Ранее мы рассмотрели работу условного оператора if. С помощью его расширенной версии if-else можно реализовать две отдельные ветви выполнения. Однако алгоритм программы может предполагать выбор больше, чем из двух путей, например, из трех, четырех или даже пяти. В данном случае следует говорить о необходимости множественного ветвления.
Рассмотрим конкретный пример. Допустим, в зависимости от возраста пользователя, ему рекомендуется определенный видеоконтент. При этом выделяют группы от 3 до 6 лет, от 6 до 12, от 12 до 16, 16+. Итого 4 диапазона. Как бы мы стали реализовывать задачу, имея в наборе инструментов только конструкцию if-else?
Самый простой ответ – последовательно проверять вхождение введенного числа-возраста в определенный диапазон с помощью следующих друг за другом условных операторов:
Примечание. Названия фильмов выводятся на экран в двойных кавычках. Поэтому в программе для определения строк используются одинарные.
Предложенный код прекрасно работает, но есть одно существенное "но". Он не эффективен, так как каждый if в нем – это отдельно взятый оператор, никак не связанный с другими if. Процессор тратит время и "нервы" на обработку каждого из них, даже если в этом уже нет необходимости. Например, введено число 10. В первом if логическое выражение возвращает ложь, и поток выполнения переходит ко второму if. Логическое выражение в его заголовке возвращает истину, и его тело выполняется. Всё, на этом программа должна была остановиться.
Однако следующий if никак не связан с предыдущим, поэтому далее будет проверяться вхождение значения переменной old в диапазон от 12 до 16, в чем необходимости нет. И далее будет обрабатываться логическое выражение в последнем if, хотя уже понятно, что и там будет False. Что же делать?
Ответом является вложение условных операторов друг в друга:
Рассмотрим поток выполнения этого варианта кода. Сначала проверяется условие в первом if (он же самый внешний). Если здесь было получено True, то тело этого if выполняется, а в ветку else мы даже не заходим, так как она срабатывает только тогда, когда в условии if возникает ложь.
Если внешний if вернул False, поток выполнения программы заходит в соответствующий ему внешний else. В его теле находится другой if со своим else. Если введенное число попадает в диапазон от 6 до 12, то выполнится тело вложенного if, после чего программа завершается. Если же число не попадает в диапазон от 6 до 12, то произойдет переход к ветке else. В ее теле находится свой условный оператор, имеющий уже третий уровень вложенности.
Таким образом до последней проверки ( 16 ) интерпретатор доходит только тогда, когда все предыдущие возвращают False. Если же по ходу выполнения программы возникает True, то все последующие проверки опускаются, что экономит ресурсы процессора. Кроме того, такая логика выполнения программы более правильная.
Теперь зададимся следующим вопросом. Можно ли как-то оптимизировать код множественного ветвления и не строить лестницу из вложенных друг в друга условных операторов? Во многих языках программирования, где отступы используются только для удобства чтения программистом, но не имеют никакого синтаксического значения, часто используется подобный стиль:
Может показаться, что имеется только один уровень вложенности, и появляется новое расширение для if, выглядящее как else if. Но это только кажется. На самом деле if, стоящее сразу после else, является вложенным в это else. Выше приведенная схема – то же самое, что
Именно так ее "понимает" интерпретатор или компилятор. Однако считается, что человеку проще воспринимать первый вариант.
В Питоне подобный номер с поднятием вложенного if к более внешнему else не прокатит, потому что в нем отступы и переходы на новую строку имеют синтаксическое значение. Поэтому в язык Python встроена возможность настоящего множественного ветвления на одном уровне вложенности, которое реализуется с помощью веток elif.
Слово "elif" образовано от двух первых букв слова "else", к которым присоединено слово "if". Это можно перевести как "иначе если".
В отличие от else, в заголовке elif обязательно должно быть логическое выражение также, как в заголовке if. Перепишем нашу программу, используя конструкцию множественного ветвления:
Обратите внимание, в конце, после всех elif, может использоваться одна ветка else для обработки случаев, не попавших в условия ветки if и всех elif. Блок-схему полной конструкции if-elif-…-elif-else можно изобразить так:
Как только тело if или какого-нибудь elif выполняется, программа сразу же возвращается в основную ветку (нижний ярко-голубой прямоугольник), а все нижеследующие elif, а также else пропускаются.
Практическая работа
Спишите последний вариант кода программы из урока. Дополните ее веткой else, обрабатывающие случаи, когда пользователь вводит числа не входящие в заданные четыре диапазона. Подумайте, почему в первой версии программы (когда использовались не связанные друг с другом условные операторы) нельзя было использовать else, а для обработки таких, не входящих в диапазоны, случаев пришлось бы писать еще один if?
Усовершенствуйте предыдущую программу, обработав исключение ValueError, возникающее, когда вводится не целое число.
Напишите программу, которая запрашивает на ввод число. Если оно положительное, то на экран выводится цифра 1. Если число отрицательное, выводится -1. Если введенное число – это 0, то на экран выводится 0. Используйте в коде условный оператор множественного ветвления.
Примеры решения и дополнительные уроки в android-приложении и pdf-версии курса.
Введение в Python
Поиск
Новое на сайте
Условные конструкции в Python
Условные конструкции в Python существуют для того, чтобы разработчик мог задавать определенное поведение программы в зависимости от заданных ей условий. Для использования таких конструкций программисту необходимо определить хотя бы одно условие, вместе с кодом, который будет выполнятся, если это условие истинно. Так же, при необходимости, возможно написать код, который будет выполнятся, если условие определенно как ложное.
Условные конструкции, это типичная структура для реализации механизма принятия решений, и они существуют в подавляющем большинстве языков программирования.
В Python предполагается, что любое ненулевое и непустое значение равняется истине (True), в то время, как ноль или пустой объект равняется лжи (False).
В Python существуют следующие условные конструкции:
Условная конструкция if в Python:
Команда if в Python работает по той же схеме, что и в других языках программирования. Она содержит в себе логическое условие, и если это условие истинно (равно True) — выполнится блок кода, записанный внутри команды if. Если же логическое условие ложно (равно False), то блок кода записанный внутри команды if пропускается, а выполнение кода переходит на следующую после блока if строчку кода.
Конструкция if. else в Python:
В конструкцию if может быть добавлена команда else. Она содержит блок кода, который выполняется, если условие в команде if ложно.
Команда else является опциональной, в каждой if — конструкции может быть только одна команда else.
Команда elif в Python:
Команда elif позволяет проверить истинность нескольких выражений и в зависимости от результата проверки, выполнить нужный блок кода.
Как и команда else, команда elif являктся опциональной, однако, в отличие от команды else, у одной if-конструкции может существовать произвольное количество команд elif.
Базовый Python не поддерживает конструкцию switch/case, как, например, JavaScript, но ее возможно реализовать при помощи if. elif. else конструкции.
Вложенные условные конструкции в Python:
В процессе разработки может возникнуть ситуация, в которой после одной истинной проверки следует сделать еще несколько. В таком случае необходимо использовать вложенные условные конструкции. То есть одну if. elif. else конструкцию внутри другой.
Логика выполнения вложенных условных конструкций та же, что и у обычных. Главное не запутаться с отступами и порядком выполнения сравнений.
При изучении программирования в качестве практики часто приходится создавать «идеальные программы», которые в реальном мире работают совсем не так.
Иногда, например, нужно исполнить ряд инструкций только в том случае, если соблюдаются определенные условия. Для обработки таких ситуаций в языках программирования есть операторы управления. В дополнение к управлению потоком выполнения программы эти операторы используются для создания циклов или пропуска инструкций, когда какое-то условие истинно.
Операторы управления бывают следующих типов:
- Оператор-выражение if
- Оператор-выражение if-else
- Оператор-выражение if-elif-else
- Цикл while
- Цикл for
- Оператор-выражение break
- Оператор-выражение continue
В этом уроке речь пойдет о первых трех операторах управления.
Оператор if
Синтаксис оператора if следующий:
Первая строчка оператора, то есть if condition : — это условие if, а condition — это логическое выражение, которое возвращает True или False . В следующей строке блок инструкций. Блок представляет собой одну или больше инструкций. Если он идет следом за условием if, такой блок называют блоком if.
Стоит обратить внимание, что у каждой инструкции в блоке if одинаковый отступ от слова if. Многие языки, такие как C, C++, Java и PHP, используют фигурные скобки ( <> ), чтобы определять начало и конец блока, но в Python используются отступы.
Каждая инструкция должна содержать одинаковое количество пробелов. В противном случае программа вернет синтаксическую ошибку. В документации Python рекомендуется делать отступ на 4 пробела. Такая рекомендация актуальная для и для этого .
Как это работает:
Когда выполняется инструкция if, проверяется условие. Если условие истинно, тогда все инструкции в блоке if выполняются. Но если условие оказывается неверным, тогда все инструкции внутри этого блока пропускаются.
Инструкции следом за условием if, у которых нет отступов, не относятся к блоку if. Например, — это не часть блока if, поэтому она будет выполнена в любом случае.
Стоит обратить внимание, что во втором случае, когда условие не истинно, инструкция внутри блока if пропускается. В этом примере блок if состоит из одной инструкции, но их может быть сколько угодно, главное — делать отступы.
Рассмотрим следующий код:
Здесь важно обратить внимание, что только выражения на строках 3, 4 и 5 относятся к блоку if. Следовательно, они будут исполнены только в том случае, когда условие if будет истинно. Но инструкции на строках 7 и 8 выполнятся в любом случае.
Консоль Python реагирует иначе при использовании операторов управления прямо в ней. Стоит напомнить, что для разбития выражения на несколько строк используется оператор продолжение ( ). Но в этом нет необходимости с операторами управления. Интерпретатор Python автоматически активирует мультистрочный режим, если нажать Enter после условия if. Например:
После нажатия Enter на строке с условием if командная строка преобразуется с >>> на … . Консоль Python показывает … для многострочных инструкций. Это значит, что начатая инструкция все еще не закончена.
Чтобы закончить инструкцию if, нужно добавить еще одну инструкцию в блок if:
Python не будет автоматически добавлять отступ. Это нужно сделать самостоятельно. Закончив ввод инструкции, нужно дважды нажать Enter, чтобы исполнить инструкцию. После этого консоль вернется к изначальному состоянию.
Все эти программы заканчиваются внезапно, не показывая ничего, если условие не истинно. Но в большинстве случаев пользователю нужно показать хотя бы что-нибудь. Для этого используется оператор-выражение if-else.
Оператор if-else
Оператор if-else исполняет одну порцию инструкций, если условие истинно и другое — если нет. Таким образом этот оператор предлагает два направления действий. Синтаксис оператора if-else следующий:
Как это работает:
Когда оператор if-else исполняется, условие проверяется, и если оно возвращает True , когда инструкции в блоке if исполняются. Но если возвращается False , тогда исполняются инструкции из блока else.
Пример 1: программа для расчета площади и длины окружности круга.
Теперь программа показывает корректный ответ пользователю, даже если условие if не является истинным. Это и требуется.
В инструкциях if-else нужно следить за тем, чтобы условия if и else находились на одном уровне. В противном случае программа вернет синтаксическую ошибку. Например:
Если попробовать запустить эту программу, то появится следующая ошибка:
Для исправления проблемы нужно вертикально выровнять if и else
Пример 2: программа для проверки пароля, введенного пользователем.
Вложенные операторы if и if-else
Использовать операторы if-else можно внутри других инструкций if или if-else. Это лучше объяснить на примерах:
Оператор if внутри другого if-оператора
Пример 1: программа, проверяющая, имеет ли студент право на кредит.
Здесь оператор if используется внутри другого if-оператора. Внутренним называют вложенный оператором if. В этом случае внутренний оператор if относится к внешнему блоку if, а у внутреннего блока if есть только одна инструкция, которая выводит “Поздравляем, вам выдан кредит”.
Как это работает:
Сначала оценивается внешнее условие if, то есть per_grad > 70 . Если оно возвращает True , тогда управление программой происходит внутри внешнего блока if. Там же проверяется условие gre_score > 150 . Если оно возвращает True , тогда в консоль выводится "Congratulations you are eligible for loan" . Если False , тогда программа выходит из инструкции if-else, чтобы исполнить следующие операции. Ничего при этом не выводится в консоль.
При этом если внешнее условие возвращает False , тогда выполнение инструкций внутри блока if пропускается, и контроль переходит к блоку else (9 строчка).
У этой программы есть одна маленькая проблема. Запустите ее заново и введите gre_score меньше чем 150 , а per_grade — больше 70 :
Программа не выводит ничего. Причина в том, что у вложенного оператора if нет условия else. Добавим его в следующем примере.
Пример 2: инструкция if-else внутри другого оператора if.
Как это работает:
Эта программа работает та же, как и предыдущая. Единственное отличие — у вложенного оператора if теперь есть инструкция else. Теперь если ввести балл GRE меньше, чем 150, программа выведет: “У вас низкий кредитный лимит”
При создании вложенных операторов if или if-else, всегда важно помнить об отступах. В противном случае выйдет синтаксическая ошибка.
Оператор if-else внутри условия else
Пример 3: программа для определения оценки студента на основе введенных баллов.
Как это работает:
Когда управление программой переходит к оператору if-else, проверяется условие на строке 3 ( score >= 90 ). Если оно возвращает True , в консоль выводится “Отлично! Ваша оценка А”. Если значение неверное, управление переходит к условию else на 5 строке. Теперь проверяется условие score >= 80 (6 строка). Если оно верное, тогда в консоли выводится “Здорово! Ваша оценка — B”.
В противном случае управление программой переходит к условию else на 8 строке. И здесь снова имеется вложенный оператор if-else. Проверяется условие ( score >= 70 ). Если оно истинно, тогда в консоль выводится “Хорошо! Ваша оценка — C”. В противном случае управление переходит к блоку else на 11 строке. В конце концов, проверяется условие ( score >= 60 ). Если оно возвращает True , тогда в консоль выводится “Ваша оценка — D. Стоит повторить материал.” Если же False , тогда в консоли будет “Вы не сдали экзамен”. На этом этапе управление переходит к следующим инструкциям, написанным после внешнего if-else.
Хотя вложенные операторы if-else позволяют проверять несколько условий, их довольно сложно читать и писать. Эти же программы можно сделать более читабельными и простыми с помощью if-elif-else.
Оператор if-elif-else
Оператор if-elif-else — это альтернативное представление оператора if-else, которое позволяет проверять несколько условий, вместо того чтобы писать вложенные if-else. Синтаксис этого оператора следующий:
Примечание: … означает, что можно писать сколько угодно условий eilf .
Как это работает:
Когда исполняется инструкция if-elif-else, в первую очередь проверяется condition_1 . Если условие истинно, тогда исполняется блок инструкций if. Следующие условия и инструкции пропускаются, и управление переходит к операторам вне if-elif-else.
Если condition_1 оказывается ложным, тогда управление переходит к следующему условию elif , и проверяется condition_2 . Если оно истинно, тогда исполняются инструкции внутри первого блока elif . Последующие инструкции внутри этого блока пропускаются.
Этот процесс повторяется, пока не находится условие elif , которое оказывается истинным. Если такого нет, тогда исполняется блок else в самом конце.
Перепишем программу с помощью if-elif-else.
Такую программу намного легче читать, чем в случае с вложенными if-else.
