上一堂寫的程式只有一條路：輸入、運算、輸出，就像只有一條主線、沒有選項的遊戲。這份講義整理 Vol. 10 直播的內容，讓程式能根據條件走不同的路，也能重複做同一件事。直播的投影片參考台灣大學資訊系統訓練班的教材，下面的範例則是照直播內容重新整理的。沒看過上一堂的話，建議先讀 #1 的講義。
這是 2021 年 8 月的內容。工具一樣用 Dev-C++，換成其他 IDE 也可以，這裡教的語法跟工具沒有關係。
整場分成兩個部分：
- 條件判斷：
if、else、else if、switch，以及幾個常見的陷阱 - 迴圈：
while、for、do while、break、continue、巢狀迴圈
開始寫之前，一樣從骨架開始：到範例程式碼複製 Code/c04.c，把中間的 printf 刪掉再寫。如果瀏覽器的自動翻譯開著，複製到的程式碼會變成中文，記得先關掉。
一、條件判斷
if 與 else
if 是「假如」，else 是「其他」。小括號裡放條件，成立就執行 if 的大括號，不成立就執行 else 的大括號：
if (條件) {
條件成立時執行
} else {
條件不成立時執行
}
不成立時沒有事要做，else 可以不寫。
實作：判斷及格
寫程式前可以先想流程，畫流程圖是很好的思考方式：
開始 → 輸入分數 → 分數大於等於 60？
├ 是 → 輸出「及格」
└ 否 → 輸出「不及格」
也可以先用註解把步驟寫出來，再一段一段填上去。
#include <stdio.h>
int main(){
int score;
printf("輸入分數：");
scanf("%d", &score);
if (score >= 60) {
printf("及格\n");
} else {
printf("不及格\n");
}
printf("程式結束\n");
return 0;
}
- 輸入 65 印出「及格」，輸入 55 印出「不及格」，剛好 60 也是及格。
- 第一個
printf是給使用者的提示，不然畫面空空的，不知道要輸入東西。 - 不管走哪一邊，做完都會離開
if結構，繼續往下執行，所以一定會印出「程式結束」，也一定會執行到return 0;。 - 大括號的
{要接在後面還是換行都可以，只是排版。
想知道「這樣寫會怎樣」，最簡單的方法就是寫下去試試看。
if 怎麼判斷對錯
score + 2 是運算，會得到一個結果。比較也是一樣：score >= 60 也是運算，也有結果，還可以印出來。
#include <stdio.h>
int main(){
int score = 50;
printf("%d\n", score + 2); // 52
printf("%d\n", score >= 60); // 0：不對
printf("%d\n", score < 60); // 1：對
return 0;
}
上一堂說過，C 用整數表示對錯。比較的結果是 1（對）或 0（錯），if 其實只是看小括號裡的數值是不是 0：
#include <stdio.h>
int main(){
if (1) { printf("1 是對的\n"); }
if (0) { printf("這行不會印\n"); }
if (100) { printf("100 也是對的\n"); }
if (-100) { printf("-100 也是對的\n"); }
return 0;
}
只有 0 是錯，其他數字都是對。 平常不會這樣寫，寫 score >= 60 別人才看得懂你要判斷什麼。把分數 65 代進去想就是：65 有大於等於 60，得到 1，執行 if 那邊。
判斷範圍：不能連著寫
要判斷 num 是否介於 10 到 30 之間，數學習慣寫成 10 <= num <= 30，但在 C 裡這樣是錯的。比較運算跟加減法一樣兩個兩個算，所以 num 是 60 時：
#include <stdio.h>
int main(){
int num = 60;
// 錯誤示範：先算 10 <= 60 得到 1，再算 1 <= 30 得到 1
if (10 <= num <= 30) {
printf("介於之間（錯了！）\n");
}
// 正確：寫成兩個條件，用 && 連起來
if (10 <= num && num <= 30) {
printf("介於之間\n");
} else {
printf("不在範圍內\n");
}
return 0;
}
編譯器會對錯誤示範那行提出警告，但程式還是能跑，而且結果是錯的。
else if：多重條件
前一個條件不成立時，可以再判斷下一個，要加幾個都行，最後用 else 接住其他情況。
例如大學部 60 分及格、研究所 70 分及格：
#include <stdio.h>
int main(){
int type, score;
printf("輸入學制（1 大學部、2 研究所）：");
scanf("%d", &type);
printf("輸入分數：");
scanf("%d", &score);
if (type == 1 && score >= 60) {
printf("及格\n");
} else if (type == 2 && score >= 70) {
printf("及格\n");
} else {
printf("不及格\n");
}
return 0;
}
演練：判斷等第
輸入分數，依下表印出等第：
| 分數 | 等第 | 分數 | 等第 |
|---|---|---|---|
| 90–100 | A+ | 67–69 | C+ |
| 85–89 | A | 63–66 | C |
| 80–84 | A- | 60–62 | C- |
| 77–79 | B+ | 1–59 | F |
| 73–76 | B | 0 | X |
| 70–72 | B- | 其他 | 分數有誤 |
每個區間都是兩個條件，寫好一個後複製貼上改數字就好。85 <= score 和 score >= 85 是一樣的，看你習慣。
#include <stdio.h>
int main(){
int score;
scanf("%d", &score);
if (score >= 90 && score <= 100) {
printf("A+\n");
} else if (score >= 85 && score <= 89) {
printf("A\n");
} else if (score >= 80 && score <= 84) {
printf("A-\n");
} else if (score >= 77 && score <= 79) {
printf("B+\n");
} else if (score >= 73 && score <= 76) {
printf("B\n");
} else if (score >= 70 && score <= 72) {
printf("B-\n");
} else if (score >= 67 && score <= 69) {
printf("C+\n");
} else if (score >= 63 && score <= 66) {
printf("C\n");
} else if (score >= 60 && score <= 62) {
printf("C-\n");
} else if (score >= 1 && score <= 59) {
printf("F\n");
} else if (score == 0) {
printf("X\n");
} else {
printf("分數有誤\n");
}
return 0;
}
直播踩到的陷阱：F 一開始寫成 score <= 59，結果輸入 0 印出 F 而不是 X。判斷是由上而下進行的，0 也小於等於 59，先被這個條件吃掉了，後面就輪不到。
有兩種改法：把 F 的條件改成 1 到 59（上面的寫法），或把 score == 0 的判斷移到前面。作法不只一種。
把特殊情況放在最前面先處理掉，也是常見的寫法。例如要做除法時先檢查除數是不是 0，是的話就顯示錯誤並結束；或是答案已知，就不用跑後面耗時的計算。
switch case
判斷一個值等於哪一種情況時，可以用 switch：
#include <stdio.h>
int main(){
int n;
scanf("%d", &n);
switch (n) {
case 1:
printf("A\n");
break;
case 2:
printf("B\n");
break;
case 3:
printf("C\n");
break;
default:
printf("D\n");
break;
}
return 0;
}
輸入 1、2、3 分別印出 A、B、C，其他數字都印出 D（default）。
switch 可以想成傳送點：依照值傳送到對應的 case，然後從那裡一路往下執行，遇到 break 才離開。把前兩個 break 拿掉，輸入 1 就會印出 A、B、C，輸入 2 印出 B、C。這種穿過去的行為叫 fall through，算不算好寫法有很多討論。
例如做一個依選項計算的小工具：
#include <stdio.h>
int main(){
double a, b, ans = 0;
int type;
scanf("%lf%lf", &a, &b);
printf("1 加、2 減、3 乘、4 除：");
scanf("%d", &type);
switch (type) {
case 1:
ans = a + b;
break;
case 2:
ans = a - b;
break;
case 3:
ans = a * b;
break;
case 4:
ans = a / b;
break;
default:
printf("沒有這個功能\n");
return 0;
}
printf("%lf\n", ans);
return 0;
}
switch 都能用 if else 改寫，第一個例子等於：
#include <stdio.h>
int main(){
int n;
scanf("%d", &n);
if (n == 1) {
printf("A\n");
} else if (n == 2) {
printf("B\n");
} else if (n == 3) {
printf("C\n");
} else {
printf("D\n");
}
return 0;
}
陷阱一：= 和 == 不一樣
判斷相等要用兩個等號，少打一個是最常犯的錯，而且程式還是跑得動。
n == 99：比較，結果是 1 或 0。n = 99：把 99 存進n，整個運算的結果是存進去的值 99。
#include <stdio.h>
int main(){
int n = 12;
printf("%d\n", n == 99); // 0：12 不等於 99
printf("%d\n", n = 99); // 99：n 被蓋掉了
printf("%d\n", n); // 99
return 0;
}
所以把判斷寫錯，就會出現很離奇的狀況：
#include <stdio.h>
int main(){
int n;
scanf("%d", &n);
if (n = 1) { // 錯誤示範：應該寫 n == 1
printf("A\n");
} else if (n == 2) {
printf("B\n");
} else {
printf("D\n");
}
printf("n 的值是 %d\n", n);
return 0;
}
輸入什麼都印出 A，而且 n 永遠變成 1。因為 n = 1 的結果是 1，對 if 來說永遠是對的。
遇到看不懂的狀況，就把值印出來看。聊天室有一句話講得很好：程式是照你寫的跑，不是照你想的跑。
陷阱二：小數不要直接比較
#include <stdio.h>
int main(){
double a = 0.1, b = 0.2;
if (a + b == 0.3) {
printf(":)\n");
} else {
printf(":(\n");
}
return 0;
}
結果是哭臉。1/3 寫成小數是 0.333…，永遠寫不完；電腦用另一套表示法（二進位）存數字，也有表示不出來的數值，而且只能存有限的位數，所以會有誤差。
0.1 + 0.2 實際算出來大約是 0.30000000000000004，把上面的 0.3 換成這個數字，就會變成笑臉。平常用 %lf 印到小數點後 6 位是看不出來的。
整數頂多遇到存不下，小數則要注意誤差。比較簡單的做法是看兩數的差距有沒有落在可以接受的誤差內：
#include <stdio.h>
int main(){
double a = 0.1, b = 0.2;
if ((a + b - 0.3 < 0.0000001) && (a + b - 0.3 > -0.0000001)) {
printf(":)\n");
} else {
printf(":(\n");
}
return 0;
}
這不是萬用的正確解，這個範圍必須小到不影響你的計算才能用。金流、倉儲這類系統還會用其他方式存數字。如果平常用不太到小數，先記得「這裡有個原因」就好。
一點學習心得
- 不用背，也不用每次從頭打。複製貼上再改成你要的，等到自己打比較快時，自然就會打了。
- 書上寫的都是正確的樣子，但很多東西要自己改錯看看才學得到。例如把
if的條件改成數字，看看會發生什麼事。 - 有問題就問，或把值印出來看。工程師大部分時間都在 debug。
二、迴圈
要印 10 個笑臉可以複製 10 行，100 個也可以再複製，但看起來很蠢。既然都寫程式了，應該讓程式重複做。
while
while 長得跟 if 很像，條件成立才進去；差別是做完會回來再判斷一次，成立就再做一次。
如果寫 while (n < 10) { printf(":)\n"); } 而 n 不變，條件永遠成立，就會印個沒完。所以迴圈裡一定要讓某個東西改變，讓條件有一天不成立：
#include <stdio.h>
int main(){
int n;
scanf("%d", &n);
while (n < 10) {
printf(":)\n");
n++;
}
return 0;
}
輸入 8 會印兩個笑臉：8 變 9、9 變 10，10 沒有小於 10，離開迴圈。
用變數控制次數
通常會多用一個變數記錄跑了幾次，慣例叫 i。下面的 n 是想要的總次數：
#include <stdio.h>
int main(){
int n, i = 0;
scanf("%d", &n);
while (i < n) {
printf(":)\n");
i++;
}
return 0;
}
不知道要跑幾次時也適合用 while，例如一直輸入，直到輸入 0 才結束：
#include <stdio.h>
int main(){
int i = 1;
while (i != 0) {
scanf("%d", &i);
printf("你輸入了 %d\n", i);
}
return 0;
}
for
控制次數的三件事（初始值、條件、每次做完要改變什麼）分散在各處，for 把它們集中在一行，用兩個分號隔開：
#include <stdio.h>
int main(){
int n, i;
scanf("%d", &n);
for (i = 0; i < n; i++) {
printf(":) %d\n", i);
}
return 0;
}
輸入 5 會印出 5 個笑臉，i 依序是 0、1、2、3、4，因為要做完一次才會加 1。這段跟上面的 while 是等價的。
- 已知要跑幾次：通常用
for。 - 不知道要跑幾次，只有條件：通常用
while。
既然每次的 i 都拿得到，就能拿來計算。例如 1 加到 100：
#include <stdio.h>
int main(){
int i, sum = 0;
for (i = 1; i <= 100; i++) {
sum += i;
}
printf("%d\n", sum); // 5050
return 0;
}
這題其實有公式 (1 + 100) * 100 / 2，有公式的話就不用加 100 次。這裡只是示範迴圈能怎麼用 i。
do while
do while 先做一次，再判斷要不要繼續，所以至少跑一次。比較少見，看得懂就好。注意最後有分號。
#include <stdio.h>
int main(){
int i;
do {
scanf("%d", &i);
printf("你輸入了 %d\n", i);
} while (i != 0);
return 0;
}
break 與 continue
break：直接離開迴圈（跟switch的break很像）。continue：跳過這一次剩下的內容，進入下一次。
while (1) 跟 if (1) 一樣，條件永遠成立，形成無窮迴圈，要靠 break 離開：
#include <stdio.h>
int main(){
int i;
while (1) {
scanf("%d", &i);
if (i == 0) {
break;
}
printf("你輸入了 %d\n", i);
}
return 0;
}
假設電梯從 1 樓到 10 樓，這棟大樓沒有 4 樓：
#include <stdio.h>
int main(){
int i;
for (i = 1; i <= 10; i++) {
if (i == 4) {
continue;
}
printf("樓層 %d\n", i);
}
return 0;
}
for 遇到 continue 時仍會執行 i++，所以會接著到 5 樓。
if 裡只有一行時可以省略大括號，直播的投影片為了放得下就這樣寫，但盡量不要。沒有大括號就很難看出哪一行在 if 裡面，Apple 也曾因為這樣出過 bug。
實作：可以重複判斷的成績程式
之前的程式判斷一次就結束，這裡剛好適合用 do while：至少做一次，做完問要不要繼續。
#include <stdio.h>
int main(){
int score, again;
do {
printf("輸入成績：");
scanf("%d", &score);
if (score >= 60) {
printf("及格\n");
} else {
printf("不及格\n");
}
printf("要繼續嗎？要的話請輸入 1：");
scanf("%d", &again);
} while (again == 1);
return 0;
}
把要重複的部分放進大括號後，用 Tab 縮排（Shift + Tab 縮回來），比較看得出範圍。
直播原本想輸入字元 y（用 char、%c，判斷 c == 'y'，字元要用單引號），但程式會直接跳過輸入。字元的輸入比較麻煩，留到之後講字元與字串時再解釋，所以先改成輸入數字。
巢狀迴圈
迴圈裡可以再放迴圈：
#include <stdio.h>
int main(){
int i, j;
for (j = 0; j < 3; j++) {
for (i = 0; i < 2; i++) {
printf("*");
}
printf("\n");
}
return 0;
}
**
**
**
看懂的方法是從裡面拆開：內層迴圈做的事就是「印兩顆星星」，加上換行就是一行；外層要把這件事做 3 次。所以總共 3 × 2 = 6 次 printf("*")。
星星三角形
第一行一顆、第二行兩顆，到第 n 行 n 顆。外層控制行數，所以內層的次數要跟著行數 j 變：
#include <stdio.h>
int main(){
int n, i, j;
scanf("%d", &n);
for (j = 1; j <= n; j++) {
for (i = 1; i <= j; i++) {
printf("*");
}
printf("\n");
}
return 0;
}
內層如果寫 i <= n，每一行都會印 n 顆。寫成從 1 開始的 j <= n 比較好懂，用 0 和 < 也可以。其他圖案的差別就在這些地方要填什麼，可以自己推敲看看。
演練：印出 1+2+3+4+5=15
輸入 n，印出算式和總和。加總用 sum += i 就好，難的是最後一個數字後面要接等號，不是加號。所以先印數字，再判斷這是不是最後一個：
#include <stdio.h>
int main(){
int n, i, sum = 0;
scanf("%d", &n);
for (i = 1; i <= n; i++) {
sum += i;
printf("%d", i);
if (i == n) {
printf("=");
} else {
printf("+");
}
}
printf("%d\n", sum);
return 0;
}
輸入 5 會印出 1+2+3+4+5=15。
小複習
if看小括號裡的數值，0 是錯，其他都是對；比較的結果是 1 或 0。- 判斷範圍要寫成兩個條件，用
&&連起來。 else if由上而下判斷，前面符合了後面就不看。switch像傳送點，沒有break就會一路往下。- 判斷相等是
==；小數不要直接用==比較。 while做完會回去再判斷一次，迴圈裡要讓條件有一天不成立。- 已知次數用
for，未知次數用while；break離開，continue跳過這一次。 - 巢狀迴圈從內層拆開看：內層在做什麼，外層做幾遍。
作業
用 1 到 9 的巢狀迴圈印出九九乘法表，或把今天的演練（判斷等第、星星三角形、印出加總算式）做出來，截圖發到 Twitter，加上 tag #悠太作業。