Программирование разветвлений. Алгоритмы разветвляющейся структуры
 Скачать 0.51 Mb.
|
1 2 Условный логический оператор Условный логический оператор записывается в общем виде следующим образом: IF (ЛВ) оператор S, где S – любой выполняемый оператор, кроме оператора цикла и другого условного оператора. Порядок выполнения условного логического оператора: Вычисляется значение логического выражения (ЛВ), т.е. проверяется истинно оно или ложно. Если ЛВ истинно, то выполняется оператор S. После него выполняется оператор, следующий за условным оператором. Если ЛВ ложно, то оператор S не выполняется и управление передается оператору, следующему за условным логическим оператором. Пример 2. Найти максимальное из двух произвольных не равных друг другу чисел. Код программы на Фортране: PRINT *, “Vvedite dva chisla” READ *, A, B IF (A = = B) PRINT *, “Chisla ravny: A = B !” IF (A > B) max=A IF (A < B) max=B PRINT *, ‘max=’, max END Рассмотрим выполнение программы «по шагам», т.е. проследим выполнение каждого оператора компьютером. Известно, что компьютер выполняет все команды (строки программы) последовательно с первой строки до последней. Сначала компьютер выполнит оператор первой строки, т.е. напечатает на экране текст: Vvedite dva chisla, что означает подсказку для пользователя ввести два числа с клавиатуры. Затем будет выполняться оператор, стоящий во второй строке программы, т.е. пользователь должен ввести два числа: для определенности возьмем, например, A=3.5 и B=7. Далее выполняется 3 строка, т.е. происходит сравнение двух чисел A и B, и если они равны, то на экране пользователь увидит текст: Chisla ravny: A = B !. Это означает, что вы сделали ошибку и ввели два одинаковых числа, что не соответствует условию задачи. Но так как наши значения переменных A и B не равны, условный логический оператор передаст управление на следующую строку, и, значит, оператор PRINT *, “ A = B !” не будет выполняться. В 4 строке стоит условный логический оператор, и, в соответствии с порядком его выполнения, если логическое выражение A > B - истина, а в данном случае это не так, следовательно, управление будет передано на следующую строку. Переходим к 5 строке, опять проверяем работу следующего условного логического оператора. Если условие A<B – истина, что соответствует нашему случаю, следовательно, выполняется стоящий за логическим выражением оператор, т.е. переменной max присваивается значение переменной B, в результате переменная max принимает значение равное 7. В следующей строке записан оператор вывода на экран, это значит, что на экране мы увидим текст: max= 7. Программа заканчивается оператором конца программы END. Пример 3. Найти минимальное из трех произвольных вещественных чисел x1, x2, x3, не равных между собой. Заметим, что такой алгоритм часто используется в программировании. Опишем его. Допустим, что значение переменной x1 является минимальным. Сохраним это значение в переменной Xmin. Тогда, сравнивая Xmin с другими переменными x2 и x3, в случае, если оказывается, что Xmin больше x2, то переменной Xmin присваиваем значение переменной x2. Затем также сравниваем переменную x3 и Xmin. Если оказывается, что Xmin больше x3, то переменной Xmin присваиваем значение переменной x3. Реализуем этот алгоритм. Код программы на Фортране: PROGRAM MINIMUM print *, “Vvod x1, x2, x3” read *, x1, x2, x3 Xmin = x1 if (Xmin > x2) Xmin = x2 if (Xmin > x3) Xmin = x3 print *, “Xmin =”, Xmin END Попробуйте самостоятельно изменить код программ в примерах 2 и 3, если в условиях задач надо найти минимум в примере 2 и максимум – в примере 3. Заметим, что в примере 3 программа написана с использованием строчных букв. Вспомните, что в Фортране можно использовать прописные (большие) и строчные (маленькие) буквы латинского алфавита, при этом не делается разницы между ними, т.е. буква B и b воспринимается компилятором Фортрана как одна и та же буква. Условный логический оператор используется в том случае, если в результате выполнения условия требуется выполнить всего один оператор. Если по условию требуется выполнить несколько операторов, то тогда нужно использовать условные блочный или структурный операторы. Условный блочный оператор Условный блочный оператор имеет следующий общий вид: I  F (ЛВ) THEN……………… ……………… ELSE …………… …………… …………… END IF В этом операторе условие разветвления записывается в виде логического выражения (ЛВ), которое может принимать лишь два значения: .TRUE. (ИСТИНА) или .FALSE. (ЛОЖЬ) в зависимости от значений величин, входящих в логическое выражение. Т.е. правила те же, что и в условном логическом операторе. В вычислительных задачах условие чаще всего представляет сравнение числовых величин или арифметических выражений. Блочный оператор применяется, если по алгоритму задачи требуется разделение вычислений на две ветви. Если ЛВ истинно (или как еще говорят, ЛВ выполняется), то выполняются операторы ветви 1, а операторы ветви 2 пропускаются. Если ЛВ ложно (или как еще говорят, ЛВ не выполняется), то выполняются операторы ветви 2, а операторы ветви 1 пропускаются. В случае, когда в алгоритме программы нужно предусмотреть обход, тогда можно использовать условный блочный оператор, который содержит только одну ветвь: IF (ЛВ) THEN …  ……………………… …………… END IF Перепишем программы примеров 2 и 3 с использованием условного блочного оператора: Пример 2. PRINT *, “Vvedite dva chisla” ! поясняющий текст READ *, A, B ! ввод значений переменных A и B ! начало условного блочного оператора 1 (обход) IF (A = = B) THEN PRINT *, “Chisla ravny: A = B !” EXIT ! досрочное завершение программы ENDIF ! конец условного блочного оператора 1 ! начало условного блочного оператора 2 (разветвление) IF (A > B) THEN max=A ! операторы ветви 1 ELSE max=B ! операторы ветви 2 ENDIF ! конец условного блочного оператора 2 PRINT *, ‘max=’, max ! вывод результата END ! конец программы Пример 3. PROGRAM MINIMUM ! название программы print *, “Vvod x1, x2, x3” ! поясняющий текст read *, x1, x2, x3 ! ввод значений переменных Xmin = x1 if (Xmin > x2) then ! начало 1 ветви условного блочного оператора Xmin = x2 else ! начало 2 ветви условного блочного оператора Xmin = x3 endif ! конец условного блочного оператора print *, “Xmin =”, Xmin ! вывод результата END ! конец программы Заметим, что в приведенных примерах 2 и 3 операторы отделены друг от друга пустыми строками и строки сдвинуты по горизонтали на несколько позиций в операторах, которые расположены внутри ветвей. Это допускается и, более того, можно использовать для улучшения читаемости программы, т.е. лучше видна ее структура. Условный структурный оператор Не всегда в программе необходимо предусмотреть только разделение на две ветви. Существуют различные сложные задачи, где может быть бόльшее количество ветвлений. Если в задаче нужно учесть три разных варианта решения, то для этого можно использовать условный структурный оператор, общий вид которого следующий: I  F (ЛВ1) THEN……………… ……………… ELSE IF (ЛВ2) THEN …………… …………… …………… ELSE …………… …………… …………… END IF Порядок выполнения условного структурного оператора: если ЛВ1 – истинно, то выполняются операторы ветви 1, если ложно – операторы не выполняются; если ЛВ2 – истинно, то выполняются операторы ветви 2, если ложно – операторы не выполняются; если ЛВ1 и ЛВ2 – ложны, то выполняются операторы ветви 3. Пример 4. Для произвольного вещественного значения x составить программу вычисления  .Чтобы правильно составить программу вычисления y, надо предварительно определить знак подкоренного выражения, из правил математики известно, что  Код программы на Фортране: PROGRAM PRIM_4 read *, x t = x ** 3 – sin(x) if (t > 0) then y = t **(1./3.) else if (t < 0) then y = t **(1./3.) else y = 0 end if print *, ‘ y =’,y END Заметим, что в программе начала и концы ветвей условного структурного оператора показаны прямоугольной скобкой. Такой способ используется при написании «бумажного» варианта программы для удобного выделения ветвей. Если в задаче нужно учесть более трех вариантов решения, то для этого можно использовать условный структурный оператор, учитывающий большее количество ветвлений:
Оператор выбора Разветвление на несколько ветвей может быть организовано в программе и с помощью оператора множественного выбора. В зависимости от значения управляющего параметра, управление программой передается в определенный блок (ветвь):
Покажем применение структурного оператора и оператора выбора на примерах. Пример 5. Вычислить значение функции:  Программа: program ifelsefun print *,’Введите аргумент функции’ read *,x ! начало условного структурного оператора if (x.lt.-1.) then y=0 else if ((x.ge.-1.).or.(x.lt.0.)) then y=cos(3.14159*x) else if ((x.ge.0.).or.(x.lt.2.)) then y=x**2+1. else if ((x.ge.2.).or.((x.lt.7.)) then y=7.-x else y=0. end if ! конец условного структурного оператора print *,’y=’,y end Пример 6. По введенному номеру единицы измерения (1 – кг, 2 – мг, 3 – г, 4 – т, 5 – ц) и массе M вывести на экран соответствующее значение массы в килограммах. Код программы: program Perevod_v_Kg ! Поясняющая информация print *, ‘Programma perevodit massu M v kilogrammy’ print *, ‘Vvedite massu M’ ! Ввод значения переменной М read *, M ! Поясняющая информация print *, ‘Vvedite nomer edinitsy izmereniya massy M’ print *, ‘ 1 – kg, 2 – mg, 3 – gr, 4 – ton, 5 – centner’ ! Ввод номера единицы измерения n read *, n SELECT CASE(n) ! оператор выбора case (1) m=m case (2) ! Перевод миллиграммов в kg’ m=m*10**6 case (3) ! Перевод граммов в kg’ m=m*10**3 case (4) ! Перевод тонн в kg’ m=m*10**(-3) case (5) ! Перевод центнеров в kg’ m=m*10**(-2) case default ! если не один из случаев не сработал print *, ‘ Net takogo nomera, 1 ≤ N ≤ 5 !’ END SELECT ! конец оператора выбора print *, ‘ M=’,m,’ kg’ ! вывод результата end Вопросы к Лекции 4: Что собой представляет алгоритм разветвляющейся структуры? Что такое «ветвь» алгоритма? Какая ситуация в задаче приводит к разветвлению? Как называется ветвление, при котором в одной ветви не предусмотрено никаких шагов? Каким образом реализуется разветвление в блок-схеме алгоритма? Какие виды условных операторов предусмотрены на Фортране? Что называется логическим выражением? Что означают слова .TRUE. и .FALSE.? Перечислите обозначения операций сравнения на Фортране. Как обозначаются логические операции на Фортране? Приведите примеры логических выражений. Что собой представляет условный логический оператор? Назовите правила выполнения условного логического оператора. Приведите примеры использования условного логического оператора. В каких случаях необходимо использовать в программе условный логический оператор? Можно ли в Фортран-программе оставлять пустые строки? Как можно структурировать программу, используя сдвиг начала строки в записи оператора? Запишите общий вид условного блочного оператора. Объясните, как это работает в программе. Сколько ветвей может быть в условном блочном операторе? Приведите пример программы с условным блочным оператором. Опишите алгоритм нахождения максимального/минимального из двух вещественных чисел. Приведите пример. Опишите алгоритм нахождения максимального/минимального из трех вещественных чисел. Приведите пример. В каких задачах используется условный структурный оператор? Сколько ветвей может содержать условный структурный оператор? Запишите общий вид оператора выбора. Как выполняется этот оператор? Для чего служит ветвь CASE DEFAULT в операторе выбора? Какого типа переменные могут быть использованы в качестве управляющего параметра в операторе выбора? Приведите пример применения оператора выбора. 1 2 |