第4章C#流程控制.docx

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第4章C#流程控制

第4章流程控制

程序设计流程是指程序中程序语句的执行顺序。

多数情况下，程序中的语句是按顺序执行的，但是，光有顺序结构的程序，所能解决的问题是有限的，于是就出现了复杂的流程结构。

1966年Bohm和Jacopini证明，任何解题程序的流程都可以由图4.1所示的3种流程结构——顺序结构、选择（分支）结构和循环结构构成。

在这一章，主要介绍选择结构和循环结构的机制。

通过本章学习，读者将了解以下内容：

❑使用条件结构实现程序逻辑。

❑使用循环结构实现程序逻辑。

❑实现复杂的程序逻辑。

❑理解和使用程序调试。

图4.1程序流程的3种基本结构

4.1条件判断——选择的艺术

C#提供了三种类型的选择结构。

选择语句可以根据条件是否成立，或根据表达式的值控制代码的执行分支。

C#有两个基本分支代码的结构：

if选择结构，测试特定条件是否满足，在条件为真时，执行操作，否则跳过操作；switch语句，比较表达式和许多不同的值，根据表达式的值进行特定处理。

4.1.1分支选择：

if语句

if结构称为单选择结构。

C#继承了C和C++的if结构。

其语法结构很直观，如下所示：

if（条件）

{

//将执行的语句或语句块

}

如果指定的条件成立，则执行大括号里的语句。

否则，跳过该语句继续执行。

在上面的if语句的条件判断中，会用到比较值的C#运算符。

这里要注意，与C/C++一样，C#里使用“==”对变量进行比较，而不能使用“=”，“=”用于赋值。

如果在条件中要执行多条语句，可以将这多条语句用花括号（{}）组合为一个语句块。

这也适用于其他可以将语句组合成语句块的结构。

先面暑假到了，Kenrome和Landy一家决定外出旅行，他们要在网上预定机票。

机票的价格根据出行时间是否为旺季，所打的折扣是不同的。

网上订票系统要根据用户输入的出行月份，判断是否为旺季（5到10月）出行，如果是，则提示“旺季出行”，以便于用户确认，这时，模拟实现这一功能的代码如下：

Console.WriteLine（"请输入出行月份（1-12）：

"）;

intmon=int.Parse（Console.ReadLine（））;//获得用户输入的出行时间，并转换成整数

if（mon>=5&&mon<=10）

Console.WriteLine（"旺季出行"）;

注意：

与C++不同，C#中的if语句不能直接测试整数，而必须明确在把整数转换成为布尔值true或false。

这段代码在执行过程中，会让用户输入一个出行月份，然后根据用户的输入进行判断是否是旺季出行。

这段代码的执行流程如图4.2所示。

图4.2if结构执行流程

读者可能会发现这个问题，如果输入的月份不在5～10月之间，程序就没有任何输出提示。

这是因为，程序段里没有对不在5～10月间的数据进行处理的代码。

那么，如果游客在其他月份出行，在程序运行中也会出现提示信息该怎么解决呢。

这就要用到下一小节的分支结构if-else。

4.1.2if-else结构

上面的网上订票系统还不完善，它只做出了对用户输入出行时间是旺季的提示，而kenrome一家如果选择出行的时间是淡季，系统将不会有任何提示。

这时，kenrome会想，是不是系统出问题了，为什么没有提示确认信息？

实际上，上面代码没有对用户选择出行时间表淡季的提示。

if-else结构也是用于分支结构设计的，和if结构相比，它多了对指定条件不满足的处理代码，即else语句后的代码或代码块。

用if-else结构就能很好地解决上面程序的问题。

该结构的语法如下：

if（条件）

{语句或语句块}

else

{语句或语句块}

将上一节的代码改为：

Console.Write（"请输入出行月份：

"）;

intmon=int.Parse（Console.ReadLine（））;//获得用户输入的出行月份，并转换成整数

if（mon>=5&&mon<=10）//判断出行时间是否在5～10月之间

Console.WriteLine（"旺季出行"）;

else//该语句后处理代码是判断条件不满足时进行的处理

Console.WriteLine（"淡季出行"）;

可以看到，代码对两种情况（“旺季”和“淡季”）都作了判断。

注意：

对于if语句，如果条件分支中只有一条语句，可以不用花括号，但是为了保持一致，许多程序员只要使用if语句，就会加上花括号。

else后的语句就是在if指定条件不成立的情况下的处理代码。

如果kenrome一家选择的出行月份是8，则程序运行效果如图4.3所示。

图4.3程序运行结果

4.1.3多重if结构

【本节示例参考：

\源代码\chapter4\4.1.3\MultiIfExample】

通过上两小节的学习，读者会发现，不管是哪种类型的选择结构，都只能对一个条件进行判断，那如果判断的条件不只一个，该如何解决？

比如下面的例子：

某网上书店售书，根据一次性的购买金额有不同的折扣率。

假设金额高于1000，则打75折，800～1000打8折，500～800打85折，小于500是9折。

要求根据用户输入的购书金额，计算折扣后的价格。

像这种对多个条件的判断，可以用多重if结构来解决。

该语句的语法格式如下：

if（条件1）//判断条件1是否成立

{语句或语句块}//条件1成立的处理语句

elseif（条件2）//条件1不成立的情况下，判断条件2是否成立

{语句或语句块}//条件2成立的处理语句

else

{语句或语句块}//所有条件都不成立的处理语句

根据这个语句结构，对上面问题可以编写代码4-1所示的程序。

代码4-1多重if结构：

MultiIfExample.cs

1.usingSystem;

2.usingSystem.Collections.Generic;

3.usingSystem.Linq;

4.usingSystem.Text;

5.

6.namespaceMultiIfExample

7.{

8.classMultiIfExample

9.{

10.staticvoidMain（string[]args）

11.{

12.Console.Write（"请输入你的购书金额：

"）;

13.//将用户输入的金额转换成float型数据

14.floatamount=float.Parse（Console.ReadLine（））;

15.

if（amount>=1000）

16.{//处理金额大于1000的情形

17.Console.WriteLine（"折扣为：

75%"）;

18.Console.WriteLine（"你应付的书款为：

{0}",amount*0.75）;

19.}

20.

elseif（amount>=800&&amount<1000）

21.{//处理金额在800到1000的情形

22.Console.WriteLine（"折扣为：

80%"）;

23.Console.WriteLine（"你应付的书款为：

{0}",amount*0.8）;

24.

}

25.elseif（amount>=500&&amount<800）

26.{//处理金额在500到800的情形

27.Console.WriteLine（"折扣为：

85%"）;

28.Console.WriteLine（"你应付的书款为：

{0}",amount*0.85）;

29.

}

30.else

31.{//处理金额小于500的情形

32.Console.WriteLine（"折扣为：

90%"）;

33.Console.WriteLine（"你应付的书款为：

{0}",amount*0.9）;

34.}

35.Console.ReadLine（）;

36.}

37.}

38.}

注意：

添加到if子句中的elseif语句的个数没有限制。

假设用户输入的购书金额为650元，这时程序的运行结果如图4.4所示。

图4.4程序运行结果

4.1.4嵌套if结构

【本节示例参考：

\源代码\chapter4\4.1.4\NestedIfExample】

看下面机票预定的例子。

假设机票原价是2000，根据用户输入的出行季节以及选择的是头等舱还是经济舱，折扣不同，5～10月为旺季，头等舱打9折，经济舱打7.5折，其他时间为淡季，头等舱打6折，经济舱打3折。

这个例子中，一次订票过程会有两次判断：

一是对出行季节的判断，一是对选择舱位的判断。

这就要用到嵌套if结构，即在if判断里面又嵌入if判断块。

嵌套if的语法格式如下：

if（表达式1）

{

if（表达式2）

{

//表达式2为真时执行……

}

else

{

//表达式2为假时执行……

}

}

else

{

//表达式1为假时执行……

}

在这个例子中，假设用1来表示用户选择的头等舱，用2来表示用户选择的经济舱，实现方法如代码4-2所示。

代码4-2嵌套if结构：

NestedIfExample.cs

1.usingSystem;

2.usingSystem.Collections.Generic;

3.usingSystem.Linq;

4.usingSystem.Text;

5.

6.namespaceNestedIfExample

7.{

8.classProgram

9.{

10.staticvoidMain（string[]args）

11.{

12.intprice=2000;//机票的原价

13.intmonth;//出行的月份

14.inttype;//头等舱为1,经济舱为2

15.

16.Console.WriteLine（"请输入您出行的月份：

1-12"）;

17.month=int.Parse（Console.ReadLine（））;

18.Console.WriteLine（"请问您选择头等舱/经济舱？

头等舱输入1，经济舱输入2"）;

19.type=int.Parse（Console.ReadLine（））;

20.

if（month>=5&&month<=10）//旺季

21.{

22.if（type==1）//头等舱

23.{

24.Console.WriteLine（"您的机票价格为：

{0}",price*0.9）;

25.}

26.elseif（type==2）//经济舱

27.{

28.Console.WriteLine（"您的机票价格为：

{0}",price*0.75）;

29.}

30.}

31.

else//淡季

32.{

33.if（type==1）//头等舱

34.{

35.Console.WriteLine（"您的机票价格为：

{0}",price*0.6）;

36.}

37.elseif（type==2）//经济舱

38.{

39.Console.WriteLine（"您的机票价格为：

{0}",price*0.3）;

40.}

41.}

42.Console.ReadLine（）;

43.}

44.}

45.}

当用户输入的出行月份是5月，选择经济舱的时候，运行效果如图4.5所示。

图4.5程序运行结果

4.1.5多路选择：

switch语句

【本节示例参考：

\源代码\chapter4\4.1.5\SwitchExample】

switch-case语句适合从一组互斥的分支中选择一个执行。

其形式是switch语句后面跟一组case子句。

如果switch参数中表达式的值等于某个case子句旁边的某个值，就执行该case子句的代码，此时不需要使用花括号把语句组合到语句块中，只需要在每个case语句的结尾使用break标记表示结束。

也可以在switch语句中包含一个default语句，如果表达式不等于任何case子句的值，就执行default子句的代码。

基本语法格式如下：

switch（int/char/string表达式）

{

case常量表达式1:

语句1;

break;//必须有

case常量表达式2:

语句2;

break;//必须有

……

default:

语句n;

break;//必须有

}

注意：

进行比较的表达式可以是int型，char型和string型。

case的值必须是常量表达式，不允许使用变量值。

例如下面的例子，用户输入今天是星期几，然后根据用户的输入进行判断。

假设只判断星期六和星期天，其余显示为“工作日”，实现代码如下：

1.strings=Console.ReadLine（）;//定义一个字符串变量，获得控制台输入

2.switch（s）//分支判断

3.{

4.case"saturday":

//第一种情况

5.Console.WriteLine（"今天是星期六"）;

6.break;

7.case"sunday":

//第二种情况

8.Console.WriteLine（"今天是星期天"）;

9.break;

10.default:

//默认情况

11.Console.WriteLine（"今天是工作日"）;

12.break;

13.}

在C#中，switch语句的一个有趣的地方是case语句的排放顺序是无关的，甚至可以把default语句放在最前面。

在C#中使用switch结构有以下注意事项。

❑条件判断的表达式类型可以是整型或字符串，这是与C++里的switch语句的一个不同之处，在C++里，是不允许用字符串作测试变量的。

❑每个case子句都有break标记

❑default子句也要有break标记

❑case中没有其他语句时，可以不需要break语句，程序则执行下一个case

❑每个case都不能相同。

这包括值相同的不同常量，如下面的编码方式就是不正确的：

1.//assumecountryisoftypestring

2.conststringengland="uk";

3.conststringbritain="uk";

4.stringcountry=”China”;

5.stringlauguange=”Chinese”;

6.switch（country）

7.{

8.caseengland:

9.casebritain:

//这里将会产生一个编译错误

10.language="English";

11.break;

12.}

在编译上面代码的时候，会有错误提示消息：

标签“case"uk":

”已经出现在该switch语句中。

4.2程序调试——重过程更重结果

有时候程序并不能按照我们预期的效果执行；有时候本认为程序是对的，但结果是错误的。

最让程序员感到头痛的是不知道程序错在哪里？

调试就能帮助解决这个问题。

VS2008也提供了很好的调试工具，本节就主要学习如何进行调试。

4.2.1VisualStudio2008中的调试

程序调试就是在开发过程中，通过某种手段，让程序员跟踪程序执行过程，了解程序执行细节，以便于开发完整的能达到预期效果的程序。

VisualStudio2008中的调试规则和以前的版本没有太大区别，通过设置断点和查看变量值，以便在程序执行过程中检查某处发生的情况。

4.2.2设置断点

在VisualStudio2008中，可以在执行的代码中给任意一行设置断点（breakpoint）。

断点的作用是通知调试器应在某点上中断应用程序，并暂停执行。

可以在代码编辑器中的文档窗口左侧的阴影区域单击该行，或是选择该行，按下F9键，设置一个断点，只要代码执行到断点处，就会中断，把控制权交给调试程序。

在VisualStudio2008中，断点在代码编辑器中用该行左边的一个大圆表示，如图4.6所示。

VisualStudio会把设置了断点的行及其背景用另一种颜色突出显示。

再次单击该圆，就会删除断点。

如果程序并不是想每次运行到断点处都停止，可以设置条件断点。

读者可以通过在VisualStudio2008菜单栏中选择“调试”“窗口”“断点”命令，打开“断点设置”对话框，如图4.7所示。

图4.6断点用一个红色圆表示图4.7断点设置窗口

如果在程序中设置了不只一个断点，所有的断点都会罗列在这里。

可以通过右键单击将要设置条件的断点，在右键菜单上选择将要进行的操作。

在右键菜单上选择“条件”选项，弹出“断点条件”对话框，如图4.8所示。

用户可以在对话框里给相关变量设置断点条件。

也可以指定在对设置的断点代码执行一定次数后，或是执行某行代码一定次数后，才中断程序执行。

这时可以在上述右键菜单上选择“命中次数”选项，弹出如图4.9所示的对话框。

图4.8断点条件对话框图4.9断点命中次数对话框

4.2.3跟踪调试

当遇到断点时，通常要查看变量的值，最简单的方式是在代码编辑器中，把鼠标指针停放在某一变量上，查看在断点时刻该变量的值，如图4.10所示。

当程序运行到断点处时，在代码编辑器中，把鼠标指针停放在str6上，会显示一个小方框，方框中给出了变量的值。

图4.10监视变量在断点时的值

也可以通过监视窗口查看变量的值。

监视（watch）窗口主要用于查看计算变量和表达式的值。

调试器提供了很多变量窗口，这些窗口用于显示、计算和编辑变量与表达式。

每个变量窗口都是网格窗口，其中包含三列：

“名称”、“值”和“类型”。

“名称”列包含变量名称或表达式。

“值”和“类型”列显示变量或表达式的值和数据类型，如图4.11所示。

显示在网格中的信息类型取决于正在使用的变量窗口。

图4.11监视窗口

“局部变量”窗口显示，对于当前上下文或范围来说位于本地的变量。

通常，这是当前正在执行的过程或函数，调试器自动填充此窗口。

在VisualC#中，如果禁用了异常助手，一旦出现活动异常，则“局部变量”窗口还会显示伪变量$exception。

可以展开该伪变量以查看异常的详细信息。

“自动”窗口显示在当前代码行和上一代码行中使用的变量。

对于本机C++，“自动”窗口还显示函数返回值。

与“局部变量”窗口类似，“自动”窗口是由调试器自动填充的。

在“监视”窗口中可以添加要监视其值的变量。

此外，还可以添加变量以外的其他内容。

可以添加调试器所能识别的任何有效表达式。

（有关有效表达式语法，请参见：

调试器中的表达式）。

某些版本的VisualStudio有多个“监视”窗口，其编号为“监视1”到“监视4”。

“快速监视”对话框在概念上类似于“监视”窗口，但是“快速监视”每次只能显示一个变量或表达式。

如果需要快速查看变量或表达式，而不想打开“监视”窗口，则可以使用“快速监视”功能。

但是，很多用户会发现新增强的数据提示功能强大，以至于用户越来越少地使用到“快速监视”功能。

4.3循环——解决重复的工作

C#提供了4种循环机制：

for、while、do…while和foreach。

循环的作用简单理解就是在满足某个条件之前，可以重复执行代码块。

for、while、do…while和C/C++里的循环相同。

4.3.1检票员的工作：

while语句

【本节示例参考：

\源代码\chapter4\4.3.1\WhileExample】

while语句的作用是执行一个语句，直到指定的条件为false。

换句话说，当指定条件成立时，程序会重复执行循环体里的语句。

可以将while语句的作用类比作现实生活中的检票员。

不管我们是去看电影还是去游乐场，都要检票进入。

检票员的工作就是循环检票，不到最后一个观众或游客，不遇到意外情况，就会不停检票放行。

while语句的语法如下：

while（条件）

{语句或语句块}

while语句在循环的每次迭代前检查的布尔表达式。

如果条件是true，则执行循环，如果是false，则该循环永远不执行。

while语句一般用于一些简单重复的工作，这也是计算机擅长的。

另外和将要讲到的for语句相比，while语句可以处理事先不知道要重复多少次的循环。

比如代码4-3所示，要求用户一直输入“高兴”的英文单词，直到输入正确为止。

代码4-3while语句：

WhileExample.cs

1.usingSystem;

2.usingSystem.Collections.Generic;

3.usingSystem.Linq;

4.usingSystem.Text;

5.

6.namespaceWhileExample

7.{

8.classWhileExample

9.{

10.staticvoidMain（string[]args）

11.

{

12.while（true）

13.{

14.Console.Write（"请输入'高兴'的英文单词:

"）;

15.//获得用户输入的单词，并删除首尾空格

16.stringvol=Console.ReadLine（）.Trim（）;

17.//判断输入单词是否为happy，不区分大小写

18.if（vol.ToUpper（）=="HAPPY"）

19.{//如果输入正确，跳出循环

20.

Console.WriteLine（"恭喜你，输入正确"）;

21.break;

22.}

23.else

24.{//如果输入不正确，继续执行循环

25.Console.WriteLine（"输入错误，请重新输入！

"）;

26.}

27.}

28.Console.ReadLine（）;

29.}

30.}

31.}

上述代码运行结果如图4.12所示。

图4.12程序运行结果

在上面程序中，由于事先不知道用户要输入多少次才能输入正确的单词，所以用了while循环，并且，循环条件设置为true，能够保证一直循环让用户输入单词。

那读者可能会有疑问，如果用户输入正确，就应该终止循环，这又是怎么实现的呢？

终止循环的关键就在于break语句。

该语句的详细讲解，请参考后续章节。

4.3.2赛跑的艺术：

do-while语句

【本节示例参考：

\源代码\chapter4\4.3.2\DoWhileExample】

do-while语句重复执行括在{}的一个语句或语句块，直到指定的表达式计算为false。

与while语句不同的是，do-while循环会在计算条件表达式之前执行一次。

在本章图4.1中，循环结构有两种，其中图中左边的一种循环结构是while语句，而右边的流程是do-while语句。

do-while语句的语法如下：

do{语