C语言系列2——C语言中的运算符与表达式

写在开始

在学习C语言编程过程中，理解运算符与表达式是至关重要的基础知识。本文将介绍C语言中的算术、关系和逻辑运算符，以及运算符的优先级与结合性，同时提供表达式的构建与计算实例。

1. 算术运算符与表达式

在C语言中，算术运算符用于执行基本的数学运算。常见的算术运算符包括：

• 加法运算符（+）：用于将两个数相加。
• 减法运算符（-）：用于将一个数减去另一个数。
• 乘法运算符（*）：用于将两个数相乘。
• 除法运算符（/）：用于将一个数除以另一个数，结果为商。
• 求余运算符（%）：用于求两个数相除的余数。

算术表达式由运算符和操作数组成。操作数可以是变量、常量或表达式。在表达式中，算术运算符遵循特定的优先级和结合性规则。

例如，下面是一些算术表达式的示例：

int a = 10;
int b = 20;
int sum = a + b;        // 加法运算，结果为30
int difference = a - b; // 减法运算，结果为-10
int product = a * b;    // 乘法运算，结果为200
int quotient = a / b;   // 除法运算，结果为0（整数除法，结果被截断为整数）
int remainder = a % b;  // 求余运算，结果为10

需要注意的是，在C语言中除法运算符（/）执行的是整数除法。如果操作数都是整数，则结果也会被截断为整数，小数部分将被舍弃。如果希望得到浮点数的结果，可以将操作数之一或两者都转换为浮点数。

2. 关系运算符与逻辑运算符

关系运算符用于比较两个值之间的关系，返回真（1）或假（0）。常见的关系运算符包括：

• 等于（==）：用于判断两个值是否相等。
• 不等于（!=）：用于判断两个值是否不相等。
• 大于（>）：用于判断一个值是否大于另一个值。
• 小于（<）：用于判断一个值是否小于另一个值。
• 大于等于（>=）：用于判断一个值是否大于或等于另一个值。
• 小于等于（<=）：用于判断一个值是否小于或等于另一个值。

逻辑运算符用于在表达式中组合多个条件，并返回真（1）或假（0）。常见的逻辑运算符包括：

• 逻辑与（&&）：当所有条件都为真时，结果为真。
• 逻辑或（||）：当至少一个条件为真时，结果为真。
• 逻辑非（!）：用于取反，将真变为假，假变为真。

例如，下面是一些关系和逻辑表达式的示例：

int x = 10;
int y = 20;
int z = 30;

// 关系表达式
int result1 = x > y;    // 结果为假（0）
int result2 = x == y;   // 结果为假（0）

// 逻辑表达式
int result3 = (x < y) && (y < z);   // 结果为真（1）
int result4 = (x < y) || (y > z);   // 结果为真（1）

关系和逻辑运算符通常与条件语句（如if语句）一起使用，用于控制程序的流程和逻辑。通过适当组合关系和逻辑运算符，可以构建复杂的条件判断和逻辑操作，实现更灵活的程序功能。

3. 运算符优先级与结合性

在C语言中，每个运算符都有一个优先级，用于确定表达式中运算符的执行顺序。如果表达式中有多个运算符，优先级高的运算符将先于优先级低的运算符执行。此外，如果存在相同优先级的运算符，则根据结合性确定执行顺序，结合性有左结合、右结合和无结合。

常见的运算符优先级由高到低为：

1. 括号（()）
2. 单目运算符（例如：++、–、!）
3. 乘除法运算符（*、/、%）
4. 加减法运算符（+、-）
5. 关系运算符（>、<、==、!=）
6. 逻辑与运算符（&&）
7. 逻辑或运算符（||）
8. 赋值运算符（=）

运算符优先级决定了表达式中各个运算符的执行顺序。例如，在表达式 a + b * c 中，乘法运算符的优先级比加法运算符高，所以会先执行乘法运算，然后再执行加法运算。

结合性则决定了具有相同优先级的运算符在没有括号的情况下是如何组合的。例如，加法和乘法运算符都是左结合的，所以在表达式 a + b + c 中，先计算 a + b，然后再与 c 相加。

4. 实例练习题目

4.1 题目介绍

1. 计算两个数的平均值

   • 编写一个程序，接收用户输入的两个数，然后计算它们的平均值，并将结果输出到屏幕上。

2. 判断一个数是否为偶数

   • 编写一个程序，接收用户输入的一个整数，然后判断该数是否为偶数，并将判断结果输出到屏幕上。

3. 求解二元一次方程

   • 编写一个程序，接收用户输入的三个整数a、b、c（其中a和b不为0），然后求解二元一次方程ax + by = c的解，并将结果输出到屏幕上。

4. 判断一个年份是否为闰年

   • 编写一个程序，接收用户输入的一个年份，然后判断该年份是否为闰年，并将判断结果输出到屏幕上。

4.2 参考答案

计算两个数的平均值

#include 

int main() {
    int num1, num2;
    float average;

    // 获取用户输入的两个数
    printf("请输入两个数：");
    scanf("%d %d", &num1, &num2);

    // 计算平均值
    average = (num1 + num2) / 2.0;

    // 输出结果
    printf("两个数的平均值为：%.2f\n", average);

    return 0;
}

判断一个数是否为偶数

#include 

int main() {
    int num;

    // 获取用户输入的整数
    printf("请输入一个整数：");
    scanf("%d", &num);

    // 判断是否为偶数
    if (num % 2 == 0) {
        printf("%d 是偶数。\n", num);
    } else {
        printf("%d 不是偶数。\n", num);
    }

    return 0;
}

求解二元一次方程

#include 

int main() {
    int a, b, c;
    float x, y;

    // 获取用户输入的系数
    printf("请输入二元一次方程的系数（a、b、c）：");
    scanf("%d %d %d", &a, &b, &c);

    // 求解方程
    x = (float)(c - b) / a;
    y = (float)(c - a) / b;

    // 输出结果
    printf("方程的解为：x = %.2f, y = %.2f\n", x, y);

    return 0;
}

判断一个年份是否为闰年

#include 

int main() {
    int year;

    // 获取用户输入的年份
    printf("请输入一个年份：");
    scanf("%d", &year);

    // 判断是否为闰年
    if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0) {
        printf("%d 年是闰年。\n", year);
    } else {
        printf("%d 年不是闰年。\n", year);
    }

    return 0;
}

写在最后

通过本文的介绍，读者可以更好地理解C语言中运算符与表达式的概念及其在程序设计中的应用。为了巩固所学知识，建议读者进行相关的实例练习，并深入了解不同运算符在表达式中的运用方式