Операторы ветвления
Операторы ветвления if и варианта case применяются для того чтобы в зависимости от конкретных значений исходных данных обеспечить выполнение разных последовательностей операторов. Оператор if обеспечивает передачу управления на одну из двух ветвей вычислений, а оператор case — на одну из произвольного числа ветвей.
Условный оператор if
Условный оператор if используется для разветвления процесса вычислений на два направления. Структурная схема оператора приведена на рис. 2.2. Формат оператора:
if выражение then оператор_1 [else оператор_2;]
Сначала вычисляется выражение, которое должно иметь логический тип. Если оно имеет значение true, выполняется первый оператор, иначе — второй. После этого управление передается на оператор, следующий за условным.
Рис. 2.2. Структурная схема условного оператора
Oператоры, входящие в состав условного оператора, могут быть простыми или составными. Составной оператор ( блок ) обрамляется ключевыми словами begin и end. Блок применяют в том случае, когда по какой-либо ветви требуется выполнить несколько операторов: ведь иначе компилятор не сможет понять, где заканчивается ветвь и начинается следующая часть программы. Одна из ветвей может отсутствовать.
ВНИМАНИЕ Отсутствие ключевых слов begin и end в ветви else компилятор как ошибку не распознает!
Примеры условных операторов:
if a < 0 then b := 1; { 1 }
if (a < b) and ((a >d) or (a = 0)) then inc(b)
else begin
b := b * a; a := 0
end; { 2 }
if a < b then
if a < c then m := a else m := c
else
if b < c then m := b else m := c; { 3 }
В примере 1 отсутствует ветвь else. Такая конструкция называется 'пропуск оператора'.
Если требуется проверить несколько условий, их объединяют знаками логических операций. Так, выражение в примере 2 будет истинно в том случае, если выполнится одновременно условие a < b и хотя бы одно из условий a > d и a = 0. Скобки, в которые заключены операции отношения, обязательны, потому что приоритет у логических операций выше, чем у операций отношения. Поскольку по ветви else требуется выполнить два оператора, они заключены в блок.
В примере 3 вычисляется наименьшее из значений трех переменных a, b и с.
ВНИМАНИЕ Частая ошибка при программировании условных операторов — неверная запись проверки на принадлежность диапазону. Например, условие 0 < x < 1 нельзя записать непосредственно. Правильный способ: if(0 < x) and (x < 1) then …, поскольку фактически требуется задать проверку выполнения одновременно двух условий: x > 0 и x < 1.
Пример. Программа, которая по введенному значению аргумента вычисляет значение функции, заданной в виде графика (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Функция, заданная в виде графика
Составим описание алгоритма в неформальном словесном виде.
Ввести значение аргумента х.
Определить, какому интервалу из области определения функции оно принадлежит, и вычислить значение функции y по соответствующей формуле.
Вывести значения х и y.
Второй пункт алгоритма следует детализировать. Сначала запишем определение функции в виде формул.
Теперь в соответствии с формулами опишем словами последовательность действий второго пункта алгоритма:
Если x < –2, присвоить переменной y значение 0
Если –2 <= x < –1, присвоить переменной y значение –x – 2.
Если –1 <= x < 1, присвоить переменной y значение x.
И так далее.
Теперь шаги алгоритма представлены максимально подробно, поэтому можно приступать к написанию программы (пример 2.1).
program calc_function_1;
var x, y : real;
begin
writeln(' Введите значение аргумента'); readln(x);
if x < –2 then y := 0;
if (x >= –2) and (x < –1) then y := –x – 2;
if (x >= –1) and (x < 1) then y := x;
if (x >= 1) and (x < 2) then y := –x + 2;
if x >= 2 then y := 0;
writeln('Для x = ', x:6:2, ' значение функции y = ', y:6:2);
end.
Тестовые примеры для этой программы должны включать по крайней мере по одному значению аргумента из каждого интервала, а для проверки граничных условий — еще и все точки перегиба (если это кажется вам излишним, попробуйте в предпоследнем условии 'забыть' знак =, а затем ввести значение х, равное 1.
Следует избегать проверки вещественных величин на равенство, вместо этого лучше сравнивать модуль их разности с некоторым малым числом. Это связано с погрешностью представления вещественных значений в памяти. Значение величины, с которой сравнивается модуль разности, следует выбирать в зависимости от решаемой задачи и точности переменных, участвующих в выражении. Пример:
const eps = 1e-6; { Требуемая точность вычислений }
var x, y : real;
...
if (x = y) then writeln('Величины x и y равны'); { Плохо! Ненадежно! }
if (abs(x - y) < eps) then writeln('Величины x и y равны'); { Рекомендуется }
Большого количества вложенных условных операторов также следует избегать, потому что они делают программу совершенно нечитабельной.