Управляющие конструкции языка Си. Представление программ в виде функций. Работа с памятью. Структуры. Основные управляющие конструкции программирования Основные управляющие конструкции
Здравствуйте уважаемые начинающие программисты.
Вам уже наверное понятно из предыдущих статей, что программа состоит из выражений, строк, чисел, операторов, функций, которые выполняются в определённой последовательности.
Порядок выполнения программы задаёт программист, и применяет он для этого управляющие конструкции языка . То есть управляющая конструкция — это команда на тот, или иной порядок выполнения программы.
Прежде чем перейти к описанию управляющих конструкций, должен предупредить, что Вы увидите много знакомых названий, так как конструкцией могут быть операторы, функции, циклы, которые мы уже рассмотрели в предыдущих статьях.
Конструкции (возможны определения — инструкция, команда) могут быть как одно-строчными, так и составными, то есть собранными в блок. Блок тоже является отдельной конструкцией, последовательно выполняющей конструкции в ней заключённые.
Всего в PHP существует шесть основных групп управляющих конструкций. Это:
1. Условные операторы.
2. Циклы.
3. Конструкции выбора.
4. Конструкции объявления.
5. Конструкции возврата значений.
6. Конструкции включений.
Давайте рассмотрим их подробно, и все по порядку.
Условные операторы
Мы уже познакомились с условным операторами if, else, elseif в статье «Операторы php», так что сейчас, рассматривая их как управляющие конструкции, у нас получиться повторение пройденного, что как известно, никогда лишним не бывает.
Условные операторы — это самые часто-применяемые конструкции, не только в языке php, но и во всех алгоритмических языках программирования.
Пример одно-строчной конструкции if
if
($next ==
0
)
{
echo
"Это конструкция языка программирования";
}
?>
В этом примере конструкции if заданно условие: переменная $next должна быть равна нулю. Если это условие соответствует истине, то echo выполнится. Если нет — то откроется пустая страница.
Следующим будет пример составной конструкции.
$next =
0
;
if
($next ==
0
)
{
echo
$vegetables
." Овощи
";
echo
$fruit.
" Фрукты
";
echo
$berries.
" Ягоды
";
}
?>
Здесь так же переменной $next присвоено значение 0 , и конструкция if , проверив его, выполняет блок конструкций echo .
Обратите внимание, что для переноса строки в php применяется, знакомый нам из html, тег
. В дальнейшем мы ещё не раз встретим html теги, применяемые в php коде.
И ещё отмечу, что отступы в php значения не имеют, и применяются только улучшения читабельности кода.
В предыдущем примере, мы рассмотрели вариант, когда инструкция выполняется, если верно заданное условие.
Теперь представьте, что нам нужно исполнить какой либо оператор не только когда условие конструкции if верно, но и тогда когда условие не верно.
В этом случае применяется конструкция else
$next =
1
;
if
($next ==
0
)
{
echo
$vegetables
. "Овощи";
}
else
{
echo
$fruit
. "Фрукты";
}
?>
В этом случае открывается не пустая страница, а запись «Фрукты».
Конструкция elseif
Эта конструкция ещё более расширяет возможности конструкций if и else . Представьте, что у нас более двух операторов, один из которых должен быть выполнен.
В таком случае, к предыдущим конструкциям, добавляется конструкция elseif .
$next =
0
;
if
($next ==
0
)
{
echo
$vegetables
. "Овощи";
}
elseif
($next ==
0
)
{
echo
$fruit
. "Фрукты";
}
else
{
echo
$berries
. "Ягоды";
}
?>
Теоретически, количество elseif не ограниченно. И сколько бы их не было, программа будет проверять каждую, пока не найдёт верный вариант, то есть true .
Конструкции выбора
Очень часто, при большом количестве операторов, применение конструкции elseif , становится не удобным из-за большого объёма кода.
В таком случае на помощь приходит конструкция switch-case , можно переключатель switch
Конструкция switch-case , по своему действию схожа с конструкцией if-else , но в отличие от последней позволяет получать в качестве результата более двух вариантов.
Тело конструкции заключается в фигурные скобки, и для каждого значения, которое нужно обработать, применяется оператор case , заканчивающийся двоеточием, и завершающий оператор break .
$next=
"Фрукты";
switch
($next) {
case
"Овощи":
echo
"Картофель";
break
;
case
"Фрукты":
echo
"Яблоки";
break
;
case
"Ягоды":
echo
"Вишня";
break
;
}
//Выводится Яблоки
В этом примере сначала будет обработано условие, затем найден оператор case со значением подходящим к этому условию, и только после этого конструкция switch начнёт выполняться.
Для значений не указанных в задании, в конструкции switch-case , применяется оператор default .
$next=
"Грибы";
switch
($next) {
case
"Овощи":
echo
"Картофель";
break
;
case
"Фрукты":
echo
"Яблоки";
break
;
case
"Ягоды":
echo
"Вишня";
break
;
default
:
echo
"Шампиньоны";
}
//Выводится шампиньоны
?>
Если опустить оператор break , то программа обработает и выведет на экран все значения конструкции switch-case
$next=
"Овощи";
switch
($next) {
case
"Овощи":
echo
"Картофель";
case
"Фрукты":
echo
"Яблоки";
case
"Ягоды":
echo
"Вишня";
default
:
echo
"Шампиньоны";
}
/* Выводится
Картофель
Яблоки
Вишня
Шампиньоны */
?>
Ещё одной особенностью конструкции switch-case , является возможность объединения нескольких вариантов в одно выражение.
$next=
"Клён";
switch
($next) {
case
"Овощи":
case
"Фрукты":
case
"Ягоды":
echo
"Картофель
Яблоки
Вишня";
break
;
case
"Клён":
case
"Дуб":
case
"Ель":
echo
"Лес";
break
;
default
:
echo
"Шампиньоны";
}
// Выводится Лес
?>
Циклы, или конструкции повторения.
Циклы предназначаются для многократного (в отличие от конструкции if ) выполнения операторов составляющих тело конструкции.
Процесс выполнения цикла, называется итерацией (iteration — повтор).
В php существует три вида циклов:
1. while
и do-while
— циклы с не определённым числом итераций.
2. for
— цикл с заранее известным числом итераций.
3. foreach
— цикл обработки (перебора) массива.
Конструкция while
Пример простейшего цикла с одним оператором, обычно их бывает больше.
$next =
1
;
while
($next <=
8
)
{
echo
$next.
"
" ;
$next++;
}
//Выводит числа от 1 до 8. Тег
располагает их столбиком
?>
Подробно рассмотрим, что тут происходит, то есть как работает данная программа.
В первой строке объявляется переменная $next , которой присваивается значение единица. Присваивание значения, называется инициализацией переменной.
Во второй строке программа проверяет условие while ($next <= 8) , которое будет являться истиной (true).
В третьей строке выполняется первый цикл, так как единица меньше 8, и это подходит под определение true
В четвёртой, переменой, являющейся в этом случае оператором, присваивается оператор инкремента (++ ), увеличивающий каждое последующее значение оператора $next на единицу.
И программа будет обрабатывать, и выводить на экран каждое, следующее за единицей, целое число, пока не дойдёт до 9. И так как 9 окажется false , то цикл завершиться.
Конструкция do-while отличается тем, что условие цикла проверяется не до, а после итерации.
В результате, до завершения цикла, обязательно выполнится одна итерация, являющаяся false
$next =
1
;
do
{
echo
$next;
}
while
($next++ <=
8
);
//Выводит числа от 1 до 9 в одну строку.
?>
Как видите, хоть 9 и является false , однако очередная итерация всё же выполнилась, после чего программа проверила условие и цикл завершился.
Конструкция for , или цикл со счётчиком, по своей работе похож на цикл while , но имеет более компактную форму записи.
Применяется его лучше тогда, когда число итераций известно до начала цикла, и с помощью него, можно выполнять действия более сложные, чем простая переборка значений счетчика.
В следующем примере напишем оглавление к небольшой книге.
for
($next =
1
; $next <
5
; $next++)
{
echo
"- Страница" . $next .
"
";
}
/*Выводит
-Страница 1
-Страница 2
-Страница 3
-Страница 4
-Страница 5 */
?>
Рассмотрим подробно три выражения записанных в условии (круглые скобки) цикла.
$next = 1;
— переменная счётчик, начинающая отсчёт с единицы.
$next < 5;
— определяет продолжительность цикла.
$next++
— определяет шаг изменения значения счётчика. В нашем случае равно единице.
Выражения разделяются между собой точкой с запятой. Можно в одно выражение поместить несколько команд и разделить их запятыми. Тогда то же оглавление можно сделать немного по другому
for
($next=1
, $nev=1
, $page=
"-Страницa"; $next<=
5
; $nev++, $next=$nev)
{
$page=$page .
"-";
echo
$page, $next .
"
";
}
/*Выводит
-Страницa-1
-Страницa--2
-Страницa---3
-Страницa----4
-Страницa-----5 */
?>
Ещё одной особенностью for является возможность обходиться без конструкции echo .
Правда такой вариант не особо приветствуется, так как несколько затрудняет читабельность кода, из за своей необычности, но всё же имеет право на существование.
В нём в условие цикла вводиться конструкция print
for
($next=
1
; $next<=
5
; print
$next,
print
"
" , $next++);
/*Выводит
1
2
3
4
5 */
?>
Конструкцию echo , в условие for , вводить нельзя.
У всех вышеприведённых конструкций, кроме do-while , имеется альтернативная форма записи — без фигурных скобок.
В этом случае строка с конструкцией и условием заканчивается двоеточием, а весь блок закрывается конструкцией end , продолжением которой является конструкция к которой она применяется: endif , endwhile , и так далее.
$next =
1
;
while
($next <=
10
):
echo
$next;
$next++;
endwhile
;
?>
Конструкция foreach — это специальный тип цикла, предназначенный только для перебора массива.
$next[
"помидор"] =
"Красный";
$next[
"яблоко"] =
"Зелёное";
$next[
"виноград"] =
"Сладкий";
$next[
"гриб"] =
"Белый";
foreach
($next as $key => $value)
{
echo
"$value $key
";
}
/*Выводит
Красный помидор
Зелёное яблоко
Сладкий виноград
Белый гриб */
?>
Для немедленного выхода из цикла, при необходимости, существует конструкция break . После её выполнения, управление передаётся к выражению, следующему после цикла.
$next=
0
;
while
($next++<
10
)
{
if
($next==
7
) break;
echo
"$next
";
}
/*Выводит
1
2
3
4
5
6 */
?>
Как видите, на седьмой итерации цикл прервался.
Конструкция continue , в отличие от break , прерывает только текущую итерацию, и переходит к следующей.
$next=
0
;
while
($next++<
5
)
{
if
($next==
3
)
continue
;
echo
"$next
";
}
/*Выводит
1
2
4
5 */
?>
Как видите итерация 3 отсутствует, так как была прервана конструкцией continue
Конструкции объявления
Конструкции объявления в php представлены двумя элементами. Это конструкции declare и typeset .
По сути они абсолютно идентичны, и с одинаковым успехом можно применять как одну так и другую, для получения одного и того же результата.
Для удобства понимания кода, в основном используется конструкция declare . Применяется она для того чтобы установить команды (директивы) на выполнение блока.
В настоящее время распознаётся две директивы — это ticks и encoding
Директива ticks задаёт число тиков
declare (ticks= 1 );
register_tick_function("tick_handler");
// Функция, будет исполняться при каждом тике
?>
Директива encoding применяется для указания кодировки всего скрипта.
declare
(encoding=
"UFT-8");
?>
Конструкции включений
Конструкции включений применяются для ввода в программу отдельных скриптов и файлов. Благодаря им, программу можно собрать из готового материала.
Так же конструкции включений применяются для уменьшения объёма кода скрипта, когда нужно ввести в код некий текст. Тогда в программу вводится файл txt.
Правда в таком случае возникает угроза безопасности скрипта, и для её решения вместе с txt файлом необходимо ввести в программу константу, а в подключаемых файлах проверять её существование.
Всего в php существует 4 типа конструкций включения, и все они принимают только один аргумент — путь к файлу:
include
— подключает файл к программе, при его отсутствии выдаёт предупреждение;
require
— подключает файл к программе, при его отсутствии прекращает работу скрипта;
include_once
— допускает только одноразовое включение подключённого файла, а при его отсутствии выдает предупреждение;
require_once
— допускает только одноразовое включение подключённого файла, а при его отсутствии прекращает работу скрипта;
Конструкции include_once и require_once удобны тем, что исключают путаницу при вложенных включениях, когда есть возможность повторного включения файлов, содержащих объявления функций.
Неужели не осталось вопросов?
Перемена
Только у нас слово «угу» является синонимом к словам «пожалуйста», «спасибо», «добрый день», «не за что» и «извините», а слово «давай» в большинстве случаев заменяет «до свидания».
Никакую любовь не ждешь так, как автобус в -30°.
Аннотация: Рассматриваются управляющие конструкции языка Си: ветвления "if-else" и "if-else if", циклы "while" и "for". Приводятся также конструкции, которых лучше избегать: "switch", "do-while", "goto". Рассматривается представление программы в виде набора функций, прототипы функций, методы передачи входных и выходных параметров. Перечисляются различные виды памяти: статическая, стековая, динамическая (куча) и способы работы с памятью в Си. Вводится составной тип данных "структура". Материал иллюстрируется многочисленными примерами программ: решение квадратного уравнения, вычисление квадратного корня, вычисление НОД двух чисел и расширенный алгоритм Евклида, печать N первых простых чисел, рекурсивный обход дерева и др.
Управляющие конструкции
Управляющие конструкции позволяют организовывать циклы и ветвления в программах. В Си всего несколько конструкций, причем половину из них можно не использовать (они реализуются через остальные).
Фигурные скобки
Фигурные скобки позволяют объединить несколько элементарных операторов в один составной оператор, или блок. Во всех синтаксических конструкциях составной оператор можно использовать вместо простого.
В Си в начало блока можно помещать описания локальных переменных. Локальные переменные, описанные внутри блока, создаются при входе в блок и уничтожаются при выходе из него.
В C++ локальные переменные можно описывать где угодно, а не только в начале блока. Тем не менее, они, так же как и в Си, автоматически уничтожаются при выходе из блока.
Приведем фрагмент программы, обменивающий значения двух вещественных переменных:
double x, y; . . . { double tmp = x; x = y; y = tmp; }
Здесь, чтобы обменять значения двух переменных x и y , мы сначала запоминаем значение x во вспомогательной переменной tmp . Затем в x записывается значение y , а в y - сохраненное в tmp предыдущее значение x . Поскольку переменная tmp нужна только внутри этого фрагмента, мы заключили его в блок и описали переменную tmp внутри этого блока. По выходу из блока память, занятая переменной tmp , будет освобождена.
Оператор if
Оператор if ("если") позволяет организовать ветвление в программе. Он имеет две формы: оператор "если" и оператор "если...иначе". Оператор "если" имеет вид
if (условие) действие;
оператор "если...иначе" имеет вид
if (условие) действие1; else действие2;
В качестве условия можно использовать любое выражение логического или целого типа. Напомним, что при использовании целочисленного выражения значению "истина" соответствует любое ненулевое значение. При выполнении оператора "если" сначала вычисляется условное выражение после if . Если оно истинно, то выполняется действие, если ложно, то ничего не происходит. Например, в следующем фрагменте в переменную m записывается максимальное из значений переменных x и y :
double x, y, m; . . . m = x; if (y > x) m = y;
При выполнении оператора "если...иначе" в случае, когда условие истинно, выполняется действие, записанное после if ; в противном случае выполняется действие после else . Например, предыдущий фрагмент переписывается следующим образом:
double x, y, m; . . . if (x > y) m = x; else m = y;
Когда надо выполнить несколько действий в зависимости от истинности условия, следует использовать фигурные скобки, объединяя несколько операторов в блок, например,
double x, y, d; . . . if (d > 1.0) { x /= d; y /= d; }
Здесь переменные x и y делятся на d только в том случае, когда значение d больше единицы.
Фигурные скобки можно использовать даже, когда после if или else стоит только один оператор. Они улучшают структуру текста программы и облегчают ее возможную модификацию. Пример:
double x, y; . . . if (x != 0.0) { y = 1.0; }
Если нужно будет добавить еще одно действие, выполняемое при условии " x отлично от нуля", то мы просто добавим строку внутри фигурных скобок.
Выбор из нескольких возможностей: if...else if...
Несколько условных операторов типа "если...иначе" можно записывать последовательно (т.е. действие после else может снова представлять собой условный оператор). В результате реализуется выбор из нескольких возможностей . Конструкция выбора используется в программировании очень часто. Пример: дана вещественная переменная x , требуется записать в вещественную переменную y значение функции sign(x) .
И наконец, вернемся к задаче, сформулированной в начале лекции. Мы хотим создать программу, которую можно было бы использовать для отправки писем (или просто для их генерации) с приглашениями на различные мероприятия множеству пользователей. В предыдущей лекции уже рассматривался подобный случай. Сейчас мы вынесем всю информацию о людях и событиях в отдельный файл data.php и напишем программу, не зависящую (ну, может, совсем чуть-чуть зависящую) от этой информации и ее структуры. В этом случае для того, чтобы, например, расширить список адресатов, не нужно будет изменять скрипт , генерирующий приглашения. Кроме того, можно будет использовать информацию о людях и событиях в других скриптах. В самом скрипте, генерирующем приглашения letters.php , мы использовали условные операторы , циклы, require и другие изученные ранее конструкции.
"день открытых дверей", "o" => "открытие выставки", "p" => "бал выпускников"); // имеющаяся информация о людях // (имя и электронный адрес) $people = array("ivan" => array("name" => "Иван Иванович", "email"=>"user_ivan@сайт"), "pit" => array("name" => "Петр Петрович", "email" => "user_petr@сайт"), "semen" => array("name" => "Семен Семенович")); // кто куда приглашается $who_where["ivan"] = "o" ; // Иван – на выставку $who_where["pit"] = "p"; // Петр – на бал $who_where["semen"] = "f"; // Семен – на день открытых дверей?> Листинг 3.12. data.php
$man_info){
// для каждого человека делаем следующее:
$event_key = $who_where[$key];
// получаем событие,
// на которое он приглашается
if ($event_key<>""){
foreach($man_info as $key1 => $info){
// получаем имя и email
// конкретного человека
if ($key1=="name")
$str = "Уважаемый (ая), $info";
if ($key1=="email") $email = $info;
}
// составляем приглашение
$str .= "
Приглашаем Вас на ".
$events[$event_key];
switch ($event_key){
// в зависимости от события
// добавляем какую-нибудь строчку
case "f":
$str .= "
Подтвердите Ваше
участие по телефону!";
break;
case "o":
$str .= "
Приходите за 15
минут до открытия!";
break;
case "p":
$str .= "
Не забудьте подарок:-)";
break;
}
$str .= "
" . SIGN . "
"; // добавляем подпись echo $str; // выводим приглашение на экран /* если у вас настроена отправка почты с помощью PHP, то письмо можно отправить командой mail($email,"Letter",$str); */ } } ?> Листинг 3.13. letters.php
Министерство образования Российской федерации
Якутский государственный университет
Институт математики и информатики
Кафедра информационных технологий
Основные управляющие конструкции
Якутск 2011
1. Построение программ 5
1.1. Алфавит языка 5
1.2. Имена и зарезервированные слова 5
1.3. Общая структура программ 6
1.4. Комментарии 6
1.5. Константы и переменные 6
1.6. Оператор простого присваивания 7
1.7. Операторы ввода и вывода данных 8
Если за символом процента (%) следует символ, который не является символом управления форматом, этот символ и все следующие символы рассматриваются как обычная последовательность символов, т.е. последовательность символов, которая должна совпадать с вводом. 10
2. Базовые стандартные типы 11
2.1. Целый тип данных 11
2.2. Вещественный тип 12
2.3. Стандартные математические функции 12
RAND_MAX=32677. 13
3. Программы линейной структуры 14
3.1. Арифметические выражения 14
3.2. Примеры программ линейной структуры 14
4. Программы с ветвлением 18
4.1. Логический тип данных 18
4.2. Логическое выражение 18
4.3. Условный оператор 19
4.4. Оператор выбора 24
5. Программы циклической структуры 26
5.1. Оператор цикла с предусловием while 26
5.2. Оператор цикла с постусловием do .. while 27
5.3. Оператор цикла с параметром for 28
4.4. Оператор перехода 30
5.4. Операторы передачи управления 30
5.5. Вложенные циклы 31
5.6. Вычисление сумм 31
Практикум на ЭВМ 35
Линейные алгоритмы 35
1. Задания для решения на компьютере 35
2. Задания для самостоятельной работы 35
Алгоритмы с ветвлением 39
1. Задания для решения на компьютере 39
2. Задания для самостоятельной работы 40
Программы с циклами 45
1. Задания для решения на компьютере 45
2. Задания для самостоятельной работы 45
Приложение 50
Основные операции языка С++ 50
1. Построение программ
1.1. Алфавит языка
Как и любой язык программирования, C/C++ имеет свой алфавит – набор символов, разрешенных к использованию и воспринимаемых компилятором. В алфавит языка входят:
Латинские строчные и прописные буквы:
A, B, C,…, Z и a, b, c,…,z.
Цифры от 0 до 9.
Специальные символы, участвующие в построении конструкций языка:
+ - * / = < > . , () : ; ^ @ { } $ # ‘ ? % !
1.2. Имена и зарезервированные слова
Текст программы записывается при помощи латинских букв, цифр и знаков. Буквы допускаются прописные и строчные. Особую роль в тексте программы имеют имена и зарезервированные слова.
Имена применяют для обозначения переменных, констант и других объектов, определенных в программе. Имя может состоять из любого количества букв или цифр, но должно начинаться с буквы. В имя можно включать знак подчеркивания. Прописные и строчные буквы различаются. Программу легче понять, если имена подбираются так, чтобы в них отражался смысл обозначаемых данных. Например, сумму чисел обозначают через S или summa, максимальное значение max и т.п.
C/C++ имеет большое количество зарезервированных (ключевых) слов. Эти слова не могут быть использованы в качестве идентификаторов (имен) в программе.
Список ключевых слов таков:
|
reinterpret_cast |
Синтаксис языка Transact SQL включает в себя два основных вида управляющих структур. Это операторы: if , while . На каждую из этих структур существуют соответствующие ограничения и требования к их написанию с точки зрения стандартов. Также существуют некоторые общие требования для всех данных структур. Все данные требования и ограничения сформированы исходя из принципов легкой последующей читаемости исходных текстов.
Правила написания управляющих конструкций
Весь исходный код, расположенный внутри управляющих структур, а также вложенные логические структуры необходимо располагать с отступом в 2 символа.
Не допускается использование других инструкций вместе с управляющей на одной строке.
4.2.1.3 Конструкция “begin end” всегда должна начинаться с новой строки.
Допускается вложенность управляющих конструкций, кроме явно указанных исключений.
Условный оператор IF
Формат:
Также допускается написание:
Формат: if [ логическое выражение 1 ]
Все части условного оператора (if, else if, else, begin, end) необходимо располагать, начиная с одной и той же позиции
4.2.2.2 Внутри “логических скобок” условного оператора операторы языка Transact SQL необходимо располагать согласно стандартной табуляции, равной 2 символам
При написании логических операторов в логических выражениях необходимо до и после них ставить пробелы
При написании сложных логических выражений запрещается вставлять пробелы между скобками и частью логического выражения
Управляющая конструкция WHILE
Формат: while ([ условие продолжения цикла ])
{операторы}
4.2.3.1 Внутри “логических скобок” структуры while операторы языка Transact SQL необходимо располагать согласно стандартной табуляции, равной 2 символам
Использование структуры while является основным для организации различных проходов при помощи cursor.
Основные операторы
Синтаксис языка Transact SQL включает в себя пять основных операторов. Это операторы: select , insert, update, delete, cursor . На каждый из этих операторов существуют соответствующие ограничения и требования к их написанию с точки зрения стандартов. Также существуют некоторые общие требования для всех данных операторов. Все данные требования и ограничения сформированы исходя из принципов легкой последующей читаемости исходных текстов.