本节大纲
一、if 语句
二、关系操作符
三、条件操作符
四、逻辑操作符:&&、||、!
五、switch语句
六、while循环
七、for循环
八、do-while循环
九、break和continue语句
十、循环的嵌套
十一、goto语句
十二、实际应用——猜数字游戏
十、循环的嵌套
在上面我们学习了while循环、do while循环以及for循环三种循环语句,但是在我们解决问题时,往往将三种循环嵌套在一起才能有更好的效果,而这就叫做循环嵌套。下面我们由一个实例来体会循环嵌套,实现“找出100到200之间的素数,并打印在屏幕上,同时换行打印出具体的个数”(素数就是质数,只能被1和本身整除的数字)这个功能,实现代码如下:
#include <stdio.h> int main() { int i = 0; int count = 0; //循环产生100至200的数字 for (i = 100; i <= 200; i++) { //判断i是否为素数,如果是素数,就打印,否则跳过 //循环产生2至i-1之间的数字,如果所有素数都不能整除i,那么i就是素数 int j = 0; int flag = 1;//假设i是素数 for (j = 2; j < i; j++) { if (i % j == 0) { flag = 0; break; } } if (flag == 1) printf("%d ", i); count++; } return 0; }
这段代码的编写逻辑是:
1、要从100~200之间找出素数,首先得有100~200之间的数,这里可以使用循环解决。
2、假设要判断i是否为素数,需要拿2~i-1之间的数字去试除i,需要产生2~i-1之间的数字,也可以使用循环解决。
3、如果2~i-1之间有数字能整除i,则i不是素数,如果都不能整除,则i是素数。
其实完成这个功能还有其他的代码可能,答案并不唯一,上面是一种比较好的解决方案,下面我再给出另一种解决方法,也可以实现这个功能:
#include <stdio.h> int main() { int num = 0; int i = 0; int count = 0; for (num = 100; num <= 200; ++num) { for (i = 2; i < num; i++) { if (0 == num % i) break; while (i == num - 1) if (0 != num % i) { printf("%d ", num); i += 1; count += 1; } } } printf("\n总共有%d个", count); return 0; }
十一、goto语句
C语言提供了一种非常特别的语法,就是 goto 语句和跳转标号, goto 语句可以实现在同一个函数内跳转到设置好的标号处,比如我们来看下面这段代码:
#include <stdio.h> int main() { printf("hehe\n"); goto next; printf("haha\n"); next: printf("跳过了haha的打印\n"); return 0; }
这段代码的运行结果为:
goto 语句如果使用的不当,就会导致在函数内部随意乱跳转,打乱程序的执行流程,所以我们的建议是能不用尽量不去使用;但是 goto 语句也不是一无是处,在多层循环的代码中,如果想快速跳出,使用 goto 语句就非常的方便了,比如在我们面对下面这样的结构的时候:
for (...) { for (...) { for (...) { if (disaster) goto error; } } } error: ...
本来 for 循环想提前退出得使用break ,一个 break 只能跳出一层 for 循环,如果3层循环嵌套就得使用3个 break 才能跳出循环,所以在这种情况下我们使用 goto 语句就会更加的快捷。
十二、实际应用——猜数字游戏
掌握了前面学习的这些知识,我们就可以写一些比较实用有趣的代码了,现在我们就来编写一个“猜数字游戏”,游戏要求为:
1、电脑自动生成1~100的随机数
2、玩家猜数字,猜数字的过程中,根据猜测数据的大小给出大了或小了的反馈,直到猜对,游戏结束。
(一)、随机数生成
我们想要实现这个猜数字游戏,首先就要产生一个随机数,那么实现生成随机数的方法是什么呢?
1、rand 函数
C语言提供了一个函数叫 rand,这函数是可以生成随机数的,函数原型如下:
int rand(void);
rand函数会返回一个伪随机数,这个随机数的范围是在0~RAND_MAX之间,这个RAND_MAX的大小是依赖编译器上实现的,但是大部分编译器上RAND_MAX的值都是32767。
rand函数的使用需要包含一个头文件是:stdlib.h
那我们就来测试一下rand函数,这里多调用几次,产生5个随机数:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); return 0; }
当我们多次运行这段代码可以看到虽然一次运行中产生的5个数字是相对随机的,但是下一次运行程序生成的结果和上一次一模一样,这就说明我们在使用这个函数时候是有问题的。
如果再深入了解一下,我们就不难发现,其实rand函数生成的随机数是伪随机的,伪随机数不是真正的随机数,是通过某种算法生成的随机数。真正的随机数的是无法预测下一个值是多少的。而rand函数是对一个叫“种子”的基准值进行运算生成的随机数。
之所以前面每次运行程序产生的随机数序列是一样的,那是因为rand函数生成随机数的默认种子是1。
如果我们想要要生成不同的随机数,就要让种子是变化的。
2、srand 函数
C语言中又提供了一个函数叫 srand,用来初始化随机数的生成器的,srand的原型如下:
void srand(unsigned int seed);
程序中在调用 rand 函数之前先调用 srand 函数,通过 srand 函数的参数seed来设置rand函数生成随机数的时候的种子,只要种子在变化,每次生成的随机数序列也就变化起来了。
那也就是说给srand的种子如果是随机的,rand就能生成随机数;在生成随机数的时候又需要一个随机数,但是这就矛盾。
3、time 函数
在程序中我们一般是使用程序运行的时间作为种子的,因为时间时刻在发生变化的。
在C语言中有一个函数叫 time ,就可以获得这个时间,time函数原型如下:
time_t time(time_t* timer);
time 函数会返回当前的日历时间,其实返回的是1970年1月1日0时0分0秒到现在程序运行时间之间的差值,单位是秒。返回的类型是time_t类型的,time_t 类型本质上其实就是32位或者64位的整型类型。
time函数的参数 timer 如果是非NULL的指针的话,函数也会将这个返回的差值放在timer指向的内存中带回去。
如果 timer 是NULL,就只返回这个时间的差值。time函数返回的这个时间差也被叫做:时间戳。
在使用 time函数的时候需要包含头文件:time.h
当然目前我们还并没有学习指针的使用,所以大家不需要过分纠结于 time 函数的具体使用方式,在我们使用的时候,只需要返回时间戳就可以了,实现代码如下:
time(NULL);//调用time函数返回时间戳,这里没有接收返回值
所以我们可以将生成随机数的代码修改如下:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> int main() { //使用time函数的返回值设置种子 //因为srand的参数是unsigned int类型,我们将time函数的返回值强制类型转换 srand((unsigned int)time(NULL)); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); printf("%d\n", rand()); return 0; }
这段代码就可以实现随机生成不同的随机数了,另外我们要注意的一点是,srand函数是不需要频繁使用的,一次运行的程序中调用一次就足够了。
4、设置随机数的范围
如果我们要生成0至99之间的随机数,方法如下:
rand() % 100; //余数的范围是0至99
如果我们要生成1至100之间的随机数,方法如下:
rand() % 100 + 1; //%100的余数是0至99,0至99的数字+1,范围是1至100
如果我们要生成100至200之间的随机数,方法如下:
100 + rand() % (200 - 100 + 1) //余数的范围是0至100,加100后就是100至200
根据上面的内容,我们可以总结出这样一个公式,及当我们想要生成100至200的随机数时,可以使用这样的公式:
a + rand() % (b - a + 1)
(二)、猜数字游戏实现
了解了生成随机数字的逻辑之后,实现这段代码就简单多了,当然实现这个功能需要使用到函数的相关知识,同时这个功能对C语言初学者来讲还是较为困难的,所以大家可以暂时以理解实现这个功能的代码为目标,代码如下:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> void menu() //返回类型为void { printf("**********************************************\n"); printf("**********************************************\n"); printf("**********************************************\n"); printf("************ 1 play(开始游戏) ************\n"); printf("************ 2 exit(退出游戏) ************\n"); printf("**********************************************\n"); printf("**********************************************\n"); printf("**********************************************\n"); } void game() //返回类型为void —— 不需要返回 { srand((unsigned int)time(NULL)); int r = rand() % 100 + 1; int guess = 0; while (1) //这是一个死循环,除非使用break跳出 { printf("请猜一个0至100之间的整数>:"); scanf("%d", &guess); if (guess < r) { printf("您猜小了,请重新输入\n"); } else if (guess > r) { printf("您猜大了,请重新输入\n"); } else { printf("恭喜你,猜对了\n"); printf("\n"); break; } } } int main() { int input = 0; do { menu(); printf("\n请选择:>>"); scanf("%d", &input); switch (input) { case 1: game(); break; case 2: printf("您选择了退出游戏,游戏结束\n"); break; default: printf("输入错误,请从0和1之间选择\n"); break; } } while (2 != input); return 0; }
当然这段代码值得改进的地方还有很多,比如说我可以加入一个猜数字次数的限制,如果6次猜不出来,就算挑战失败,添加功能后的代码如下:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> void menu() //返回类型为void { printf("**********************************************\n"); printf("**********************************************\n"); printf("**********************************************\n"); printf("************ 1 play(开始游戏) ************\n"); printf("************ 2 exit(退出游戏) ************\n"); printf("**********************************************\n"); printf("**********************************************\n"); printf("**********************************************\n"); } void game() //返回类型为void —— 不需要返回 { srand((unsigned int)time(NULL)); int r = rand() % 100 + 1; int guess = 0; int count = 6; while (count != 0) { printf("你还有%d次机会\n", count); printf("请猜一个0至100之间的整数>:"); scanf("%d", &guess); if (guess < r) { printf("您猜小了,请重新输入\n"); } else if (guess > r) { printf("您猜大了,请重新输入\n"); } else { printf("恭喜你,猜对了\n"); printf("\n"); break; } count -= 1; } if (count == 0) { printf("很遗憾,六次机会使用完了,挑战失败!\n"); printf("答案是%d", r); printf("\n"); } } int main() { int input = 0; do { menu(); printf("\n请选择:>>"); scanf("%d", &input); switch (input) { case 1: game(); break; case 2: printf("您选择了退出游戏,游戏结束\n"); break; default: printf("输入错误,请从0和1之间选择\n"); break; } } while (2 != input); return 0; }