9.选择结构 (switch)

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2025-02-05

一、开场：开启多分支选择之旅

标题：解锁多分支选择密码 - switch 语句探秘

副标题：为程序赋予多元决策能力

引入方式：展示一个简单的生活场景，比如在餐厅点餐，菜单上有多种菜品可供选择，顾客根据自己的喜好选择相应的菜品。提问学生如果用程序实现这个点餐过程，怎样让程序根据不同的选择做出不同的响应，从而引出 switch 语句，它就像餐厅的菜单，能让程序根据不同的条件做出不同的操作。

配图：选择一张展示餐厅菜单和顾客点餐的图片，或者用流程图表示多分支选择过程的图片，让学生对多分支选择有直观的感受。

二、switch 语句初相识

switch 语句的概念

讲解 switch 语句是一种多分支选择结构，用于根据一个表达式的值来选择执行多个分支中的一个。它适用于处理多个离散值的情况，使代码结构更加清晰，可读性更强。

举例说明，比如根据用户输入的数字 1 - 7，分别输出对应的星期一到星期日，用 switch 语句就可以很方便地实现。

switch 语句的语法

switch (表达式) {
    case 常量表达式1:
        // 当表达式的值等于常量表达式1时执行的代码
        break;
    case 常量表达式2:
        // 当表达式的值等于常量表达式2时执行的代码
        break;
   ...
    default:
        // 当表达式的值与所有case常量表达式都不匹配时执行的代码
        break;
}

解释switch后面括号中的 “表达式”，它的值必须是整型、字符型或枚举型。

每个case后面的 “常量表达式” 是一个固定的值，用于与switch表达式的值进行匹配。当switch表达式的值与某个case常量表达式的值相等时，就执行该case后面的代码，直到遇到break语句或者到达switch语句的末尾。

default分支是可选的，当switch表达式的值与所有case常量表达式都不匹配时，执行default分支的代码。

代码示例 1：输出星期几

#include <iostream>

int main() {
    int day;
    std::cout << "请输入数字1 - 7: ";
    std::cin >> day;

    switch (day) {
        case 1:
            std::cout << "星期一" << std::endl;
            break;
        case 2:
            std::cout << "星期二" << std::endl;
            break;
        case 3:
            std::cout << "星期三" << std::endl;
            break;
        case 4:
            std::cout << "星期四" << std::endl;
            break;
        case 5:
            std::cout << "星期五" << std::endl;
            break;
        case 6:
            std::cout << "星期六" << std::endl;
            break;
        case 7:
            std::cout << "星期日" << std::endl;
            break;
        default:
            std::cout << "输入的数字无效" << std::endl;
    }

    return 0;
}

逐行分析代码：

首先定义一个整型变量day，用于存储用户输入的数字。

使用std::cout输出提示信息，让用户输入数字 1 - 7，然后用std::cin读取用户输入并存入day。

使用switch语句根据day的值进行多分支选择，每个case分支对应一个星期几的输出，default分支处理输入无效的情况。

强调break语句的重要性，如果没有break语句，当某个case分支匹配成功后，会继续执行后面所有case分支的代码，直到遇到break或者switch结束。

三、switch 语句的进阶应用

多个 case 共用代码块

讲解在某些情况下，多个case分支可以共用相同的代码块。例如，在判断一个成绩等级时，90 - 100 分为 A 等级，80 - 89 分为 B 等级，70 - 79 分为 C 等级，60 - 69 分为 D 等级，60 分以下为 E 等级。可以让 90 - 100 分的多个case共用一个输出 A 等级的代码块。

代码示例：

#include <iostream>

int main() {
    int score;
    std::cout << "请输入学生的成绩: ";
    std::cin >> score;

    switch (score / 10) {
        case 10:
        case 9:
            std::cout << "成绩等级为A" << std::endl;
            break;
        case 8:
            std::cout << "成绩等级为B" << std::endl;
            break;
        case 7:
            std::cout << "成绩等级为C" << std::endl;
            break;
        case 6:
            std::cout << "成绩等级为D" << std::endl;
            break;
        default:
            std::cout << "成绩等级为E" << std::endl;
    }

    return 0;
}

分析代码：通过score / 10将成绩划分为不同的区间，10 和 9 对应的case共用输出 A 等级的代码块，简化了代码结构。

switch 语句与枚举类型结合

介绍枚举类型是一种用户自定义的数据类型，用于定义一组命名的整型常量。将 switch 语句与枚举类型结合使用，可以使代码更加清晰和易读。

代码示例：

#include <iostream>

// 定义枚举类型表示季节
enum Season {
    SPRING,
    SUMMER,
    AUTUMN,
    WINTER
};

int main() {
    Season season = SPRING; // 假设当前季节为春天

    switch (season) {
        case SPRING:
            std::cout << "现在是春天" << std::endl;
            break;
        case SUMMER:
            std::cout << "现在是夏天" << std::endl;
            break;
        case AUTUMN:
            std::cout << "现在是秋天" << std::endl;
            break;
        case WINTER:
            std::cout << "现在是冬天" << std::endl;
            break;
    }

    return 0;
}

分析代码：定义了一个枚举类型Season表示季节，在switch语句中根据枚举值进行多分支选择，使代码更具语义化。

四、实践与巩固

练习题目

让学生编写一个程序，根据用户输入的月份（1 - 12），输出该月份所属的季节。要求使用 switch 语句实现，并且添加适当的注释。

给出一个包含 switch 语句的程序，其中存在一些错误，如case常量表达式重复、缺少break语句等，让学生找出错误并改正，同时添加注释说明修改的原因。

互动环节

开展小组竞赛，将学生分成小组，每个小组共同完成练习题目。完成后，每个小组推选一名代表进行代码展示和讲解，其他小组进行提问和评价，教师进行总结和点评，获胜小组可获得小奖品，如编程书籍、笔记本等。

进行情景模拟编程，教师给出一些生活中的多分支选择场景，如根据不同的天气选择不同的活动、根据不同的交通工具选择不同的出行路线等，让学生在规定时间内用 switch 语句编写代码实现，然后邀请学生上台分享自己的代码思路，增强学生的编程实践能力和表达能力。

五、回顾与总结

总结

回顾 switch 语句的概念、语法，包括switch表达式、case常量表达式、break语句和default分支的作用。

总结 switch 语句的进阶应用，如多个case共用代码块以及与枚举类型结合使用的方法和优势。

强调在使用 switch 语句时需要注意的事项，如case常量表达式的唯一性、break语句的合理使用等，以及良好的代码编写习惯对程序正确性和可读性的重要性。