Для написания программы не достаточно знать только язык программирования. Необходимо понимать и полную конструкцию всего написанного для того, чтобы все в итоге работало верно. Сегодня будет рассмотрено понятие оператора условного и его действия в программировании. Кроме этого, будет полезна информация и о ветвлении кодов, для которых работает оператор.
Определение.
Итак, оператор условный представляет собой основу конструкции всего языка программирования. Именно он дает возможность выполняться определенным указанным командам. Правда для этого необходимы условия истинности или прямая команда от пользователя.
Область применения.
Данное определение применяется при существовании определенных условий для выполнения команд или команды. Бывают случаи применения с ветвлением. Такое направление делится на три основные конструкции, которые применимы в программировании.
Условный переход.
Оператор условного перехода действует по принципу выбора направления в зависимости от истинности условия. Так, если в программе прописано несколько вариантов решения, именно оператор будет делать выбор, по какому направлению пойти далее. Возврата назад не предусмотрено. Истинность логического выражения проверяется наличием в коде условий, указанных после слова if. Именно она чаще всего используется в различных языках, обозначая правильность выбора. Если первое указанное условие не будет подходить для совершения задачи, код будет проверять все последующие указания последовательно, каскадом. Данный процесс довольно не прост, поэтому стоит разобрать его более подробно.
Формы условных операторов.
Существует всего три формы такого плана. Разберем работу каждой, итак, самый элементарный это оператор с одной ветвью. Он представляет собой команду if, после которой указываются условия для выполнения, затем then, после которого прописываются команды, которые нужно выполнить, и в завершение end, указывающий на конец кода. Чтобы команда прошла весь путь от начала и до конца, сначала машина проверяет соответствие условий, прописанных в начале кода и если они подходят, то начинается выполнение второй части с выполнением команд до того момента, как машина подойдет к концу, обозначенному end. Бывают ассемблеры, в которых вообще не указывается конечное слово, в них следует осторожно прописывать все команды, избегая лишнего. Также такая форма написания может быть и единственной доступной.
Более сложный вариант, это оператор с двумя ветвями программирования. Такой код выглядит следующим образом: слово if, затем условия выполнения, после этого слово then и команда для выполнения, теперь пишется else и другая команда, если первая не подойдет, а после всего этого end. Это решение применяется для выполнения программы в любом случае. То есть, если первое условие не подойдет и первая команда не будет выполнена, то программа автоматически исполнит вторую. Такой ход более эффективен, по сравнению с первым.
Третий вариант развития, это указание нескольких условий. Он представляет собой написание if с определением условий, затем then и необходимую команду, после этого else if другое условие, в случае когда первое не подойдет и then команда для выполнения при втором условии, else if и указывается еще одно условие с выполнением команды после слова then, можно писать и еще, а когда все необходимые условия заканчиваются, пользователь указывает просто else с условием, когда ни один из перечисленных вариантов не подойдет и выполнение команды, после чего закрывается словом end.
В общем, оператор имеет множество конструкций, и все они выполняются строго последовательно. Всегда начиная с первой команды.
На примере языка «Паскаль».
Чтобы разобрать условный оператор наиболее понятно, следует сделать это с помощью самого популярного языка программирования. В нем он может быть простым и сложным. Простой обозначается символами типа =, <, > и так далее, а сложный представляет собой написание if а>=у then ор:=Sqr(а-у) else write, где вводятся недопустимые показатели.
Понятие переключателя.
Переключатель это определенная команда, которая выполняется при условии заданных параметров. Он работает при наличии как минимум двух ветвей, но задает выполнение только одной. Условиями в прописанных параметрах он и переключает выполнение определенной ветви самостоятельно. Некоторые языки, пользуясь такими параметрами, могут проводить аналогию с текстами. Отличается такая команда от вышеописанных тем, что возвращается тип или целое значение, а не логическое.
Развитие оператора.
Изначально условный оператор представлял собой команду, которая и определяла дальнейший переход на нужную метку. Команда была выражением, которое определялось как селектор и осуществляла возврат целого значения и условия перехода. При ее выполнении, происходило вычисление номера метки из всего списка и машина обращалась именно на вычисление указанного направления. Такую конструкцию можно встретить и до сих пор, например, в «Бэйсике» и «Фортране». Несмотря на то, что многие уже используют другую конструкцию для вычислений, эта все еще эффективна.
Современная модель написания условного оператора сложнее предыдущей и, соответственно, немного длительнее во времени вычисления. Она представляет собой последовательное указание массива команд с необходимыми адресами. Безусловный переход от одного к другому обеспечивает независимость времени вычисления от количества указанных меток.
Переключатель в современных языках также может представлять собой таблицу перехода. Состоит таблица из команд, перемещающих внимание машины на указанные фрагменты. Определяется команда написанием case или swithc, а в некоторых случаях и обоих слов сразу.
Логика вычислений условных выражений.
Влияние на исполнение логического выражения оказывает логика, принятая в каждом из случаев. Можно выделить два направления – полное и неполное. Первое проводит расчет всех заданных параметров и после этого И. Второе считает все параметры отдельно и при указании «истина» задействует следующую команду. Работает при ИЛИ.
x = 2 print(x == 2) #True print(x == 3) #False print(x
Допустим мы хотим по данному числу x определить его абсолютную величину (модуль). Программа должна напечатать значение переменной x, если x>0 или же величину -x в противном случае. Линейная структура программы нарушается: в зависимости от справедливости условия x>0 должна быть выведена одна или другая величина. Соответствующий фрагмент программы на Питоне имеет вид (Попробуйте сами. Нажмите кнопку RUN ) Можно изменить значение переменной х и увидеть что вывод программы всегда будет положительным числом:
x = -7 if x > 0: print(x) else: print(-x)
В этой программе используется условная инструкция if (если ). После слова if указывается проверяемое условие (x > 0 ), завершающееся двоеточием. После этого идет блок (последовательность) инструкций, который будет выполнен, если условие истинно (верно), в нашем примере это вывод на экран величины x. Затем идет слово else (иначе), также завершающееся двоеточием, и блок инструкций, который будет выполнен, если проверяемое условие неверно (ложно), в данном случае будет выведено значение -x.
Этот фрагмент кода на Python интуитивно понятен каждому, кто помнит, что if по-английски значит "если", а else - "иначе". Оператор ветвления имеет в данном случае две части, операторы каждой из которых записываются с отступом вправо относительно оператора ветвления. Более общий случай - оператор выбора - можно записать с помощью следующего синтаксиса :
If Условие:
Блок инструкций 1
else:
Блок инструкций 2
Блок инструкций 1 будет выполнен, если Условие истинно . Если Условие ложно , будет выполнен Блок инструкций 2.
В условной инструкции может отсутствовать слово else и последующий блок. Такая инструкция называется неполным ветвлением. Например, если дано число x и мы хотим заменить его на абсолютную величину x, то это можно сделать следующим образом:
| 1 2 3 | if x < 0 : x = -x print (x) |
В этом примере переменной x будет присвоено значение -x, но только в том случае, когда x<0. А вот инструкция print(x) будет выполнена всегда, независимо от проверяемого условия.
Напомню еще раз (так как это очень важно для языка Python) для выделения блока инструкций, относящихся к инструкции if или else в языке Питон используются отступы. Все инструкции, которые относятся к одному блоку, должны иметь равную величину отступа, то есть одинаковое число пробелов в начале строки. Рекомендуется использовать отступ в 4 пробела и не рекомедуется использовать в качестве отступа символ табуляции.
Это одно из существенных отличий синтаксиса Питона от синтаксиса большинства языков, в которых блоки выделяются специальными словами, например, нц... кц в Кумире, begin... end в Паскале или {фигурными} скобками в Си.
Логические операторы
Иногда нужно проверить одновременно не одно, а несколько условий. Например, проверить, является ли данное число четным можно при помощи условия (n % 2 == 0) (остаток от деления n на 2 равен 0), а если необходимо проверить, что два данных целых числа n и m являются четными, необходимо проверить справедливость обоих условий: n % 2 == 0 и m % 2 == 0, для чего их необходимо объединить при помощи оператора and (логическое И): n % 2 == 0 and m % 2 == 0.
В Питоне существуют стандартные логические операторы: логическое И, логическое ИЛИ, логическое отрицание (НЕ).
Логическое И является бинарным оператором (то есть оператором с двумя операндами: левым и правым) и имеет вид and . Оператор and возвращает True тогда и только тогда, когда оба его операнда имеют значение True.
Логическое ИЛИ является бинарным оператором и возвращает True тогда и только тогда, когда хотя бы один операнд равен True. Оператор “логическое ИЛИ” имеет вид or .
Логическое НЕ (отрицание) является унарным (то есть с одним операндом) оператором и имеет вид not , за которым следует единственный операнд. Логическое НЕ возвращает True, если операнд равен False и наоборот.
Пример. Проверим, что хотя бы одно из чисел a или b оканчивается на 0:
if a % 10 == 0 or b % 10 == 0:
Проверим, что число a — положительное, а b — неотрицательное:
if a > 0 and not (b < 0):
Или можно вместо not (b < 0) записать (b >= 0).
Инструкция множественного ветвления
Иногда нужно выбирать не из двух альтернативных путей выполнения, а из нескольких, например, в зависимости от того, является ли некоторая величина положительной, отрицательной или равной нулю следует выполнить одно из трех действий. В этом случае можно использовать инструкцию множественного ветвления. Пример использования инструкции множественного ветвления:
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | x=2 if x==1 : print "один" elif x==2 : print "два" elif x==3 : print "три" else : print "другое число" |
В множественном ветвлении должна быть одна инструкция if с последующим блоком, одна или несколько инструкций elif с последующими блоками и, возможно, инструкция else с последующим блоком. Все условия проверяются одно за другим и будет выполнен блок инструкций, который следует за условием, значение которого будет истинно. Если истинными окажутся несколько условий, то выполнится только тот блок инструкций, который следует после первого из этих условий (а остальные условия даже не будут проверяться). Если же все условия будут ложны, то выполнится else -блок, если он есть.
Вложенные условные инструкции
Внутри блока условной инструкции могут находится любые другие инструкции, в том числе и условная инструкция. Такие инструкции называются вложенными. Синтаксис вложенной условной инструкции такой:
If условие1: ... if условие2: ... else: ... ... else: ...
Вместо многоточий можно писать произвольные инструкции. Обратите внимание на размеры отступов перед инструкциями. Блок вложенной условной инструкции отделяется большим отступом. Уровень вложенности условных инструкций может быть произвольным, то есть внутри одной условной инструкции может быть вторая, а внутри нее — еще одна и т.д.
Пример. У нас есть две ненулевые переменные x и y , мы хотим определить, в какой четверти координатной плоскости находится точка с координатами (x,y)
x=4 y=-6 if x>0: print ("x>0") if y>0: print ("y>0") print ("I (first)") else: print ("y 0: print ("y>0") print ("II (second)") else: print ("y
Упражнение
Измените значение переменных так, чтобы все условия были Истинными, а программа в результате вывела на эеран цифры от 1 до 6. Попробуйте сами. Нажмите кнопку SOLUTION чтобы увидеть готовый код (Но лучше сначала попробовать самостоятельно). НУЖНА подсказака - пишите в комментарии! ))
number = 10 second_number = 10 first_array = second_array = if number > 15: print("1") if first_array: print("2") if len(second_array) == 2: print("3") if len(first_array) + len(second_array) == 5: print("4") if first_array and first_array == 1: print("5") if not second_number: print("6") number = 16 second_number = 0 first_array = second_array = if number > 15: print("1") if first_array: print("2") if len(second_array) == 2: print("3") if len(first_array) + len(second_array) == 5: print("4") if first_array and first_array == 1: print("5") if not second_number: print("6") test_object("number") test_object("second_number") test_object("first_array") test_object("second_array") success_msg("Super!")
Статья написана на основе материалов:
- http://informatics.mccme.ru/
- https://server.179.ru
- https://www.learnpython.org
- http://www.intuit.ru/
В программировании важно не только знание языков, но и понимание того, что за что отвечает. Это необходимо для возможности успешной и в рамках статьи вы узнаете, что такое оператор условий, зачем он необходим, какие есть особенности. Также будет в общих чертах рассмотрено переключение и ветвление кода, для которого он и применяется.
Что такое оператор условный?
Так (или, иначе, условной инструкцией ветвления) называют конструкцию языка программирования. Она обеспечивает выполнение какой-то команды или их набора. Но это возможно только тогда, когда соблюдается условие истинности определённого логического выражения или поступило указание от пользователя (оператора техники) на воплощение.
Общее описание применения
Оператор условный применяют тогда, когда выполнение или игнорирования определённого набора команд (реже команды) зависит от того, существуют ли для этого определяющие факторы. Также может применяться он с прицелом на ветвление. Оно является одной из трех базовых конструкций, которые применяются в
Оператор условного перехода
Прежде давайте немного отвлечёмся и вспомним довольно популярную картину Васнецов Виктора Михайловича «Витязь на распутье», написанную в 1878. Она изображает богатыря, который остановился на распутье и решает, куда ему ехать. Подобным образом действует и оператор условный. Так, если витязь примет предложение отправиться в одну сторону, но он пойдёт по одной ветви. И выбор может осуществляться только один. Если говорить про оператор условный, то срабатывает он только тогда, когда его логическое выражение имеет значение «истина». Большинство языков программирования для его обозначения использует ключевое слово if. Возможно построение каскадом, когда проверяется сначала одно условие, потом другое, затем третье, четвертное и так далее. Давайте рассмотрим этот вопрос более подробно. Какие существуют формы условных операторов? Всего их три:
- Условный оператор, в котором есть только одна ветвь. Выглядит он (усреднено) таким образом: if необходимые условия then выполняемые команды end. Компьютерная машина вычисляет, соответствует ли логическое значение показателю истины. Если условие совпадает с данными других частей программы, то начинает исполняться код, пока не будет ключевое слово end. В ассемблерах подобная форма работы является единственной доступной для программиста. Также может быть и такое, что в конце не будет какого-то ключевого слова, и тогда необходимо быть острожным, чтобы не приписать чего-то лишнего.
- Условный оператор, в котором присутствует две ветви. Выглядит он следующим образом: if заданное условие then команда1 else команда2 end. Используется данная программная конструкция в тех случаях, когда необходимо, чтобы одна из команд точно была выполнена. Поэтому если условие истинно, то выполняется первая часть кода, если нет - вторая. В некоторых случаях именно такое решение необходимо.
- Условный оператор с некоторым количеством условий. Он выглядит следующим образом:
if первое условие then что делать
else if если первое условие не подошло, проверяем следующее then что делать
else if проверяем все условия одно за одним then что делать
else если ни один вариант из вышеприведённых не подходит, значит выполняется эта команда end
Как видите, условный оператор использует различные конструкции. Их выполнение происходит последовательно. То есть, невозможна ситуация (на нормальной технике), при которой выполнение кода начнётся с конца - всегда с начала.
Пример с "Паскалем"
Чтобы понять, как это работает, предлагаем рассмотреть пример на одном из самых популярных языков программирования. Условный оператор в "Паскале" может быть простым и сложным. Первый тип - это символы вроде =, <, > и других подобных. Сложный условный оператор в паскале может принимать такой вид:
if а>=у
then
ор:=Sqr(а-у)
else
write (Введены недопустимые значения);
Что такое переключатель?
Чем является переключатель? Особенность его конструкции в том, что в нём есть как минимум две ветви. Но он может выполнять только одну, заданную ранее параметрами, которые вычисляются ключевыми выражениями. Говоря про отличие от ранее рассмотренных инструкций, следует обратить ваше внимание на то, что возвращению подлежит не логическое значение, а целое, а также типы, которые могут быть приведены к нему. Также в некоторых языках программирования можно проводить сравнение с текстовыми строками.
История развития
Первоначально использовалась команда, указывающая на переход по вычисляемой метке. В ней указывалось выражение, выступающее одновременно в роли селектора, что возвращало целое значение, а также набор указаний перехода. Когда выполнялась команда, то вычислялось определённое значение, которое использовалось в качестве номера метки во всём списке команд, на которую и происходило перемещение внимания машины.
Подобные конструкции можно увидеть в таких языках программирования, как "Бейсик" и "Фортран". Нельзя сказать, что они значительно устарели, ведь до сих пор они могут похвастаться достаточно высокой эффективностью, если говорить вообще про программирование. Условный оператор, который используется в современных языках, является более сложной конструкцией, что сказывается на быстродействии. Возвращаясь к истокам этого элемента, хочется добавить, что для определения необходимой ветки не нужно последовательно обрабатывать и сравнивать результат выражения с другими значениями. Просто происходит запись в памяти массива команд безусловного перехода, в котором и содержаться нужные адреса. Когда выполняется необходимое указание, то нужная информация попросту вычисляется. И скорость работы программы становится независимой от количества меток.
В современных языках программирования, которые нашли широкое применение на данный момент, оператор-переключатель тоже может быть выполнен как таблица перехода, состоящая из команд, которые осуществляют перемещение внимание на необходимые фрагменты кода без различных условий. Как же они обозначаются? В высокоуровневых языках программирования в большинстве случаев используют имена case, swithc или их оба одновременно.
Особенности вычисления логических выражений
Значительное влияние на то, как программа с условным оператором будет исполняться, оказывает принятая в каждом конкретном случае логика вычислений условных выражений. Выделяют две основные стратегии.
- Полное вычисление. Проводится расчет всех параметров с предоставленными значениями, а потом И.
- Неполное вычисление. Отдельно считается каждый параметр. Если выражение имеет значение «истина», то обсчитывают следующий параметр. Действует в случае ИЛИ.
Заключение
Условные операторы являются очень удобной конструкцией в программировании. С их помощью можно с легкостью осуществить сложные конструкции без необходимости мудрствовать.
Бывает, что в программах возникает необходимость организовать ветвление. В этом случае процесс решения задачи происходит на основе выполнения или не выполнения некоторого условия.
В языке Паскаль выбор действия, в зависимости от некоторого условия, может быть реализован с помощью конструкции
if ... then ... else ... if ... then ...2. Какой вид имеет полная форма оператора условного перехода if в языке Паскаль?
Полная форма оператора условного перехода if :
if условие then оператор1 else оператор2 ;Действие оператора состоит в следующем: сначала вычисляется значение выражения условие . Если оно истинное (равное TRUE ), то выполняется оператор, который следует за словом then (оператор1 ). Если значение ложное (FALSE ), то выполняется оператор, который следует за словом else (оператор2 ).
Операторы оператор1 и оператор2 могут быть составными, то есть содержать несколько строк кода. Такие операторы берутся в операторные скобки begin … end . Такая необходимость возникает, если после зарезервированных слов then или else нужно указать несколько операторов.
В этом случае общий вид оператора условного перехода может иметь, например, следующий вид:
if условие then begin // несколько операторов ... end else begin // несколько операторов ... end ;3. Какой вид имеет сокращенная форма оператора условного перехода?
Сокращенная форма оператора условного перехода не содержит блока else и имеет вид:
if условие then оператор ;В этом случае оператор работает следующим образом. Сначала вычисляется значение логического (булевого) выражения условие . Если результат логического выражения условие истинный (равный TRUE ), то выполняется оператор, который следует за словом then . Если результат равный FALSE , то выполняется оператор, который следует за оператором if (в операторе if…then ничего не выполняется).
Если при выполнении условия нужно выполнить несколько операторов, то общий вид оператора условного перехода может быть таким:
if условие then begin // два или больше оператора ... end ;4. Примеры использования оператора условного перехода, который имеет полную форму представления.
Пример 1. Фрагмент программы нахождения максимального значения между двумя вещественными числами.
var a,b:real; // a, b - переменные, для которых ищется максимум max:real; // максимум ... begin ... // a, b - задаются if a>b then max:=a else max:=b; ... end ;Пример 2.
Фрагмент программного кода, решающего эту задачу:
... var x,f:real; begin ... // x - задается if -55. Примеры использования оператора условного перехода, который имеет сокращенную форму представления.
Пример 1. Фрагмент кода, который находит минимальное значение между двумя вещественными числами x и y .
... var min:real; ... begin ... // x, y - заданы min:= x; if minПример 2. Вычисление значения функции согласно условию. Пусть необходимо найти значение функции:
При решении большинства задач вычислительные процессы разветвляются. Для определения дальнейшего направления исполнения программы используются выбирающие операторы. К этому классу относится условный оператор и оператор выбора .
Условный оператор, используемый для разветвления алгоритма на два направления, является одним из ключевых средств не только языка Паскаль , но и любого другого языка программирования.
Условный оператор может быть в двух формах: полной и краткой.
Полная форма условного оператора
Полная форма условного оператора в языке Паскаль имеет следующий вид:
- if выражение then
- оператор1
- оператор2
Элемент выражение является логическим выражением. Если выражение имеет значение true (истина), то выполняется оператор1 (ветвь then ), иначе – оператор2 (ветвь else ). Затем, управление передается оператору, следующему после условного.
Рассмотрим фрагмент кода программы, определяющей минимальное значение из двух чисел:
{Фрагмент кода программы}
- if (a > b) then
- minDig:= b
- minDig:= a;
- writeln (minDig);
Если значение переменной a окажется больше значения переменной b , то выполнится оператор присваивания по ветке then (minDig получит значение b ), иначе - по ветке else (minDig получит значение a ), затем будет выведено значение переменной minDig .
В условном операторе после then и после else может располагаться только один оператор. Поэтому, если требуется использовать не один, а несколько операторов, то применяется составной оператор.
Краткая форма условного оператора
Краткая форма условного оператора записывается в следующем виде:
- if выражение then
- оператор
Если выражение принимает значение true (истина), то выполняется оператор , в противном случае происходит переход к следующему оператору программы. Так, в ниже следующем фрагменте кода программы, если число х окажется нечетным, то его значение будет увеличено на 1 (т. е. станет четным), в противном случае происходит переход к выводу значения х на экран.