Kontrollstruktur Iteration

Bedingte Verzweigung und Vergleichsoperatoren

Bei der bedingten Verzweigung handelt es sich, wie der Name schon sagt, um eine Prozedur der Verzweigung in Abhängigkeit von bestimmten Bedingungen.

Es ist vielleicht leichter zu verstehen, wenn Sie sich ein Flussdiagramm ansehen.

Dies bedeutet: Zunächst wird (1) ausgeführt. Die nächste Raute ist der Teil, der prüft, ob eine bestimmte Bedingung erfüllt ist. Wenn das Ergebnis ja ist, läuft die Prozedur runter, also werden (2) und (3) ausgeführt:

Wenn das Ergebnis nein ist, überspringt die Prozedur (2) und geht zu (3).

Zusammenfassend:

Wenn "ja":
- (1) → (2) → (3)
Wenn "Nein":
- (1) → (3)

werden ausgeführt.

Dies wird als bedingte Verzweigung bezeichnet, da es, wie in der Abbildung dargestellt, zwei Verzweigungen gibt je nachdem, ob die Bedingung erfüllt ist oder nicht.

Schauen wir uns ein konkretes Beispiel an.

Grundform (1)

Wenn man nur ausführen möchte, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, schreibt man:

if Bedingung:
    # Anweisung(en), wenn die Bedingung erfüllt ist

Ein Programm, das positive ausgibt, wenn der Wert der Variablen $x$ positiv ist, würde zum Beispiel so aussehen:

if x > 0:
    print("positive")

Wie bei der Definition einer Funktion werden die Anweisungen, die ausgeführt werden soll, wenn die Bedingung (in diesem Fall x > 0) erfüllt ist, mit Einzug geschrieben.

In diesem Beispiel wird nur eine Zeile ausgeführt, wenn die Bedingung erfüllt ist, aber Sie können natürlich auch mehrere Zeilen dafür schreiben.

Schauen wir uns das in einem Flussdiagramm an.

Wenn der Wert von $x$ positiv ist, tut das Programm Folgendes.

Wenn der Wert von $x$ nicht positiv ist, tut das Programm Folgendes.

Geben Sie das folgende Programm ein und führen Sie es aus. Probieren Sie das Programm mit verschiedenen Werten von $x$ aus. Dazu ändern Sie den Wert von x in der ersten Zeile.

x = 1

if x > 0:
    print("positive")

Ergebnis

Grundform (2)

Ein Programm, das A ausführt, wenn eine Bedingung erfüllt ist, und B, wenn dies nicht der Fall ist, wird wie folgt geschrieben:

if Bedingung:
    # A: wenn die Bedingung erfüllt ist
else:
    # B: wenn die Bedingung nicht erfüllt ist

Zum Beispiel wird das Programm, das druckt negative , wenn der Wert der Variable $x$ negativ ist, und zero or positive , wenn nicht, wie folgt geschrieben:

if x < 0:
    print("negative")
else:
    print("zero or positive")

Geben Sie das folgende Programm ein und führen Sie es aus. Probieren Sie das Programm mit verschiedenen Werten von $x$ aus. Dazu ändern Sie den Wert von x in der ersten Zeile.

x = 0

if x < 0:
    print("negative")
else:
    print("zero or positive")

Ergebnis

Zeichnen Sie ein Flussdiagramm für diesen Fall. Wie unterscheidet sich dieser Fall von der Grundform (1)?

Grundform (3)

Das Programm in der Grundform (2) zeigte sowohl positive als auch Nullfälle zusammen an. Natürlich möchten Sie die Fälle danach trennen, ob $x$ positiv, 0 oder negativ ist.

Aus der Sicht der Programmierung (d. h. der bedingten Verzweigung) bedeutet dies: Wenn der Wert der Variablen x negativ ist, drucke negative ; andernfalls, wenn der Wert der Variablen x 0 ist, drucke Null , andernfalls positive .

Dies lässt sich ganz einfach wie folgt formulieren. (wenn a und b gleich sind schreibt man a == b (siehe unten))

# ! Keine gute Art, das zu schreiben !

if x < 0:
    print("negative")
else:
    if x == 0:
        print("zero")
    else:
        print("positive")

Das ist kein Fehler, aber es ist keine gute Sichtweise und sollte vermieden werden. In diesem Fall ist es besser, sie wie folgt zu schreiben:

if x < 0:
    print("negative")
elif x == 0:
    print("zero")
else:
    print("positive")

Das elif (die Abkürzung von else if ) ist der wichtige Teil.

Geben Sie das folgende Programm ein und führen Sie es aus. Probieren Sie das Programm mit verschiedenen Werten von $x$ aus. Dazu ändern Sie den Wert von x in der ersten Zeile.
Zeichnen Sie ein Flussdiagramm für dieses Programm.

x = 0

if x < 0:
    print("negative")
elif x == 0:        # Beachten Sie, dass es == ist (zwei Gleichheitszeichen)
    print("zero")
else:
    print("positive")

Ergebnis

elif kann mehr als einmal geschrieben werden. Zum Beispiel:

x = 0

if x < -1:
    print("< -1")
elif x < 0:
    print("negative but not < -1")
elif x == 0:
    print("zero")
else:
    print("positive")

print("End")

Geben Sie das Programm ein und führen Sie es aus. Probieren Sie das Programm mit verschiedenen Werten von $x$ aus. Dazu ändern Sie den Wert von x in der ersten Zeile.
Zeichnen Sie ein Flussdiagramm für dieses Programm.

Ergebnis

elif (und else) werden nur ausgeführt, wenn die vorherigen Bedingungen nicht erfüllt sind. Mit anderen Worten: Sobald eine Bedingung erfüllt ist, wird nur dieser Block ausgeführt, und es wird an das Ende des if-Blocks gesprungen.

Das folgende Programm ist daher unangemessen (wenn auch nicht ungrammatisch).

if a > 0:
    ...
elif a > 1:
    # nie hier ankommen
else:
    ...

Wie man Bedingungen schreibt—Boolean-Typ und Vergleichs- bzw. logische Operatoren

Boole'scher Wert (Boolean)

Bislang haben wir uns mit Datentyp Zahlen und Zeichenketten als Datentypen für Variablen und Werte beschäftigt. Jetzt werden wir einen weiteren neuen Typ kennenlernen, den Boolean-Typ.

Ein Boolean-Typ ist ein Typ, dessen Wert True (wahr) oder False (falsch) ist.

Obwohl boolesche Werte in Variablen nicht gespeichert werden sollten, kann man z. B. wie folgt schreiben:

a = True
b = False

[Anmerkung] Datentyp

Da nun das Wort Datentyp erwähnt wurde, möchte ich ein wenig darüber sprechen.

Ein Typ ist im Wesentlichen eine Sorte von Variable oder Wert. Wir haben das Folgende gesehen:

Zahl
Zeichenkette
Boolean

Es gibt noch mehr, aber diese sollten für den Anfang ausreichen.

Zum Zahl-Typ gehören Ganzzahl (integer) und Gleitkommazahl (Fließkommazahl, floating-point number) (und komplexe Zahl), die Sie aber zunächst nicht kennen müssen.

Vergleichsoperator

Wir haben bereits über die arithmetischen Operatoren gesprochen. Hier werden die Vergleichsoperatoren erklärt, die in if-Anweisungen usw. verwendet werden.

Wie der Name schon sagt, werden diese Operatoren verwendet, um zwei Dinge zu vergleichen. Im Folgenden werden die wichtigsten verwendet. Alle bis auf die ersten beiden sollten selbsterklärend sein.

a == b: Bestimme, ob zwei Zahlen gleich sind. Beachten Sie, dass es zwei Gleichheitszeichen gibt. (Es ist ein häufiger Fehler von Anfängern, nur ein Gleichheitszeichen für den Vergleich zu schreiben.) Wenn es nur einen gibt (also = ), handelt es sich um eine Zuweisung. Seien Sie vorsichtig, wenn der Wert eine Dezimalzahl ist, siehe Worauf ist bei numerischen Berechnungen zu achten .
a != b: Bestimme, ob a und b nicht gleich sind.
a > b: Bestimme, ob a größer ist als b.
a >= b: Bestimme, ob a größer als oder gleich b ist. Beachten Sie, dass Sie nicht => schreiben können.
a < b: Bestimme, ob a kleiner ist als b.
a <= b: Bestimme, ob a kleiner als oder gleich b ist. Beachten Sie, dass Sie nicht =< schreiben können.

Diese Operatoren geben als Ergebnis einen booleschen Wert (nämlich True oder False) zurück. Es mag seltsam klingen zu sagen, dass ein Operator einen Wert zurückgibt . Das ist jedoch nicht verwunderlich, wenn Sie es so betrachten, dass die Berechnung von 1 == 1 den Wert True ergibt, genauso wie die Berechnung von 1 + 2 den Wert 3 ergibt.

Geben Sie das folgende Programm ein und führen Sie es aus. Überlegen Sie anschließend, was dieses Programm berechnet . Versuchen Sie auch, die Werte von a und b in der ersten und zweiten Zeile zu ändern.

a = 0
b = 10

result = (a == b)
print(result)

Ergebnis

Logische Operatoren

Der Vergleichsoperator allein ist nicht ausreichend, um Bedingungen wie wenn … und … gelten , wenn … oder … gelten , oder wenn nicht … auszudrücken. Man verwendet also die folgenden Operatoren:

and: … und …
or: … oder …
not: nicht …

A or B ist wahr, wenn mindestens eines von A oder B wahr ist. Beachten Sie, dass es auch wahr ist, wenn sowohl A als auch B wahr sind.

Diese Operatoren werden wie Folgend verwendet:

if (a > 0) and (b > 0):
    # ausgeführt, wenn a größer als 0 ist und (gleichzeitig) b größer als 0 ist
    # (nählich: wenn sowohl a als auch b größer als 0 sind)

if (a > 0) or (b > 0):
    # ausgeführt, wenn einer oder beide Werte von a oder b größer als 0 sind

if not ((a > 0) or (b > 0)):
    # ausgeführt, wenn nicht 'a größer als 0 ist oder b größer als 0 ist'.

Geben Sie das folgende Programm ein und führen Sie es aus. Versuchen Sie auch mit verschiedenen Werten von a und b, indem Sie die Werte der ersten und zweiten Zeile ändern.

a = 0
b = 0

if (a > 0) and (b > 0):
    print("a > 0 and b > 0")

if (a > 0) or (b > 0):
    print("a > 0 or b > 0")

if not ((a > 0) or (b > 0)):
    print("not ((a > 0) or (b > 0))")

Ergebnis

Operatorenpriorität

Die Priorität der Operatoren ist etwas kompliziert. Erinnern Sie sich zuerst¹ daran, dass

not, and und or in dieser Reihenfolge Vorrang haben.

Zum Beispiel ist not a and b äquivalent zu (not a) and b (nicht not (a and b)).

Anmerkung

Zur Information:

Vergleichsoperatoren (==, >= usw.) und
logische Operatoren (not, and, or)

haben in dieser Reihenfolge die höchste Priorität. Deshalb können im obigen Beispiel if (a > 0) oder (b > 0): die Klammern weggelassen werden.

Aber if not ((a > 0) or (b > 0)): kann nicht als if not a > 0 or b > 0: geschrieben werden (Warum?). Um solche Fehler zu vermeiden, ist es besser, die Klammern nicht unbedacht wegzulassen. (Ohne Klammern ist es schwierig zu erkennen, ob dies beabsichtigt oder falsch ist, wenn andere oder Sie selbst das Programm später lesen.)

Wiederholung: `if`

Nachdem wir nun die booleschen Typen verstanden haben, wollen wir uns if noch einmal ansehen.

Bisher haben wir gesagt: wenn die Bedingung (nicht) erfüllt ist , aber es ist genauer zu sagen: wenn das Ergebnis des Ausdrucks wahr (falsch) ist . Eine genauere Beschreibung von if ist also:

if Ausdruck 1:
    die auszuführenden Anweisungen,
    wenn Ausdruck 1 wahr ist
elif Ausdruck 2:
    die auszuführenden Anweisungen,
    wenn (Ausdruck 1 falsch ist und)
    Ausdruck 2 wahr ist
else:
    die auszuführenden Anweisungen,
    wenn keiner der Ausdrücke wahr wird
    (= wenn alle Ausdrücke falsch sind)

Normalerweise gibt es kein Problem mit die Bedingung wurde (nicht) erfüllt , aber es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass dahinter ein boolescher Wert steht.

Zusammenfassung

In diesem Abschnitt haben Sie folgendes über bedingte Verzweigungen gelernt.

if, elif und else können verwendet werden, um eine bedingte Verarbeitung durchzuführen.

Grundform:

if Bedingung 1:
    # wenn Bedingung 1 erfüllt ist
elif Bedingung 2:
    # (Bedingung 1 nicht erfüllt und)
    # wenn Bedingung 2 erfüllt ist
elif Bedingung 3:
    # (Bedingungen 1 und 2 nicht erfüllt und)
    # wenn Bedingung 3 erfüllt ist
elif ... :
    ...
else:
    # wenn keine der Bedingungen erfüllt ist

elif und else werden je nach Bedarf verwendet.

Sie haben die Vergleichsoperatoren (a == b, a ! = b, a > b, a >= b, a < b, a <= b) gelernt.
Sie haben die logischen Operatoren (not, and, or) gelernt.

Wenn Sie die genaue Rangfolge wissen möchten, lesen Sie: https://docs.python.org/3/reference/expressions.html#operator-precedence

Kontrollstruktur Iteration

Bedingte Verzweigung und Vergleichsoperatoren

Grundform (1)

Grundform (2)

Grundform (3)

Wie man Bedingungen schreibt—Boolean-Typ und Vergleichs- bzw. logische Operatoren

Boole'scher Wert (Boolean)

Vergleichsoperator

Logische Operatoren

Operatorenpriorität

Wiederholung: if

Zusammenfassung

Wiederholung: `if`