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新的课题

在先前，我们完成了我们的第一个程序，软件随机生成两个十以内的数字和一个加减符号，等待用户输入，并判断结果是否相符。

而现在，我们会在这个题目的前提上修改一下，加入乘除法、加入积分系统、同时我们会增加题目数量，最后再为我们的答题者记录分数以激励他学习。

判断

顾名思义，判断是用以一个特定的条件，一般是一系列代表着某个状态的变量，与期望值进行比较，并决定程序的走向。

If 结构

一个标准的if 结构如下

if(条件){
   符合条件时执行的语句
}

其流程为

    +
    |
    v
+---+--+
|  if  +--+
+---+--+  | Y
    |     v
  N |  +--+-----+
    |  |  ...;  |
    |  +--+-----+
    |     |
    +<----+
    |
    v

当条件为真时，进入Y分支，并执行其中的语句，而后继续执行程序其他语句

判断条件

在If结构的判断中，判断条件会计算其表达式的值，其中表达式就是前文中的表达式。
在实际使用时，非常常见的例如对两个数字的比较

if(a == 1){
    puts("A is 1");
}

来表示，当a的值与1相等时，执行puts()语句，即输出"A is 1"字符串
我们也可以用一个更长的表达式来确定这个值，例如

if((a < 5)&&(a > 0)){
    puts("0 < a < 5");
}

使用了一个 && 运算符（逻辑与，两方都为真结果为真，否则为假）来判断a的范围。
也可以直接使用变量或者一个函数的返回值

if(a){
    puts("a is not 0");
}
if(foo()){
    puts("foo return true");
}

在C语言中，非零的数字其值都为真

If Else 结构

而当我们需要处理条件符合与不符合两种情况时，可以使用 if -else 结构
一个标准的if-else结构如下

if(条件){
   符合条件时执行的语句
}else{
   不符合条件时执行的语句
} 其流程为

         +
         |
         v
     +---+--+
   +-+  if  +-+
 Y | +------+ | N
   v          v
+--+--+    +--+--+
| ..; |    | ..; |
+--+--+    +--+--+
   |          |
   +-----+----+
         |
         v

当条件符合是，执行Y分支的语句，否则执行N分支的语句。

if(a == 5){
    puts("a is 5");
}else{
    puts("a is not 5");
}

在a的值是5的时候，输出"a is 5"而在a的值不是5的时候，输出"a is not 5"

If - Else 嵌套结构

当我们的程序不满足于一种或者两种的时候，可以使用 if-else 的嵌套来实现多个分支
一个标准的if-else嵌套结构如下

if(条件A){
   符合条件A时执行的语句
}else if(条件B){
   不符合条件A,符合条件B时执行的语句
}else if(条件C){
   不符合条件AB,符合条件C时执行的语句 }else{
   不符合所有条件时执行的语句
}

需要注意的是，程序执行整个结构的过程中，只会进入第一个成功的条，并执行其中的语句，而后离开整个结构不进行后续判断

if语句允许省略花括号如

if(a == 0) puts("A is 0");

if(a == 2)
  puts("A is 2");

if(a == 5) 
  puts("A is 5");
else
  puts("A is not 5");

当省略了花括号后，if会影响其后的第一条语句

Switch Case 结构

与 else-if 嵌套相比， Switch-Case 更为简洁方便，但缺点则是其只能检测整形或枚举，且只能对比是否相同 一个标准的switch结构如下 switch(变量){
   case 常量A:
      变量与常量A相等时执行的语句
      break; (可省略)
   case 常量B:
      变量与常量B相等时执行的语句
      break; (可省略)
   default: (可省略)
      变量与以上内容都不相等时执行的语句
}

需要注意的是，当程序执行到case中，并通过了判断开始执行case块内语句的时候，程序会持续向下执行发，直到switch结构结束或遇到break
即

switch(a){
    case 1:
        puts("a is 1");
        break;
    case 2:
        puts("a is 2");
    case 3:
        puts("a is 2 or 3");
        break;
}

在此代码中，case 2判断成功时，程序会执行 puts("a is 2")和puts("a is 2 or 3")，在实际使用时务必记住这一点。

我们在之前的程序中，使用的是问号表达式，现在我们使用判断语句重写这部分代码

symbol = r2? '+' : '-'; 
//重写为
if(r2) //还记得前文所说，c语言中非零的值都为真
    symbol = '+';
else
    symbol = '-';

在重新写完所有的部分之后，我们的程序看起来这样

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
int main(){
    int r1, r2, r3, answer, input;
    char symbol;
    srand(time(NULL));
    r1 = rand() % 10;
    r2 = rand() % 2 ;
    r3 = rand() % 10;
    if(r2){
        symbol = '+';
        answer = r1 + r3;
    }else{
        symbol = '-';
        answer = r1 - r3;
    }
    printf("%d%c%d=", r1, symbol, r3);
    scanf("%d", &input);
    if(input == answer)
        puts("Right");
    else
        puts("Wrong");
    getchar();
    return 1;
}

循环

While 结构

一个标准的 while 结构如下

while(条件){
   循环体
}

当符合条件时，执行循环体中的语句 其流程为

       +
       |
       v
   +---+---+
+->+ while +--+
|  +---+---+ N|
|    Y |      |
|      v      |
|  +---+---+  |
+--+  ..;  |  |
   +-------+  |
              |
       +------+
       |
       v

与if中的条件表达式类似，while也以同样的方式执行这种判断

Do While 结构

一个标准的 do - while 结构如下

do{
   循环体
}while(条件);

其流程为

         +
         |
         v
     +---+---+
  +->+  do   |
  |  +---+---+
  |      |
  |      v
  |  +---+---+
  |  |  ..;  |
  |  +---+---+
  |      |
  |      v
  |  +---+---+
  +--+ While |
   Y +---+---+
         | N
         v

你或许注意到了这二者的不同，他们的格式类似，但do-while不管条件是否被满足，一定会执行至少一次循环体

循环的编写技巧

下面列举一段程序，我会逐步展示一个循环流程是怎样运作的。

int main()
{
    int a = 0;
    while(a < 10){
        a++;
        if(a % 2 == 0) printf("%d ", a);
    }
}

-> int a = 0;
[a = 0]

-> while(a < 10)
[a = 0, a<10 为真] 此时，a < 10 为真，所以执行循环体
-> a++;
[a = 1]
-> if(a % 2 == 0) printf("%d ", a);
[a = 1, a%2 = 1, a%2==0 为假] 此时，条件为假，不执行if判断内的语句

-> while(a < 10)
[a = 1, a<10 为真] 循环会继续执行
-> a++;
[a = 2]
-> if(a % 2 == 0) printf("%d ", a);
[a = 2, a%2 = 0, a%2==0 为真] 此时，条件成立，执行
-> printf("%d", a);
[a = 2] 屏幕上打印了 2 和一个空格

...

-> while(a < 10)
[a = 9, a<10 为真] 在执行了数次循环之后，a到了9，此时依然符合条件
-> a++;
[a = 10]
-> if(a % 2 == 0) printf("%d ", a);
[a = 10, a%2 = 0, a%2==0 为真] 
-> printf("%d ", a) 在屏幕上输出10

-> while(a < 10) 
[a = 10, a<10 为假] 这时，跳出循环

在整个过程中，我们需要从两个角度来考虑，分别是
循环值的更新 与 循环的边界
从之前的例子来思考，我们需要获取x ~ y的所有偶数

i = x;
while(i <= y){
    i++;
    if(i % 2 == 0) printf("%d ", i); 
    //此处 i % 2 == 0 可写为 !(i % 2) 但会极大降低程序可读性
}

对这段代码进行分析
首先对于循环值的更新，我们每次增加1，但是既然我们需要偶数，就可以每次增加2。同时，这段代码有另一个问题，对循环的边界进行分析的时候，起始i=x 的时候，if实际使用了 x+1作为循环内容，因此实际上这个例子并不是 x ~ y 而是 x+1 ~ y+1 针对这两点进行修改

i=x;
while(i <= y ){
    printf("%d ", i);
    i += 2;
}

很快，我们有了新的问题，由于我们每次增加2，而且去除了if，所以我们循环实际上需要的是从“x后第一个偶数”到“y前最后一个偶数”
再次进行修改

i = x + (x % 2);
while(i <= y){
    printf("%d ", i);
    i += 2;
}

与IF相同，while和后文中的for语句可以省略其花括号

    while(i <= y) 
        printf("%d", (i += 2, i - 2));

但如此撰写会极大降低可读性

For 结构

在循环足够简单的情况下，我们就可以使用C语言提供的for结构来完成 一个标准的 for 结构如下

for (初始化; 条件; 递增){
   循环体
}

当首次执行到for结构时，会仅此一次的执行初始化，然后进行条件判断，接下来执行循环体，当循环体代码结束以后，回到for语句执行递增部分。一个for语句与如下while语句类似

初始化
while(条件){
    循环体
    递增
}

前文中的例子，可以用如下方式撰写为for结构

for(int i = x + (x % 2); i <= y; i += 2)
    printf("%d ", i);

如果你的编译器使用的是更为严格的C语言规范，

int i = x + (x % 2)

是无法通过编译的，你需要在循环外声明i，类似如下

int i;
for(i = x + (x % 2); i <= y; i += 2)
    printf("%d ", i);

循环控制

• break 终止循环，程序会跳过整个结构执行下一条语句

      for(;;){
          if(){
    +---------break;
    |     }
    | }
    |
    +>something;

• continue 会跳过循环体的剩下部分，回到条件语句所在的地方并执行一次条件测试

    +>while(){
    |     if(){
    +---------continue;
          }
          something;
      }

• 对于 do - while 结构会跳转到结尾的while处
• 对于 for 结构会跳转到递增部分
• goto 无条件跳转到 label 所在的语句，可以在程序的任何地方使用

        something;

      +-goto HERE;
      |
      | something;
      | something;
      |
      +>HERE:something;

• 也可向上寻找

无限循环

在一些特殊的情况下，我们需要使用无限循环。
这些情况并非妥协，一般在使用无限循环的情况下，程序员会使用前文中循环控制语句来保证程序会有一个出口。

bool fContinue = true;
while(fContinue){
    ...
    if(...) fContinue = false; //出口
}

while(1){
    if(...) break; //出口
}

课题

回到课题之中，我们需要加入如下功能

加入乘除法、加入积分系统、同时我们会增加题目数量，最后再为我们的答题者记录分数以激励他学习。

对于除法，浮点类型的对比是十分不精确的，会有诸多问题发生，这并不利于我们的学习，因此我们增加一个限制是保留其整数部分。除此以外我们直到除数与被除数不能为零，我们需要额外增加一个判断来判断他们是否为零。

这个判断你可以使用if进行，也可以使用表达式中的短路技巧，但这或许会使你混乱。挑选你喜欢的方法吧

在测试这一部分的时候，或许你会发现你需要重复运行数次才能找到随机生成的除法，而且其随机数本身为零的情况又及其难以得知，这个问题我们将在后续解决。

现在我们要加入积分系统，我们规划十道题，并展示出用户的整体得分 我们需要在随机数生成之前开始循环，并且直到getchar （用以吸收输入的回车）为止。 最终，我们的代码是这样的

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
int main(){
    int r1, r2, r3, answer, input, score=0;
    char symbol;
    srand(time(NULL));

    int i=10;
    while(i--){
        r1 = rand() % 10;
        r2 = rand() % 4 ;
        r3 = rand() % 10;
        switch(r2){
            case 0:
                symbol = '+';
                answer = r1 + r3;
                break;
            case 1:
                symbol = '-';
                answer = r1 - r3;
                break;
            case 2:
                symbol = '*';
                answer = r1 * r3;
                break;
            case 3:
                symbol = '/';
                r1 || (r1 = 1);
                r3 || (r3 = 1);
                answer = r1 / r3;
                break;
        }
        printf("%d%c%d=", r1, symbol, r3);
        scanf("%d", &input);
        if(input == answer)
            score += 1;
        getchar();
    }
    printf("Your Mark Is: %d/10" ,score);
    return 1;
}

其中，while(i--)所代表的是，从i-1开始循环至0，这是一个很常用的循环i次的方法，除此以外，你还可以使用for或常规的while编写，代码风格实际上没有对错可言。

作业！

试着修改循环条件和更新机制，让我们的用户只有“连续答对五道题”才可以结束这个循环！分享你的想法吧，
同时，想想如何设计程序流程，让用户可以在“连续的十道题中至少答对六道”才可以结束！下篇文章我会讲解数据结构的第一部分，"顺序表"的内容构的第一部分，"顺序表"的内容