章節0-2.C++基礎語法(二)

bool型別

所謂的bool型別是用來儲存真、假值的變數，真用1表示，假用0表示。

bool常出現在比較運算(或稱關係運算)，也就是常見的比大小、判斷相等，例如「5>3」為真、其值為1，「4>4」為假、其值為0，這些比較運算的結果可以直接賦值給bool或進行輸出，只不過記得將其()起來，因為進行比較運算的順序在較後面。
其他常見的比較運算有判斷相等「==」(與賦值不同，賦值是單個=)、不相等「!=」、大於等於「>=」、小於等於「<=」等等。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    int x,y;
    cin>>x>>y;
    bool b=(x*y>=20);
    cout<<b; //也可以直接cout<<(x*y>=20);
    //若輸入「3 6」，因為3*6為18會輸出「0」
    //若輸入「4 5」，因為4*5為20會輸出「1」
}

除此之外，不同條件間還可以進行邏輯運算，所謂邏輯運算是指以bool型別為主角的運算，有三種。
第一是「且」，寫法為「a&&b」，僅有a、b皆為1時結果才是1，否則為0。
第二是「或」，寫法為「a||b」，只要a、b至少一個為1時結果就是1，否則為0。
第三是「非」，寫法為「!a」，若a為1，!a會得到0，反之a為0，!a會得到1。
以上的a、b都能使用bool變數或直接寫比較運算的式子。

這三種邏輯運算是可以混用的，只是需要注意優先順序為「! > && > ||」，若不確定順序就放上()來讓特定內容先算完再進行後續運算。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    int x,y;
    cin>>x>>y;
    bool b=(x*y>=20 && x*y<=30); //b值代表x*y是否在20~30(含)以內
    bool c=(x==0 || y==0); //c值代表x,y是否至少有一個為0
    cout<<(!b); //將b值之真假顛倒，輸出結果可以理解為x*y不在20~30內
}

條件判斷

if-else是C++中的條件判斷語句，可以特定條件執行不同的程式碼。

if-else最基本的結構如下，如果其中的「條件」成立，就會執行{}內的程式，其中「條件」可以是bool變數或上述的比較運算、邏輯運算式子。

if(條件){
    //要執行的程式碼
}

如果要不成立時執行程式碼，可以使用else，當else前的if不成立就會執行else後的{}。

if(條件){
    //條件成立要執行的程式碼
}else{
    //條件不成立要執行的程式碼
}

若要在多個不同條件執行不同程式，可以在else後繼續加上不同條件，如下。

if(條件一){
    //條件一成立要執行的程式碼
}else if(條件二){
    //條件二成立要執行的程式碼
}else if(條件三){
    //條件三成立要執行的程式碼
}else{
    //以上條件都不成立要執行的程式碼
}

注意以上的if-else程式碼，如果是用if(條件1){條件1程式碼}...else if(條件n){條件n程式碼}else{都不符合的程式碼}的形式，那麼只會有一個{}的內容執行到，只要遇到符合的條件就會跳過所有後續的else。

其實可以將if-else的語法用中文下去理解，也就是「如果(條件1){執行條件1的程式}，否則如果(條件2){執行條件2的程式}」，否則{執行以上條件都不成立的程式}。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    if(5==3)cout<<"Hello, ";
    cout<<"World!";
}

以下是if-else的範例，可以用來判斷輸入的數是奇數還是偶數，奇數、偶數分別輸出「odd」跟「even」。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    int n;
    cin>>n;
    if(n%2==1){
        cout<<"odd";
    }else{
        cout<<"even";
    }
}

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    int n;
    cin>>n;
    if(n%2){
        cout<<"odd";
    }else{
        cout<<"even";
    }
}

迴圈

而在C++中若要重複執行一樣或類似的程式碼就需要使用迴圈這個功能。

較簡單的迴圈是while迴圈，語法為「while(條件){重複執行的程式}」，while的中文意思之一是「當...」，所以此迴圈的作用便是當條件成立時會一直執行裡面的程式，如下。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    int n=1;
    while(n<=5){
        cout<<n<<' ';
        n++;
    }
    cout<<'\n';
    //以上會輸出「1 2 3 4 5 」，每次會先輸出n，再將n增加1，直到n變為6過後因為條件不符合就跳出迴圈
    n=20;
    while(n<10){
        cout<<"There will not be run.\n";
        n++;
    }
    //在while迴圈開始時也會進行條件的檢查，以上程式碼在這個時候便會跳出迴圈了，因此不輸出內容
    n=5;
    while(n--){
        cout<<"There will be run n times.\n";
    }
    //以上會輸出5行「There will be run n times.」
    //原理可以參考0-1章的「小技巧:變數操作完會丟出操作完的值」與本章的「小技巧:將其他型別的變數當作bool」
    //可以在以上迴圈中加入「cout<<n<<' ';」來幫助理解
}

另外控制迴圈還有「break;」與「continue;」兩個方法。
「break;」執行後會直接離開迴圈，「continue;」會直接重新開始迴圈，並且同樣會執行迴圈條件的檢查。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    int n=1;
    while(n<=5){
        if(n==3)break;
        cout<<n<<' ';
        n++;
    }
    cout<<'\n';
    //以上會輸出「1 2 」，當n變3後，因為條件仍符合，迴圈會繼續執行，但馬上會因為「break;」而跳出迴圈
    n=0;
    while(n<=5){
        n++;
        if(n%3==2)continue;
        cout<<n<<' ';
    }
    //以上會輸出「1 3 4 6」，在n為2、5時會執行到「continue;」而跳過後面的輸出
}

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    while(1){ //因1會當作true，所以此迴圈會一直執行
        //迴圈要執行的程式
        if(終止條件)break; //當終止條件成立後跳出迴圈，但請確保此條件會成立，否則會進入無限迴圈
    }
}

另一種常見的迴圈為for迴圈，語法為「for(初始化;條件;遞增式){程式碼}」，迴圈第一次執行前會先執行「初始化」的賦值或者宣告；接著每次迴圈前會先檢查「條件式」，為真的話執行「程式碼」，否則離開迴圈；而每次迴圈執行完則會執行「遞增式」，常見的作法是透過「++」、「+=」等等來改變變數。以下是for迴圈的例子。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    int n;
    cin>>n;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        cout<<i<<' ';
    }
    //輸入n後該程式碼會輸出由1到n
}

若覺得for迴圈的執行順序很複雜，可以用以下方式思考。
迴圈每次執行時，變數會從「初始化」的值開始，每次依照「遞增式」改變值，直到「條件」不符合，而過程中的每個值就是執行一次迴圈內的「程式碼」。
如此一來就可以輕易搞懂「for(int i=1;i<32;i*=2){...}」會如何運作了，i從1開始，每次乘2，直到i<32不符合，也就是i值會是1、2、4、8、16，迴圈共執行5次。

而for迴圈由於可以同時宣告變數並操控的特性，常用於配合陣列操作，如一次性讀入n個變數可以用「for(int i=0;i<n;i++)cin>>a[i];」或「for(int i=1;i<=n;i++)cin>>a[i];」，兩者分別是將n個數儲存在a[0]~a[n-1]跟a[1]~a[n]，建議養成使用前者從0編號的習慣，後續實作會方便一些。

而for迴圈一樣可以使用「break;」與「continue;」，基本上都跟while迴圈時使用得效果一樣，continue一樣會跳到開頭並進行遞增後再條件檢查。需要注意for迴圈初始化宣告的變數只能用在迴圈內。另外for迴圈的「初始化」、「條件」、「遞增式」皆可留空，而條件式留空時的效果與while(1)類似。

而迴圈是可以寫在另一個迴圈內的，稱作巢狀迴圈。
而其實執行時的順序跟原本的迴圈一樣，從外層迴圈開始跑，而當執行外層迴圈的程式碼到內層迴圈時，就進入內層迴圈的程式碼直到跳出內層的迴圈。
如此可以用來進行二維、多維陣列的存取，也可以進行一些需要兩兩對應甚至更複雜的重複操作，如以下的九九乘法表就是簡單的例子。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    for(int i=1;i<=9;i++){
        for(int j=1;j<=9;j++){
            cout<<i*j<<' ';
        }
        cout<<'\n';
    }
    //會輸出以下內容
    //1 2 3 4 5 6 7 8 9
    //2 4 6 8 10 12 14 16 18
    //3 6 9 12 15 18 21 24 27
    //4 8 12 16 20 24 28 32 36
    //5 10 15 20 25 30 35 40 45
    //(略)
    //9 18 27 36 45 54 63 72 81
}