C++培訓(xùn)之四種程序結(jié)構(gòu)

（1）順序結(jié)構(gòu)

 
順序結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)是最簡(jiǎn)單的，只要按照解決問題的順序?qū)懗鱿鄳?yīng)的語(yǔ)句就行，它的執(zhí)行順序是自上而下，依次執(zhí)行。
 
例如：a = 3，b = 5，現(xiàn)交換a，b的值，這個(gè)問題就好像交換兩個(gè)杯子水，這當(dāng)然要用到第三個(gè)杯子，假如第三個(gè)杯子是c，那么正確的程序?yàn)椋?br />  
 
c = a；   
a = b；   
b = c； 
 
執(zhí)行結(jié)果是a = 5，b = c = 3如果改變其順序，寫成：
 
a = b；   
c = a；   
b =c； 
 
 
則執(zhí)行結(jié)果就變成a = b = c = 5，不能達(dá)到預(yù)期的目的，初學(xué)者最容易犯這種錯(cuò)誤。順序結(jié)構(gòu)可以獨(dú)立使用構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的完整程序，常見的輸入、計(jì)算，輸出三步曲的程序就是順序結(jié)構(gòu)，例如計(jì)算圓的面積，其程序的語(yǔ)句順序就是輸入圓的半徑r，計(jì)算s = 3.14159*r*r,輸出圓的面積s。
 
不過大多數(shù)情況下順序結(jié)構(gòu)都是作為程序的一部分，與其它結(jié)構(gòu)一起構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的程序，例如分支結(jié)構(gòu)中的復(fù)合語(yǔ)句、循環(huán)結(jié)構(gòu)中的循環(huán)體等。

（2） 分支結(jié)構(gòu)

 
順序結(jié)構(gòu)的程序雖然能解決計(jì)算、輸出等問題，但不能做判斷再選擇。對(duì)于要先做判斷再選擇的問題就要使用分支結(jié)構(gòu)。分支結(jié)構(gòu)的執(zhí)行是依據(jù)一定的條件選擇執(zhí)行路徑，而不是嚴(yán)格按照語(yǔ)句出現(xiàn)的物理順序。分支結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵在于構(gòu)造合適的分支條件和分析程序流程，根據(jù)不同的程序流程選擇適當(dāng)?shù)姆种дZ(yǔ)句。
 
分支結(jié)構(gòu)適合于帶有邏輯或關(guān)系比較等條件判斷的計(jì)算，設(shè)計(jì)這類程序時(shí)往往都要先繪制其程序流程圖，然后根據(jù)程序流程寫出源程序，這樣做把程序設(shè)計(jì)分析與語(yǔ)言分開，使得問題簡(jiǎn)單化，易于理解。程序流程圖是根據(jù)解題分析所繪制的程序執(zhí)行流程圖。
 
學(xué)習(xí)分支結(jié)構(gòu)不要被分支嵌套所迷惑，只要正確繪制出流程圖，弄清各分支所要執(zhí)行的功能，嵌套結(jié)構(gòu)也就不難了。嵌套只不過是分支中又包括分支語(yǔ)句而已，不是新知識(shí)，只要對(duì)雙分支的理解清楚，分支嵌套是不難的。下面我介紹幾種基本的分支結(jié)構(gòu)。
 

①if(條件){分支體}

 
這種分支結(jié)構(gòu)中的分支體可以是一條語(yǔ)句，此時(shí)“{}”可以省略，也可以是多條語(yǔ)句即復(fù)合語(yǔ)句。它有兩條分支路徑可選，一是當(dāng)條件為真，執(zhí)行分支體，否則跳過分支體，這時(shí)分支體就不會(huì)執(zhí)行。如：要計(jì)算x的絕對(duì)值，根據(jù)絕對(duì)值定義，我們知道，當(dāng)x>=0時(shí)，其絕對(duì)值不變，而x<0時(shí)其絕對(duì)值是為x的反號(hào)，因此程序段為：if(x<0)x=-x;
 
 

②if(條件){分支1} else {分支2}

這是典型的分支結(jié)構(gòu)，如果條件成立，執(zhí)行分支1，否則執(zhí)行分支2，分支1和分支2都可以是1條或若干條語(yǔ)句構(gòu)成。
 
如：求ax^2+bx+c=0的根
 
分析：因?yàn)楫?dāng)b^2-4ac>=0時(shí),方程有兩個(gè)實(shí)根，否則（b^2-4ac<0）有兩個(gè)共軛復(fù)根。其程序段如下：
 

1. main()  
2. {  
3. int a,b,c,d,x,y;  
4. printf("Please put the number of a,b&c from the quadratic equation of one variable one by one\n");  
5. scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);  
6. d=b*b-4*a*c;  
7. if(d<0)  
8. {  
9. printf("NO Root!Wrong!\n");  
10. }  
11. else
12. {  
13. y=-b-sqrt(d)/2*a;  
14. x=-b+sqrt(d)/2*a;  
15. printf("The 1st equation root=%d\nThe 2nd equation root=%d",y,x);  
16. }  
17. } 

③IF嵌套分支語(yǔ)句：

 
其語(yǔ)句格式為：
 

1. if(條件1) {分支1}  
2. else if（條件2） {分支2}   
3. else if（條件3） {分支3}   
4. ……   
5. else if（條件n） {分支n}   
6. else {分支n+1}   
7. FOR嵌套，其語(yǔ)句格式為：  
8. for(初值A(chǔ)；范圍A；步長(zhǎng)A)  
9. {  
10. for(初值B；范圍B；步長(zhǎng)B）  
11. {  
12. 循環(huán)體  
13. }  
14. } 

FOR嵌套例子：九九乘法表

1. main()  
2. {  
3. int a,b,c;  
4. for(a=1;a<=9;a++)  
5. {  
6. for(b=1;b<=a;b++)  
7. {  
8. c=b*a;  
9. printf("%dx%d=%d ",b,a,c);  
10. }  
11. printf("\n");  
12. }  
13. } 

嵌套分支語(yǔ)句雖可解決多個(gè)入口和出口的問題，但超過3重嵌套后，語(yǔ)句結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜，對(duì)于程序的閱讀和理解都極為不便，建議嵌套在3重以內(nèi)，超過3重可以用下面的語(yǔ)句。
 
 

④switch開關(guān)語(yǔ)句

 
該語(yǔ)句也是多分支選擇語(yǔ)句，到底執(zhí)行哪一塊，取決于開關(guān)設(shè)置，也就是表達(dá)式的值與常量表達(dá)式相匹配的那一路，它不同if…else語(yǔ)句，它的所有分支都是并列的，程序執(zhí)行時(shí)，由第一分支開始查找，如果相匹配，執(zhí)行其后的塊，接著執(zhí)行第2分支，第3分支……的塊，直到遇到break語(yǔ)句；如果不匹配，查找下一個(gè)分支是否匹配。這個(gè)語(yǔ)句在應(yīng)用時(shí)要特別注意開關(guān)條件的合理設(shè)置以及break語(yǔ)句的合理應(yīng)用。
 

（3）循環(huán)結(jié)構(gòu)：

 
循環(huán)結(jié)構(gòu)可以減少源程序重復(fù)書寫的工作量，用來描述重復(fù)執(zhí)行某段算法的問題，這是程序設(shè)計(jì)中最能發(fā)揮計(jì)算機(jī)特長(zhǎng)的程序結(jié)構(gòu)，C語(yǔ)言中提供四種循環(huán)，即goto循環(huán)、while循環(huán)、do?Cwhile循環(huán)和for循環(huán)。四種循環(huán)可以用來處理同一問題，一般情況下它們可以互相代替換，但一般不提倡用goto循環(huán)，因?yàn)閺?qiáng)制改變程序的順序經(jīng)常會(huì)給程序的運(yùn)行帶來不可預(yù)料的錯(cuò)誤，在學(xué)習(xí)中我們主要學(xué)習(xí)while、do…while、for三種循環(huán)。
常用的三種循環(huán)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在于弄清它們相同與不同之處，以便在不同場(chǎng)合下使用，這就要清楚三種循環(huán)的格式和執(zhí)行順序，將每種循環(huán)的流程圖理解透徹后就會(huì)明白如何替換使用，如把while循環(huán)的例題，用for語(yǔ)句重新編寫一個(gè)程序，這樣能更好地理解它們的作用。特別要注意在循環(huán)體內(nèi)應(yīng)包含趨于結(jié)束的語(yǔ)句（即循環(huán)變量值的改變），否則就可能成了一個(gè)死循環(huán)，這是初學(xué)者的一個(gè)常見錯(cuò)誤。
在學(xué)完這三個(gè)循環(huán)后，應(yīng)明確它們的異同點(diǎn)：用while和do…while循環(huán)時(shí)，循環(huán)變量的初始化的操作應(yīng)在循環(huán)體之前，而for循環(huán)一般在語(yǔ)句1中進(jìn)行的；while循環(huán)和for循環(huán)都是先判斷表達(dá)式，后執(zhí)行循環(huán)體，而do…while循環(huán)是先執(zhí)行循環(huán)體后判斷表達(dá)式，也就是說do…while的循環(huán)體最少被執(zhí)行一次，而while循環(huán)和for就可能一次都不執(zhí)行。
另外還要注意的是這三種循環(huán)都可以用break語(yǔ)句跳出循環(huán)，用continue語(yǔ)句結(jié)束本次循環(huán)，而goto語(yǔ)句與if構(gòu)成的循環(huán)，是不能用break和 continue語(yǔ)句進(jìn)行控制的。
順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)并不彼此孤立的，在循環(huán)中可以有分支、順序結(jié)構(gòu)，分支中也可以有循環(huán)、順序結(jié)構(gòu)，其實(shí)不管哪種結(jié)構(gòu)，我們均可廣義的把它們看成一個(gè)語(yǔ)句。在實(shí)際編程過程中常將這三種結(jié)構(gòu)相互結(jié)合以實(shí)現(xiàn)各種算法，設(shè)計(jì)出相應(yīng)程序，但是要編程的問題較大，編寫出的程序就往往很長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)重復(fù)多，造成可讀性差，難以理解，解決這個(gè)問題的方法是將C程序設(shè)計(jì)成模塊化結(jié)構(gòu)。
 

(4)模塊化程序結(jié)構(gòu)

 
C語(yǔ)言的模塊化程序結(jié)構(gòu)用函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，即將復(fù)雜的C程序分為若干模塊，每個(gè)模塊都編寫成一個(gè)C函數(shù)，然后通過主函數(shù)調(diào)用函數(shù)及函數(shù)調(diào)用函數(shù)來實(shí)現(xiàn)一大型問題的C程序編寫，因此常說：C程序=主函數(shù)+子函數(shù)。 因此，對(duì)函數(shù)的定義、調(diào)用、值的返回等中要尤其注重理解和應(yīng)用，并通過上機(jī)調(diào)試加以鞏固。

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作者：傳智播客C/C++培訓(xùn)學(xué)院
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