多重选择结构-switch语句

一、switch 语句的概念

在有的问题中，虽然需要进行多次判断选择，但是每次都是判断同一个表达式的值。这样就没必要在每一个嵌套的 if 语句中都计算一遍表达式的值。为此，C++ 提供了 switch 语句，专门用来解决这类问题。

switch 语句将表达式的值与多个常量进行匹配，从而实现多分支选择。

二、switch 语句的语法形式

switch (表达式)
{
    case 常量表达式1: 语句1
    case 常量表达式2: 语句2
    ...
    case 常量表达式n: 语句n
    default: 语句n+1
}Code language: PHP (php)

说明：

• 表达式的类型必须是整型、字符型或枚举型（即整数类型）。
• case 后面的常量表达式必须是编译期可确定的整型常量，不能包含变量。
• default 分支是可选的，当所有 case 都不匹配时执行。

三、switch 语句的执行顺序

1. 首先计算 switch 后面括号内表达式的值。
2. 然后在各个 case 分支中寻找与该值相等的常量表达式。
3. 如果找到匹配的 case，则以此为入口，从该 case 后的语句开始顺序向下执行。
4. 如果没有找到匹配的 case，且有 default 分支，则从 default 处开始执行；如果没有 default，则整个 switch 语句不执行任何操作。

四、break 语句的作用

switch 语句的一个关键特性：一旦从匹配的 case 进入，程序会一直向下顺序执行，直到遇到 break 语句或到达 switch 的结束大括号。

如果省略 break，会发生”贯穿”（fallthrough），即执行完当前 case 的语句后，继续执行下一个 case 的语句，而不检查该 case 的常量是否匹配。

因此，在大多数情况下，每个 case 末尾都应添加 break 语句来终止当前分支。

五、使用 switch 语句的注意事项

1. case 后面的常量表达式值必须互不相同，否则会产生二义性。
2. case 和 default 的出现次序不影响执行结果，但通常将 default 放在最后。
3. 多个 case 可以共用同一组语句，写法为连续写 case 标签后跟一条语句。
4. switch 表达式的类型限制为整型、字符型或枚举型，不能是浮点型或字符串。
5. case 后面的常量表达式不能是变量或范围条件（如 case x > 5: 是非法的）。

六、代码示例

以下代码演示了 switch 语句的实际应用：

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    // 示例1：输入0~6的整数，转换成星期输出
    cout << "请输入0~6\n";
    int n;
    cin >> n;
    switch (n)
    {
    case 0: cout << "星期天\n"; break;
    case 1: cout << "星期一\n"; break;
    case 2: cout << "星期二\n"; break;
    case 3: cout << "星期三\n"; break;
    case 4: cout << "星期四\n"; break;
    case 5: cout << "星期五\n"; break;
    case 6: cout << "星期六\n"; break;
    default: cout << "输入不符合\n"; break;
    }

    // 示例2：多个case共用同一组语句
    int grade;
    cout << "Enter a grade (A-F): ";
    cin >> grade;
    switch (grade)
    {
    case 'A':
    case 'a':
        cout << "Excellent" << endl;
        break;
    case 'B':
    case 'b':
        cout << "Good" << endl;
        break;
    case 'C':
    case 'c':
        cout << "Pass" << endl;
        break;
    case 'D':
    case 'd':
    case 'F':
    case 'f':
        cout << "Needs Improvement" << endl;
        break;
    default:
        cout << "Invalid grade" << endl;
        break;
    }

    // 示例3：省略break的贯穿效果（不推荐，仅演示）
    int month = 2;
    int days;
    switch (month)
    {
    case 1: case 3: case 5: case 7: case 8: case 10: case 12:
        days = 31;
        break;
    case 4: case 6: case 9: case 11:
        days = 30;
        break;
    case 2:
        days = 28;
        break;
    default:
        days = 0;
        break;
    }
    cout << "Month " << month << " has " << days << " days" << endl;

    // 示例4：字符判断
    char ch;
    cout << "Enter a character: ";
    cin >> ch;
    switch (ch)
    {
    case 'y':
    case 'Y':
        cout << "Yes" << endl;
        break;
    case 'n':
    case 'N':
        cout << "No" << endl;
        break;
    default:
        cout << "Unknown" << endl;
        break;
    }

    return 0;
}Code language: PHP (php)

七、switch 与 if-else-if 的比较

特性	switch	if-else-if
判断条件	同一表达式的多个离散值	任意条件表达式
表达式类型	整型、字符型、枚举型	任意类型
条件形式	只能是常量值的精确匹配	支持范围判断、逻辑组合
执行效率	多分支时效率较高（跳转表）	条件按顺序逐一判断
可读性	分支多且为离散值时更清晰	条件复杂时更灵活