选择结构

2.3.1 块IF构造

a) 块IF的组成和执行

块IF的一般形式可写成：

IF(逻辑表达式) THEN ← 块IF语句

块1 ← then块

ELSE

块2 ← else块

END IF

块IF语句不是一个单独语句。块IF语句、ELSE语句和ENDIF语句只能用在块IF中而不能单独使用，它们必须和块IF中其它语句联系起来共同起作用。可以说一个块IF是一个语句块(决不能只包括一个语句)，用来实现选择结构。但是，块IF可以不包含ELSE语句和else块。then块是当块IF语句中的逻辑表达式为真时执行的语句组。[e_231_01.f90]

块IF的执行步骤为：先执行块IF语句，求出逻辑表达式的值，如果此值为“真”，则将流程转到then块。执行then块中各个执行语句。执行完then块后跳过ELSE语句和else块，流程转到END IF语句处。如果逻辑表达式的值为“假”，则流程跳过then块，转到ELSE语句及else块。执行完else块以后流程转到END IF语句。END IF语句是块IF的“出口”，无论执行完then块或else块，流程都转到END IF语句，接着执行ENDIF语句之后的下一语句。END IF语句本身不进行什么操作，它是块IF的结束符号，用它标志块IF的范围(块IF语句开始，END IF结束)。

一个块IF中可完整地包含另一个(或多个)块IF，称为块IF的嵌套。注意嵌套时不能交叉。

b) ELSE IF语句

在块IF中，then块和else块还可以包含另一个块IF，即上面介绍的块IF的嵌套。如果嵌套的层次比较多，而每一个块IF又都要包含块IF语句、ELSE语句、ENDIF语句，程序就会冗长。而且每一层的嵌套都向右缩进，层次多时就会发生困难，无法再向右缩进了。

F77提供ELSE IF语句来处理“否则，如果……”的情况。其一般形式为：

IF(逻辑表达式1) THEN

… then 块

ELSE IF(逻辑表达式2) THEN

… else if 块

ELSE

… else 块

END IF

当处理多分支选择时，用数条ELSE IF语句往往比较方便，在程序中ELSE IF语句不必向右缩进，而连续用多个ELSE IF语句表示各个条件的选择。注意块IF语句必须有一个END IF语句与之对应。而ELSE IF语句不需END IF语句与之对应，它可以有与之配对的ELSE语句。

例：解。[e_231_02.f90]

c) 块IF构造

F90明确提出了块的概念。块是作为单元看待的一个可执行构造的序列，它可用于IF构造、CASE构造和DO构造中，对这三种构造都可命名(即标签)。块的规则为：1)如果一个块中包含一个可执行构造，那么它必须完整地被包含在该块中。2)禁止从块的外部转入块的内部，可以在块的内部进行控制转移，也可以从块内转移到块的外部。3)块是可以嵌套的。

IF构造的一般形式为：

[构造名:] IF(e₁) THEN

块1

[ELSE IF(e₂) THEN [构造名]

块2]

…

[ELSE IF(e_n) THEN [构造名]

块n]

[ELSE [构造名]

块n+1]

END IF [构造名]

其中e₁，…，e_n是逻辑表达式，指出各种条件。语句块是一组语句，内容是当e成立（e逻辑表达式值为真）时要执行的算法。IF构造的控制机制为：(1) 检查e₁真否。真，执行块1，绕过其它块，直接转出口语句END IF处出口；假，跳过块1，检查e₂真否。(2) e₂真，执行块2，而后直接转出口；假，跳过块2，检查e₃，以此类推；(3) 如果所有ELSE IF语句的e都是假，那么必须执行ELSE语句下的块n＋1。如果IF构造中没有ELSE语句，就什么也不执行，转出口。由此可见，执行IF构造，自上而下顺次检查每块前面的条件，满足条件的就执行该条件下面的块，执行完该块后立即转向出口。以后即使还有块满足条件（条件可以相交），也不予理睬。因此，一个IF构造中最多只执行一块，也可能一块也不执行。

例：输入实数x，求下面的三角波脉冲函数F(x)的值。[e_231_03.f90]

d) IF构造的缺省形式

在IF构造中，then块、else if块、else块都可以缺省。缺省有两种形式，一种是构造中出现该类语句，但后面没有算法语句块；一种是连该类语句一起省略。这两种情况使执行时可能结果不同，应按控制机理仔细分析。

只有then块

IF(e) THEN

块1

END IF

当e真，执行块1，e假，则不执行任何语句，此时IF构造相当于没有。

缺省else if块

如果连ELSE IF语句省去：

IF(e) THEN

块1

ELSE

块2

END IF

则e真执行块1，假执行块2。

如果保留ELSE IF语句，缺省下面块：

IF(e₁) THEN

块1

ELSEIF(e₂) THEN

ELSE

块2

END IF

则e₁真执行块1，e₁假、但e₂真时不作任何操作，转出口，e₁和e₂都假时，执行语句块2。

缺省else块

IF(e₁) THEN

块1

ELSEIF(e₂) THEN

块2

END IF

则e₁真执行块1，e₁假、但e₂真语句块2，e₁和e₂都假时不作任何操作。

缺省then块

IF THEN语句必须有，但后随的块可以缺省：

IF(e₁) THEN

ELSEIF(e₂) THEN

块2

ELSE

块n+1

END IF

则e₁真时，整个构造等于空设，什么也不执行。只有当e₁为假时，才会一块块检查下去。

e) IF构造的嵌套

IF构造的任一语句块中（then块、else if块、else块）都可以嵌入另一个构造，被嵌入的构造可以是另一IF构造，也可以是另一些形态、功能不同的构造，如CASE构造、DO构造，前提是必须把整个构造完整地嵌在IF构造的某一块中，不允许一部分嵌在一个块中，另一部分嵌在另一个块中，即被嵌入的任何构造不可跨越两块。

在IF构造嵌套时，为了清晰区分内层与外层构造，一般应对内、外层构造分别取名，并且内层构造要缩进几格（可用[Tab]键统一缩进）。

在某些场合IF构造嵌套是必需的，但嵌套过多，阅读时要一层层地记住前面各层的条件，容易出错，也不易维护，应尽量减少嵌套。办法是把条件分细，列成多句ELSE IF语句。

2.3.2 多重选择和CASE构造

a) 整型

F90增加了CASE构造，提供了从几个可选项中选取一个执行的手段，这是因为在某些多种条件的选择情况下使用IF构造显得比较繁琐，而使用CASE构造可是程序显得直观、简短。CASE构造控制和块IF构造类似，它也是用来编写分叉选择算法，也是根据条件区分作不同的算法，不同的是它只能把某个量分成若干个孤立的离散值，按不同值作不同处理。在处理复杂、多种交叉的条件时不像IF构造方便，但更为简明。其一般形式为：

[构造名:] SELECT CASE(case表达式)

CASE(case选择符) [构造名]

块

[CASE DEFAULT [构造名]

块]

END SELECT [构造名]

其中，case表达式是整型、字符型或逻辑型表达式，不能是实型和复型表达式。SELECT CASE是入口语句，END SELECT是出口语句。case选择符是case值范围表，它有以下四种形式：

(值表) 表示等于该值，各值之间用逗号分开

(下界:) 表示大于或等于该值

(:上界) 表示小于或等于该值

(下界: 上界) 表示在这两个值之间(包括等于)

上面的四种表示方法可以混用，如CASE(2:5,9)等价于CASE(2,3,4,5,9)。

CASE DEFAULT语句是可选的，当case表达式的值在case值范围以外时，执行CASE DEFAULT语句后面的块。CASE构造的执行顺序是：先计算case表达式的值，当它落在值范围内，则执行其后的块。注意，CASE语句是一条单独的语句。

例：错误语句 CASE(0:59) PRINT*,"不及格"

正确写法 CASE(0:59)；PRINT*,"不及格"

例：统计学生考试成绩：100分为满分，85分以上为优，70－84为良，60－69为及格，59分以下不及格。[e_232_01.f90]

CASE构造的规则是：1) CASE DEFAULT语句最多只能有一句；2) case值必须与表达式的类型相同；3) 给定CASE构造中的case值范围不能有重叠；5) CASE块可以是空的，也可以包含其它块，其嵌套形式与块IF相同。

程序执行时，CASE构造的控制机制是：(1)控制进入CASE构造后，先计算情况表达式的值；(2)如果第一个CASE语句选择符值与情况表达式值相等则执行语句块1，转出口；(3)如第一个选择符值不为情况表达式的值，再查下一个CASE语句的选择符值，满足执行语句块2，转出口，不满足再查下一个CASE语句的选择符值，直至全部情况选择符值都检查完；(4)如果全部情况选择符值都不符情况表达式的值，且又有CASE DEFAULT语句，则执行该语句后的DEFAULT块，否则直接转出口。

例：块IF包含CASE块。(有无错？)

if_construct: if(a.gt.0) then

case_construct_b: select case (b)

case(:0)

……

case(0:)

……

end select case_construct_b

else

case_construct_c: select case (c)

case(:0)

……

case(0:)

……

end select case_construct_c

end if if_construct

b) 字符型

设要编一程序，把学生按专业划分以便检索，专业分为天体物理、应用物理、理论物理三种，把每个专业应修的课程依次编成语句块1、块2、块3，构造名为DEPARTMENT_22_MAJOR，专业变量名为MAJOR，则CASE构造为：

DEPARTMENT_22_MAJOR: SELECT CASE(MAJOR)

CASE(‘Astronomical Physics’)

语句块1

CASE(‘Applied Physics’)

语句块2

CASE(‘Theoretical Physics’)

语句块3

END SELECT DEPARTMENT_22_MAJOR

则当变量MAJOR取值为‘Applied Physics’时，执行语句块2（例如它的功能是打印出学生专业课程成绩），如此等等。

例：字符型选择。[e_232_02.f90]

c) 逻辑型

当case表达式为逻辑表达式时，CASE语句中的情况选择符也要取逻辑值：真或假。由于它不可能取多于两个的值，因此在逻辑型的情况选择符内不允许写成一个值域范围（即始值:终值形式）。

设有一个关系表达式X>=3，当成立时打印‘YES’，否则打印印‘NO’。CASE构造为：

SELECT CASE(X>=3)

CASE(.TRUE.)

PRINT *,‘YES’

CASE(.FALSE.)

PRINT *,‘NO’

END SELECT

【作业】

[2.1] 用IF语句编写下面功能程序：

(1) 读入a,b，若a>b，则置X=1.23，否则置X=32.1，打印X值；

(2) 读入a,b,c,d，若a+b>c+d，则X=1.1，若a+b=c，则X=0.0，若a+b<c+d，则X=-1.1，输出X值；

(3) 读入S与S1，如|S-S1|≤10^-7，则置S为S1。

[2.2] 用IF构造嵌套方法编程：读入X，分三种情况求得Z值，当X<0时，Z=-100；当X=0时，又分三种情况（y<0，则Z=sinX；y=0，则Z=0；y>0，则Z=cosX）；当X>0时，Z=100，打印Z值。

[2.3] 读入一个整型变量N的值，用CASE构造编程，若N＝1、2、3、5，则Y＝X；N＝4、8，则Y＝X²；N＝6、7，则Y＝X³，其它情况则Y=0，打印Y值。

[2.4] 设变量color_light是字符型变量，表示灯光色彩，编一CASE构造，当该变量值是红色(RED)则打印STOP字样。当变量值是黄色(YELLOW)，打印WAIT字样，当值是绿色(GREEN)打印CROSS字样。