Алгоритмизации

• Название: Алгоритмизации
• Дата: 27.09.2022
• Размер: 1.15 Mb.
• Имя файла: 12_100229_1_124427 (1).docx
• Тип: Документы; #700459
• страница: 9 из 67

ГЛАВА 6. Составление разветвляющихся алгоритмов

1. КраткаяхарактеристикаоператоровязыкаСи

Операторы языка Си можно разделить на три группы: операторы- декларации (рассмотрены ранее), операторы преобразования объектов и операторы управления процессом выполнения алгоритма.

Программирование процесса преобразования объектов производится посредством записи операторов (инструкций).

Простейший вид операторов – выражение, заканчивающееся символом «;» (точка с запятой). Выполнение такого оператора заключается в вычислении некоторого выражения.

Простые операторы: оператор присваивания (выполнение операций присваивания), оператор вызова функции (выполнение операции вызова функции), пустой оператор «;» – частный случай выражения. Пустой оператор используют тогда, когда по синтаксису оператор требуется, а по смыслу – нет (например, смотри бесконечный оператор цикла forв разд. 7.4).

Примеры операторов «выражение»:

i++; – выполняется операция инкремента (увеличение на 1);

x+y; – выполняется операция сложения (результат будет утерян);

a= b–c; – выполняется операция вычитания с одновременным присваиванием.

Операторы языка Си записываются в свободном формате с использованием разделителей между ключевыми словами. Любой оператор может помечаться меткой – идентификатор и символ «:» (двоеточие).

Область действия метки – функция, где эта метка определена.

К управляющим операторам относятся: операторы условного и безусловного переходов, оператор выбора альтернатив (переключатель), операторы организации циклов и передачи управления (перехода).

Каждый из управляющих операторов имеет конкретную лексическую конструкцию, образуемую из ключевых слов языка Си, выражений и символов-разделителей.

Допускается вложенность операторов. В случае необходимости можно использовать составной оператор – блок, состоящий из любой последовательности операторов, заключенных в фигурные скобки – { и }, после закрывающей скобки символ «;» не ставится.

2. Условныеоператоры

Условный операторifиспользуется для разветвления процесса выполнения кода программы на два направления.

В языке Си имеется две разновидности условного оператора: простой и полный. Синтаксис простого оператора:

if(выражение) оператор;

выражение– логическое или арифметическое выражение, вычисляемое перед проверкой, и, если выражение истинно (не равно нулю), то выполняется оператор, иначе он игнорируется; оператор– простой или составной (блок) оператор языка Си. Если в случае истинности выражения необходимо выполнить несколько операторов (более одного), их необходимо заключить в фигурные скобки.

Структурная схема простого оператора приведена на рис. 6.1.




Рис. 6.1
Примеры записи условного оператора if:

if (x > 0) x = 0;

if (i != 1) j++, s = 1; – используем операцию «запятая»; if (i != 1) {

j++; s = 1; – последовательность операций (блок);

}

if (getch() != 27) k = 0; – если нажата любая клавиша кроме “Esc”. if (!x) exit (1); или if (x == 0) exit(1);

if (i>0 && i – если нужно проверить несколько условий, то их объединяют знаками логических операций и заключают в круглые скобки (для улучшения читаемости программы можно ставить круглые скобки и там где они необязательны);

if (a++) b++; – необязательно в качестве выражения использовать логические выражения.

Синтаксис полногооператора условного выполнения:

if(выражение) оператор1 ;

elseоператор2 ;

Если выражениене равно нулю (истина), то выполняется оператор1, иначе – оператор 2. Операторы 1 и 2 могут быть простыми или составными (блоками).

Наличие символа «;» перед словом elseв языке Си обязательно. Структурная схема такого оператора приведена на рис. 6.2.


Рис. 6.2
Примеры записи:

if (x > 0) j = k+10;

else m = i+10;

if ( x>0 && k!=0 ) {

j = x/k; x += 10;

}

else m = k*i + 10;

Операторы1 и 2 могут быть любыми операторами, в том числе и условными. Тогда, если есть вложенная последовательность операторов if– else, то фраза else связывается с ближайшим к ней предыдущим if, не содержащим ветвь else. Например:

if (n > 0)

if(a > b) z = a; else z = b;

Здесь ветвь elseсвязана со вторым if(a > b). Если же необходимо связать фразуelseс внешнимif, то используются операторные скобки:

if(n > 0) {

if(a > b) z = a;

}

else z = b;

В следующей цепочке операторов if –else– ifвыражения просматриваются последовательно:

if(выражение1) оператор1;

else

if(выражение2) оператор2;

else

if(выражение3) оператор3;

else оператор4 ;

Если какое-то выражение оказывается истинным, то выполняется относящийся к нему оператори этим вся цепочка заканчивается. Каждый

оператор может быть либо отдельным оператором, либо группой операторов в фигурных скобках. Оператор 4 будет выполняться только тогда, когда ни одно из проверяемых условий не подходит. Иногда при этом не нужно предпринимать никаких явных действий, тогда последний else может быть опущен или его можно использовать для контроля, чтобы зафиксировать

«невозможное» условие (своеобразная экономия на проверке условий).

Пример:

if (x < 0) printf("\n X отрицательное \n");

else if(x==0) printf ("\n X равно нулю \n"); else printf("\n X положительное \n");

Замечание. Наиболее распространенной ошибкой при создании условных операторов является использование в выражении операции присваивания «=» вместо операции сравнения на равенство операндов «==» (два знака равно). Например, в следующем операторе синтаксической ошибки нет:

if(x= 5) a++;

но значение а будет увеличено на единицу независимо от значения переменной х, т.к. результатом операции присваивания х= 5 в круглых скобках является значение 5≠0 – истина.

3. Условнаяоперация«?:»

Условная операция– тернарная, т.к. в ней участвуют три операнда.

Формат написания условной операции следующий:

Выражение1 ? выражение2 : выражение3;

если выражение 1 (условие) отлично от нуля (истинно), то результатом операции является значение выражения 2, в противном случае – значение выражения3. Каждый раз вычисляется только одно из выражений 2 или 3.

На рис. 6.3 приведена схема вычисления результата, которая аналогична схеме полного оператора if (см. рис. 6.2):

Рис. 6.3
Условное вычисление применимо к арифметическим операндам и операндам-указателям.

Рассмотрим участок программы для нахождения максимального значения zиз двух чисел aи b, используя оператор ifи условную операцию.

1. 
   Запишем оператор if:
   

if (a > b) z= a;

else z= b;

2. 
   Используя условную операцию, получим
   

z= (a> b) ? a: b;

Условную операцию можно использовать так же, как и любое другое выражение. Если выражения 2 и 3 имеют разные типы, то тип результата определяется по правилам преобразования. Например, если f имеет тип double, а n – int, то результатом операции

(n > 0) ? f : n;

по правилам преобразования типов будет double, независимо от того, положительно n или нет.

Использование условных выражений позволяет во многих случаях значительно упростить программу. Например:

int a, x;

...

x = (a < 0) ? –a : a;

printf("\n Значение %d %s нулевое !", x, (x ? "не" : " ") );

4. Операторвыбораальтернатив(переключатель)

Оператор switch (переключатель) предназначен для разветвления процесса вычислений на несколько направлений.

Общий вид оператора:

switch( выражение) {

caseконстанта1: списокоператоров1

caseконстанта2:списокоператоров2

...

caseконстантаN: списокоператоровN

default: списокоператоровN+1 – необязательная ветвь;

}
Выполнение оператора начинается с вычисления выражения, значение которого должно быть целого или символьного типа. Это значение сравнивается со значениями константи используется для выбора ветви, которую нужно выполнить.

В данной конструкции константыфактически выполняют роль меток.

Если значение выражения совпало с одной из перечисленных констант, то управление передается в соответствующую ветвь. После этого, если выход из переключателя в данной ветви явно не указан, последовательно выполняются все остальные ветви.

Все константы должны иметь разные значения, но быть одного и того же типа. Несколько меток могут следовать подряд, и тогда переход в указанную ветвь будет происходить при совпадении хотя бы одной из них. Порядок следования ветвей не регламентируется.

В случае несовпадения значения выражения ни с одной из констант выбора происходит переход на метку default либо, при ее отсутствии, к оператору, следующему за оператором switch.

Управляющий оператор break(разрыв) выполняет выход из оператора switch. Если по совпадению с каждой константой должна быть выполнена одна и только одна ветвь, схема оператора switch следующая:

switch(выражение) {

caseконстанта1: операторы 1; break; caseконстанта2: операторы 2; break;

...

caseконстантаN: операторы N; break; default: операторы (N+1); break;

}

Структурная схема рассмотренной конструкции (с использованием оператора break) приведена на рис. 6.4.

switch

Рис. 6.4
Пример оператора switchс использованием оператора break:

void main(void) { int i = 2; switch(i) {

case 1: puts ( "Случай 1. "); break; case 2: puts ( "Случай 2. "); break;

case 3: puts ( "Случай 3. "); break; default: puts ( "Случай default. "); break;

}

}

Результатом выполнения данной программы будет:

Случай2.

Аналогичный пример без использования оператора break(схема общего вида такой конструкции приведена рис. 6.5):

void main() {

int i = 2; switch(i) {

case 1: puts ( "Случай 1. ");

case 2: puts ( "Случай 2. ");

case 3: puts ( "Случай 3. "); default: puts ( "Случай default. ");

}

}

В данном случае результат будет следующим:

Случай2.

Случай3.

Случайdefault.

switch

. . .
Рис. 6.5
Пример реализации простейшего калькулятора на четыре действия с контролем правильности ввода символа нужной операции. Ввод данных осуществляется следующим образом: операнд 1, символ нужной операции, операнд 2.

Текст программы может быть следующим:

#include void main(void)

{

double a, b, c; char s;

m1: fflush(stdin); // Очистка буфера ввода stdin printf("\n Введите операнд 1, символ операции, операнд 2:"); scanf("%lf%c%lf", &a, &s, &b);

switch(s) {

case '+': c = a+b; break; case '–': c = a–b; break; case '*': c = a*b; break; case '/': c = a/b; break;

default: printf("\n Ошибка, повторите ввод! "); goto m1;

}

printf("\n a %c b = %lf ", s, c); printf("\n Продолжим? (Y/y) "); s = getch();

if ( (s=='Y') || (s=='y') ) goto m1; printf("\n Good bye! ");

}

После запуска программы на экран выводится подсказка, нужно

набрать соответствующие значения без пробелов, например, как показано ниже, и нажать клавишу Enter:

Введитеоперанд1,символоперации,операнд2:2.4+3.6

На экран будет выведен результат и дальнейший диалог:

a+b= 6.000000

Продолжим?(Y/y)

Введя символ y (Y), вернемся в начало функции и на экране вновь появится:

Введитеоперанд1,символоперации,операнд2:

Если ошибочно ввести – 2r3 , появятся следующие сообщения:

Ошибка,повторитеввод!

Введитеоперанд1,символоперации,операнд2: 2*3

a*b= 6.000000

Continue?(Y/y)

Нажимаем любую клавишу, кроме yили Y– следует сообщение

Goodbye!

Программа закончена.