УСЛОВНЫЙ ОПЕРАТОР
ПОЛНАЯ И НЕПОЛНАЯ РАЗВИЛКА
ОПЕРАТОР ВЫБОРА
На практике решение большинства задач не удается описать с помощью программ линейной структуры. При этом после проверки некоторого условия выполняется та или иная последовательность операторов, однако происходит нарушение естественного порядка выполнения операторов. Для этих целей используют управляющие операторы. Условный оператор используется для реализации разветвлений в программе, которые происходят при выполнении некоторого условия и имеет следующую структуру
IF THEN серия1 ELSE серия2;
Если логическое выражение, выступающее в качестве условия, принимает значение False, то выполняются операторы, расположенные после else (серия2), если True, операторы, следующие за then. При записи логического выражения следует избегать знака = (равно) для действительных переменных, так как они представляются неточно, а поэтому может не произойти совпадений значений выражений, стоящих слева и справа от знака равно. Для устранения указанного недостатка следует требовать выполнения условия с заданной точностью, т.е. вместо отношения X = Y рекомендуется, например,
Abs(X - Y) < 1E-8.
Поскольку развилка может быть неполной, то возможна и неполная форма записи условного оператора:
IF THEN серия;
Условный оператор реализует разветвление вычислительного процесса по двум направлениям, одно из которых осуществляется при выполнении условия, другое в противном случае. Для реализации разветвлений более чем по двум направлениям необходимо использовать несколько условных операторов. Рассмотрим примеры.
Задача 1. Даны действительные числа x , y . Если x и y отрицательны, то каждое значение заменить модулем; если отрицательно только одно из них, то оба значения увеличить на 0,5; если оба значения неотрицательны и ни одно из них не принадлежит отрезку [0,5; 2,0], то оба значения уменьшить в 10 раз; в остальных случаях x и y оставить без изменения.
Разработаем алгоритм решения задачи, после чего напишем программу.
Алгоритм запишем словесно:
1) ввести значения x, y; 2) если x
Program Usl; Var X, Y : Real; Begin Write('Введите два действительных числа '); ReadLn(X, Y); If (X < 0) AND (Y < 0) THEN Begin X = ABS(X); Y = ABS(Y) End ELSE IF (X < 0) OR (Y < 0) THEN Begin X = X + 0.5; Y = Y + 0.5 End ELSE IF NOT (((X >= 0.5) AND (X = 0.5) AND (Y
Задача 2. Дано действительное число a . Вычислить f(a) , если
Program Usl1; Var A, F : Real; Begin WriteLn('Введите действительное число: '); ReadLn(A); IF A
Кроме условного оператора в качестве управляющей структуры довольно часто используется оператор выбора CASE. Эта структура позволяет переходить на одну из ветвей в зависимости от значения заданного выражения (селектора выбора). Ее особенность состоит в том, что выбор решения здесь осуществляется не в зависимости от истинности или ложности условия, а является вычислимым. Оператор выбора позволяет заменить несколько операторов развилки (в силу этого его ещё называют оператором множественного ветвления).
В конструкции CASE вычисляется выражение K и выбирается ветвь, значение метки которой совпадает со значением K . После выполнения выбранной ветви происходит выход из конструкции CASE. Если в последовательности нет метки со значением, равным K , то управление передается внешнему оператору, следующему за конструкцией CASE (в случае отсутствия альтернативы ELSE; если она есть, то выполняется следующий за ней оператор, а уже затем управление передается внешнему оператору).
Запись оператора выбора
CASE K OF A1 : серия 1; A2 : серия 2; . AN : серия N ELSE серия N + 1 END;
Любая из указанных серий операторов может состоять как из единственного оператора, так и нескольких (в этом случае, как обычно, операторы, относящиеся к одной метке, должны быть заключены в операторные скобки begin..end).
Выражение K здесь может быть любого порядкового типа (напомним, что к таким типам относятся все целые типы, Boolean, Char, перечисляемый тип, диапазонный тип, базирующийся на любом из указанных выше типов).
Задача 1. В старояпонском календаре был принят двенадцатилетний цикл. Годы внутри цикла носили названия животных: крысы, коровы, тигра, зайца, дракона, змеи, лошади, овцы, обезьяны, петуха, собаки и свиньи. Написать программу, которая позволяет ввести номер года и печатает его название по старояпонскому календарю. Справка: 1996 г. год крысы начало очередного цикла.
Поскольку цикл является двенадцатилетним, поставим название года в соответствие остатку от деления номера этого года на 12.
Program Goroskop; Var Year : Integer; Begin Write('Введите год '); ReadLn(Year); CASE Year MOD 12 OF 0 : WriteLn('Год Обезьяны'); 1 : WriteLn('Год Петуха'); 2 : WriteLn('Год Собаки'); 3 : WriteLn('Год Свиньи'); 4 : WriteLn('Год Крысы'); 5 : WriteLn('Год Коровы'); 6 : WriteLn('Год Тигра'); 7 : WriteLn('Год Зайца'); 8 : WriteLn('Год Дракона'); 9 : WriteLn('Год Змеи'); 10 : WriteLn('Год Лошади'); 11 : WriteLn('Год Овцы') END; END.
Задача 2. Найти наибольшее из двух действительных чисел, используя оператор выбора.
Program Maximum; Var Max, X, Y : Real; Begin Write('Введите два неравных числа:'); ReadLn(X, Y); Case X > Y Of TRUE : Max := X; FALSE : Max := Y End; WriteLn('Максимальное из двух есть ', Max : 12 : 6) End.
Задача 3. Преобразовать символ, если он является строчной русской буквой, в заглавную букву.
Так как в альтернативной системе кодировки ASCII строчные русские буквы идут не подряд, а с некоторым разрывом, то в данном случае, в зависимости от того, в какую часть таблицы попадает введенная буква, используется та или иная формула. Если введённый символ не является строчной русской буквой, он выводится без изменения.
Program UpCase; Var C : Char; Begin Write('Введите символ:'); ReadLn(C); Case C Of 'а'..'п' : C := Chr(Ord(C) - 32); 'р'..'я' : C := Chr(Ord(C) - 80) End; WriteLn(C); End.
Как видно из примера, в качестве метки может выступать не только отдельное значение, но и диапазон значений. Кроме того, в качестве метки может выступать перечень значений выражения (значения перечисляются через запятую).
Контрольные вопросы и задания
- Когда возникает необходимость в организации развилки?
- Какая развилка называется полной? неполной?
- Выражение какого типа может выступать в качестве условия при организации развилки? Какие значения принимают такие выражения?
- Могут ли в полной развилке не выполниться операторы ни по одной из ветвей? выполниться по обеим ветвям?
- Записать примеры 1-3 по теме "Оператор выбора" с помощью условного оператора. Сколько развилок понадобилось в каждом из случаев?
- В каком случае целесообразно использовать оператор выбора?
- Какого типа может быть выражение, являющееся селектором выбора? Приведите примеры.
- Используя оператор выбора решить задачу: "Определить знак заданного целого числа".
- Приведите пример оператора выбора, где выражение-селектор выбора имеет перечислимый тип.
Какое выражение называется условным
При решении большинства задач порядок вычислений зависит от определенных условий, например от исходных данных или от промежуточных результатов, полученных на предыдущих шагах программы. Для организации вычислений в зависимости от какого-либо условия в языке Free Pascal используется условный оператор if…then…else, который в общем виде записывается так:
где if…then…else – зарезервированные слова, условие – выражение логического типа, Логическое выражение может принимать одно из двух значений: истина или ложь. оператор_1 и оператор_2 – любые операторы языка Free Pascal.
Работа условного оператора организована следующим образом. Сначала вычисляется выражение, записанное в условии. Если оно имеет значение истина (True), то выполняется оператор_1. В противном случае, когда выражение имеет значение ложь (False), оператор_1 игнорируется и управление передается оператору_2.
Если в задаче требуется, чтобы в зависимости от значения условия выполнялся не один оператор, а несколько, их необходимо заключать в операторные скобки ( begin . end ) как составной оператор:
Альтернативная ветвь else в условном операторе может отсутствовать, если в ней нет необходимости:
if условие then оператор;
Для сравнения переменных в условных выражениях применяют операции отношения: =, <>, , =. Условные выражения составляют с использованием логических операций and, or и not. В языке Free Pascal приоритет операций отношения меньше, чем у логических операций, поэтому составные части сложного логического выражения заключают в скобки.
Допустим, нужно проверить, принадлежит ли переменная х интервалу [a, b]. Условный оператор будет иметь вид:
не верна, так как фактически будет вычисляться значение выражения
Условные операторы могут быть вложены друг в друга. При вложениях условных операторов всегда действует правило: альтернатива else считается принадлежащей ближайшему if, имеющему ветвь else.
1. Условный оператор
Условный оператор предназначен для выбора к исполнению одного из возможных действий в зависимости от некоторого условия. Если условие после слова if верно, то выполняется оператор 1 после команды then , в другом случае оператор 2 после команды else .
Используя условный оператор, напишем программу, которая будет выводить на экран сначала большее, а потом меньшее из двух введённых чисел.
Найдём минимальное из трёх введенных с клавиатуры чисел.
Какое выражение называется условным
В рассматриваемых ранее задачах процесс вычисления был линейным, то есть программа не должна была выполнять разные действия в зависимости от того, какие данные ей ввели. Теперь вспомним задачи с ветвящимся алгоритмом.
Ввести номер года. Вывести слово YES, если год високосный, и NO, если он – не високосный.
По условию очевидно, что в зависимости от входных данных программа должна будет выполнить один из двух операторов вывода: Writeln('YES') или Writeln('NO'). При этом написать в программе нам придётся оба, а вот выполняться должен будет только один из них. Для того чтобы реализовывать подобные ветвления алгоритма, в языке Pascal существует условный оператор. В общем виде он выглядит следующим образом:
if логическое выражение
then оператор
else оператор
В этой конструкции слова if, then и else являются служебными зарезервированными словами языка. Работает эта конструкция так: сначала вычисляется логическое выражение, стоящее после if . Если получилось значение true , то выполняется оператор, стоящий после слова then , а если получилось значение false , то выполняется оператор, стоящий после слова else .
Обратите внимание, что внутри условного оператора нет никаких точек с запятой, поскольку он является единой конструкцией, а точка с запятой – это разделитель между операторами. Для удобства чтения программ принято условие записывать на одной строке, а ветви then и else начинать с новой строки, однако это не является синтаксическим правилом языка.
В качестве примера условного оператора рассмотрим решение задачи, поставленной выше. Год считается високосным, если он делится нацело на `400`, или если он делится нацело на `4`, но не делится нацело на `100`. Приведём полный текст решения:
var y:integer;
begin
write('Введите номер года ');
readln(y);
if (y mod 400 = 0)or(y mod 4 = 0)and(y mod 100 <> 0)
then writeln('YES')
else writeln('NO');
end.
По грамматике языка после слов then и else должен стоять только один оператор языка. То есть запись if x>0 then x:=4; y:=0 else z:=9; является синтаксически неверной. А как быть, если всё-таки нужно выполнить более одного оператора? Для таких случаев в языке Pascal предусмотрен составной оператор, который позволяет превратить группу операторов в один. Выглядит он следующим образом: сначала записывается ключевое слово begin , далее – интересующая нас последовательность операторов через точку с запятой, а в конце пишется ключевое слово end . В отличие от конца программы, точка после этого слова не ставится. Слова begin и end называются операторными скобками. Запишем правильную версию условного оператора, приведённого выше: if x>0 then begin x:=4; y:=0 end else z:=9;
Обратите внимание на следующий тонкий момент: если требуется выполнить более одного оператора в ветке then , и при этом мы забудем написать операторные скобки, то это является синтаксической ошибкой, и программа просто не будет работать. Если же забыть написать операторные скобки в ветке else , то программа работать будет, но не так, как предполагалось. Рассмотрим пример: if x>0 then y:=9 else z:=8; c:=5;
В этом примере условный оператор заканчивается после z:=8; в то время как оператор c:=5; является следующим оператором программы и выполняется независимо от результата сравнения `x` с нулём. Если же написать операторные скобки, то присваивание в `c` числа `5` произойдёт только в случае x
Последнее замечание заключается в том, что в ветке else в качестве оператора может стоять и пустой оператор.
Рассмотрим следующий пример.
Вводятся `3` целых числа – `a`,`b`,`c`. Требуется в переменную `a` записать минимальное из этих чисел, в `b` – среднее и в `c` – максимальное.
Алгоритм решения этой задачи такой: сначала сравним значения переменных `a` и `b`, если значение `a` – больше, поменяем их местами. После этого сравним значения переменных `a` и `c`, и если значение `a` – больше, поменяем их местами. После этих двух сравнений в переменной `a` гарантированно окажется наименьшее из трёх чисел. Осталось сравнить переменные `b` и `c`, и в случае, когда в переменной `b` находится большее значение, поменять их местами.
Очевидно, что в этом алгоритме у нас три сравнения, следовательно, три последовательных условных оператора. При этом в каждом из них какие-то действия (поменять местами значения двух переменных) нужно выполнять только в ветке then , в ветке else (например, если в первом сравнении в переменной a находится уже более маленькое число, чем в переменной `b`) никаких действий выполнять не нужно. Но мы всё равно будем её записывать, чтобы избегать путаницы. Приведём полный текст решения, используя для обмена значений двух переменных дополнительную переменную `x`.
var a,b,c,x:integer;
begin
writeln('введите три целых числа ');
readln(a,b,c);
if a>b then begin x:=a; a:=b; b:=x end else;
if a>c then begin x:=a; a:=c; c:=x end else;
if b>c then begin x:=b; b:=c; c:=x end else;
writeln(a,b,c); readln
end.