Ветвление и условные операторы в Python

В программировании ход выполнения может быть линейным, то есть выражения выполняются по порядку: от первого до последнего, без пропуска строк кода.

Чаще всего, однако, программы ведут себя иначе. В зависимости от определенных условий, некоторые части кода могут быть пропущены, в то время как другие исполняются. Это явление называется ветвлением и реализуется через условный оператор — уникальную конструкцию языка программирования.

Проведем аналогию с реальностью. Человек может следовать расписанию, которое можно рассматривать как его алгоритм или программный код для выполнения. Например, в 18:00 запланирован поход в бассейн. Однако, если вода из бассейна слита, биороботу Homo sapiens, получившему эту информацию, будет разумно отменить плавание, т.е., изменить осуществляемый "ход программы". Функционирование бассейна должно быть условием его посещения. Если условие не выполнено, надо действовать по-другому.

Нелинейность действий можно легко смоделировать в компьютерной программе. К примеру, блок кода будет исполнен только при соблюдении определенного значения переменной. В языках программирования таким образом задается условный оператор:

if логическое_выражение {
    выражение 1;
    выражение 2;
    …
}

На человеческий язык это переводится так: если логическое выражение возвращает истину, то исполняются выражения в фигурных скобках; при возврате ложи код в скобках не запускается. "if" с английского переводится как "если".

Код if логическое_выражение называется заголовком условного оператора, а код в скобках — телом условного оператора. Тело может быть как сложным набором выражений, так и пустым.

Пример использования условного оператора в языке Python:

if n < 100:
    b = n + a

В Python двоеточия заменяют фигурные скобки, а вложенностью кода выражается через отступы. В программировании принято использовать отступ в четыре пробела. Также можно использовать ключ Tab на клавиатуре. Большинство сред разработки сами создают отступы после двоеточия и перехода на новую строку. При работе в интерактивном режиме отступы задаются вручную.

Подразумевается, что вложенность в теле оператора if обозначается тремя точками. Однако при создании скрипта такой символики нет. Также ничего общего с приглашением >>>.

Python отличается интуитивно понятным синтаксисом и читаемым кодом, минимизирующим вспомогательные элементы — такие, как скобки и точки с запятой. Разделение выражений происходит через переход на новую строку; вложенные выражения отличают от начала строки по отступу. В отличие от большинства языков, Python формализовал этот стиль как синтаксическое правило.

В приведенном примере n < 100 — это логическое выражение. Если оно истинно, выполняется код b = n + a. Если же ложное — он не исполняется.

Пример вырван из контекста и сам по себе не полноценный. Полная версия программы может выглядеть так:

b = 0
a = 50
n = 98
if n < 100:
    b = n + a
print(b)

Строка print(b) не относится к условному оператору — у нее нет отступа, она выполняется независимо.

Так как n равно 98, что меньше 100, значение b будет равно 148. Это число выводится на экран. Если бы n было, например, 101, на экран выведется 0. Это обусловлено тем, что условие в заголовке оператора оказалось ложным, и тело, следовательно, не выполнится, значение b останется неизменным.

Давайте визуализируем структуру программы:

Основная ветка программы всегда исполняется, а вложенный код задействован лишь в случае истинности заголовка условного оператора, представленным тёмно-зеленой строкой.

Для наглядности работы алгоритма иногда строят блок-схемы. В них конструкциям соответствуют определенные фигуры: действия — прямоугольник, логика — ромб. Блок-схема для приведенного выше кода может выглядеть так:

Инструкция if-else позволяет осуществлять полноценное ветвление с двумя различными путями исполнения кода.

При ложности логического выражения выполнение программы не возвращается к основной ветке сразу. Для случая False предусмотрен отдельный блок кода. Полная конструкция и реализована с использованием блока else, получая в результате if–else. Синтаксис следующий:

if логическое_выражение {
    выражение 1;
    выражение 2;
    …
}
else {
    выражение 3;
    …
}

При ложности условия блока if двигатель выполнения переключается на else. Блоки if и else взаимозаменяемы — выполнение обеих ветвей одновременно исключено. Заголовок else логического выражения не требует.

Пример применения условного оператора с else в Python:

tovar1 = 50
tovar2 = 32
if tovar1 + tovar2 > 99 :
    print("99 рублей недостаточно")
else:
    print("Чек оплачен")

Заметьте, логическое выражение у if может быть необычным: не просто a > b, а, например, просто переменная, число, True или False, а также сложные выражения с логическими И/ИЛИ.

a = ?
if a:
    a = 1

Если вместо вопроса — 0, это будет False, и условие не выполнится. Если a имеет другое значение, это будет расценено как True, и код выполнится. Другой пример:

a = 5 > 0
if a:
    print(a)

Здесь a уже связано с булевым значением True. В выражении a = 5 > 0 сравнение выполняется первым, а затем результат присваивается a. Если сомневаетесь в порядке — используйте скобки, например a = (5 > 0).

Третий пример:

if a > 0 and a < b:
    print(b - a)

Здесь код выполняется только если a больше нуля и меньше b. В Python, в отличие от других языков, возможна сокращенная запись:

if 0 < a < b:
    print(b - a)

Практическая работа

1. Создайте программу (файл TakeInput.py), которая запрашивает у пользователя ввод с клавиатуры. Если пользователь что-то ввел, программа выводит "ОК". Если же просто нажат Enter, ничего не выводится.
2. Создайте программу (файл PosNeg.py), которая запрашивает числовое значение у пользователя. При положительном числе выводится 1, если число отрицательное или ноль — отображается -1.