До сих пор Вы использовали линейные алгоритмы, т.е. алгоритмы, в которых все этапы решения задачи выполняются строго последовательно. Сегодня Вы познакомитесь с разветвляющимися алгоритмами.
Определение. Разветвляющимся называется такой алгоритм, в котором выбирается один из нескольких возможных вариантов вычислительного процесса. Каждый подобный путь называется ветвью алгоритма.
Признаком разветвляющегося алгоритма является наличие операций проверки условия. Различают два вида условий – простые и составные.
Простым условием (отношением) называется выражение, составленное из двух арифметических выражений или двух текстовых величин (иначе их еще называют операндами), связанных одним из знаков:
< - меньше, чем...
> - больше, чем...
<= - меньше, чем... или равно
>= - больше, чем... или равно
<> - не равно
= - равно
Например, простыми отношениями являются следующие:
В приведенных примерах первые два отношения включают в себя переменные, поэтому о верности этих отношений можно судить только при подстановке некоторых значений:
если х=25, у=3, то отношение x-y>10 будет верным, т.к. 25-3>10
если х=5, у=30, то отношение x-y>10 будет неверным, т.к. 5-30<10
Проверьте верность второго отношения при подстановке следующих значений:
а) k=5, a=1, b=-3, c=-8
b) k=65, a=10, b=-3, c=2
Определение. Выражения, при подстановке в которые некоторых значений переменных, о нем можно сказать истинно (верно) оно или ложно (неверно) называются булевыми (логическими) выражениями.
Примечание. Название “булевые” произошло от имени математика Джорджа Буля, разработавшего в XIX веке булевую логику и алгебру логики.
Определение. Переменная, которая может принимать одно из двух значений: True (правда) или False (ложь), называется булевой (логической) переменной. Например,
К:=True;
Flag:=False;
Second:=a+sqr(x)>t
Рассмотрим пример.
Задача. Вычислить значение модуля и квадратного корня из выражения (х-у).
Для решения этой задачи нужны уже знакомые нам стандартные функции нахождения квадратного корня - Sqr и модуля - Abs. Поэтому Вы уже можете записать следующие операторы присваивания:
Koren:=Sqrt(x-y);
Modul:=Abs(x-y).
В этом случае программа будет иметь вид:
Program Znachenia;
Uses
Crt;
Var
x, y : integer;
Koren, Modul : real;
Begin
ClrScr;
write (‘Введите значения переменных х и у через пробел ‘);
read (x, y);
Koren:=Sqrt(x-y);
Modul:=Abs(x-y).
write (‘Значение квадратного корня из выражения (х-у) равно ‘);
write (‘Значение модуля выражения (х-у) равно ‘);
readln;
End.
Казалось бы задача решена. Но мы не учли области допустимых значений для нахождения квадратного корня и модуля. Из курса математики Вы должны знать, что можно найти модуль любого числа, а вот значение подкоренного выражения должно быть неотрицательно (больше или равно нулю).
Поэтому наша программа имеет свою допустимую область исходных данных. Найдем эту область. Для этого запишем неравенство х-у>=0 и решив его получим х>=у. Значит, если пользователем нашей программы будут введены такие числа, что при подстановке значение этого неравенства будет равно True, то квадратный корень из выражения (х-у) извлечь можно. А если значение неравенства будет равно False, то выполнение программы закончится аварийно.
Задание. Наберите текст программы. Протестируйте программу со следующими значениями переменных и сделайте вывод.
а) х=23, у=5; б) х=-5, у=15; в) х=8, у=8.
Каждая программа, насколько это возможно, должна осуществлять контроль за допустимостью величин, участвующих в вычислениях. Здесь мы сталкиваемся с разветвлением нашего алгоритма в зависимости от условия. Для реализации таких условных переходов в языке Паскаль используют операторы If и Else, а также оператор безусловного перехода Goto.
Рассмотрим оператор If.
Для нашей задачи нужно выполить следующий алгоритм:
если х>=у,
то вычислить значение квадратного корня,
иначе выдать на экран сообщение об ошибочном введении данных.
Запишем его с помощью оператора If. Это будет выглядеть так.
if x>=y
Then
Koren:=Sqr(x-y)
Else
write (‘Введены недопустимые значения переменных‘);
Теперь в зависимости от введенных значений переменных х и у, условия могут выполняться или не выполняться.
В общем случае полная форма конструкции условного оператора имеет вид:
if <логическое выражение>
Then
<оператор 1>
Else
<оператор 2>
Условный оператор работает по следующему алгоритму.
Сначала вычисляется значение логического выражения, расположенного за служебным словом IF. Если его результат истина, выполняется <оператор 1>, расположенный после слова THEN, а действия после ELSE пропускаются; если результат ложь, то, наоборот, действия после слова THEN пропускаются, а после ELSE выполняется <оператор 2>.
Управляющая структура if может показаться негибкой, так как выполняемые действия могут быть описаны только одним оператором. Иногда может потребоваться выполнение последовательности операторов. В этом случае хотелось бы заключить всю последовательность в воображаемые скобки. В Паскале предусмотрен этот случай.
Если в качестве оператора должна выполниться серия операторов, то они заключаются в операторные скобки begin-end. Конструкция Begin ... End называется составным оператором.
if <логическое выражение>
Then
Begin
оператор 1;
оператор 2;
...
End
Else
Begin
оператор 1;
оператор 2;
...
end;
Определение. Составной оператор -объединение нескольких операторов в одну группу. Группа операторов внутри составного оператора заключается в операторные скобки (begin-end).
begin
оператор 1;
оператор 2;
end;
С учетом полученных знаний преобразуем нашу программу.
Program Znachenia;
Uses
Crt;
Var
x, y : integer;
Koren, Modul : real;
Begin
ClrScr;
write (‘Введите значения переменных х и у через пробел ‘);
read (x, y);
if x>=y
Then
Begin
Koren:=Sqr(x-y)
Modul:=Abs(x-y)
write (‘Значение квадратного корня из выражения (х-у) равно ‘);
write (‘Значение модуля выражения (х-у) равно ‘);
End
Else
write (‘Введены недопустимые значения переменных‘);
readln;
End.
Составным оператором является и такой оператор
begin
S:=0;
end.
Cимвол “;” в данном случае разделяет оператор присваивания S:=0 и пустой оператор.
Пустой оператор не влечет никаких действий и в записи программы никак не обозначается.
Например, составной оператор
begin
end.
включает лишь один пустой оператор.
Если Вы обратили внимание, программа на языке Паскаль всегда содержит один составной оператор – раздел операторов программы.
Внимание! Перед служебным словом Else разделитель (точка с запятой) не ставится.
Отметим, что большинство операторов в программах на языке Паскаль заканчиваются точкой с запятой, но после некоторых операторов точка с запятой не ставится. Сформулируем общие правила употребления точки с запятой:
1. Каждое описание переменной и определение константы заканчиваются точкой с запятой.
2. Каждый оператор в теле программы завершается точкой с запятой, если сразу за ним не следуют зарезервированные слова End, Else, Until.
3. После определенных зарезервированных слов, таких, как Then, Else, Var, Const, Begin, никогда не ставится точка с запятой.
Рассмотрим еще один пример.
Задача. Вывести на экран большее из двух данных чисел.
Program Example1;
Var
x, y : integer; {вводимые числа}
Begin
writeln(‘Введите 2 числа ‘); {вводим два целых числа через пробел}
readln(x,y);
if x>y
Then
writeln (x) {если х больше y, то выводим х}
Else
writeln (y) {иначе выводим y}
readln;
End.
Можно также использовать и сокращенную (неполную) форму записи условного оператора. Эта форма используется тогда, когда в случае невыполнения условия ничего делать не надо.
Неполная форма условного оператора имеет следующий вид.
if <логическое выражение>
Then
<оператор>
Тогда если выражение, расположенное за служебным словом IF. в результате дает истину, выполняются действия после слова THEN, в противном случае эти действия пропускаются.
Задача. Составить программу, которая, если введенное число отрицательное меняет его на противоположное.
