C语言程序设计(上)：第三周-嵌套路径选择实现

# 1. C语言程序设计概述

## 1.1 C语言简介

C语言是一种通用的、面向过程的计算机程序设计语言，由美国计算机科学家丹尼斯·里奇于20世纪70年代初在贝尔实验室开发。C语言因其简洁、高效、可移植性强等特点，成为了广泛应用于系统开发、嵌入式开发、游戏开发等领域的重要编程语言。

## 1.2 程序设计基本概念

程序设计是指通过编写一系列的指令，使计算机按照特定的算法和逻辑执行相应的任务。在C语言程序设计中，我们需要了解以下基本概念：

- 变量：在程序中用于存储数据的内存空间。每个变量都有一个类型、一个标识符和一个值。
- 数据类型：C语言提供了一系列的基本数据类型，如整型、浮点型、字符型等。合理选择数据类型可以提高程序的效率和可读性。
- 运算符：用于进行数值计算或逻辑判断的符号。C语言支持多种运算符，如加减乘除、比较、逻辑等。
- 表达式：由变量、常量和运算符组成的式子。通过表达式可以进行复杂的计算和逻辑判断。
- 流程控制：通过控制语句实现程序的分支和循环。C语言提供了多种流程控制语句，如if语句、switch语句、循环语句等。

## 1.3 C语言程序的结构

C语言程序由多条语句组成，每条语句以分号结尾。一个完整的C语言程序包含以下几个部分：

- 头文件引用：通过#include命令引入需要使用的库函数或自定义文件。
- 全局变量定义：声明和定义程序中需要使用的全局变量。
- 函数定义：编写程序中需要使用的函数。C语言程序至少包含一个main函数作为程序的入口。
- 主函数：程序的入口，在主函数中编写具体的程序逻辑。
- 返回值：main函数执行完毕后，需要通过return语句返回一个整型值表示程序的执行状态。

## 1.4 开发环境搭建

要编写和运行C语言程序，我们需要搭建相应的开发环境。常用的C语言开发环境有以下几种：

- Windows环境：使用集成开发环境（IDE）如Dev-C++、Code::Blocks等，或者使用MinGW等编译工具链。
- Linux环境：在Linux系统中，可以直接使用gcc编译器进行C语言程序的编译和运行。
- macOS环境：macOS系统内置了gcc编译器，可以直接使用命令行进行C语言程序的编译和运行。

搭建好开发环境后，就可以开始编写和运行C语言程序了。接下来的章节将进一步介绍C语言的控制流程、函数与模块化编程、数组与指针等内容。

# 2. 控制流程与条件语句

### 2.1 顺序结构与分支结构

顺序结构指程序按照书写的顺序逐行执行，而分支结构则根据条件判断选择不同的执行路径。在C语言中，我们可以使用if语句和switch语句来实现分支选择。

#### 2.1.1 if语句的基本用法

if语句是C语言中最基本、最常用的条件语句，用于根据条件的真假进行不同的操作。它的基本语法如下：

if (条件) {
    // 如果条件为真，执行此处代码块
} else {
    // 如果条件为假，执行此处代码块
}

下面是一个简单的例子，通过判断一个数的正负来输出不同的消息：

#include <stdio.h>

int main() {
    int num;
    printf("请输入一个整数：");
    scanf("%d", &num);

    if (num > 0) {
        printf("这是一个正数\n");
    } else if (num < 0) {
        printf("这是一个负数\n");
    } else {
        printf("这是零\n");
    }

    return 0;
}

代码说明：

- 首先我们通过`scanf`函数从用户输入中获取一个整数。
- 然后，使用if语句来判断num的值，根据不同的情况输出不同的消息。

#### 2.1.2 switch语句的应用

switch语句是一种多分支选择结构，适用于根据某个表达式的值选择不同的执行路径。它的基本语法如下：

switch(表达式) {
    case 值1:
        // 执行代码块1
        break;
    case 值2:
        // 执行代码块2
        break;
    // 更多case语句
    default:
        // 表达式不满足任何case值时执行的代码块
}

下面是一个例子，根据用户输入的数字输出对应的星期几：

#include <stdio.h>

int main() {
    int day;
    printf("请输入一个数字（1-7）：");
    scanf("%d", &day);

    switch (day) {
        case 1:
            printf("星期一\n");
            break;
        case 2:
            printf("星期二\n");
            break;
        case 3:
            printf("星期三\n");
            break;
        case 4:
            printf("星期四\n");
            break;
        case 5:
            printf("星期五\n");
            break;
        case 6:
            printf("星期六\n");
            break;
        case 7:
            printf("星期日\n");
            break;
        default:
            printf("输入无效\n");
            break;
    }

    return 0;
}

代码说明：

- 首先，我们使用`scanf`函数从用户输入中获取一个数字。
- 然后，使用switch语句根据数字的值输出对应的星期几。

### 总结

本章介绍了C语言中的控制流程与条件语句的基本用法。顺序结构和分支结构是程序中常用的两种结构，我们可以通过if语句和switch语句根据条件选择不同的执行路径。这些语句在实际的程序开发中应用广泛，对于程序的逻辑控制非常重要。

# 3. 循环结构与嵌套路径选择

循环结构是程序设计中非常重要的一部分，它可以让程序按照一定的条件重