黑马程序员C++基础入门(二)——程序流程结构 - 数组

本文转载自：https://github.com/AnkerLeng/Cpp-0-1-Resource.git
视频见：https://www.bilibili.com/video/av41559729?p=31

4 程序流程结构

C/C++支持最基本的三种程序运行结构：顺序结构、选择结构、循环结构

• 顺序结构：程序按顺序执行，不发生跳转
• 选择结构：依据条件是否满足，有选择的执行相应功能
• 循环结构：依据条件是否满足，循环多次执行某段代码

4.1 选择结构

4.1.1 if语句

作用： 执行满足条件的语句

if语句的三种形式

• 单行格式if语句
• 多行格式if语句
• 多条件的if语句​

1. 单行格式if语句：if(条件){ 条件满足执行的语句 }
   

示例：

int main() {

   	//选择结构-单行if语句
   	//输入一个分数，如果分数大于600分，视为考上一本大学，并在屏幕上打印

   	int score = 0;
   	cout << "请输入一个分数：" << endl;
   	cin >> score;

   	cout << "您输入的分数为： " << score << endl;

   	//if语句
   	//注意事项，在if判断语句后面，不要加分号
   	if (score > 600)
   	{
   		cout << "我考上了一本大学！！！" << endl;
   	}

   	system("pause");
   	return 0;
}

注意：if条件表达式后不要加分号，否则无论是否满足条件，其后代码都会执行

2. 多行格式if语句：if(条件){ 条件满足执行的语句 }else{ 条件不满足执行的语句 }

示例：

int main() {

	int score = 0;

	cout << "请输入考试分数：" << endl;

	cin >> score;

	if (score > 600)
	{
		cout << "我考上了一本大学" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "我未考上一本大学" << endl;
	}

	system("pause");
	return 0;
}

3. 多条件的if语句：if(条件1){ 条件1满足执行的语句 }else if(条件2){条件2满足执行的语句}... else{ 都不满足执行的语句 }

示例：

int main() {

	int score = 0;

	cout << "请输入考试分数：" << endl;

	cin >> score;

	if (score > 600)
	{
		cout << "我考上了一本大学" << endl;
	}
	else if (score > 500)
	{
		cout << "我考上了二本大学" << endl;
	}
	else if (score > 400)
	{
		cout << "我考上了三本大学" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "我未考上本科" << endl;
	}

	system("pause");

	return 0;
}

嵌套if语句：在if语句中，可以嵌套使用if语句，达到更精确的条件判断
案例需求：

• 提示用户输入一个高考考试分数，根据分数做如下判断
• 分数如果大于600分视为考上一本，大于500分考上二本，大于400考上三本，其余视为未考上本科；
• 在一本分数中，如果大于700分，考入北大，大于650分，考入清华，大于600考入人大。

示例：

int main() {

	int score = 0;

	cout << "请输入考试分数：" << endl;

	cin >> score;

	if (score > 600)
	{
		cout << "我考上了一本大学" << endl;
		if (score > 700)
		{
			cout << "我考上了北大" << endl;
		}
		else if (score > 650)
		{
			cout << "我考上了清华" << endl;
		}
		else
		{
			cout << "我考上了人大" << endl;
		}
		
	}
	else if (score > 500)
	{
		cout << "我考上了二本大学" << endl;
	}
	else if (score > 400)
	{
		cout << "我考上了三本大学" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "我未考上本科" << endl;
	}

	system("pause");

	return 0;
}

练习案例： 三只小猪称体重

有三只小猪ABC，请分别输入三只小猪的体重，并且判断哪只小猪最重？

int main(){
	// 1、创建三只小猪的体重变量
	int num1 = 0;
	int num2 = 0;
	int num3 = 0;
	
	// 2、让用户输入三只小猪的体重1、	
	cout << "请输入小猪A的体重: " << endl;
	cin >> num1;
	cout << "请输入小猪B的体重: " << endl;
	cin >> num2;
	cout << "请输入小猪C的体重: " << endl;	
	cin >> num3;

	// 3、比较三只猪的体重	
	if(num1 > num2)
	{
		if(num1 > num3)
		{
			cout << "小猪A最重"  << endl;
		}
		else
		{
			cout << "小猪C最重" << endl;
		}
	}
	else
	{
		if(num2 > num3)
		{
			cout << "小猪B最重"  << endl;
		}
		else
		{
			cout << "小猪C最重" << endl; 
		}
	}
}

4.1.2 三目运算符

作用： 通过三目运算符实现简单的判断
语法：表达式1 ? 表达式2 ：表达式3;
解释：
如果表达式1的值为真，执行表达式2，并返回表达式2的结果；
如果表达式1的值为假，执行表达式3，并返回表达式3的结果。
示例：

int main() {

	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = 0;

	c = a > b ? a : b;
	cout << "c = " << c << endl;

	//C++中三目运算符返回的是变量,可以继续赋值

	(a > b ? a : b) = 100;

	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;
	cout << "c = " << c << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

总结：和if语句比较，三目运算符优点是短小整洁，缺点是如果用嵌套，结构不清晰

4.1.3 switch语句

作用： 执行多条件分支语句
语法：

switch(表达式)

{

	case 结果1：执行语句;break;

	case 结果2：执行语句;break;

	...

	default:执行语句;break;

}

示例：

int main() {

	//请给电影评分 
	//10 ~ 9   经典   
	// 8 ~ 7   非常好
	// 6 ~ 5   一般
	// 5分以下 烂片

	int score = 0;
	cout << "请给电影打分" << endl;
	cin >> score;

	switch (score)
	{
	case 10:
	case 9:
		cout << "经典" << endl;
		break;
	case 8:
		cout << "非常好" << endl;
		break;
	case 7:
	case 6:
		cout << "一般" << endl;
		break;
	default:
		cout << "烂片" << endl;
		break;
	}

	system("pause");

	return 0;
}

注意1：switch语句中表达式类型只能是整型或者字符型

注意2：case里如果没有break，那么程序会一直向下执行

总结：与if语句比，对于多条件判断时，switch的结构清晰，执行效率高，缺点是switch不可以判断区间

4.2 循环结构

4.2.1 while循环语句

作用： 满足循环条件，执行循环语句
语法：while(循环条件){ 循环语句 }
解释：只要循环条件的结果为真，就执行循环语句

示例：

int main() {

	int num = 0;
	while (num < 10)
	{
		cout << "num = " << num << endl;
		num++;
	}
	
	system("pause");
	return 0;
}

注意：在执行循环语句时候，程序必须提供跳出循环的出口，否则出现死循环

while循环练习案例：猜数字

案例描述： 系统随机生成一个1到100之间的数字，玩家进行猜测，如果猜错，提示玩家数字过大或过小，如果猜对恭喜玩家胜利，并且退出游戏。

#include <iostream>
using namespace std;
// time系统时间头文件包含
#include <ctime>

int main(){
	// 1、系统生成随机数
	// 添加随机数种子，作用是利用当前系统时间生成随机数，防止每次随机数都一样
	srand((unsigned int)time(NULL));
	int num = rand()%100 + 1;   // rand()%100+1生成0+1~99+1的随机数，伪随机数
	// cout << num << endl;
	
	// 2、玩家进行猜测	
	int guess = 0;
	cout << "请输入数字:" << endl;
	cin >> guess ;

	// 3、判断玩家猜测
	while(guess != num)      // while(1),死循环，“猜对了“加入循环，可以用break关键字退出循环
	{
		if(guess < num)
		{
			cout << "猜小了 " << endl;
		}
		else
		{
			cout << "猜大了" << endl;
		}
		cin >> guess; 
	}
	cout << "猜对了" << endl;
	
	system("pause");
	return 0;
}

4.2.2 do…while循环语句

作用： 满足循环条件，执行循环语句
语法： do{ 循环语句 } while(循环条件);
注意： 与while的区别在于do…while会先执行一次循环语句，再判断循环条件

示例：

int main() {

	int num = 0;

	do
	{
		cout << num << endl;
		num++;

	} while (num < 10);     // while(num);   会陷入死循环，因为此时num=1
	
	
	system("pause");
	return 0;
}

总结：与while循环区别在于，do…while先执行一次循环语句，再判断循环条件

练习案例：水仙花数

案例描述： 水仙花数是指一个 3 位数，它的每个位上的数字的 3次幂之和等于它本身。例如：1³ + 5³+ 3³ = 153
请利用do…while语句，求出所有3位数中的水仙花数

int main() {
	int num = 100;
	int num1 = 0;
	int num2 = 0;
	int num3 = 0;
	do
	{
		num1 = num / 100;    // 百位
		num2 = num / 10 % 10;  // 十位
		num3 = num % 10;   // 个位
  		if(num == num1*num1*num1 + num2*num2*num2 + num3*num3*num3)
		{
			cout << "num是水仙花数: " << num << endl;
		}
		num ++;
	}while(num < 1000);
	
	system("pause");
	return 0;
}

4.2.3 for循环语句

作用： 满足循环条件，执行循环语句
语法：for(起始表达式;条件表达式;末尾循环体) { 循环语句; }
示例：

int main() {

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		cout << i << endl;
	}
	
	system("pause");
	return 0;
}

详解：

注意：for循环中的表达式，要用分号进行分隔

总结：while , do…while, for都是开发中常用的循环语句，for循环结构比较清晰，比较常用

练习案例：敲桌子
案例描述：从1开始数到数字100， 如果数字个位含有7，或者数字十位含有7，或者该数字是7的倍数，我们打印敲桌子，其余数字直接打印输出。

int main() {
	for(int num = 1;num < 100; num++)
	{
		if(num % 10 == 7 || num / 10 == 7 || num % 7 == 0)
		{
			cout << num << endl;
		}
	}
	
	system("pause");
	return 0;
}

4.2.4 嵌套循环

作用： 在循环体中再嵌套一层循环，解决一些实际问题
例如我们想在屏幕中打印如下图片，就需要利用嵌套循环

示例：

int main() {

	//外层循环执行1次，内层循环执行1轮
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		for (int j = 0; j < 10; j++)
		{
			cout << "*" << " ";     // cout << "* ";  没有endl不会换行
		}
		cout << endl;
	}

	system("pause");
	return 0;
}

练习案例： 乘法口诀表

案例描述：利用嵌套循环，实现九九乘法表

int main() {

	for(int i = 1; i < 10; i++)
	{
		for(int j = 1; j <= i; j++)
		{
			cout << j << "*" << i << "=" <<i * j <<" ";
		}
		cout << endl;
	}
	
	system("pause");
	return 0;
}

4.3 跳转语句

4.3.1 break语句

作用: 用于跳出选择结构或者循环结构

break使用的时机：

• 出现在switch条件语句中，作用是终止case并跳出switch
• 出现在循环语句中，作用是跳出当前的循环语句
• 出现在嵌套循环中，跳出最近的内层循环语句

示例1：

int main() {
	//1、在switch 语句中使用break
	cout << "请选择您挑战副本的难度：" << endl;
	cout << "1、普通" << endl;
	cout << "2、中等" << endl;
	cout << "3、困难" << endl;

	int num = 0;

	cin >> num;

	switch (num)
	{
	case 1:
		cout << "您选择的是普通难度" << endl;
		break;
	case 2:
		cout << "您选择的是中等难度" << endl;
		break;
	case 3:
		cout << "您选择的是困难难度" << endl;
		break;
	}

	system("pause");

	return 0;
}

示例2：

int main() {
	//2、在循环语句中用break
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		if (i == 5)
		{
			break; //跳出循环语句
		}
		cout << i << endl;
	}

	system("pause");
	return 0;
}

示例3：

int main() {
	//在嵌套循环语句中使用break，退出内层循环
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		for (int j = 0; j < 10; j++)
		{
			if (j == 5)
			{
				break;
			}
			cout << "*" << " ";
		}
		cout << endl;
	}
	
	system("pause");
	return 0;
}

4.3.2 continue语句

作用： 在循环语句中，跳过本次循环中余下尚未执行的语句，继续执行下一次循环
示例：

int main() {
	
	// 1~100中只打印奇数
	for (int i = 0; i < 100; i++)
	{
		if (i % 2 == 0)
		{
			continue;    // 可以筛选条件，执行到此不再向下执行
		}
		cout << i << endl;
	}
	
	system("pause");
	return 0;
}

注意：continue并没有使整个循环终止，而break会跳出循环

4.3.3 goto语句

作用： 可以无条件跳转语句
语法： goto 标记;跳转到标记:
解释： 如果标记的名称存在，执行到goto语句时，会跳转到标记的位置
示例：

int main() {

	cout << "1" << endl;

	goto FLAG;                          //标记约定俗成写成“大写字母”

	cout << "2" << endl;
	cout << "3" << endl;
	cout << "4" << endl;

	FLAG:

	cout << "5" << endl;
	
	system("pause");

	return 0;
}

注意：在程序中不建议使用goto语句，以免造成程序流程混乱

5 数组

5.1 概述

所谓数组，就是一个集合，里面存放了相同类型的数据元素
特点1： 数组中的每个数据元素都是相同的数据类型

特点2： 数组是由连续的内存位置组成的

5.2 一维数组

5.2.1 一维数组定义方式

一维数组定义的三种方式：

1. 数据类型 数组名[ 数组长度 ];
2. 数据类型 数组名[ 数组长度 ] = { 值1，值2 ...};
3. 数据类型 数组名[ ] = { 值1，值2 ...};

示例

int main() {

    //定义方式1
	//数据类型 数组名[元素个数];
	int score[10];

	//利用下标赋值
	score[0] = 100;
	score[1] = 99;
	score[2] = 85;

	//利用下标输出
	cout << score[0] << endl;
	cout << score[1] << endl;
	cout << score[2] << endl;


    //定义方式2
	//数据类型 数组名[元素个数] =  {值1，值2 ，值3 ...};
	//如果{}内不足10个数据，剩余数据用0补全
	int score2[10] = { 100, 90,80,70,60,50,40,30,20,10 };
	
	//逐个输出
	//cout << score2[0] << endl;
	//cout << score2[1] << endl;

	//一个一个输出太麻烦，因此可以利用循环进行输出
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		cout << score2[i] << endl;
	}


   //定义方式3
	//数据类型 数组名[] =  {值1，值2 ，值3 ...};
	int score3[] = { 100,90,80,70,60,50,40,30,20,10 };  // 鼠标放在score3处，会显示数组长度
                     
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		cout << score3[i] << endl;
	}

	system("pause");

	return 0;
}

总结1：数组名的命名规范与变量名命名规范一致，不要和变量重名

总结2：数组中下标是从0开始索引

总结3：定义数组时，必须已知数组长度，例如：int score3[]; 错误

5.2.2 一维数组数组名

一维数组名称的用途：

1. 可以统计整个数组在内存中的长度：sizeof()
2. 可以获取数组在内存中的首地址

示例：

int main() {

    //数组名用途
    //1、可以获取整个数组占用内存空间大小
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };

	cout << "整个数组所占内存空间为： " << sizeof(arr) << endl;         //40
	cout << "每个元素所占内存空间为： " << sizeof(arr[0]) << endl;    // 4
	cout << "数组的元素个数为： " << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;

    //2、可以通过数组名获取到数组首地址
        cout << "数组首地址为： " <<  arr << endl;                 // 十六进制
	cout << "数组首地址为： " << (int)arr << endl;           // 十六进制强制转换为十进制
	cout << "数组中第一个元素地址为： " << (int)&arr[0] << endl;     // &取址符号
	cout << "数组中第二个元素地址为： " << (int)&arr[1] << endl;

	//arr = 100; 错误，数组名是常量，指向首地址，因此不可以赋值


	system("pause");

	return 0;
}

注意：数组名是常量，指向首地址，不可以赋值

总结1：直接打印数组名，可以查看数组所占内存的首地址

总结2：对数组名进行sizeof，可以获取整个数组占内存空间的大小

练习案例1：五只小猪称体重
案例描述：
在一个数组中记录了五只小猪的体重，如：int arr[5] = {300,350,200,400,250};
找出并打印最重的小猪体重。

int main(){
	int arr[5] = {300,750,200,400,250};
	int max = 0;
	for(int i = 0; i < 5; i++)
	{
		if( max < arr[i])
		{
			max = arr[i];
		}  
  
		else
		{
			max = max;
		}
	}
	cout << max << endl;
	
	system("pause");
	return 0;
}

练习案例2： 数组元素逆置
案例描述： 请声明一个5个元素的数组，并且将元素逆置.
(如原数组元素为：1,3,2,5,4;逆置后输出结果为:4,5,2,3,1;

int main(){
	int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
	int end = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) - 1;
	int t = 0;

	for(int i = 0; i < end/2; i++)
	{
		t = arr[i];
		arr[i] = arr[end-i];
		arr[end-i] = t;
	}
	
	for(int j = 0; j < end+1; j++)
	{
		cout << arr[j ] << endl;
	}

	system("pause");
	return 0;
}

int main(){

	// 1、创建数组
	int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
	
	//2、实现逆置
	//2.1记录起始下标位置
	int start = 0;
	//2.2记录结束下标位置
	int end = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) - 1;
	//2.3起始下标与结束下标的元素互换
	while(start < end)    //2.5循环执行2.1操作，直到起始位置 >= 结束位置
	{
		int temp = arr[start];
		arr[start] = arr[end];
		arr[end] = temp;
 
	//2.4起始位置++     结束位置--
		start++;
		end--;
	}
	
	for(int i = 0; i < 5; i++)
	{
		cout << arr[i] << endl;
	}
	system("pause");
	return 0;
}

5.2.3 冒泡排序

作用： 最常用的排序算法，对数组内元素进行排序

1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
2. 对每一对相邻元素做同样的工作，执行完毕后，找到第一个最大值。
3. 重复以上的步骤，每次比较次数-1，直到不需要比较
   
   

图出自：https://www.cnblogs.com/xaimicom/p/9189471.html

示例： 将数组 { 4,2,8,0,5,7,1,3,9 } 进行升序排序

int main() {

	int arr[9] = { 4,2,8,0,5,7,1,3,9 };

	for (int i = 0; i < 9 - 1; i++)      // 进行8轮排序
	{
		for (int j = 0; j < 9 - 1 - i; j++)   // 第i轮进行8-i次比大小
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				int temp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = temp;
			}
		}
	}

	for (int i = 0; i < 9; i++)
	{
		cout << arr[i] << endl;
	}
    
	system("pause");

	return 0;
}

5.3 二维数组

二维数组就是在一维数组上，多加一个维度。

5.3.1 二维数组定义方式

二维数组定义的四种方式：

1. 数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ];
2. 数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ] = { {数据1，数据2 } ，{数据3，数据4 } };
3. 数据类型 数组名[ 行数 ][ 列数 ] = { 数据1，数据2，数据3，数据4};
4. 数据类型 数组名[ ][ 列数 ] = { 数据1，数据2，数据3，数据4};

建议：以上4种定义方式，利用第二种更加直观，提高代码的可读性

示例：

int main() {

	//方式1  
	//数组类型 数组名 [行数][列数]
	int arr[2][3];
	arr[0][0] = 1;
	arr[0][1] = 2;
	arr[0][2] = 3;
	arr[1][0] = 4;
	arr[1][1] = 5;
	arr[1][2] = 6;

	for (int i = 0; i < 2; i++)
	{
		for (int j = 0; j < 3; j++)
		{
			cout << arr[i][j] << " ";
		}
		cout << endl;
	}

	//方式2 
	//数据类型 数组名[行数][列数] = { {数据1，数据2 } ，{数据3，数据4 } };
	int arr2[2][3] =
	{
		{1,2,3},
		{4,5,6}
	};

	//方式3
	//数据类型 数组名[行数][列数] = { 数据1，数据2 ,数据3，数据4  };
	int arr3[2][3] = { 1,2,3,4,5,6 }; 

	//方式4 
	//数据类型 数组名[][列数] = { 数据1，数据2 ,数据3，数据4  };
	int arr4[][3] = { 1,2,3,4,5,6 };
	
	system("pause");

	return 0;
}

总结：在定义二维数组时，如果初始化了数据，可以省略行数

5.3.2 二维数组数组名

• 查看二维数组所占内存空间
• 获取二维数组首地址

示例：

int main() {

	//二维数组数组名
	int arr[2][3] =
	{
		{1,2,3},
		{4,5,6}
	};

	cout << "二维数组大小： " << sizeof(arr) << endl;
	cout << "二维数组一行大小： " << sizeof(arr[0]) << endl;
	cout << "二维数组元素大小： " << sizeof(arr[0][0]) << endl;

	cout << "二维数组行数： " << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;
	cout << "二维数组列数： " << sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]) << endl;

	//地址
	cout << "二维数组首地址：" << arr << endl;
	cout << "二维数组第一行地址：" << arr[0] << endl;
	cout << "二维数组第二行地址：" << arr[1] << endl;

	cout << "二维数组第一个元素地址：" << &arr[0][0] << endl;
	cout << "二维数组第二个元素地址：" << &arr[0][1] << endl;

	system("pause");

	return 0;
}

总结1：二维数组名就是这个数组的首地址，二维数组首地址 = 二维数组第一行地址 = 二维数组第一个元素地址

总结2：对二维数组名进行sizeof时，可以获取整个二维数组占用的内存空间大小

5.3.3 二维数组应用案例

考试成绩统计：
案例描述：有三名同学（张三，李四，王五），在一次考试中的成绩分别如下表，请分别输出三名同学的总成绩

	语文	数学	英语
张三	100	100	100
李四	90	50	100
王五	60	70	80

参考答案：

int main() {

	int scores[3][3] =
	{
		{100,100,100},
		{90,50,100},
		{60,70,80}
	};

	string names[3] = { "张三","李四","王五" };

	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		int sum = 0;
		for (int j = 0; j < 3; j++)
		{
			sum += scores[i][j];
		}
		cout << names[i] << "同学总成绩为： " << sum << endl;
	}

	system("pause");

	return 0;
}