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:
if condition:
<indented statement 1>
<indented statement 2>
<non-indented statement>
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, <non-intenden statement> — это не часть блока if, поэтому она будет выполнена в любом случае.
Например:
number = int(input("Введите число: "))
if number > 10:
print("Число больше 10")
Первый вывод:
Введите число: 100
Число больше 10
Второй вывод:
Введите число: 5
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:
number = int(input("Введите число: "))
if number > 10:
print("первая строка")
print("вторая строка")
print("третья строка")
print("Выполняется каждый раз, когда вы запускаете программу")
print("Конец")
Первый вывод:
Введите число: 45
первая строка
вторая строка
третья строка
Выполняется каждый раз, когда вы запускаете программу
Конец
Второй вывод:
Введите число: 4
Выполняется каждый раз, когда вы запускаете программу
Конец
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:
>>>
>>> n = 100
>>> if n > 10:
...
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:
>>>
>>> n = 100
>>> if n > 10:
... print("n v 10")
...
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.
>>>
>>> n = 100
>>> if n > 10:
... print("n больше чем 10")
...
n больше чем 10
>>>
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:
if condition:
# блок if
statement 1
statement 2
and so on
else:
# блок else
statement 3
statement 4
and so on:
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.
radius = int(input("Введите радиус: "))
if radius >= 0:
print("Длина окружности = ", 2 * 3.14 * radius)
print("Площадь = ", 3.14 * radius ** 2)
else:
print("Пожалуйста, введите положительное число")
Первый вывод:
Введите радиус: 4
Длина окружности = 25.12
Площадь = 50.24
Второй вывод:
Введите радиус: -12
Пожалуйста, введите положительное число
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:
radius = int(input("Введите радиус: "))
if radius >= 0:
print("Длина окружности = ", 2 * 3.14 * radius)
print("Площадь = ", 3.14 * radius ** 2)
else:
print("Пожалуйста, введите положительное число")
Если попробовать запустить эту программу, то появится следующая ошибка:
$ python3 if_and_else_not_aligned.py
File "if_and_else_not_aligned.py", line 6
else:
^
SyntaxError: invalid syntax
$
Для исправления проблемы нужно вертикально выровнять if и else
Другой пример:
Пример 2: программа для проверки пароля, введенного пользователем.
password = input("Введите пароль: ")
if password == "sshh":
print("Добро пожаловать")
else:
print("Доступ запрещен")
Первый вывод:
Введите пароль: sshh
Добро пожаловать
Второй вывод:
Введите пароль: abc
Доступ запрещен
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.
gre_score = int(input("Введите текущий лимит: "))
per_grad = int(input("Введите кредитный рейтинг: "))
if per_grad > 70:
# внешний блок if
if gre_score > 150:
# внутренний блок if
print("Поздравляем, вам выдан кредит")
else:
print("Извините, вы не имеете права 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).
Первый вывод:
Введите текущий лимит: 160
Введите кредитный рейтинг: 75
Поздравляем, вам выдан кредит
Второй вывод:
Введите текущий лимит: 160
Введите кредитный рейтинг: 60
Извините, вы не имеете права на кредит
У этой программы есть одна маленькая проблема. Запустите ее заново и введите gre_score меньше чем 150, а per_grade — больше 70:
Вывод:
Введите текущий лимит: 140
Введите кредитный рейтинг: 80
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.
gre_score = int(input("Введите текущий лимит: "))
per_grad = int(input("Введите кредитный рейтинг: "))
if per_grad > 70:
if gre_score > 150:
print("Поздравляем, вам выдан кредит")
else:
print("У вас низкий кредитный лимит")
else:
print("Извините, вы не имеете права на кредит")
Вывод:
Введите текущий лимит: 140
Введите кредитный рейтинг: 80
У вас низкий кредитный лимит
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.
score = int(input("Введите вашу оценку: "))
if score >= 90:
print("Отлично! Ваша оценка А")
else:
if score >= 80:
print("Здорово! Ваша оценка - B")
else:
if score >= 70:
print("Хорошо! Ваша оценка - C")
else:
if score >= 60:
print("Ваша оценка - D. Стоит повторить материал.")
else:
print("Вы не сдали экзамен")
Первый вывод:
Введите вашу оценку: 92
Отлично! Ваша оценка А
Второй вывод:
Введите вашу оценку: 72
Хорошо! Ваша оценка - C
Третий вывод:
Введите вашу оценку: 56
Вы не сдали экзамен
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:
if condition_1:
# блок if
statement
statement
more statement
elif condition_2:
# первый блок elif
statement
statement
more statement
elif condition_3:
# второй блок elif
statement
statement
more statement
...
else
statement
statement
more statement
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.
score = int(input("Введите вашу оценку: "))
if score >= 90:
print("Отлично! Ваша оценка А")
elif score >= 80:
print("Здорово! Ваша оценка - B")
elif score >= 70:
print("Хорошо! Ваша оценка - C")
elif score >= 60:
print("Ваша оценка - D. Стоит повторить материал.")
else:
print("Вы не сдали экзамен")
Первый вывод:
Введите вашу оценку: 78
Хорошо! Ваша оценка - C
Второй вывод:
Введите вашу оценку: 91
Отлично! Ваша оценка А
Третий вывод:
Введите вашу оценку: 55
Вы не сдали экзамен
Такую программу намного легче читать, чем в случае с вложенными if-else.
