C++ 基础入门 - 第二章

什么是条件判断

条件判断，就是根据某个条件的真假，决定程序接下来执行哪一段代码。

在 C++ 里通常都靠 if 来完成。

if (条件) {
    条件为真时执行这里
}

来看一个最简单的例子。

#include <iostream>

int main() {
    int score = 85;

    if (score >= 60) {
        std::cout << "考试通过" << std::endl;
    }

    return 0;
}

if else

很多时候，不只是判断成立时做什么，还要考虑不成立时做什么。

这时就要用 if else。

if (条件) {
    条件为真时执行这里
} else {
    条件为假时执行这里
}

例如。

#include <iostream>

int main() {
    int temperature = 18;

    if (temperature >= 20) {
        std::cout << "今天比较暖和" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "今天有点凉" << std::endl;
    }

    return 0;
}

这个结构非常常见。可以理解成程序站在路口，只能在两条路里选一条。

if else if else

现实问题往往不只是两种情况，而是多种情况。

比如分数不是只有及格和不及格，还可能分成优秀、良好、及格、不及格。

这时可以用 else if。

#include <iostream>

int main() {
    int score = 86;

    if (score >= 90) {
        std::cout << "优秀" << std::endl;
    } else if (score >= 80) {
        std::cout << "良好" << std::endl;
    } else if (score >= 60) {
        std::cout << "及格" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "不及格" << std::endl;
    }

    return 0;
}

下面这种写法就是错的思路。

if (score >= 60) {
    std::cout << "及格" << std::endl;
} else if (score >= 80) {
    std::cout << "良好" << std::endl;
}

逻辑运算

有时一个条件不够，要把多个条件组合起来。C++ 提供了三个很常用的逻辑运算符。

&& 表示并且。

|| 表示或者。

! 表示取反。

来看例子。

#include <iostream>

int main() {
    int age = 22;
    bool hasTicket = true;

    if (age >= 18 && hasTicket) {
        std::cout << "可以入场" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "不能入场" << std::endl;
    }

    return 0;
}

这里要求两个条件都成立。

再看一个或者的例子。

#include <iostream>

int main() {
    bool isWeekend = false;
    bool isHoliday = true;

    if (isWeekend || isHoliday) {
        std::cout << "今天可以休息一下" << std::endl;
    }

    return 0;
}

只要周末或者节假日，任意一个条件成立，就会输出。

再看取反。

#include <iostream>

int main() {
    bool isRaining = false;

    if (!isRaining) {
        std::cout << "可以出去散步" << std::endl;
    }

    return 0;
}

switch

如果一个变量只可能取几个固定值，比如星期编号、菜单选项、等级代码，那么 switch 会比一长串 else if 更整齐。

例子如下。

#include <iostream>

int main() {
    int day = 3;

    switch (day) {
        case 1:
            std::cout << "星期一" << std::endl;
            break;
        case 2:
            std::cout << "星期二" << std::endl;
            break;
        case 3:
            std::cout << "星期三" << std::endl;
            break;
        case 4:
            std::cout << "星期四" << std::endl;
            break;
        case 5:
            std::cout << "星期五" << std::endl;
            break;
        default:
            std::cout << "周末或无效输入" << std::endl;
            break;
    }

    return 0;
}

break 的作用是执行完当前分支后立刻跳出 switch。如果忘了写 break，程序会继续往下执行，这种现象叫贯穿。

例如。

#include <iostream>

int main() {
    int level = 1;

    switch (level) {
        case 1:
            std::cout << "青铜" << std::endl;
        case 2:
            std::cout << "白银" << std::endl;
        case 3:
            std::cout << "黄金" << std::endl;
    }

    return 0;
}

这里虽然 level 是 1，但输出会是。

青铜
白银
黄金

因为没有 break，它会一路掉下去。

什么是循环

循环，就是让程序重复执行某段代码。

循环就是告诉程序。

从哪里开始。
什么时候继续。
每次怎么变化。
什么时候结束。

C++ 里最常见的循环有三种。while do while for

while

while: 先判断，再决定做不做。只要条件成立，就一直执行。

基本写法。

while (条件) {
    重复执行这里
}

来看一个例子。

#include <iostream>

int main() {
    int i = 1;

    while (i <= 5) {
        std::cout << i << std::endl;
        i++;
    }

    return 0;
}

输出结果是。

这里的逻辑是。先看 i <= 5 是否成立。如果成立，就输出 i。然后执行 i++，让 i 增加 1。再回去继续判断。一直到 i 变成 6，条件不成立，循环结束。

do while

do while：先做一次，再判断要不要继续。和 while 的区别在于，它会先执行一次循环体，然后再判断条件。

基本写法。

do {
    重复执行这里
} while (条件);

例如。

#include <iostream>

int main() {
    int i = 1;

    do {
        std::cout << i << std::endl;
        i++;
    } while (i <= 5);

    return 0;
}

输出同样是 1 到 5。但它和 while 的差别，在条件一开始就不成立时会特别明显。

#include <iostream>

int main() {
    int i = 10;

    do {
        std::cout << "这句话至少会执行一次" << std::endl;
    } while (i < 5);

    return 0;
}

即使 i < 5 一开始就是假，这句话依然会输出一次。所以 while 是先验票，再进场。do while 是先放你进去一次，然后再问你有没有票。

for

如果你已经很清楚循环变量从哪里开始、到哪里结束、每次怎么变化，那么 for 通常是最方便的。

基本写法。

for (初始化; 条件; 更新) {
    重复执行这里
}

例如输出 1 到 5。

#include <iostream>

int main() {
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        std::cout << i << std::endl;
    }

    return 0;
}

这三部分可以理解成。int i = 1 表示循环从 1 开始。i <= 5 表示只要不超过 5 就继续。i++ 表示每轮结束后加 1。对于固定次数的重复，for 往往是首选。

while 和 for 该怎么选

其实它们都能互相改写，重点是表达意图。如果你知道循环次数或者循环变量的变化很明确，用 for 更紧凑。如果你更关心“只要条件满足就一直做”，而不是计数本身，用 while 更自然。

比如：

读入用户输入，直到输入 0 为止，这种场景常常更像 while。连续输出 1 到 100，这种场景更像 for。

break

有时循环不一定非要走到条件自然结束，也可以中途提前停下来。这时可以用 break。

#include <iostream>

int main() {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        if (i == 6) {
            break;
        }
        std::cout << i << std::endl;
    }

    return 0;
}

输出结果是。

因为当 i 等于 6 时，执行 break，整个循环立刻结束。

continue

和 break 不同，continue 不是结束整个循环，而是跳过当前这一轮，直接进入下一轮。

#include <iostream>

int main() {
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        if (i == 3) {
            continue;
        }
        std::cout << i << std::endl;
    }

    return 0;
}

输出结果是。

因为当 i 为 3 时，这一轮后面的输出语句被跳过了。

嵌套循环

有些问题需要一层重复里再套一层重复，比如打印矩形、九九乘法表、遍历二维结构。

来看一个简单例子，打印一个 3 行 4 列的星号矩形。

#include <iostream>

int main() {
    for (int row = 1; row <= 3; row++) {
        for (int col = 1; col <= 4; col++) {
            std::cout << "* ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}

输出结果是。

* * * *
* * * *
* * * *

外层循环控制行数。内层循环控制每一行打印几个星号。这就是嵌套循环最常见的思路。

案例练习

例子一：判断奇偶数

#include <iostream>

int main() {
    int num;
    std::cout << "请输入一个整数：";
    std::cin >> num;

    if (num % 2 == 0) {
        std::cout << num << " 是偶数" << std::endl;
    } else {
        std::cout << num << " 是奇数" << std::endl;
    }

    return 0;
}

这里 % 是取模运算。num % 2 == 0 表示这个数除以 2 后余数为 0，也就是偶数。

例子二：计算 1 到 100 的和

循环非常适合做累加。

#include <iostream>

int main() {
    int sum = 0;

    for (int i = 1; i <= 100; i++) {
        sum += i;
    }

    std::cout << "1 到 100 的和是：" << sum << std::endl;

    return 0;
}

sum += i 等价于 sum = sum + i。

例子三：找出 1 到 20 之间所有能被 3 整除的数

#include <iostream>

int main() {
    for (int i = 1; i <= 20; i++) {
        if (i % 3 == 0) {
            std::cout << i << " ";
        }
    }

    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

输出结果是。

3 6 9 12 15 18

例子四：反复读入，直到输入正确

这个场景在真实程序里特别常见。比如要求用户输入一个正数，如果输错了，就继续让他输。

#include <iostream>

int main() {
    int num;

    std::cout << "请输入一个正数：" << std::endl;
    std::cin >> num;

    while (num <= 0) {
        std::cout << "输入无效，请重新输入正数：" << std::endl;
        std::cin >> num;
    }

    std::cout << "你输入的正数是：" << num << std::endl;

    return 0;
}

例子五：打印九九乘法表

嵌套循环的经典练习。

#include <iostream>

int main() {
    for (int i = 1; i <= 9; i++) {
        for (int j = 1; j <= i; j++) {
            std::cout << j << "x" << i << "=" << i * j << "\t";
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}

这里外层循环控制第几行。内层循环控制当前行要打印到哪一列。

初学者最容易犯的错

循环变量忘记更新。

比如 while (i <= 5) 里忘了写 i++，那么条件永远成立，程序会一直循环下去，这叫死循环。

#include <iostream>

int main() {
    int i = 1;

    while (i <= 5) {
        std::cout << i << std::endl;
    }

    return 0;
}

这段程序就停不下来，因为 i 永远是 1。

`switch` 里忘记写 `break`。

巩固练习

第一题，输入一个整数，判断它是正数、负数还是零。

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    int num;
    cout << "请输入一个整数" << endl;
    cin >> num;

    if (num > 0){
        cout << num << "是正数" << endl;
    } else if (num == 0) {
        cout << num << "是零" << endl;
    } else {
        cout << num << "是负数" << endl;
    }

    return 0;
}

第二题，输入一个年份，判断它是否为闰年。

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    int num;
    cout << "请输入一个年份" << endl;
    cin >> num;

    if ((num % 4 == 0 && num % 100 != 0) || num % 400 == 0){
        cout << num << "是闰年" << endl;
    } else {
        cout << num << "不是闰年" << endl;
    }

    return 0;
}

第三题，用 for 循环输出 1 到 50 中所有偶数。

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    int i;
    for (i=1; i<=50; i++){
        if (i % 2 == 0){
            cout << i << endl;
        }
    }

    return 0;
}

第四题，计算 1 到 n 的和，其中 n 由用户输入。

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    int n;
    cout << "请输入要计算的数字" << endl;
    cin >> n;

    int sum=0;
    for (int i = 1; i <= n; i++){
        sum += i;
    }

    return 0;
}

第五题，输入一个整数 n，输出 n 行星号三角形。

例如当 n = 4 时，输出。

*
**
***
****

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    int n;
    cout << "请输入一个整数" << endl;
    cin >> n;
    
    for (int i = 1; i <= n; i++){
        for(int j = 1; j <= i; j++){
            cout << "*";
        }
        cout << endl;
    }

    return 0;
}

第六题，反复输入密码，直到输入正确为止。

#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    string inkey;
    cout << "请输入密码" << endl;
    cin >> inkey;
    
    string keys = "01k2y68j";
    while(inkey != keys){
        cout << "密码不正确，请重新输入" << endl;
        cin >> inkey;
    }
    
    cout << "密码正确" << endl;

    return 0;
}

本章小结

if、if else、else if 让程序根据条件走不同路径。
while 适合先判断再执行。
do while 适合至少执行一次的场景。
for 适合计数明确的重复任务。
break、continue、嵌套循环。

什么是条件判断

if else

if else if else

逻辑运算

switch

什么是循环

while

do while

for

while 和 for 该怎么选

break

continue

嵌套循环

案例练习

例子一：判断奇偶数

例子二：计算 1 到 100 的和

例子三：找出 1 到 20 之间所有能被 3 整除的数

例子四：反复读入，直到输入正确

例子五：打印九九乘法表

初学者最容易犯的错

循环变量忘记更新。

switch 里忘记写 break。

巩固练习

本章小结

参考资料

`switch` 里忘记写 `break`。