Принятие решений. Условные операторы в языке С

4.8. Оператор goto

Сейчас во многих языках программирования оператор безусловного перехода типа goto не используется. Однако в языке программирования С он имеет место. Применение оператора goto не является хорошим стилем программирования. Но в некоторых случаях его применение бывает уместно. Иногда, при умелом использовании, оператор goto может оказаться весьма полезным, например, если нужно покинуть глубоко вложенные циклы [4.2].

Для оператора goto всегда необходима метка. Метка – это идентификатор с последующим двоеточием. Метка должна находиться в той же функции, что и оператор goto, переход в другую функцию невозможен.

Общий формат записи оператора goto:

goto метка;
.
.
.
метка: заданные действия.

Метка может находиться как до, так и после оператора goto. С помощью оператора goto можно не только выходить из цикла, но и организовать цикл.

Логические операторы отношения приведены в табл. 4.1.

Ниже приведены операции отношений в убывающей последовательности приоритетов [4.2]:

Наивысший        !
                >  >=  <  <=
                ==  !=
                
Низший        ||

Как и в арифметических выражениях, для изменения порядка выполнения операций сравнения и логических операций можно использовать круглые скобки.

Результат любой операции сравнения или логической операции есть 0 (нуль) или 1.

Практическая часть

Пример 1. Напишите программу решения квадратного уравнения с проверкой на наличие вещественных (не комплексных) корней на основе только операторов if. Вид квадратного уравнения:

Как известно, квадратное уравнение будет иметь вещественные корни, если его дискриминант будет неотрицательным, т.е. когда

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <math.h>

int main(void) {
	float a, b, c;
	float D, x1, x2, x;
	printf("\n\t Equation a*x^2 + b*x + c = 0\n");
	printf("\n\t Enter the coefficient a: ");
	scanf_s("%f", a);
	printf("\t Enter the coefficient b: ");
	scanf_s("%f", b);
	printf("\t Enter the coefficient c: ");
	scanf_s("%f", c);
	D = b*b - 4*a*c;
	if (D >= 0  a != 0) {
	x1 = -b/(2*a) + (float)sqrt(D)/(2*a);
	x2 = -b/(2*a) - (float)sqrt(D)/(2*a);
     printf("\n\t The roots of the equation:\n\t x1 = %1.4f, x2 = %1.4f\n", x1, x2);
	}
	if (D < 0)
		printf("\n\t The roots of complex\n");

	if (a == 0  b != 0) {
x = -c/b;
	printf("\n\t As a = %1.0f,\n\t the solution of the equation is: %1.4f\n", a, x); }

	printf("\n Press any key: ");
	_getch();
	return 0;
}

Возможный результат выполнения программы показан на рис 4.1.

В программе последовательно проверяются условия с помощью операторов if. В последнем случае, когда коэффициент а = 0, квадратное уравнение вырождается и превращается в линейное уравнение. Решение в этом случае очевидно.

В программе применены функции scanf_s() вместо стандартной функции scanf() языка С. Это сделано для того, чтобы по этим функциям не было предупреждений (warning) в MS Visual Studio 2008.

Кроме того, в программу подключена библиотека math.h для действий с математическими функциями, например, sqrt().

В первом операторе if применено логическое условие И ( ) для проверки того, что дискриминант не равен отрицательному значению и одновременно чтобы первый коэффициент квадратного уравнения не был равен нулю. Аналогичное условие прописано и для последнего оператора if.

Задание 1

Пример 2. Напишите программу решения квадратного уравнения с проверкой на наличие вещественных корней на основе конструкции if–else. Вид квадратного уравнения:

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <math.h>

int main(void)
 {
	float a, b, c;
	float D, x1, x2, x;
	printf("\n\t Equation a*x^2 + b*x + c = 0\n");
	printf("\n\t Enter the coefficient a: ");
	scanf_s("%f", a);
	printf("\t Enter the coefficient b: ");
	scanf_s("%f", b);
	printf("\t Enter the coefficient c: ");
	scanf_s("%f", c);
	D = b*b - 4*a*c;
	if (D >= 0  a != 0  b != 0) {
	x1 = -b/(2*a) + (float)sqrt(D)/(2*a);
	x2 = -b/(2*a) - (float)sqrt(D)/(2*a);
     printf("\n\t The roots of the equation:\n\t x1 = %1.4f, x2 = %1.4f\n", x1, x2);
	}
	else {
if (a == 0  b != 0) {
x = -c/b; 
if (c != 0)
printf("\n\t As a = %1.0f,\n\t the solution of the equation is: %1.4f\n", a, x);


else
printf("\n\t As a = %1.0f and c = %1.0f,\n\t the solution of the equation is: %1.0f\n", a, -x); 
}
if (D < 0)
printf("\n\t The roots of complex\n");	
	}

	printf("\n Press any key: ");
	_getch();
	return 0;
}

В программе использованы вложенные операторы if.

Результат выполнения программы при исключительной ситуации показан на рис 4.2.

Задание 2

Пример 3. Напишите программу классификации введенного с терминала символа на основе конструкции if–else if–else [4.1].

Символы (одиночные) будем считать как строчные и прописные буквы латинского алфавита, цифры от 0 до 9, и специальные символы.

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

int main(void) {
char c;

// Ввод одиночного символа
printf("\n\t Enter a single character: ");
scanf_s("%c", c);

if ( c >= 'a'  c <= 'z' )
printf("\n\t This is a small letter\n");

else if ( c >= 'A'  c <= 'Z')
printf("\n\t This is a capital letter\n");

else if ( c >= '0'  c <= '9')
printf("\n\t This figure (digit)\n");

else
printf("\n\t This is a special character\n");

	printf("\n Press any key: ");
	_getch();
	return 0;
}

Результат выполнения программы показан на рис 4.3.

Задание 3

Пример 4. Напишите программу расчета простого арифметического выражения на основе оператора switch.

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

int main (void) {
	float value1, value2;
	char operat;
	
     printf("\n\t Printed on the keyboard expression: ");
scanf_s("%f%c%f", value1, operat, sizeof(char), value2);

     switch (operat) {
	
     case '+':
		printf("\n\t Result: %1.4f\n", value1 + value2);
		break;
	
     case '-':
		printf("\n\t Result: %1.4f\n", value1 - value2);
		break;
	case '*':
		printf("\n\t Result: %1.4f\n", value1 * value2);
		break;
	
     case '/':
		if (value2 == 0.0)
		printf("\n\t Division by zero.\n");
		else
          printf("\n\t Result: %1.4f\n", value1 / value2);
		break;
	
     default:
		printf("\n\t Unknown arithmetic operator\n\t error or enter a number. Break!\n");
		break;

	} // End switch

	printf("\n Press any key: ");
	_getch();
	return 0;  
}

В программе использована полная форма оператора switch. Оператор break инициирует немедленный выход из оператора switch. Возможно использование вложенных операторов switch.

Возможный результат выполнения программы показан на рис 4.4.

Задание 4

Пример 5. Напишите программу вычисления двух целых случайных чисел и определения наибольшего из них. Определение наибольшего числа произведите с помощью оператора условия ?

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h> // Для функций случайных чисел
#include <time.h>

int main (void) {
int a, b, maxab;
unsigned int some;
long int L;

L = (long) time(NULL);
some = (unsigned) L/2;
srand(some);
a = rand();
b = rand();
printf("\n\t Random numbers: a = %d; b = %d\n", a, b);
// Оператор условия для определения максимального числа
maxab = (a > b) ? a : b;

printf("\n\t Maximum number: %d\n", maxab);

	printf("\n Press any key: ");
	_getch();
	return 0;
 }

В программе использованы функции генерации псевдослучайных чисел rand() и задания исходного псевдослучайного числа srand(). Указанные функции входят в стандартную библиотечную функцию stdlib.h. Функция time() входит в библиотечную функцию time.h, которая поддерживает функции, обращающиеся к системному времени.

Для переменных L и some выполнено приведение типов.

При каждом обращении к функции rand() возвращается целое в интервале между нулем и значением RAND_MAX, которое в любой реализации должно быть не меньше числа 32 767 [4.2]

Возможный результат выполнения программы показан на рис 4.5.

Задание 5

Пример 6. Используя оператор условия ? и переключатель switch напишите программу определения времени года по вводимым числам от 1 до 12, считая, что цифра 1 соответствует январю, цифра 2 – февралю и т.д.

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

int main (void) {
int x;
printf("\n\t Enter a whole number between 1 and 12: ");
scanf_s("%d", x);

switch (x > 0  x < 3 ? 1 : 
		x == 12 ? 1 :
		x > 2  x < 6 ? 2 :

		x > 5  x < 9 ? 3 :
		x > 8  x < 12 ? 4 :
		x > 12 || x < 1 ? 5 : 5)
{
case 1 :
	printf("\n\t This Winter\n");
	break;
case 2 :
	printf("\n\t This Spring\n");
	break;
case 3 :
	printf("\n\t This Summer\n");
	break;
case 4 :
	printf("\n\t This Autumn\n");
	break;
case 5 :
	printf("\n\t This is a mistake (Error)\n");
}
	printf("\n Press any key: ");
	_getch();
	return 0;
}

В программе три месяца зимы кодируются цифрой 1, три месяца весны –цифрой 2, три месяца лета – цифрой 3, три месяца осени – цифрой 4. Если введенная цифра не входит в целочисленный интервал [1; 12], то эта ситуация кодируется цифрой 5.

Возможный результат выполнения программы показан на рис 4.6.

Задание 6

Пример 7. Напишите программу распечатки четных целых чисел от 0 до 30.

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

int main (void)
 {
	int x;
	printf("\n\t Even numbers from 0 to 30:\n\n");
	
    for (x = 0; x < 31; x++)  {
	if ( x % 2 ) continue; 
     printf("\t\t %3d\n", x); 
     }

	printf("\n Press any key: ");
	_getch();
	return 0;
}

В программе в качестве проверки условия использовано деление по модулю ( х%2 ). Если остаток от деления числа х не равен нулю, то утверждение (оператор, инструкция) continue передает управление непосредственно инструкции, проверяющей условное выражение, после чего циклический процесс продолжается. С помощью программы выводятся только четные числа, а при обнаружении нечетного числа происходит преждевременный переход к следующей итерации цикла, и функция printf() опускается. Функция printf() включена в тело цикла оператора for.

Результат выполнения программы показан на рис 4.7.

Задание 7

Пример 8. Напишите программу подсчета суммы трех чисел из трех вложенных циклов и, если сумма делится без остатка на число 3, то прекратите сравнение чисел и выйдите из циклов с последующей распечаткой этой суммы и слагаемых. Первый цикл начинается с 51 до 1, второй цикл – с 41 до 1, третий цикл – с 1 до 50. Первый цикл изменяется через 7 единиц, второй цикл изменяется на 1, третий цикл изменяется на 7 единиц.

Программный код решения примера с оператором goto:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>

int main (void) {
  int a, b, c, i, j, k;
a = b = c = 0;
	
for (i = 51; i >= 1; i -= 7 )
	for (j = 41; j >= 1; --j )
		for (k = 1; k <= 50; k += 7)
		if ( ((i + j + k) % 3 == 0)  (i < 51)  (j < 41))
			{a = i; b = j; c = k;
               goto sum3;
                } 
	sum3: 
printf("\n\t The sum (%d?+?%d?+?%d) is equal %d\n", a, b, c,
 a + b + c);
	
	printf("\n Press any key: ");
	_getch();
	return 0; }

В программе использовано декрементирование (уменьшение на единицу) переменной j в форме --j. Переменная i с каждой итерацией цикла уменьшается на 7 единиц. Переменная k с каждой итерацией цикла увеличивается на 7 единиц. После оператора if включены фигурные скобки для выполнения нескольких действий при выполнении заданного условия оператора if.

Результат выполнения программы показан на рис 4.8.

Примечание. Оператор goto нельзя применять для перехода в тело цикла, т.е. метка не должна быть внутри оператора цикла. Метка может появиться текстуально до или после оператора goto.

Задание 8

Пример 9. Напишите программу распечатки на консоль простых чисел из диапазона от 2 до N, где N – число, вводимое пользователем с клавиатуры, которое не превосходит, например, 1000.

Как известно, простое число – это целое положительное число больше единицы, которое не делится без остатка ни на одно другое целое положительное число, кроме единицы и самого себя. Единица не считается простым числом.

Возможный программный код решения примера:

#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h> // для exit()

#define Nmax 50

int main (void) {
	int i, j;
	int ok, in;
	int N;

	printf("\n Enter an integer from 2 to %d: ", Nmax);
    in = scanf_s("%d", N);

     if (in == 0 || N < 2 || N > Nmax)
    {
     printf("\n Error input. Press any key: ");
	_getch();
	exit(1);
    }

     printf("\n Prime numbers from 2 to %d:\n\n", N);

	for ( i = 2; i <= N; i++ ) 
       {
		ok = 1;
		for ( j = 2; j < i; j++ ) 
			if ( (i%j) == 0 )
			ok = 0; 
		if ( ok )
		printf(" %3d", i);
	  }

	printf("\n\n Press any key: ");
	_getch();
	return 0;
}

В программе с помощью оператора if осуществляется проверка правильности ввода данных с клавиатуры. Кроме того, этим же оператором проверяется остаток от деления двух чисел и условной истинности, когда переменная ok не равна нулю. С помощью препроцессорной директивы define определяется верхняя допустимая граница для простых чисел.

Пример выполнения программы показан на рис 4.9.

Задание 9

Контрольные вопросы