Flow Control

Flow Control是用來控制程式執行的順序。原則上可分為if...else, switch, loop(while & for)等等，以下會逐一介紹。

if...else

if...else用來判斷部分程式碼是否要執行，輸入參數為bool。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int main()
	{
		int x = 10;
		if(x > 1){
			cout << "x > 1" <<endl;
		}
		return 0;
	}

if可以單獨使用，else必須搭配if使用，並不能單獨使用。else沒有輸入參數，其執行時機為if參數為false時。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int main()
	{
		int x = 0;
		if(x > 1){
			cout << "x > 1" << endl;
		}else{
			cout << "x <= 1" << endl;
		}
		return 0;
	}

若需要判斷多個條件。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int main()
	{
		double weight;
		double height;
		cout << "Please input your weight(kg)" << endl;
		cin >> weight;
		cout << "Please input your height(m)" << endl;
		cin >> height;
		double bmi = weight/height/height;

		if(bmi < 18.5){
			cout << "Your bmi = " << bmi << "\nYou are too thin." << endl;
		}else if(bmi >= 18.5 && bmi <23.9){
			cout << "Your bmi = " << bmi << "\nYou are in good shape." << endl;
		}else if(bmi >= 23.9 && bmi <27.9){
			cout << "Your bmi = " << bmi << "\nYou are over-weighted." << endl;
		}else{
			cout << "Your bmi = " << bmi << "\nYou are obese." << endl;
		}

		return 0;
	}

若是程式碼很短的判斷，可以使用?符號，e.g.

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int main()
	{
		int number;
		string s;
		cout << "Please input a number:" << endl;
		cin >> number;
		s = (number > 10)? ">10":"<10";
		cout << s << endl;
	}

:之前為true的情況，之後為false的情況。

switch

switch類似if...else，也是用來判斷部分程式碼是否要執行。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int main()
	{
		int choice;
		cout << "Please input your choice(1-3)" << endl;
		cin >> choice;

		switch(choice){
			case 1:
				cout << "You chose 1" << endl;
				break;
			case 2:
				cout << "You chose 2" << endl;
				break;
			case 3:
				cout << "You chose 3" << endl;
				break;
			default:
				cout << "You chose other numbers(" << choice << ")" << endl;
		} // switch

		return 0;
	}

每一個case後須有關鍵字break;表示結束並跳出switch。
default是optional，可用可不用，若使用則在前面沒有case符合時執行(類似else)。
switch的參數為常數表示式，若要判斷範圍需使用if ... else。

while loop

while loop使用關鍵字while，其意義就是讓部分程式碼在輸入參數為true的情況下重複執行。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int main()
	{
		int number;
		cout << "Please input a positive integer..." << endl;
		cin >> number;
		int sum = 0;
		int index = 1;
		while(index <= number){
			sum = sum + index;
			index++;
		}
		cout << "The sum of 1+2+...+" << number << " = " << sum << endl;
		return 0;
	}

使用while loop需有三要件 >> 初始值(index = 1)，結束條件(index <= number)，步輻(index++)。e.g. 若是要計算兩數之間的數字和，可讓index等於較小之數。若是要計算小於某數的奇數和，可直接使用index += 2;。
do-while loop原則上就是while loop，在使用while loop時，可能一開始的輸入引數便是false，此時while內的程式碼完全不會被執行。而do-while可以讓程式碼至少執行一次。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int main()
	{
		int snumber;
		int bnumber;
		cout << "Please input a smaller positive integer..." << endl;
		cin >> snumber;
		cout << "Please input a bigger positive integer..." << endl;
		cin >> bnumber;
		int sum = 0;
		int index = snumber;

		do{
			if(snumber < 0 || bnumber < 0 || snumber > bnumber){
				cout << "The numbers you inputed are invalid, please try again." << endl;
				break;
			}
			sum = sum + index;
			index++;
		}while(index <= bnumber); // 此處須有分號

		cout << "The sum of " << snumber << " + ... + " << bnumber << " = " << sum << endl;
		return 0;
	}

需注意在do-while之後必須加上分號。

for loop

for loop的作用與while loop相同，只是for loop將上述的三要件直接定義在輸入引數內。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int main()
	{
		int snumber;
		int bnumber;
		cout << "Please input a smaller positive integer..." << endl;
		cin >> snumber;
		cout << "Please input a bigger positive integer..." << endl;
		cin >> bnumber;
		int sum = 0;

		for(int i = snumber; i <= bnumber; i++){
			sum = sum + i;
		}

		cout << "The sum of " << snumber << " + ... + " << bnumber << " = " << sum << endl;
		return 0;
	}

for loop的三條件中使用分號(;)，表示是三個句子(initilization, condition, increase)。所以也可以這樣使用。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int main()
	{
		int snumber;
		int bnumber;
		cout << "Please input a smaller positive integer..." << endl;
		cin >> snumber;
		cout << "Please input a bigger positive integer..." << endl;
		cin >> bnumber;

		for(int i = snumber, j = bnumber; i < j; i++, j--){
			cout << i << "\t" << j << "\t" << i+j << endl;
		}

		return 0;
	}

粗略的說，for loop用在執行次數已知的情況，而while loop可用在執行次數未知的情況。。

break, continue, goto

break, continue, goto這三個關鍵字可以控制程式的執行流程，break在之前提過，若在loop內，則是終止loop，而continue則是跳回loop開始處，goto則是跳到程式的某一位置。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int main()
	{
		int number;
		cout << "Please input a positive integer: " << endl;
		cin >> number;
		int sum = 0;
		for(int i = 0; i < number; i++) {
			if(i == 100)
				break;
			else if(i%2 == 0)
				continue;
			else
				sum = sum + i;
		}
		cout << "sum = " << sum << endl;
		return 0;
	}

這個程式計算小於某數的奇數和，最多計算到99。若是在一開始就強迫輸入必須小於100，可使用goto。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int main()
	{
		int number;
		label_a:
		cout << "Please input a positive integer: " << endl;
		cin >> number;
		if(number > 100){
			cout << "Number has to be less than 100, please try again." << endl;
			goto label_a;
		}//if

		int sum = 0;
		for(int i = 0; i < number; i++) {
			if(i == 100)
				break;
			else if(i%2 == 0)
				continue;
			else
				sum = sum + i;
		}//for
		cout << "sum = " << sum << endl;
		return 0;
	}

goto label會跳回到label處繼續執行。。

function

function是一段獨立的程式碼，當被呼叫(call)時執行，其好處是可將程式碼分為小片段，易於偵錯，且可重複使用。

以下為一個最簡單的函數，void表示沒有傳回值。在另一個函數(main)中呼叫f1()，便會執行f1()的程式內容。請注意main必須傳回int，不能使用void。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	void f1(){
		cout << "Execute Function 1" << endl;
	}

	int main()
	{
		f1();
		return 0;
	}

函數必須置於main()之前。。

若是要取得計算後的數值，需要使用關鍵字return傳回，傳回的資料型態(double)需與設計(double)相符。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	void f1(){
		cout << "Execute Function 1" << endl;
	}

	double square(double x){
		return x*x;
	}

	int main()
	{
		f1();
		double d;
		cout << "Please input a number:" << endl;
		cin >> d;
		cout << "The square of " << d << " is " << square(d) << endl;
		return 0;
	}

命名函數時也要遵循之前的命名規則，最好是有意義的字。。

若是輸入的引數超過一個，則使用逗點(,)分開。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int addition(int a, int b = 2){
		return a+b;
	}

	int main()
	{
		int a, b;
		cout << "Please input a number:" << endl;
		cin >> a;
		cout << "Please input another number:" << endl;
		cin >> b;
		cout << "The addition of " << a << " and " << b << " are " << addition(a,b) << endl;
		return 0;
	}

在函數addition的argument內，b=2的意思是b的初始值為2，也就是說可以這個形式呼叫函數addition(a)，此時b=2。
須注意有初始值的變數需置於沒有初始值的變數之後，也就是說(int a = 2, int b)是不行的，原因是因為若是我們呼叫addition(10)，程式無法判斷10是要指派給a還是b。

上面的例子傳入到函數的引數都是傳值，若是要傳址(也就是兩者使用同一塊記憶體)，可使用&符號。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int addition(int& a, int& b){
		a = a*a;
		b = b*b;
		return a+b;
	}

	int main()
	{
		int a, b;
		cout << "Please input a number:" << endl;
		cin >> a;
		cout << "Please input another number:" << endl;
		cin >> b;
		cout << "a = " << a << "\tb = " << b << endl;
		cout << "The addition of " << a << " and " << b << " are " << addition(a,b) << endl;
		cout << "NOW a = " << a << "\tb = " << b << endl;
		return 0;
	}

此例中兩個函數間的a,b指的是同樣的變數，之前的例子中兩個函數間的a,b為不同變數，只是值相同。。

當傳入的參數是int時，傳值跟傳址效率並不會差別太大，因為僅copy一個值，若傳入的是較大的物件，則傳址會較為經濟。若是不希望傳入的變數在函數內被改變，則可以修飾變數為const。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	string fullName(const string& a, const string& b){
		return a+" "+b;
	}

	int main()
	{
		string firstname, surname;
		cout << "Please input your first name:" << endl;
		cin >> firstname;
		cout << "Please input your surname:" << endl;
		cin >> surname;
		cout << "Hi, " << fullName(firstname,surname) << endl;
		cout << "NOW firstname = " << firstname << "\tsurname = " << surname << endl;
		return 0;
	}

此例中在函數fullNmae內，不可修改a,b的值。。

之前提到函數必須放在main()之前才能被使用，但若是先行宣告，則可以放在main()之後。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int addition(int a, int b);

	int main()
	{
		int a, b;
		cout << "Please input a number:" << endl;
		cin >> a;
		cout << "Please input another number:" << endl;
		cin >> b;
		cout << "The addition of " << a << " and " << b << " are " << addition(a, b) << endl;
		return 0;
	}

	int addition(int a, int b){
		return a+b;
	}

使用recursive方法來設計函數，表示函數會自己呼叫自己，以下是fibonacci sequence的函數設計。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	/*
	 * Fibonacci sequence: 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, ...
	 * The index of first number(0) is 0, second number is 1......
	 */

	int fibonacci(int n){
		if(n==0)
			return 0;
		else if(n==1)
			return 1;
		else
			return fibonacci(n-1)+fibonacci(n-2);
	}

	int main()
	{
		int a;
		cout << "Please input a number:" << endl;
		cin >> a;
		cout << "The " << a << "-th number of Fibonacci sequence is " << fibonacci(a) << endl;
		for(int i = 0; i <= a; i++){
			cout << fibonacci(i) << endl;
		}
		return 0;
	}

原則上同一個程式內不可以有同名的函數，但是可以overloaded，Overloaded的意思是相同程式名，但是參數(argument)不同。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int minimum(int& a, int& b){
		if (a <= b)
			return a;
		else
			return b;
	}
	int minimum(int& a, int& b, int& c){
		if(c < minimum(a,b))
			return c;
		else
			return minimum(a,b);
	}

	int main()
	{
		int a, b, c;
		cout << "Please input a number:" << endl;
		cin >> a;
		cout << "Please input another number:" << endl;
		cin >> b;
		cout << "Please input another number:" << endl;
		cin >> c;
		cout << "The minimum of a,b is " << minimum(a,b) << endl;
		cout << "The minimum of a,b,c is " << minimum(a,b,c) << endl;

		return 0;
	}

若是相同的計算但是不同的輸出入，可以使用template。

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>
T sum (T a, T b){
    T result = a+b;
    return result;
}

int main()
{
    cout << sum<int>(5,6) << "\t" << sum<double>(5.5, 6.6) << endl;
    return 0;
}

這樣設計時，無論要輸出int或double皆可，不需要設計兩個函數。。
使用時用sum(5,6)，其實這個情況可以省略。不過若是沒寫型態，使用sum(5,6.1)便會出現錯誤，此時需用sum(5,6.1)。

變數宣告的位置與其可使用的範圍有關，e.g.。

	#include <iostream>

	using namespace std;

	int m = 10; // global variable
	namespace ns1{
		int m = 20; // variable in ns1
	}

	namespace ns2{
		double k = 10.555; // variable in ns2
	}

	template <class T>
	T multi_1(T m){
		T result = m*ns1::m;
		return result;
	}

	template <class T>
	T multi_2(T a){
		T result = a*m;
		return result;
	}

	int main()
	{
		int m = 5; // local variable
		cout << multi_1(m) << "\t" << multi_2(m) << "\t" << multi_2(ns1::m) << endl;
		using namespace ns2;//using ns2::k;
		cout << multi_1(k) << "\t" << multi_2(k) << endl;
		return 0;
	}

上例中，最上方的m是golbal variable，整個程式內皆可使用。main()內定義的m為local variable，僅在main()內使用，但在main()內使用的m指的是local variable。
namespace是一個命名空間，欲使用需用using namespace ns2或專指其中單一變數，e.g. ns2::k。

只在此山中，雲深不知處

聽首歌

Flow Control

if...else

switch

while loop

for loop

break, continue, goto

function