C語言 switch 字元統計實作解析

程式目的

讀取標準輸入直到 EOF，統計數字（0-9）、空白字元（空格、Tab、換行）與其他字元的出現次數，展示 switch 多標籤落入與陣列索引映射技巧。

完整原始碼

#include <stdio.h>

void countChars(void);

int main(void) {
    countChars();
    return 0;
}

void countChars(void) {
    int c, i;
    int nWhite = 0, nOther = 0;
    int nDigit[10] = {0};  // 初始化為 0

    while ((c = getchar()) != EOF) {
        switch (c) {
            case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
            case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
                // 字元 '0'~'9' 連續編碼，c - '0' 即為對應索引
                nDigit[c - '0']++;
                break;

            case ' ': case '\t': case '\n':
                nWhite++;
                break;

            default:
                nOther++;
                break;
        }
    }

    printf("digits =");
    for (i = 0; i < 10; i++)
        printf(" %d", nDigit[i]);
    printf(", white space = %d, other = %d\n", nWhite, nOther);
}

核心技巧解析

1. 多標籤共用 case（Fall-through 設計）

case '0': case '1': ... case '9':
    nDigit[c - '0']++;
    break;

十個 case 連寫，無 break，執行同一區塊。這是 switch 的標準用法，等同 if (c >= '0' && c <= '9') 但編譯器常優化為跳躍表，效率極高。

2. 字元轉索引：c - '0'

ASCII 中 '0'~'9' 碼位連續，'0'=48, '1'=49...，故 c - '0' 直接得到 0~9，作為陣列索引，避免 if-else 鏈，也是簡易雜湊/計數排序的雛形（犧牲空間換時間）。

3. 空白字元合併判斷

case ' ': case '\t': case '\n':
    nWhite++;

同理合併三種常見空白字元。

4. default 捕獲其餘字元

任何不屬於上述類別的字元（標點、字母、控制碼等）皆計入 nOther。

執行範例

$ ./a.out
Hello World 123
^D
digits = 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0, white space = 2, other = 10

（輸入結束：Linux/Mac 按 Ctrl+D，Windows 按 Ctrl+Z）

擴充應用

• 詞頻統計：將 nDigit[10] 擴充為 int freq[256]，freq[(unsigned char)c]++ 即可統計所有 ASCII 字元頻率。
• 去重過濾：利用陣列記錄「是否出現過」，if (!seen[c]) { seen[c]=1; output(c); }，O(n) 時間去重，無需排序。
• 狀態機解析：switch 配合狀態變數，可實作簡易詞法分析器（如識別數字、識別字、運算子）。

常見錯誤提醒

1. 忘記 break：導致非預期落入下一 case。
2. char 有號問題：c - '0' 若 char 為 signed 且輸入非 ASCII 可能產生負索引，建議用 int c 接收 getchar() 回傳值，並轉 unsigned char 索引。
3. 未處理 EOF：getchar() 回傳 int，必須用 int c 接收，否則 EOF（通常為 -1）會被截斷導致無限迴圈。

總結

此程式雖小，卻展示了 switch 多標籤、字元算術索引、計數陣列三大經典技法，是 C 語言字元處理與統計類問題的範本寫法。