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C++ if 条件分支实战演练 讲义

一、 引言

问题引入：条件判断问题

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：

• 如果 天在下雨，你就会带上雨伞
• 否则（也就是天没下雨），你就不带伞。

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）。

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：

• 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。
• 做出决策：根据不同的条件，执行完全不同的代码路径。
• 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

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！==）：

1. 【第一步：找到分岔点】
   • 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。
   • 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”。
2. 【第二步：写出判断分岔点的条件语句】
   • 将这些用自然语言描述的分岔点，翻译成 C++ 条件表达式。
   • 例如：需要判断分数在70到80之间 -> score >= 70 && score <= 80。
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】
   • 二选一（是/否）：用 if-else 结构。（例如：判断一个数是 奇数/偶数）
   • 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）
   • 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）
4. 【第四步：实现各分支的逻辑代码】
   • 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

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。

案例一：奇偶判断 (二选一)

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”。

2. 写出判断分岔的条件语句：num % 2 == 0。如果为true，说明是偶数。

3. 分岔结构：这是一个“是/否”二选一问题，使用 if-else。

4. 程序代码：

   int main() {
       int num;
       cin >> num;
       if (num % 2 == 0) { // 如果“写出判断分岔的条件语句”为真
           cout << "偶数";  // 走“偶数”这条路
       } else {
           cout << "奇数";  // 否则，走“奇数”这条路
       }
       return 0;
   }
   

**案例二：景点门票 **

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”。
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。
3. 分岔结构：二选一问题，使用 if-else。
4. 程序代码：

   if (age <= 6 || age >= 60) {
       cout << 25; // 半价
   } else {
       cout << 50; // 全价
   }
   

案例三：计算器 (多分支判断)

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。

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。

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。
2. 写出判断分岔的条件语句：ch == '+'、ch == '-'、ch == '*'、ch == '/'。
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。
4. 程序代码：

   int num1, num2;
   char ch;
   cin >> num1 >> ch >> num2;
   
   if (ch == '+') {
       cout << num1 + num2;
   }
   if (ch == '-') {
       cout << num1 - num2;
   }
   if (ch == '*') {
       cout << num1 * num2;
   }
   if (ch == '/') {
       cout << (double)num1 / num2;
   }
   

案例四：闰年判断

**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。)

1. 分岔点：这一年是“闰年”还是“平年”。

2. 写出判断分岔的所有条件语句

   • 规则：(能被4整除 并且 不能被100整除) 或者 (能被400整除)。
   • 条件A（能被4整除）：year % 4 == 0
   • 条件B（不能被100整除）：year % 100 != 0
   • 条件C（能被400整除）：year % 400 == 0
   • 将条件A, B, C组合起来，注意括号代表优先级：(A && B) || C
   • 最终写出判断分岔的条件语句：((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0)

3. 分岔结构：二选一，用 if-else。

4. 程序代码：

   int year;
   cin >> year;
   if (((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0)) {
       cout << year; // 是闰年，输出年份
   } else {
       cout << "No"; // 不是闰年
   }
   

**案例五：鸡兔同笼 **

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。

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：

$ 鸡数量 + 兔数量 = n \ ①$

$ 2 * 鸡数量 + 4 * 兔数量 = m \ ②$

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”。

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：

   • 4*n-m 必须是偶数，否则鸡的数量是小数。 -> (4*n-m) % 2 != 0
   • 算出来的鸡的数量不能是负数。 -> 鸡 < 0
   • 算出来的兔的数量不能是负数。 -> 兔 < 0
   • 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。
   • 最终写出判断分岔的条件语句：( (4*n-m) % 2 != 0 || 鸡 < 0 || 兔 < 0 )

3. 分岔结构：二选一，if-else。

4. 程序代码：

   int n, m, chicken, rabbit;
   cin >> n >> m;
   
   // 先用数学公式计算，对应方程 鸡 = (4*n-m)/2 和 兔 = n-鸡
   chicken = (4 * n - m) / 2;
   rabbit = n - chicken;
   
   // 再用if进行合理性验证
   if ((4 * n - m) % 2 != 0 || chicken < 0 || rabbit < 0) {
       cout << "No answer";
   } else {
       cout << chicken << " " << rabbit;
   }
   

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四、 总结

• 掌握四步解题模板： 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。

• 翻译条件表达式： 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。

• 多使用括号： 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。