Логические операции
Пока мы рассматривали только простые условия, которые выражали в терминах операций отношения
| > | < | >= | <= |
и операций проверки на равенство
| == | != |
Каждое решение принималось на основе одного условия. Если мы хотим в процессе принятия решения проверять несколько условий, мы вынуждены были бы реализовывать эти проверки отдельными операторами или вложенными структурами
if или if/else.
Например,
#include < iostream.h >// Необходимо определить принадлежит ли число, введенное пользователем, интервалу (1, 10). void main() { int i; cout << "Input i: " << "\n"; cin >> i; // Здесь мы используем вложенный оператор if if ( i > 1 ) if (i < 10 ) cout << " i принадлежит интервалу (1, 10)"<< "\n"; else cout << " i не принадлежит интервалу (1, 10)" << "\n"; }Чтобы избежать подобных вложений, С++ предоставляет нам логические операции, которые могут использоваться для формирования сложных условий путем комбинирования простых.
| Логическими операциями являются | |
| && | (логическое И), |
| || | (логическое ИЛИ) и |
| ! | (логическое НЕ, называемое также логическое отрицание). |
Рассмотрим примеры каждой из них.
Предположим, мы хотим обеспечить в некоторой точке программы, чтобы определенный путь расчета выбирался только в случае, когда два условия одновременно истинны. Тогда мы можем применить логическую операцию &&(логическое И), например:
if (gender == 1 && age >= 65) ++seniorFemales;
Этот оператор if содержит два простых условия. Условие gender == 1 может проверяться, например, чтобы определить, является ли данное лицо женщиной.
Условие age >= 65 проверяется, чтобы определить, является ли человек пожилым гражданином. Проверка этих двух простых условий выполняется первой, поскольку приоритет обеих операций == и >= выше, чем приоритет операции & &. Затем оператор if рассматривает комбинацию этих условий
(gender ==1) && (age >= 65)
и если она истинна, то выполняется оператор ++seniorFemales;
Таблица ниже поясняет действие операции &&. Эта таблица показывает все четыре возможных сочетания комбинаций ложного (false, нулевого) и истинного (true, ненулевого) значений первого и второго выражений. Подобные таблицы часто называются таблицами истинности. C++ воспринимает как 0 или как 1 все выражения, содержащие операции отношения, проверки на равенство или логические операции. Хотя C++ возвращает 1, если результат равен true, он воспринимает как true любое ненулевое значение.
| Таблица истинности для && | ||
| выражение 1 | выражение 2 | выражение 1 & & выражение 2 |
| true | true | true |
| true | false | false |
| false | true | false |
| false | false | false |
Таким образом,
результат операции логического И ( & &) будет истинна, тогда и только тогда, когда оба условия истинны!
Теперь давайте посмотрим, как использование логического И ( & &) упростит наш пример.
#include < iostream.h >// Необходимо определить принадлежит ли число, введенное пользователем, интервалу (1, 10). void main() { int i; cout << "Input i: " << "\n"; cin >> i; if ( i > 1 && i < 10 ) cout << " i принадлежит интервалу (1, 10)"<< "\n"; else cout << " i не принадлежит интервалу (1, 10)" << "\n"; }
Логическая операция || (логическое ИЛИ). Предположим, мы хотим обеспечить в некоторой точке программы, чтобы определенный путь расчета выбирался только в случае, когда хотя бы одно из двух условий истинно. В этом случае мы можем применить логическую операцию ||. Например,
if (semesterAverage >= 90 || finalExam >= 90) cout << "Оценка студента - A \n";
Этот оператор также содержит два простых условия. Условие semesterAverage >= 90 проверяется, чтобы определить, заслужил ли студент оценки "А" за курс в результате постоянной работы в течение семестра. Условие finalExam >== 90 проверяется, чтобы определить, заслужил ли студент оценки "А" за курс вследствие выдающихся результатов на заключительном экзамене. Затем оператор if рассматривает комбинацию этих условий
(semesterAverage >= 90) || (finalExam >= 90)
и присуждает студенту оценку "А", если любое из этих условий или оба они истины. Отметим, что сообщение "Оценка студента - А" не печатается только, если оба простых условия ложны (если их значения равны 0). Ниже приводится таблица истинности для логической операции ИЛИ (||).
| Таблица истинности для || | ||
| выражение 1 | выражение 2 | выражение 1 || выражение 2 |
| true | true | true |
| true | false | true |
| false | true | true |
| false | false | false |
Таким образом, результат операции логического ИЛИ (||) будет истинна, когда хотя бы одно из двух условий истинна!
Операция && имеет более высокий приоритет, чем операция ||. Обе эти операции имеют ассоциативность слева направо. Выражение, содержащее операции && и ||, оценивается только до тех пор, пока его истинность или ложность не станет очевидной. Таким образом, анализ выражения
gender ==1 && age >= 65
будет немедленно остановлен, если значение gender не равно 1 (т.е. условие в целом заведомо ложно), и продолжится, если значение gender равно 1 (т.е. в целом может оказаться истинным, если будет истинным условие age >= 65).
C++содержит логическую операцию ! (логическое отрицание), чтобы программист мог изменить значение условия на "противоположное". В отличие от операций && и ||, которые комбинируют два условия (и, следовательно, являются бинарными операциями), операция отрицания имеет в качестве операнда только одно условие (и, следовательно, является унарной операцией). Операция логического отрицания помещается перед соответствующим условием, когда мы хотим выбрать некоторый вариант расчета в случае, если первоначально (без учета операции логического отрицания) это условие ложно. Приведем пример фрагмента программы:
if ( !(grade == sentineValue) ) cout << "Следующая оценка - " << grade <<"\n ";
Скобки, в которые помещено условие grade == sentineValue необходимы, так как операция логического отрицания имеет более высокий приоритет, чем операция проверки равенства. Ниже приводится таблица истинности операции логического отрицания.
| Таблица истинности для ! | |
| выражение | ! выражение |
| true | false |
| false | true |
В большинстве случаев программист может избежать применения логического отрицания, изменив выражение условия с помощью соответствующих операций отношения и проверки равенства. Например, предыдущий оператор может быть записан в виде
if ( grade != sentineValue ) cout << "Следующая оценка - " << grade << "\n ";
Подобная гибкость часто может помочь программисту выразить условие в наиболее естественном и удобном виде.