Оператор — это элемент языка, задающий полное описание действия, которое необходимо выполнить. Каждый оператор представляет собой законченную фразу языка программирования и определяет некоторый вполне законченный этап обработки данных. В состав операторов могут входить служебные слова, данные, выражения и другие операторы.
Каждый оператор в любом языке программирования имеет определенный синтаксис и семантику. Под синтаксисом оператора понимается система правил (грамматика), определяющая его запись с помощью элементов алфавита данного языка, в который наряду с различными символами входят, например, и служебные слова. Под семантикой оператора понимают его смысл, т.е. те действия, которым соответствует запись того или иного оператора. Например, запись i := i + 1 является примером синтаксически корректной записи оператора присваивания в языке Pascal, семантика которого в данном случае такова: извлечь значение ячейки памяти, соответствующей переменной i, сложить его с единицей, результат записать в ту же ячейку памяти.
В большинстве процедурных языков программирования набор операторов практически одинаков и состоит из оператора присваивания, операторов выбора, операторов цикла, оператора вызова процедуры, операторов перехода. Иногда выделяют также пустой (отсутствие действия) и составной операторы. Рассмотрим группы операторов подробнее, используя синтаксис языка Pascal.
Оператор присваивания
Присваивание — это действие компьютера, в результате которого переменная получает значение вычисленного выражения (оно помещается в соответствующую переменной ячейку памяти). Для описания такого действия в языках программирования существует оператор присваивания.
В общем виде оператор присваивания записывается так:
<переменная> <знак присваивания> <выражение>
Например, в языке Pascal в качестве знака присваивания используется комбинация символов :=. В ряде других языков — знак равенства.
Результатом выполнения оператора присваивания является изменение состояния данных: все переменные, отличные от переменной, стоящей в левой части оператора присваивания, не меняют своего значения, а указанная переменная получает значение выражения, стоящего в правой части оператора присваивания. В большинстве случаев требуется, чтобы тип выражения совпадал с типом переменной. Если это не так, то оператор либо считается синтаксически некорректным, либо производится преобразование типа выражения к типу переменной.
Операторы выбора
По-другому эти операторы называют условными операторами. Условные операторы используются для программирования алгоритмов, содержащих алгоритмическую конструкцию ветвление.
В языках программирования имеется несколько видов условных операторов. Полный условный оператор соответствует алгоритмической структуре полного ветвления:
В языке программирования соответствующий условный оператор имеет вид:
if B then S1 else S2
Если выражение B, которое вычисляется в начале выполнения условного оператора, имеет значение “истина”, то будет выполняться оператор S1, в противном случае — оператор S2. Операторы S1 и S2 могут быть составными.
Алгоритмическая структура неполного ветвления реализуется с помощью неполного условного оператора, который имеет вид:
if B then S
Здесь B — логическое выражение, а S — произвольный оператор. Оператор Sбудет выполняться, если выражение B окажется истинным.
Если условный оператор реализует всего две ветви выбора (“да” и “нет”), то с помощью оператора варианта (case-оператора) можно запрограммировать многоветвящуюся структуру. Оператор варианта имеет вид:
case E of
V1: S1;
…
Vn: Sn;
end
Выполняется данный оператор так: значение выражения E ищется среди перечисленных в записи оператора значений V1, V2, …, Vn, и если такое значение находится, то выполняется соответствующий оператор S1, S2, …, Sn.
В разных языках программирования синтаксис и даже семантика перечисленных операторов могут отличаться, но возможности, предоставляемые программисту подобными конструкциями, примерно одинаковы.
Пример 1. В статье “Алгоритмические конструкции” 2 был приведен пример записи алгоритма решения обобщенного квадратного уравнения с помощью конструкций ветвления. Приведем фрагмент программы на языке Pascal, реализующий этот же алгоритм:
readln(a,b,c);
if a = 0 then
if b = 0 then
if c = 0 then writeln('x — любое')
else writeln('нет корней')
else writeln(—c/b)
else begin
D := b*b — 4*a*c;
if D < 0 then writeln('нет корней')
else begin
x1 := -b + sqrt(D);
x2 := -b - sqrt(D);
writeln(x1:0:2,''', x2:0:2)
end
end;