行该“case”后面的语句，然后遇到break语句而退出switch语句。若所有“case”中常量表达式的值都没有与表达式的值相匹配，就执行default后面的语句。

● 每一个case的常量表达式的值必须互不相同，否则就会出现互相矛盾的现象（对同一个值，有两种或多种解决方案提供）。

● 每个case和default的出现次序不影响执行结果，可先出现“default”再出现其他的“case”。

● 假如在case语句的最后没有“break；”，则流程控制转移到下一个case继续执行。所以，在执行一个case分支后，使流程跳出switch结构，即终止switch语句的执行，可用一个break语句完成。

3．循环结构

循环结构是在给定条件成立时，反复执行某段程序。在C语言中，用于实现循环的语句有goto语句、while语句、do－while语句和for语句等。

1）goto语句 goto语句为无条件转向语句，该语句可以实现循环。goto语句的一般形式如下：

其中，语句标号不必特殊加以定义，它是一个任意合法的标识符，其命名规则与变量名相同，由字母、数字和下划线组成，并且第一个字符必须为字母或下划线，不能用整数作为标号。这个标识符加上一个“：”一起出现在函数内某处时，执行goto语句后，程序将跳转到该标号处并执行其后的语句。标号必须与goto语句同处于一个函数中，但可以不在一个循环层中。

结构化程序设计主张限制使用goto语句，主要是因为它将使程序层次不清，且不易读，但也并不是绝对禁止使用goto语句，在多层嵌套退出时，用goto语句则比较合理。一般来说，使用goto语句可以有以下两种用途：与if语句一起构成循环结构，从循环体中跳转到循环体外。

（1）与if语句一起构成循环结构。

【例3－2】用if语句和goto语句构成循环结构，求 ，编写的程序如下：

（2）从循环体中跳转到循环体外。在C语言中，如果要跳出本层循环和结束本次循环，可以使用break语句和continue语句。goto语句的使用机会已大大减少，只是需从多层循环的内层跳到多层循环体外时才用到goto语句。但是，这种用法不符合结构化原则，一般不宜采用，只有在特殊情况（如需要大大提高生成代码的效率）时才使用。

2）while语句 while语句很早就出现在C语言编程的描述中，它是最基本的控制元素之一，用于实现“当型”循环结构。while语句的一般格式如下：

若程序的执行进入while循环的顶部时，将对表达式求值。如果该表达式为“真”（非零），则执行while循环内的语句。当执行到循环底端时，马上返回到while循环的顶部，再次对表达式进行求值。如果值仍为“真”，则继续循环，否则完全绕过该循环，而继续执行紧跟在while循环后的语句，其流程图如图3－4所示。

【例3－3】用while语句，求 ，编写的程序如下：

3）do－while语句 do－while循环与while循环十分相似，而区别在于do－while语句是先执行循环后判断，即循环内的语句至少执行一次，然后再判断是否继续循环，其流程图如图3－5所示。do－while语句的一般格式如下：

【例3－4】用do－while语句，求 ，编写的程序如下：

4）for语句 在C语言中，for语句使用最为灵活，完全可以取代while语句或do－while语句。它不仅可以用于循环次数已经确定的情况，而且可以用于循环次数不确定而只给出循环结束条件的情况。for语句的一般格式如下：

for语句流程图如图3－6所示，其执行过程如下：

①先对表达式1赋初值，进行初始化。

②判断表达式2是否满足给定的循环条件，若满足循环条件，则执行循环体内语句，然后执行第③步；若不满足循环条件，则结束循环，转到第⑤步。

③若表达式2为“真”，则在执行指定的循环语句后，求解表达式3。

④回到第②步继续执行。

⑤退出for循环，执行后面的下一条语句。

for语句最简单的应用形式也就是最易理解的形式如下：

【例3－5】用for语句，求 ，编写的程序如下：

显然，用for语句简单、方便。对于以上for语句的一般形式也可以用相应的while循环形式来表示：

同样，for语句的一般形式还可以用相应的do－while循环形式来表示：

5）break和continue语句

（1）break语句：break语句通常可以用在switch语句或循环语句中。当break语句用于switch语句中时，可使程序跳出switch而执行switch后的语句；当break语句用于while语句、do－while语句或for语句中时，可使程序提前终止循环而执行循环后面的语句。通常break语句总是与if语句连在一起的，即满足条件时便跳出循环。break语句的一般格式如下：

注意：（1）break语句不能用于循环语句和switch语句外的任何其他语句中。

（2）break语句只能跳出它所处的那一层循环，而不像goto语句那样可以直接从最内层循环中跳出来。因此，要退出多重循环时，采用goto语句比较方便。

（2）continue语句：continue语句一般用在while语句、do－while语句或for语句中，其功能是跳过循环体中剩余的语句而强行执行下一次循环。通常continue语句总是与if语句连在一起的，用于加速循环。continue语句的一般格式如下：

continue语句和break语句的区别：break语句结束循环，不再进行条件判断；continue语句只能结束本次循环，不终止整个循环。 xL0qTgWNhHV/XMemHjkdO3N7f3eQ+qta1RHbcrKDlPQmenijFryH9vpFN64dr/yK