條件判斷 (Condition) 與迴圈 (Loop)

`if` 條件判斷

為了應付不同條件下能做出不同指令， C/C++ 提供了 if 條件句判斷。

條件句需要使用條件運算子，條件句有兩種結果，True (1) 和 False (0)。當 if 條件句符合時，會執行對應的陳述句，否則會無視陳述句，執行之後的程式碼。陳述句為一系列指令，可有 $1$ 到多句，用 {} 包起來，只有 $1$ 句時可省略，但為維護及可讀性，建議不要省略，

如果有兩種（含）以上的條件，可使用複合陳述句，當 if 條件不符合時，會執行 else if ，如果 else if 再不符合，會再執行下一個 else if ，直到遇到符合的條件句，就會執行對應的陳述句，如果執行到 else 則會無條件的執行對應的陳述句。在複合陳述句中，可以有 $0$ 到多個 else if ，以及 $0$ 或 $1$ 個 else 。

if 條件判斷支持巢狀結構，意思為可以在 if 條件判斷裡面放 if 條件判斷。

// 基本語法
if (條件_1)
{
    陳述_1;
}

// 複合陳述句
if (條件_1)
{
    陳述_1;
}
else if (條件_2)
{
    陳述_2;
}
... else if (條件_(n - 1)) { 陳述_(n - 1); }
else { 陳述n; }

// 巢狀 if
if (條件_1)
{
    if (條件_a)
    {
        陳述_a;
    }
}

// 範例，判斷 i 是否為奇數
scanf("%d", &i);
if (i % 2 == 0)
{
    printf("%d is odd\n", i);
}
else
{
    printf("%d is even\n", i);
}

if 條件判斷只能執行單次，如要重複執行，需使用迴圈，迴圈有兩種： while 和 for 。

`while` 迴圈

while 迴圈用在終止條件未知的情況下。

執行順序為： 條件部 （符合）-> 陳敘 -> 條件部 （符合）-> 陳敘 ->...-> 條件部 （符合）-> 陳敘 -> 條件部 （不符合）-> 跳出。

當條件部的條件符合，才會執行陳敘。換句話說，只有當條件部的條件不符合，這個迴圈才會終止。

有個和 while 迴圈相似的迴圈叫做 do-while 迴圈，差別在於 do-while 會先執行陳敘，再判斷是否要離開迴圈。

// while 語法
while (條件部)
{
    陳敘;
}

// 範例，1 到 100 的總和
int i = 1, ans = 0;
while (i <= 100)
{
    ans += 1;
    i += 1;
}

// do-while 語法
do
{
    陳敘;
} while (條件部); // <- 這裡有分號，要注意

條件部可搭配遞增/遞減運算子，注意使用前綴和後綴。

#include <iostream>

int main()
{
    int n = 5, m = 5;
    printf("prefix:");
    while (--n)
    {
        printf(" %d", n);
    }
    printf("\n");

    printf("postfix:");
    while (m--)
    {
        printf(" %d", m);
    }
    printf("\n");
}

/*
prefix: 4 3 2 1
postfix: 4 3 2 1 0
*/

`for` 迴圈

for 迴圈用在終止條件已知的情況下，會設立一個控制變數 (Control Variable) 來控制迴圈執行的次數。

for 迴圈分成初始部、條件部、更新部三部分

初始部、條件部、更新部這三部分皆可省略。
初始部：用來宣告和初始化控制變數（ C99 前不能宣告），變數宣告只能是同種形態，如果有兩種（含）以上的形態要宣告，其中一種要宣告外部。
條件部：判斷是否要繼續迴圈，同 while 迴圈的條件部。
更新部：更新控制變數，更新部的值如果是要 +1 或 -1 ，通常會使用遞增運算子。
前綴後綴運算子，在更新部效果相同。在追求效率的程式競賽，會使用前綴遞增/遞減運算子，因為前綴遞增/遞減運算子，只會改變數的值，而後綴運算子，會先複製一個變數用於回傳，再改變數的值，效率會低於前綴運算子。
for 迴圈執行順序： 初始部 -> 條件部 （符合）-> 陳敘 -> 更新部 -> 條件部 （符合條件）-> 陳敘 -> 更新部 ->... 條件部 （符合）-> 陳敘 -> 更新部 -> 條件部 （不符合）-> 跳出。

// for 語法
for (初始部; 條件部; 更新部)
{
    陳敘;
}

// 範例，1 到 100 的總和
int ans = 0;
for (int i = 1; i <= 100; ++i)
{
    ans += 1;
}

while 和 for 兩種寫法可以轉換，皆支持巢狀結構，可以和 if 搭配。

// 0~100 中的奇數和
int sum = 0;
for (int i = 0; i <= 100; i += 1)
{
    if (i % 2 != 0)
    {
        sum += i;
    }
}

`break` 和 `continue`

break ：跳出迴圈。
continue ：直接繼續下一次迴圈執行，跳過這次迴圈後續的程式碼。

#include <iostream>

int main()
{
    printf("break:");
    for (int i = 0; i < 5; ++i)
    {
        if (i == 2)
        {
            break;
        }
        printf(" %d", i);
    }
    printf("\n");

    printf("continue:");
    for (int i = 0; i < 5; ++i)
    {
        if (i == 2)
        {
            continue;
        }
        printf(" %d", i);
    }
    printf("\n");
}

/*
break: 0 1
continue: 0 1 3 4
*/

常見的輸入條件

比賽中會有一些輸入條件，常見有 EOF 版、 $T$ 行版、X 尾版，以下一一介紹。

$T$ 行版

這種題目格式如下：

1	`第一行給一個數字 T，代表有 T 筆測資...`

用 while 和 for 迴圈可以這樣寫：

int T;
cin >> T;
while (T--)
{
}
for (int i = 0; i < T; ++i)
{
}

EOF 版

這種題目通常沒有明確的終止條件，或是直接告訴你「以 EOF 結尾」。

檔案結尾 (End of File, EOF)，是指作業系統無法從資料來源讀取更多資料的情形，也就是一個程式讀資料讀到檔尾，程式遇到檔尾會回傳值，下列列出常用輸入函式（函式請參考函式與遞迴章節 )：

如何模擬 EOF

在 windows 的命令提示字元按 Crtl + Z
類 Linux 系統按 Crtl + D
也可以用 command line 編譯程式，重新導向輸入輸出

當讀到檔尾時， scanf 會回傳 -1 ，利用 scanf 的回傳值判斷是否獨到檔尾。

錯誤觀念

錯誤：讀不到數字會變成 -1
正確：讀不到 scanf() 會回傳 -1，也只有 C 的 scanf 會回傳 -1

cin 有兩種寫法，一種是利用函式 eof 判斷是否還有資料輸入。第二種是利用 cin 的回傳值，當讀到檔尾時， cin 會回傳空物件。空物件在 C++ 轉換成 bool 值會是 false ，可將結果轉換至 bool 值在判斷，在條件句裡面，所有回傳值都會變成 bool 值，不用特別轉換。

int x;
// scanf
while (scanf("%d", &x) != -1)
{
}
// `EOF` 是 `C/C++` 語言的一個常數，為 `-1` ，可以用 `EOF` 代替 `-1`
// ，增加可讀性。
while (scanf("%d", &x) != EOF)
{
}

// cin
while (cin.eof())
{
    cin >> x;
}
while ((bool)cin >> x)
{
}
while (cin >> x)
{
}

另外附上 JAVA 和 python 的 EOF 寫法：

Scanner sc = new Scanner(System.in);
while(sc.hasNext())

import sys

for s in sys.stdin:

`X` 尾版

1	`... 最後輸入 X 結束。`

X 可以是任意型態的任意值，例如數字的 -1 ，字元的 e 。

這種輸入有兩種寫法，一種是使用 break ，另一種是使用 C++ 的逗號運算子。

int x;
// 使用 break
while (scanf("%d", &x))
{
    if (x == -1)
    {
        break;
    }
}
while (cin >> x)
{
    if (x == -1)
    {
        break;
    }
}

// 使用 C++ 的逗號運算子
while (scanf("%d", &x), x != -1)
{
}
while (cin >> x, x != -1)
{
}

最近更新: 2024-01-01
本文貢獻者: allem40306,

條件判斷 (Condition) 與迴圈 (Loop)

if 條件判斷

while 迴圈

for 迴圈

break 和 continue