流程控制(條件判斷與迴圈)

掌握條件判斷與迴圈結構，讓程式具備決策能力與高效執行方式，實現更靈活的控制流程。

目標

了解條件判斷敘述如何根據不同情況決定程式流程。
學會使用 if, else if, else, switch 進行條件判斷。
掌握 for 與 while 迴圈結構，了解如何重複執行程式碼。
使用條件判斷與迴圈結構解決實際問題。

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1. 邏輯判斷與邏輯運算

邏輯運算子是進行布林值運算的工具。常見的邏輯運算子有：

運算子	說明	說明(簡述)
`&&`	邏輯與(AND)	當兩個條件都為真時，結果為真。
`\|\|`	邏輯或(OR)	當任一條件為真時，結果為真。
`!`	邏輯非(NOT)	反轉條件的真值，若為真則變為假，反之亦然。
`>`	大於	判斷左邊數字是否大於右邊數字。
`>=`	大於等於	判斷左邊數字是否大於或等於右邊數字。
`==`	等於	判斷左右兩個數字是否相等。
`<`	小於	判斷左邊數字是否小於右邊數字。
`<=`	小於等於	判斷左邊數字是否小於或等於右邊數字。

1.1 邏輯判斷與邏輯運算

布林值：
- 布林值只有兩種可能：true（真）或 false（假）。
- 在 C 語言中，true 通常用 1 表示，false 用 0 表示。
- 範例：
```
int isRaining = 1;  // 1 表示 true  -> 下雨
int isSunny = 0;    // 0 表示 false -> 沒出太陽
```

邏輯運算子：

&&（AND）：兩個條件都為真時，結果為真。

if (isRaining && isSunny) {
    printf("下雨又出太陽，可能有彩虹！\n");
}

||（OR）：任一條件為真時，結果為真。

if (isRaining || isSunny) {
    printf("要麼下雨，要麼出太陽，帶傘吧！\n");
}

!（NOT）：反轉條件的真值。

if (!isRaining) {
    printf("今天沒下雨，可以出門散步！ (但注意防曬)\n");
}

混合使用範例

if ((!isRaining) && (!isSunny)) {
    printf("今天沒下雨，也沒有太陽，可以出門散步！\n");
}

其結果等同

if (!isRaining) {
    if (!isSunny) {
        printf("今天沒下雨，也沒有太陽，可以出門散步！\n");
    }
}

比較運算子：

>：大於。
>=：大於等於。
<：小於。
<=：小於等於。
==：等於。
!=：不等於。

範例：

int a = 5, b = 10;
if (a < b) {
    printf("a 小於 b\n");
}
if (a == b) {
    printf("a 等於 b\n");
} 
else {
    printf("a 不等於 b\n");
}

1.2 條件判斷：`if`, `else if`, `else`

if 敘述：

當條件為真時，執行程式碼塊。

範例：

int age = 18;
if (age >= 18) {
    printf("你已經成年了！\n");
}

else if 與 else 敘述：

用於處理多種條件。

範例：

int score = 85;     //成績
if (score >= 90) {
    printf("成績等級：A\n");
}
else if (score >= 80) {
    printf("成績等級：B\n");
}
else if (score >= 70) {
    printf("成績等級：C\n");
}
else {
    printf("成績等級：D\n");
}

巢狀 if 敘述：

在 if 內部再使用 if，處理更複雜的條件。

範例：

int age = 20;       //年齡
int hasLicense = 1; //架照
if (age >= 18) {
    if (hasLicense) {
        printf("你可以合法開車！\n");
    } 
    else {
        printf("你成年了，但沒有駕照，不能合法開車！\n");
    }
} 
else {
    printf("你還未成年，不能合法開車！\n");
}

1.3 補充範例

範例 1：判斷輸入的數字是否為偶數或奇數。

#include <stdio.h>
int main() {
    int num;
    printf("輸入一個數字: ");
    scanf("%d", &num);
    if (num % 2 == 0) {
        printf("%d 是偶數！\n", num);
    } 
    else {
        printf("%d 是奇數！\n", num);
    }
    return 0;
}

範例 2：判斷輸入的三個數字中最大的數字。

#include <stdio.h>
int main() {
    int a, b, c;
    printf("輸入三個數字: ");
    scanf("%d %d %d", &a, &b, &c);
    if ((a >= b) && (a >= c)) {
        printf("最大的數字是: %d\n", a);
    } 
    else if ((b >= a) && (b >= c)) {
        printf("最大的數字是: %d\n", b);
    } 
    else {
        printf("最大的數字是: %d\n", c);
    }
    return 0;
}

2. 條件判斷與迴圈結構

2.1 `switch` 敘述

switch 敘述：

用於處理多種條件，適合處理固定值的情況。

語法結構：

switch (變數) {
    case 值1:
        // 當變數等於值1時執行的程式碼
        break;
    case 值2:
        // 當變數等於值2時執行的程式碼
        break;
    default:
        // 當變數不等於任何 case 時執行的程式碼
}

break：用於跳出 switch 區塊，避免執行後續的 case。
default：當變數不符合任何 case 時執行的程式碼。

範例 1：判斷星期幾。

#include <stdio.h>
int main() {
    int day;
    printf("輸入一個數字 (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("輸入錯誤！請輸入 1 到 7 之間的數字。\n");
    }
    return 0;
}

範例 2：判斷月份的天數。

#include <stdio.h>
int main() {
    int month;
    printf("輸入一個月份 (1-12): ");
    scanf("%d", &month);
    switch (month) {
        case 1: case 3: case 5: case 7: case 8: case 10: case 12:
            printf("這個月有 31 天\n");
            break;
        case 4: case 6: case 9: case 11:
            printf("這個月有 30 天\n");
            break;
        case 2:
            printf("這個月有 28 或 29 天（閏年）\n");
            break;
        default:
            printf("輸入錯誤！請輸入 1 到 12 之間的數字。\n");
    }
    return 0;
}

2.2 `for` 迴圈

for 迴圈：
- 用於重複執行程式碼，適合已知次數的情況。
- 語法結構：
```
for (初始化; 條件; 更新) {
    // 重複執行的程式碼
}
```
- 初始化：設定迴圈變數的初始值。
- 條件：每次迴圈開始前檢查條件，若為真則繼續執行。
- 更新：每次迴圈結束後更新迴圈變數。

範例 1：輸出 1 到 5 的數字。

#include <stdio.h>
int main() {
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        printf("%d\n", i);
    }
    return 0;
}

範例 2：計算 1 到 10 的總和。

#include <stdio.h>
int main() {
    int sum = 0;
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        sum += i; // sum = sum + i;
    }
    printf("1 到 10 的總和是: %d\n", sum);
    return 0;
}

範例 3：輸出九九乘法表。

#include <stdio.h>
int main() {
    for (int i = 1; i <= 9; i++) {
        for (int j = 1; j <= 9; j++) {
            printf("%d * %d = %d\n", i, j, i * j);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

2.3 補充範例

範例 1：輸出 1 到 100 的偶數。

#include <stdio.h>
int main() {
    for (int i = 1; i <= 100; i++) {
        if (i % 2 == 0) {
            printf("%d\n", i);
        }
    }
    // 也可以這樣
    //for (int i = 2; i <= 100; i += 2) {
    //    printf("%d\n", i);
    //}
    return 0;
}

範例 2：計算 N 的階層（N!）。

#include <stdio.h>
int main() {
    int N, factorial = 1;
    printf("輸入一個正整數 N: ");
    scanf("%d", &N);
    for (int i = 1; i <= N; i++) {
        factorial *= i;
    }
    
    // 也可以這樣
    //for (int i = N; i > 0; i--) {
    //    factorial *= i;
    //}

    printf("%d 的階層是: %d\n", N, factorial);
    return 0;
}

3. 迴圈結構與進階應用**

3.1 `while` 迴圈

while 迴圈：
- 當條件為真時，重複執行程式碼。
- 語法結構：
```
while (條件) {
    // 重複執行的程式碼
}
```
- 注意：如果條件一開始就為假，則迴圈內的程式碼不會執行。

範例 1：輸出 1 到 5 的數字。

#include <stdio.h>
int main() {
    int i = 1;
    while (i <= 5) {
        printf("%d\n", i);
        i++;
    }

    //for (int i = 1; i <= 5; i++) {
    //    printf("%d\n", i);
    //}

    return 0;
}

範例 2：計算 1 到 N 的總和。

#include <stdio.h>
int main() {
    int N, sum = 0, i = 1;
    printf("輸入一個正整數 N: ");
    scanf("%d", &N);
    while (i <= N) {
        sum += i;
        i++;
    }
    printf("1 到 %d 的總和是: %d\n", N, sum);
    return 0;
}

範例 3：猜數字遊戲。

#include <stdio.h>
int main() {
    int secretNumber = 42;
    int guess;
    printf("猜一個數字 (1-100): ");
    while (1) {
        scanf("%d", &guess);
        if (guess == secretNumber) {
            printf("恭喜！你猜對了！\n");
            break;
        } else if (guess < secretNumber) {
            printf("太小了，再試一次！\n");
        } else {
            printf("太大了，再試一次！\n");
        }
    }
    return 0;
}

3.2 `do while` 迴圈

do while 迴圈：
- 先執行一次程式碼，然後檢查條件是否為真。
- 語法結構：
```
do {
    // 重複執行的程式碼
} while (條件);
```
- 注意：即使條件一開始就為假，程式碼至少會執行一次。

範例 1：輸出 1 到 5 的數字。

#include <stdio.h>
int main() {
    int i = 1;
    do {
        printf("%d\n", i);
        i++;
    } while (i <= 5);
    return 0;
}

範例 2：輸入數字直到輸入 0 為止。

#include <stdio.h>
int main() {
    int num;
    do {
        printf("輸入一個數字 (輸入 0 結束): ");
        scanf("%d", &num);
        printf("你輸入的數字是: %d\n", num);
    } while (num != 0);
    printf("程式結束！\n");
    return 0;
}

3.3 `break` 與 `continue`

break：

立即終止迴圈，跳出迴圈區塊。

範例：

for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    if (i == 5) {
        break;  // 當 i 等於 5 時終止迴圈
    }
    printf("%d\n", i);
}

continue：

跳過這一圈，進入下一圈。

範例：

for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    if (i % 2 == 0) {
        continue;  // 跳過偶數
    }
    printf("%d\n", i);
}

範例：輸出 1 到 10 的奇數。

#include <stdio.h>
int main() {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        if (i % 2 == 0) {
            continue;  // 跳過偶數
        }
        printf("%d\n", i);
    }
    return 0;
}

3.4 補充範例

範例 1：計算 N 的階層（N!）。

#include <stdio.h>
int main() {
    int N, factorial = 1, i = 1;
    printf("輸入一個正整數 N: ");
    scanf("%d", &N);
    while (i <= N) {
        factorial *= i;
        i++;
    }
    printf("%d 的階層是: %d\n", N, factorial);
    return 0;
}

範例 2：使用 do while 迴圈判斷輸入的數字是否為質數。 PS. 質數: 除了1與自己外不能被其他數字整除

#include <stdio.h>
int main() {
    int num, i = 2; //除了1以外所以從2開始
    int isPrime = 1;
    printf("輸入一個正整數: ");
    scanf("%d", &num);
    do {
        if (num % i == 0) { //可不可以被 i 整除?
            isPrime = 0;
            break;
        }
        i++;
    } 
    while (i <= (num / 2)); //只需要檢查到 自己的一半

    if (isPrime) {
        printf("%d 是質數！\n", num);
    } 
    else {
        printf("%d 不是質數！\n", num);
    }
    return 0;
}

課堂作業

以下是結合 高中幾何 與 程式設計 的課堂作業，讓學生在完成作業的同時複習高中幾何知識，並練習條件判斷與迴圈的應用。

課堂互動與練習

題目描述

設計一個程式，讓使用者輸入三角形的三邊長，並計算以下性質：

判斷三角形的類型：
- 類型
  - 正三角形（三邊相等）
  - 等腰三角形（兩邊相等）
  - 一般三角形
  - 不可能是三角形 PS. 最長邊C 比其餘兩個邊AB 加起來還長
- 什麼角
  - 直角三角形（滿足畢氏定理）a^2 + b^2 = c^2 Ps. 要自行判斷 c 為最長邊喔!
  - 銳角三角形（不滿足畢氏定理）a^2 + b^2 > c^2
  - 頓角三角形（不滿足畢氏定理）a^2 + b^2 < c^2

程式應具備以下功能：

輸入：
- 讓使用者輸入三角形的三邊長。
輸出：
- 判斷三角形的類型。
- 判斷什麼角。
額外要求：
- 使用 if、else if、else 判斷三角形的類型。
- 使用 while 迴圈讓使用者可以重複輸入，直到輸入 0 0 0 為止。

範例輸出

輸入三角形的三邊長 (輸入 0 0 0 結束): 3 4 5
類型: 一般三角型
角度: 直角

輸入三角形的三邊長 (輸入 0 0 0 結束): 3 3 5
類型: 等腰三角型
角度: 頓角

輸入三角形的三邊長 (輸入 0 0 0 結束): 5 5 5
類型: 正三角型
角度: 銳角

輸入三角形的三邊長 (輸入 0 0 0 結束): 3 3 7
類型: 不是三角形
角度: 都說不是三角形了，哪還會有角度？

輸入三角形的三邊長 (輸入 0 0 0 結束): 0 0 0
程式結束！

流程控制(條件判斷與迴圈)

目標

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1. 邏輯判斷與邏輯運算

1.1 邏輯判斷與邏輯運算

1.2 條件判斷：if, else if, else

1.3 補充範例

2. 條件判斷與迴圈結構

2.1 switch 敘述

2.2 for 迴圈

2.3 補充範例

3. 迴圈結構與進階應用**

3.1 while 迴圈

3.2 do while 迴圈

3.3 break 與 continue

3.4 補充範例

課堂作業

課堂互動與練習

題目描述

範例輸出

1.2 條件判斷：`if`, `else if`, `else`

2.1 `switch` 敘述

2.2 `for` 迴圈

3.1 `while` 迴圈

3.2 `do while` 迴圈

3.3 `break` 與 `continue`