Wykonanie warunkowe, Egzaminy z Logika

Pobierz Wykonanie warunkowe i więcej Egzaminy w PDF z Logika tylko na Docsity!

Rozdział 3

Wykonanie warunkowe

3.1. Wyrażenia logiczne

Wyrażenie logiczne to wyrażenie, które jest prawdziwe lub fałszywe. Poniższe przykłady używają operatora ==,

który porównuje dwa operandy i zwraca True, jeśli są one równe, lub False w przeciwnym wypadku:

True

5 == 6 False

True i False są specjalnymi wartościami, które należą do klasy bool; nie są one napisami:

type ( True ) < class ' bool ' > type ( False ) < class ' bool ' >

Operator == jest jednym z operatorów porównania ; pozostałe to:

x != y # x nie jest r ó wne y x > y # x jest wi ę ksze od y x < y # x jest mniejsze od y x >= y # x jest wi ę ksze lub r ó wne y x <= y # x jest mniejsze lub r ó wne y x is y # x jest tym samym co y x is not y # x nie jest tym samym co y

Choć powyższe operacje pewnie już znasz, symbole używane przez Pythona różnią się od symboli matematycz-

nych. Częstym błędem jest użycie pojedynczego znaku równości (=) zamiast znaku podwójnej równości (==).

Pamiętaj, że = jest operatorem przypisania, a == jest operatorem porównania. Nie ma znaków takich jak =<

lub =>.

3.2. Operatory logiczne

Istnieją trzy operatory logiczne : and, or i not. Semantyka (znaczenie) tych operatorów jest podobna do ich

znaczenia w języku angielskim. Na przykład wyrażenie

x > 0 and x < 10

28 Rozdział 3. Wykonanie warunkowe

x > 0

print(‘x jest dodatnia’)

Tak

Nie

Rysunek 3.1. Logika instrukcji if

jest prawdziwe tylko wtedy, gdy wartość zmiennej x jest większa niż 0 i mniejsza niż 10.

Wyrażenie n%2 == 0 or n%3 == 0 jest prawdziwe, jeśli którykolwiek z tych warunków jest prawdziwy, tzn. jeśli

liczba jest podzielna przez 2 lub 3.

Operator not neguje wyrażenie logiczne, więc not (x > y) jest prawdziwe, jeśli x > y jest fałszywe, tzn. jeśli

wartość x jest mniejsza lub równa y.

Ściślej mówiąc, operandy operatorów logicznych powinny być wyrażeniami logicznymi, ale Python nie jest tutaj

bardzo restrykcyjny. Każda dodatnia liczba całkowita jest interpretowana jako „prawdziwa”.

17 and True True

Taka elastyczność może być użyteczna, ale istnieją pewne niuanse, które mogą być mylące. Lepiej ich unikać,

dopóki nie będziesz pewien, że wiesz, co robisz.

3.3. Instrukcja warunkowa

Aby napisać użyteczny program, prawie zawsze potrzebujemy możliwości sprawdzenia pewnych warunków i

dostosowania do nich zachowania programu. Instrukcje warunkowe dają nam tę możliwość. Najprostszą formą

jest instrukcja if:

if x > 0 : print ( 'x jest dodatnia ')

Wyrażenie logiczne po instrukcji if jest nazywane warunkiem. Kończymy wyrażenie if znakiem dwukropka

(:), a linia lub linie po wyrażeniu if są wcięte.

Jeśli warunek logiczny jest prawdziwy, to wykonywane jest wyrażenie we wcięciu. Jeśli warunek logiczny jest

fałszywy, to wyrażenie we wcięciu jest pomijane.

Instrukcje if mają taką samą strukturę jak definicje funkcji lub pętle for^1. Instrukcja składa się z linii nagłówka,

która kończy się znakiem dwukropka (:), po którym następuje wcięty blok (tzw. ciało instrukcji if). Takie

instrukcje nazywane są instrukcjami złożonymi , ponieważ rozciągają się na więcej niż jedną linię.

Nie ma górnego ograniczenia co do liczby instrukcji, które mogą pojawić się w ciele instrukcji if, ale musi być

co najmniej jedna instrukcja. Czasami warto przygotować ciało if bez instrukcji (zazwyczaj jako miejsce na

kod, którego jeszcze nie napisałeś). W takim przypadku możesz użyć pass, który nie robi nic.

if x < 0 : pass # trzeba obs ł u ż y ć warto ś ci ujemne!

(^1) Dowiemy się o funkcjach w rozdziale 4, a o pętlach w rozdziale 5.

30 Rozdział 3. Wykonanie warunkowe

x < y print(‘x jest mniejsza niż y’)

Tak

x > y print(‘x jest większa niż y’)

Tak

print(‘x i y są równe’)

Nie

Nie

Rysunek 3.3. Logika if-elif

3.5. Warunki powiązane

Czasami mamy więcej niż dwie możliwości i potrzebujemy więcej niż dwóch gałęzi. Jednym ze sposobów na

wyrażenie takiej sytuacji jest warunek powiązany :

if x < y : print ( 'x jest mniejsza ni ż y ') elif x > y : print ( 'x jest wi ę ksza ni ż y ') else : print ( 'x i y s ą r ó wne ')

elif jest skrótem od else if. Tutaj również wykonana zostanie dokładnie jedna gałąź.

Nie ma ograniczenia co do liczby instrukcji elif. Jeśli istnieje klauzula else, to musi ona być na końcu (ale

samo jej pojawienie się nie jest wymagane).

if choice == 'a ': print ( 'Z ł a odpowied ź ') elif choice == 'b ': print ( ' Dobra odpowied ź ') elif choice == 'c ': print ( ' Blisko , ale ź le ')

Każdy warunek jest kolejno sprawdzany. Jeśli pierwszy jest fałszywy, sprawdzany jest następny itd. Jeśli jeden

z nich jest prawdziwy, to wykonywana jest odpowiadająca mu gałąź, a instrukcja jest kończona. Nawet jeśli

więcej niż jeden warunek jest prawdziwy, to tylko pierwszy z tych prawdziwych wykonuje swoją gałąź kodu.

3.6. Warunki zagnieżdżone

Jeden warunek może być również zagnieżdżony w innym. Mogliśmy zapisać przykład z trzema gałęziami w ten

sposób:

if x == y : print ( 'x i y s ą r ó wne ') else : if x < y : print ( 'x jest mniejsza ni ż y ') else : print ( 'x jest wi ę ksza ni ż y ')

3.7. Łapanie wyjątków przy użyciu try i except 31

x == y

Nie

print(‘x i y są równe’)

Tak

x < y

print(‘x jest większa niż y’)

Nie

print(‘x jest mniejsza niż y’)

Tak

Rysunek 3.4. Zagnieżdżone instrukcje if

Warunek zewnętrzny zawiera dwie gałęzie. Pierwsza gałąź zawiera prostą instrukcję. Druga gałąź zawiera

kolejną instrukcję if, która ma dwie własne gałęzie. Te dwie gałęzie to proste instrukcje, chociaż mogłyby być

również instrukcjami warunkowymi.

Chociaż wcięcie tych instrukcji sprawia, że ich struktura jest widoczna, to jednak zagnieżdżone instrukcje

warunkowe bardzo szybko stają się trudne do odczytania. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli możesz, to ich unikaj.

Operatory logiczne często są sposobem na uproszczenie zagnieżdżonych instrukcji warunkowych. Na przykład

możemy przepisać następujący kod za pomocą jednego warunku:

if 0 < x : if x < 10: print ( 'x jest jednocyfrow ą dodatni ą liczb ą. ')

Funkcja print() jest wywoływana tylko wtedy, gdy spełnimy oba warunki, więc możemy uzyskać ten sam

efekt z operatorem and:

if 0 < x and x < 10: print ( 'x jest jednocyfrow ą dodatni ą liczb ą. ')

3.7. Łapanie wyjątków przy użyciu try i except

Wcześniej widzieliśmy fragment kodu, w którym używaliśmy funkcji input() i int() do odczytania i prze-

tworzenia liczby całkowitej wprowadzonej przez użytkownika. Widzieliśmy też, jak takie podejście może być

zdradzieckie:

prompt = " Jaka jest pr ę dko ś ć lotu jask ó ł ki bez obci ą ż enia ?\ n " speed = input ( prompt ) Jaka jest pr ę dko ś ć lotu jask ó ł ki bez obci ą ż enia? Jakiej jask ó ł ki? Afryka ń skiej czy europejskiej? int ( speed ) ValueError : invalid literal for int () with base 10:

Gdy wykonamy te polecenia w interpreterze Pythona, otrzymujemy od niego prośbę o wprowadzenie danych,

interpreter pomyśli „ups!” i przejdzie do naszej następnej instrukcji.

Jeżeli jednak umieścisz ten kod w skrypcie Pythona i wystąpi błąd, to Twój skrypt natychmiast się zatrzyma

w miejscu pojawienia się błędu, wyświetlając przy tym informacje z mechanizmu traceback , pozwalającego

zobaczyć kolejne wywołania funkcji, które ostatecznie doprowadziły do wystąpienia błędu. Po wystąpieniu

błędu skrypt nie wykona kolejnych instrukcji.

3.8. Minimalna ewaluacja wyrażeń logicznych 33

3.8. Minimalna ewaluacja wyrażeń logicznych

Gdy Python przetwarza wyrażenie logiczne takie jak x >= 2 and (x/y)> 2, ewaluuje je od lewej do prawej

strony. Ze względu na definicję and, jeśli x jest mniejsze niż 2, wyrażenie x >= 2 zostanie ewaluowane do False,

a więc całe wyrażenie zostanie ewaluowane do False, niezależnie od tego czy (x/y) > 2 zostanie ewaluowane

do True czy False.

Gdy Python wykryje, że nic już nie zyska dzięki ewaluacji pozostałej część wyrażenia logicznego, przerywa

jego ewaluację i nie wykonuje dalszych obliczeń. Zatrzymanie oceny wyrażenia logicznego, ponieważ ogólna

wartość jest już znana, nazywa się minimalną ewaluacją.

Konsekwencją specyfiki działania minimalnej ewaluacji jest sprytna technika zwana wzorcem strażnika. Prze-

analizujmy następującą sekwencję kodu w interpreterze Pythona:

x = 6 y = 2 x >= 2 and ( x / y ) > 2 True x = 1 y = 0 x >= 2 and ( x / y ) > 2 False x = 6 y = 0 x >= 2 and ( x / y ) > 2 Traceback ( most recent call last ) : File " < stdin > " , line 1 , in < module > ZeroDivisionError : division by zero

Trzecie obliczenie nie powiodło się, ponieważ Python ewaluował (x/y) i y było zerem, co spowodowało błąd

wykonania. Ale pierwszy i drugi przykład nie zakończyły się błędami, ponieważ pierwsza część tych wyrażeń

x >= 2 została ewaluowana do False, więc warunek (x/y) nigdy nie został sprawdzony właśnie z powodu

reguły minimalnej ewaluacji, przez co nie było tutaj żadnego błędu.

Możemy w następujący sposób skonstruować takie wyrażenie logiczne, aby strategicznie umieścić strażnika tuż

przed ewaluacją potencjalnie powodującą błąd:

x = 1 y = 0 x >= 2 and y != 0 and ( x / y ) > 2 False x = 6 y = 0 x >= 2 and y != 0 and ( x / y ) > 2 False x >= 2 and ( x / y ) > 2 and y != 0 Traceback ( most recent call last ) : File " < stdin > " , line 1 , in < module > ZeroDivisionError : division by zero

W pierwszym wyrażeniu logicznym, x >= 2 wynosi False, więc ewaluacja kończy się na and. W drugim

wyrażeniu logicznym, x >= 2 wynosi True, ale y != 0 wynosi False, więc nigdy nie dochodzimy do próby

ewaluacji (x/y).

W trzecim wyrażeniu logicznym, y != 0 jest po obliczeniu (x/y), więc wyrażenie kończy się błędem.

W drugim wyrażeniu mówimy, że y != 0 działa jak strażnik , tak by zapewnić, że wykonamy (x/y) tylko wtedy,

gdy y nie jest zerem.

34 Rozdział 3. Wykonanie warunkowe

3.9. Debugowanie

Mechanizm traceback w Pythonie pojawia się w przypadku wystąpienia błędu; zawiera on wiele informacji, ale

czasem może być przytłaczający. Najbardziej użyteczne są zazwyczaj informacje o tym:

• jaki to był błąd,
• gdzie ten błąd wystąpił.

Błędy składniowe są zazwyczaj łatwe do znalezienia, ale jest kilka podstępnych przypadków. Błędy związane z

tzw. białymi znakami^2 mogą być dla nas trudne do wychwycenia, ponieważ np. spacje i tabulacje są mało

widoczne i jesteśmy przyzwyczajeni do ich ignorowania.

x = 5 y = 6 File " < stdin > " , line 1 y = 6 x >= 2 and y != 0 and ( x / y ) > 2 False >>> x >= 2 and ( x / y ) > 2 and y != 0 Traceback ( most recent call last ) : File " < stdin > " , line 1 , in < module > ZeroDivisionError : division by zero >>> ## W pierwszym wyrażeniu logicznym, x >= 2 wynosi False, więc ewaluacja kończy się na and. W drugim ## wyrażeniu logicznym, x >= 2 wynosi True, ale y != 0 wynosi False, więc nigdy nie dochodzimy do próby ## ewaluacji (x/y). ## W trzecim wyrażeniu logicznym, y != 0 jest po obliczeniu (x/y), więc wyrażenie kończy się błędem. ## W drugim wyrażeniu mówimy, że y != 0 działa jak strażnik , tak by zapewnić, że wykonamy (x/y) tylko wtedy, ## gdy y nie jest zerem. ## 34 Rozdział 3. Wykonanie warunkowe 3.9. Debugowanie ## Mechanizm traceback w Pythonie pojawia się w przypadku wystąpienia błędu; zawiera on wiele informacji, ale ## czasem może być przytłaczający. Najbardziej użyteczne są zazwyczaj informacje o tym: - jaki to był błąd, - gdzie ten błąd wystąpił. ## Błędy składniowe są zazwyczaj łatwe do znalezienia, ale jest kilka podstępnych przypadków. Błędy związane z ## tzw. białymi znakami^2 mogą być dla nas trudne do wychwycenia, ponieważ np. spacje i tabulacje są mało ## widoczne i jesteśmy przyzwyczajeni do ich ignorowania. >>> x = 5 >>> y = 6 File " < stdin > " , line 1 y = 6 ^ IndentationError : unexpected indent

W powyższym przykładzie problem polega na tym, że druga linia jest wcięta przez jedną spację. Ale komunikat

o błędzie wskazuje na y, co jest mylące. Ogólnie rzecz biorąc, komunikaty o błędach wskazują, gdzie problem

został wykryty, ale rzeczywisty błąd może być w kodzie gdzieś wcześniej, czasami w poprzedniej linii.

Ogólnie komunikaty o błędach informują o tym, gdzie wykryto problem, ale często nie tam, gdzie został on

popełniony.

3.10. Słowniczek

ciało instrukcji Sekwencja instrukcji zawarta w złożonej instrukcji.

gałąź Jedna z alternatywnych sekwencji instrukcji występujących w instrukcji warunkowej.

instrukcja warunkowa Instrukcja, która kontroluje przepływ wykonywania programu w zależności od pewnego

warunku.

instrukcja złożona Instrukcja składająca się z nagłówka i ciała. Nagłówek kończy się dwukropkiem (:). Ciało

jest wcięte w stosunku do nagłówka.

minimalna ewaluacja Kiedy Python jest w trakcie ewaluacji złożonego wyrażenia logicznego i przerywa dalszą

ewaluację, ponieważ Python zna końcową wartość wyrażenia bez potrzeby ewaluacji reszty wyrażenia.

operator logiczny Jeden z operatorów, który łączy wyrażenia logiczne: and, or lub not.

operator porównania Jeden z następujących operatorów, który porównuje swoje operandy: ==, !=, >, <, >= i

traceback Lista funkcji, które są wykonywane; pojawia się, gdy wystąpi wyjątek.

warunek Wyrażenie logiczne w instrukcji warunkowej określające która gałąź jest wykonywana.

warunki powiązane Wyrażenie warunkowe z serią alternatywnych gałęzi.

warunki zagnieżdżone Instrukcja warunkowa, która pojawia się w jednej z gałęzi innej instrukcji warunkowej.

wyrażenie logiczne Wyrażenie o wartości True lub False.

wzorzec strażnika Miejsce, w którym konstruujemy wyrażenie logiczne z dodatkowymi porównaniami, tak

aby skorzystać z działania minimalnej ewaluacji.

3.11. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1. Przepisz ponownie swój program obliczający wynagrodzenie, tak aby dać pracownikowi 1,5 raza

większą stawkę godzinową za czas przepracowany powyżej 40 godzin.

(^2) Należą do nich spacje, znaki tabulacji, znaki końca linii oraz dowolne inne znaki niemające kształtu na ekranie.