第3章 判断和循环
3.1 问题从哪来#
上一章知道了变量和类型：int score = 86; 把 86 放进一个叫 score 的整数变量里。
但有一个东西程序还不会做：
- 如果
score >= 60，打印"及格"。 - 否则，打印"不及格"。
这种"根据条件走不同路"的能力，C 语言里用 if/else 来表达。
另一个问题：如果有很多个分数要处理，总不能复制粘贴一百遍相同的代码。程序需要一种"回头再做一遍"的能力，这就是循环。
先看分支，再看循环。
3.2 先看一个例子#
假设手头有这些分数：
72 55 88 43 91 60 -1-1 不是真正的分数，它是一个标记，意思是"输入结束了"。
这个程序的处理步骤：
- 读一个分数。
- 如果是
-1，停止。 - 如果
>= 60，算及格。 - 否则算不及格。
- 回到第 1 步，读下一个。
最后打印及格人数、不及格人数和平均分。
下面就把这个程序跑起来。
3.3 最小实验#
先跑一个小实验，再一段一段拆。
这段程序里会同时看到几个新东西：scanf 负责读输入，while 负责反复执行，if 负责根据条件选择路径。先观察它能做什么，后面再把每一块拆开看。
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int score; // 当前读到的分数
int pass_count = 0; // 及格人数
int fail_count = 0; // 不及格人数
int sum = 0; // 分数总和
printf("Enter scores (enter -1 to finish):\n");
while (1) { // 无限循环，靠 break 跳出
if (scanf("%d", &score) != 1) { // 确认读到了一个整数
printf("Invalid input, please enter an integer.\n");
return 1;
}
if (score == -1) { // 遇到 -1，结束
break;
}
if (score >= 60) { // 及格
pass_count = pass_count + 1;
} else { // 不及格
fail_count = fail_count + 1;
}
sum = sum + score; // 累加总分
}
int total = pass_count + fail_count; // 总人数
printf("Pass: %d\n", pass_count);
printf("Fail: %d\n", fail_count);
if (total > 0) { // 防止除以零
printf("Average: %d\n", sum / total);
}
return 0;
}3.4 编译运行#
保存成 grade.c，编译：
$ gcc grade.c -o grade
运行，依次输入 72 55 88 43 91 60 -1：
Enter scores (enter -1 to finish):
$ 72
$ 55
$ 88
$ 43
$ 91
$ 60
$ -1
Pass: 4
Fail: 2
Average: 68
3.5 代码拆解#
3.5.1 if/else：根据条件走不同的路#
if (score >= 60) { // 分数 >= 60 时为真，走这条路
pass_count = pass_count + 1; // 及格人数加 1
} else { // 条件为假时走这条路
fail_count = fail_count + 1; // 不及格人数加 1
}if 后面圆括号里是一个条件。条件的结果只有两种：真（非零）或假（零）。
score是72，72 >= 60为真，走if里面的那条路。score是43，43 >= 60为假，走else里面的那条路。
两条路只会走一条，走完之后继续往下执行。
else 不是必须的。如果只关心一种条件，可以只写 if：
if (score >= 60) { // 条件为真时执行花括号里的代码
pass_count = pass_count + 1; // 及格人数加 1
}没有 else 时，条件为假就直接跳过，继续执行后面的代码。
3.5.2 while：反复做同一件事#
while (1) {
// 循环体
}while 后面圆括号里也是一个条件。条件为真，就执行花括号里的代码，执行完再回来检查条件。如此反复，直到条件变成假。
while (1) 的条件永远是 1（真），所以它会一直循环下去。这种写法需要在循环体里用 break 手动跳出：
if (score == -1) {
break; // 跳出 while 循环
}break 一执行，程序立刻离开当前所在的 while，跳到 while 后面的代码继续执行。
完整程序里还有一层检查：
if (scanf("%d", &score) != 1) { // 检查 scanf 是否成功读到一个整数
printf("Invalid input, please enter an integer.\n");
return 1; // 输入格式不对，返回 1 表示异常退出
}scanf 成功读到一个整数时，返回值是 1。如果输入结束了，或者输入的不是整数，它就读不到这个分数。这个时候 score 里没有新的可靠分数，提示错误并退出更稳。
&score 把 score 的地址交给 scanf，这样 scanf 知道把数字写到哪一格。这个写法在第 2 章已经见过。
在 main 里，return 0 通常表示程序正常结束。这里用 return 1，表示程序因为输入格式不对提前结束。
注意：
break只能跳出它所在的那一层循环。如果循环套着循环，break只跳内层。
3.5.3 计数器和累加器#
pass_count = pass_count + 1; // 及格人数加 1
fail_count = fail_count + 1; // 不及格人数加 1
sum = sum + score; // 把当前分数加到总分里
这三行的模式一样：从右边取旧值，加上一个数，放回左边。
pass_count 和 fail_count 是计数器：每遇到一个符合条件的分数，就加 1。
sum 是累加器：把每一轮读到的分数都往上加。
这三个变量在循环开始前初始化为 0，在循环里逐步增长。
3.5.4 防止除以零#
if (total > 0) { // 防止除以零
printf("Average: %d\n", sum / total);
}如果一个分数都没输入（直接输入 -1），total 是 0。C 语言里整数除以零是未定义行为，程序可能崩溃，也可能出现别的不可预测结果。先用 if 检查 total，只有大于 0 时才做除法。
3.5.5 整数除法#
sum / total // 整数除法，小数部分直接丢掉
sum 和 total 都是 int，结果也是 int，小数部分直接丢掉。
比如 sum 是 409，total 是 6，409 / 6 的结果是 68，不是 68.166...。
如果需要更精确的平均分，可以把其中一个转成 double：
printf("Average: %.1f\n", (double)sum / total); // 将 sum 转为 double，触发浮点除法
(double)sum 把 sum 的值临时按 double 来算，除法就变成浮点除法了。
3.6 数据在内存里怎么走#
看其中一轮运行时的数据变化，是这样的：
每一轮循环：
scanf读一个分数放进score。- 程序检查
score是否为-1，是就跳出。 - 程序检查
score >= 60，决定pass_count加 1 还是fail_count加 1。 sum加上score。- 回到第 1 步。
循环结束后，pass_count、fail_count、sum 各自保持着最终的值，供最后打印。
这三个变量从头到尾只有一份，但它们的值在每一轮循环中都在变化。
3.7 更多 if/else 的写法#
3.7.1 多个分支：else if#
如果要分多个等级：
if (score >= 90) { // 90 分及以上
printf("Excellent\n");
} else if (score >= 60) { // 60 到 89 分
printf("Pass\n");
} else { // 60 分以下
printf("Fail\n");
}else if 是在前一个条件为假时，再检查下一个条件。从上往下依次检查，一旦某个条件为真，就执行对应的代码块，后面的都不看了。
| 分数 | 走哪条路 |
|---|---|
95 | score >= 90 为真 → 打印"优秀" |
72 | score >= 90 为假，score >= 60 为真 → 打印"及格" |
43 | 前两个都为假 → 打印"不及格" |
3.7.2 补充观察：条件里的比较运算符#
if 和 while 的条件里，经常会用到这些比较运算符：
| 运算符 | 含义 | 例子 |
|---|---|---|
== | 等于 | score == -1 |
!= | 不等于 | score != 0 |
> | 大于 | score > 60 |
< | 小于 | score < 60 |
>= | 大于等于 | score >= 60 |
<= | 小于等于 | score <= 100 |
警告：
=是赋值，==是比较。写成if (score = 60)不会报错，但意思完全变了——它把 60 赋给score，然后判断score（也就是 60）是否为真。60 非零，条件永远为真。这是初学者最常见的 bug 之一。
3.8 while 的其他用法#
3.8.1 带条件的 while#
除了 while (1) 配 break，也可以把条件直接写在 while 后面：
if (scanf("%d", &score) != 1) { // 循环前先读第一个数
printf("Invalid input, please enter an integer.\n");
return 1;
}
while (score != -1) { // 不是 -1 就继续循环
if (score >= 60) { // 及格
pass_count = pass_count + 1;
} else { // 不及格
fail_count = fail_count + 1;
}
sum = sum + score; // 累加总分
if (scanf("%d", &score) != 1) { // 循环末尾读下一个数
printf("Invalid input, please enter an integer.\n");
return 1;
}
}注意这里 scanf 写了两次：循环前一次，循环末尾一次。两次都要检查返回值。如果漏掉循环前的那次，score 在第一次检查条件时可能还没有被赋值。
注意：循环前读一次，循环末尾读一次，这种模式叫"先读再处理"。它比
while (1)加break的写法更容易漏写，但有些场合更直观。
3.8.2 补充观察：for 循环#
前面的主线是 while。如果事先知道要循环几次，C 程序里也常用 for 写得更紧凑：
for (int i = 0; i < 5; i++) { // 从 0 数到 4，共 5 次
printf("%d\n", i); // 打印当前 i 的值
}输出：
0
1
2
3
4
for 后面圆括号里有三部分，用分号隔开：
| 位置 | 作用 | 例子 |
|---|---|---|
| 第 1 部分 | 循环开始前执行一次 | int i = 0 |
| 第 2 部分 | 每轮检查的条件 | i < 5 |
| 第 3 部分 | 每轮结束后执行 | i++ |
i++ 是 i = i + 1 的简写。同样，i-- 是 i = i - 1。
for 和 while 可以互相转换。上面的 for 循环等价于：
int i = 0; // 循环变量初始化为 0
while (i < 5) { // 条件：i 小于 5 时继续
printf("%d\n", i);
i++; // 每轮加 1
}选哪个，看哪种写法让代码更清楚。事先知道循环次数时，for 更常见。靠某个条件停下来时，while 更自然。
3.8.3 补充：用 for 改写分数统计#
如果不用 -1 做结束标记，而是先告诉程序有几个分数，就可以用 for：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int n; // 分数个数
int score;
int pass_count = 0;
int fail_count = 0;
int sum = 0;
printf("How many scores? ");
if (scanf("%d", &n) != 1 || n < 0) { // 检查输入是否是有效的非负整数
printf("Count must be a non-negative integer.\n");
return 1;
}
for (int i = 0; i < n; i++) { // 循环 n 次，i 从 0 到 n-1
printf("Score %d: ", i + 1);
if (scanf("%d", &score) != 1) { // 检查每个分数是否能正确读入
printf("Invalid input, please enter an integer.\n");
return 1;
}
if (score >= 60) { // 及格
pass_count = pass_count + 1;
} else { // 不及格
fail_count = fail_count + 1;
}
sum = sum + score; // 累加总分
}
int total = pass_count + fail_count; // 计算总人数
printf("Pass: %d\n", pass_count);
printf("Fail: %d\n", fail_count);
if (total > 0) { // 防止除以零
printf("Average: %d\n", sum / total);
}
return 0;
}运行时先输入 5（表示有 5 个分数），再依次输入 5 个分数。这里也检查了输入格式：分数个数不能是负数，每个分数都要能读成整数。
3.9 常见坑#
坑 1：把 == 写成 =，或者把 = 写成 ==。
if (score = 60) { // 错：赋值，不是比较
printf("This will execute\n");
}
if (score == 60) { // 对：比较
printf("score is indeed 60\n");
}编译器通常会对 if (score = 60) 发出警告。看到警告就认真对待。
坑 2：忘记初始化计数器。
int pass_count; // 没有初始化，可能是任意值
pass_count = pass_count + 1; // 结果不可预测
计数器、累加器这类变量，在使用前一定要设为 0。
坑 3：scanf 忘写 &。
scanf("%d", score); // 错：传的是值，不是地址
scanf("%d", &score); // 对：传地址
scanf 需要知道"把读到的值放到哪块内存"，所以要传地址。漏掉 &，程序可能崩溃，也可能把输入写到错误的位置。
坑 4：整数除法丢小数。
int sum = 409; // 总分
int total = 6; // 人数
printf("%d\n", sum / total); // 打印 68，不是 68.166...
需要小数时，用 (double)sum / total。
坑 5：死循环。
int i = 0;
while (i < 10) {
printf("%d\n", i);
// 忘了 i++，i 永远是 0，条件永远为真
}循环体里必须有让条件最终变成假的操作，否则程序停不下来。
3.10 自己试试看#
Q1：把及格线从 60 改成 70。
重新运行，观察及格人数和不及格人数的变化。
Q2：增加一个统计——最高分。
在循环里，每读到一个分数，如果它比当前最高分还高，就更新最高分。
提示：如果有效分数范围是 0 到 100，最高分的初始值设为 0 还是设为 -1？为什么？
Q3：用 for 循环打印 1 到 10。
for (int i = 1; i <= 10; i++) { // 从 1 数到 10
printf("%d\n", i); // 打印当前 i 的值
}然后改成只打印偶数。（提示：i % 2 == 0 表示 i 除以 2 余数为 0。）
Q4：写一个程序，输入一个整数，判断它是奇数还是偶数。
Input: 7
Output: Odd
Input: 12
Output: Even
提示：% 是取余运算符。7 % 2 的结果是 1，12 % 2 的结果是 0。
Q5：写一个程序，输入 10 个整数，统计其中正数、负数和零的个数。
这个程序的结构和分数统计很像：三个计数器，循环 10 次，每轮根据条件选一个计数器加 1。
下一章的问题#
这一章的分数统计程序已经能完成基本统计。但如果要在多个地方都做"判断等级"这件事，比如一次统计优秀、及格、不及格三种，每次都把 if/else if/else 写一遍，代码会越来越长。
有没有办法把一段逻辑"打包"起来，需要时直接调用？
把这段逻辑变成一个可以反复调用的小工具，主程序就不用到处复制同一组判断。