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### **C++ `if` 条件分支 讲义**
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#### **1. 引言 **
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* **顺序结构的局限**
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* 在之前的课程中，我们学习了 C++ 的：变量（我们的数据容器）、运算符（进行计算和比较的工具）以及输入输出。我们写的代码，就像一条的单行道，从 `main` 函数的第一行开始，按照顺序，一句话一句话地执行下去，直到终点。
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但是，现实世界要复杂许多。我们每天都要做无数个决定：
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* **如果**我饿了，**就**去吃饭。
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* **如果**考试分数大于等于90分，**就**是优秀；**否则如果**大于等于80分，**就是**良好...
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* 我们之前所写的代码都遵循一种**顺序结构**。就像下图的流程一样，程序从起点出发，一条路走到黑，中间没有任何改变方向的机会。
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`int k = 1;` -> `k += 10;` -> `k++;` -> `++k;` -> `k %= 10;` -> `k += 6;`
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无论运行多少次，只要初始值不变，结果永远是固定的。这种结构对于简单的计算是足够的，但它无法应对任何需要随机应变的场景。
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如果想让我们的程序变得“智能”，能够模拟现实世界的逻辑，能够根据不同的情况做出不同的反应，那么我们就必须教会它如何**做选择**。
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* **问题引入：让程序学会思考**
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要让程序变得有用，它必须能够响应变化。比如：
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* **网站登录**：**如果**用户输入的密码**等于**正确的密码，**就**跳转到主页；**否则**，就提示“密码错误”。
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* **游戏逻辑**：**如果**玩家的生命值**小于或等于**0，**就**显示“游戏结束”。
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* **自动售货机**：**如果**投入的金额**大于或等于**商品价格，**就**出货并找零。
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这些场景的核心，都在于一个词——**如果 (if)**。
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#### **2. 核心思想 (什么是 `if`？)**
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* **思路铺垫**
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如果说顺序结构是一条单行道，那么**分支结构就像是在程序中设置了一个个十字路口。**当程序执行到这个路口时，它会根据一个特定的条件，来决定接下来该怎么走。
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而 `if` 语句，就是我们在 C++ 中设置这个十字路口的工具。
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* **`if` 语句的形态**
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##### **形态一：`if` (单选 - 如果...就...)**
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这是最简单的一个形态，它只关心**“如果条件满足，该做什么**。
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* **语法结构**：
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```cpp
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if (条件表达式) {
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// 如果 '条件表达式' 的结果为 true，
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// 就执行这里的代码。
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}
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// 如果为 false，则直接跳过花括号内的所有代码。
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```
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* **`条件表达式`**：这里的条件，通常是一个**关系运算**（如 `age > 18`）或**逻辑运算**（如 `score >= 60 && is_ok == false`）。它的最终计算结果必须是一个**布尔值**：`true` (真) 或 `false` (假)。
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* **`{ ... }`**：花括号内的部分，就是满足条件时要执行的代码。
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##### **形态二：`if-else` (二选一 - 如果...就...否则...)**
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很多时候，我们不仅关心条件满足时做什么，也关心条件**不满足**时做什么。
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* **语法结构**：
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```cpp
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if (条件表达式) {
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// 条件为 true 时执行这里。
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} else {
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// 条件为 false 时执行这里。
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}
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```
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* **互斥关系**：`if` 代码块和 `else` 代码块是“有你没我”的。程序在一次判断中，**有且仅有**一个代码块会被执行。
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#### **3. 实例**
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##### **案例：判断奇偶数 (演示 `if-else`)**
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* **问题**：输入一个整数，判断它是奇数还是偶数。
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* **逻辑**：一个数如果是偶数，那么它被2整除的余数必然是0。
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* **代码实现**：
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```cpp
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if (number % 2 == 0) { // 条件：number除以2的余数是否为0？
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cout << "这是一个偶数。" << endl;
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} else {
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cout << "这是一个奇数。" << endl;
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}
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```
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#### **4. 总结**
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1. `if` 语句赋予了程序**决策能力**，是构建复杂逻辑的基础。
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2. `if` 用于单向判断，`if-else` 用于二选一，`if-else if-else` 用于多选一。
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3. `if` 括号中的条件必须是一个最终能得出 `true` 或 `false` 的表达式。
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4. `if - else if` 是**从上到下、依次判断、择一执行**的。
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5. 注意区分一个等号(**赋值运算符**)和两个等号(**关系运算符**)的区别！**判断是否相等，一定要用两个等号 `==`！**
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* 如果你写了这样的条件判断语句：`if (score = 100)` ，那么会先执行`= 100`的赋值语句，让左侧 `score` 变量的值变为 `100`。最终括号里还剩下`if(score)`，也就等价于`if(100)`，而在 C++ 中，任何非零的整数在 `if` 的条件中都会被当作 `true`。所以，`if(100)` 就等同于 `if(true)`，这个 `if` 语句块**永远**都会被执行！
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### **C++ `if` 条件分支实战演练 讲义**
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#### **一、 引言**
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##### **问题引入：条件判断问题**
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在编写程序时，经常会出现根据条件不同，所做的事情也不同的情况，例如：
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* **如果** 天在下雨，你**就**会带上雨伞
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* **否则**（也就是天没下雨），你**就**不带伞。
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这个“如果...就...否则...”的过程，就是我们无时无刻不在进行的**决策**。我们会根据不同的**条件**（是否下雨），选择执行不同的**动作**（带伞或不带伞）。
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程序可以通过 `if` 条件分支结构 来拥有这种在分岔点做选择的能力，使我们能够：
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* **判断用户输入**：判断用户输入的数字是否在某个范围内、输入的是奇数还是偶数。
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* **做出决策**：根据不同的条件，执行完全不同的代码路径。
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* **响应变化**：例如根据游戏角色的血量，决定是继续攻击还是播放阵亡动画。
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#### **二、 核心思想：如何解决条件判断问题**
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对于一个需要条件判断的问题，我们有如下的解题模板（**==这是本讲义重要的部分，请务必理解！==**）：
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1. **【第一步：找到分岔点】**
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* 仔细阅读题目，找出决定程序走向的**所有关键条件**。这些就是程序需要做出选择的分岔点。
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* 例如：“判断奇偶性”的分岔点是“能否被2整除”；“判断成年人”的分岔点是“年龄是否大于等于18”。
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2. **【第二步：写出判断分岔点的条件语句】**
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* 将这些用自然语言描述的分岔点，翻译成 C++ **条件表达式**。
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* 例如：需要判断分数在70到80之间 -> `score >= 70 && score <= 80`。
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3. **【第三步：根据分岔点的数量和关系选择合适的`if`分支语句】**
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* **二选一**（是/否）：用 `if-else` 结构。（例如：判断一个数是 奇数/偶数）
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* **只关心一种情况**：只用一个 `if` 结构。（例如：只有及格了才发奖状，不及格什么都不做）
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* **多选关系**：根据题意使用多个`if` 语句进行处理。（例如：学生考试评级为A、B、C 时分别要做不同的事情，那么就需要三个 `if` 语句, `if(score == 'A'){} if(score == 'B'){}; if(score == 'C'){};` 来分别处理每一种情况，其中 `score` 是储存考试评级的 `char` 变量）
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4. **【第四步：实现各分支的逻辑代码】**
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* 在搭建好 `if`、`else if` 与 `else` 的结构框架后，需要在其对应的 `{}` 代码块中，**实现**当该分支条件被满足时，程序所需执行的**具体逻辑**。包括但不限于：执行数学运算、对变量进行赋值，或者调用 `cout` 将计算结果等输出。
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#### **三、 实战演练**
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接下来，我们列出几个上课中所讲解的案例，来深化`if` 语句的使用。
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##### **案例一：奇偶判断 (二选一)**
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1. **分岔点**：一个数是“偶数”还是“奇数”。本质条件是“能否被2整除”。
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2. **写出判断分岔的条件语句**：`num % 2 == 0`。如果为`true`，说明是偶数。
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3. **分岔结构**：这是一个“是/否”二选一问题，使用 `if-else`。
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4. **程序代码**：
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```cpp
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int main() {
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int num;
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cin >> num;
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if (num % 2 == 0) { // 如果“写出判断分岔的条件语句”为真
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cout << "偶数"; // 走“偶数”这条路
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} else {
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cout << "奇数"; // 否则，走“奇数”这条路
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}
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return 0;
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}
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```
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##### **案例二：景点门票 **
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1. **分岔点**：票价是“半价”还是“全价”。条件是“年龄小于等于6” **或者** “年龄大于等于60”。
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2. **写出判断分岔的条件语句**：这里的连接词是“或者”，翻译成 C++ 就是 `||`。写出条件语句为：`age <= 6 || age >= 60`。
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3. **分岔结构**：二选一问题，使用 `if-else`。
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4. **程序代码**：
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```cpp
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if (age <= 6 || age >= 60) {
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cout << 25; // 半价
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} else {
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cout << 50; // 全价
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}
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```
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##### **案例三：计算器 (多分支判断)**
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**题目描述**：设计一个计算器。让用户输入**num1+num2**、**num1-num2**、**num1\*num2**、**num1/num2** 形式的计算式。
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我们的计算器便能够自动识别此时是要进行加法运算、减法运算、乘法运算，还是除法运算。最终输出计算结果。
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1. **分岔点**：用户想进行哪种运算？取决于输入的运算符是 `+`、`-`、`*` 还是 `/`。这是四个不同的岔路。
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2. **写出判断分岔的条件语句**：`ch == '+'`、`ch == '-'`、`ch == '*'`、`ch == '/'`。
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3. **分岔结构**：这里有多个独立的条件，每个条件都要做不同的事情，我们可以用一连串的 `if` 语句来分别检查。
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4. **程序代码**：
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```cpp
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int num1, num2;
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char ch;
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cin >> num1 >> ch >> num2;
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if (ch == '+') {
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cout << num1 + num2;
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}
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if (ch == '-') {
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cout << num1 - num2;
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}
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if (ch == '*') {
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cout << num1 * num2;
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}
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if (ch == '/') {
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cout << (double)num1 / num2;
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}
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```
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##### **案例四：闰年判断**
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**题目描述：**请输入一个年份，判断该年是不是闰年。是的话输入该年份，不是的话输出"No"。其中能被4整除 **并且** 不能被100整除 **或者** 能被400整除 的是闰年。(这个判断条件稍显复杂，但是只要能写出判断分岔的条件语句，根据前面的条件判断问题解题模板，也能轻松解决。)
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1. **分岔点**：这一年是“闰年”还是“平年”。
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2. **写出判断分岔的所有条件语句**
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* 规则：(能被4整除 **并且** 不能被100整除) **或者** (能被400整除)。
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* 条件A（能被4整除）：`year % 4 == 0`
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* 条件B（不能被100整除）：`year % 100 != 0`
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* 条件C（能被400整除）：`year % 400 == 0`
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* 将条件A, B, C组合起来，注意括号代表优先级：`(A && B) || C`
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* 最终写出判断分岔的条件语句：`((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0)`
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3. **分岔结构**：二选一，用 `if-else`。
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4. **程序代码**：
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```cpp
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int year;
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cin >> year;
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if (((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0)) {
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cout << year; // 是闰年，输出年份
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} else {
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cout << "No"; // 不是闰年
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}
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##### **案例五：鸡兔同笼 **
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**题目描述**：已知鸡和兔的总数量为n，总腿数为 m。输入 n 和 m ,依次输出鸡的数目和兔的数目。如果无解，则输出No answer。
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本问题将编程与数学的结合起来了。我们需要根据程序计算出来的结果去**验证计算结果的合理性**。我们可以列出两个方程：
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**$$ 鸡数量 + 兔数量 = n \ ①$$**
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**$$ 2 * 鸡数量 + 4 * 兔数量 = m \ ②$$**
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1. **分岔点**：根据给定的头和腿的数量，算出来的鸡兔数量来判断是“有解”还是“无解”。
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2. **写出判断分岔的条件语句**：列出方程后，进行变换后可以得到： `鸡 = (4*n-m)/2` 和 `兔 = n-鸡` 中，于是我们能推断出**无解**的条件：
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* `4*n-m` 必须是偶数，否则鸡的数量是小数。 -> `(4*n-m) % 2 != 0`
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* 算出来的鸡的数量不能是负数。 -> `鸡 < 0`
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* 算出来的兔的数量不能是负数。 -> `兔 < 0`
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* 这三个**无解**的条件，**只要满足任意一个**，就说明无解。所以用 `||` 连接。
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* 最终写出判断分岔的条件语句：`( (4*n-m) % 2 != 0 || 鸡 < 0 || 兔 < 0 )`
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3. **分岔结构**：二选一，`if-else`。
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4. **程序代码**：
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```cpp
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int n, m, chicken, rabbit;
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cin >> n >> m;
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// 先用数学公式计算，对应方程 鸡 = (4*n-m)/2 和 兔 = n-鸡
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chicken = (4 * n - m) / 2;
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rabbit = n - chicken;
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// 再用if进行合理性验证
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if ((4 * n - m) % 2 != 0 || chicken < 0 || rabbit < 0) {
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cout << "No answer";
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} else {
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cout << chicken << " " << rabbit;
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}
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```
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#### **四、 总结**
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* **掌握四步解题模板**：
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遇到条件判断问题。请遵循“**识别分岔点 -> 写出分岔点的条件表达式 -> 选择分支结构 -> 通过代码实现分支逻辑**”的流程，能确保你的思路清晰。
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* **翻译条件表达式**：
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将自然语言条件翻译为代码的条件表达式要求熟练掌握，需要通过持续练习来巩固。
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* **多使用括号**：
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在构建复杂的逻辑表达式时，使用 `()` 来指定运算优先级。能确保逻辑正确，也能让你的代码更加易于阅读。
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Binary file not shown.
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