Операторы языка С#

ОПЕРАТОРЫ ЯЗЫКА C# Программа на языке С# состоит из последовательности операторов, каждый из которых определяет законченное описание некоторого действия и заканчивается точкой с запятой. Все операторы можно разделить на 4 группы: – операторы следования, – операторы ветвления, – операторы цикла – операторы передачи управления. Операторы следования Операторы следования выполняются в естественном порядке: начиная с первого до последнего. К операторам следования относятся: выражение и составной оператор. Любое выражение, завершающееся точкой с запятой, рассматривается как оператор, выполнение которого заключается вычислением значения выражения или выполнением законченного действия, например, вызовом метода. Например: ++i; x+=y; Console.WriteLine(x); x=Math.Pow(a,b)+a*b; //оператор инкремента //оператор сложения с присваиванием //вызов метода //вычисление сложного выражения Составной оператор или блок представляет собой последовательность операторов, заключенных в фигурные скобки {}. Блок обладает собственной областью видимости: объявленные внутри блока имена доступны только внутри данного блока или блоков, вложенных в него. Составные операторы применяются в случае, когда правила языка предусматривают наличие только одного оператора, а логика программы требует нескольких операторов. Например, тело цикла while должно состоять только из одного оператора. Если заключить несколько операторов в фигурные скобки, то получится блок, который будет рассматриваться компилятором как единый оператор. Операторы ветвления Операторы ветвления позволяют изменить порядок выполнения операторов в программе. К операторам ветвления относятся условный оператор if и оператор выбора switch. Условный оператор if Условный оператор if используется для разветвления процесса обработки данных на два направления. Он может иметь одну из форм: сокращенную или полную. Форма сокращенного оператора if: if (B) S; где В – логическое выражение, истинность которого проверяется; S – оператор: простой или составной. При выполнении сокращенной формы оператора if сначала вычисляется выражение B, затем проводится анализ его результата: если B истинно, то выполняется оператор S; если B ложно, то оператор S пропускается. Таким образом, с помощью сокращенной формы оператора if можно либо выполнить оператор S, либо пропустить его. Форма полного оператора if: if (B) S1; else S2; где B – логическое выражение, истинность которого проверяется; S1, S2оператор: простой или составной. При выполнении полной формы оператора if сначала вычисляется значение выражения B, затем анализируется его результат: если B истинно, то выполняется оператор S1, а оператор S2 пропускается; если B ложно, то выполняется оператор S2, а S1 – пропускается. Таким образом, с помощью полной формы оператора if можно выбрать одно из двух альтернативных действий процесса обработки данных. Рассмотрим несколько примеров записи условного оператора if: if if if if (a > 0) x=y; // Сокращенная форма c простым оператором (++i>0) {x=y; y=2*z;}// Сокращенная форма c составным оператором (a > 0 || b<0) x=y; else x=z; // Полная форма с простым оператором (i!=j-1) { x= 0; y= 1;} else {x=1; y:=0;} // Полная форма с составными операторами Операторы S1 и S2 могут также являться операторами if. Такие операторы называют вложенными. При этом ключевое слово else связывается с ближайшим предыдущим словом if, которое еще не связано ни с одним else. Рассмотрим несколько примеров алгоритмов с использованием вложенных условных операторов: Замечание. Т.к. оператор if допускает наличие только одного оператора действия, то можно записывать его без использования блока {}, например, так: if (x < 0) y = 0; else y=1; Однако предпочтительнее и в этом случае ставить блок, начиная его с новой строки. Это улучшает читабельность программы и значительно сокращает вероятность ошибки при внесении последующих изменений. В нашем случае оператор if следует записать так: if (x < 0) { y = 0; } else { y=1; } Далее будем придерживаться данного правила не только для оператора if, но и для других операторов. Рассмотрим несколько примеров использования оператора if. Пример 1. Найдем наибольшее значение из двух вещественных чисел: static void Main() { Console.Write("x= "); double x = double.Parse(Console.ReadLine()); Console.Write("y="); double y = double.Parse(Console.ReadLine()); double max; if (x > y ) { max=x; } else { max=y; } Console.WriteLine("max= {0}", max); } Результат работы программы: Задание. Измените программу так, чтобы вычислялось наименьшее значение из двух вещественных чисел. Пример 2. Найдем наибольшее значение из трех вещественных чисел: static void Main() { Console.Write("x= "); double x = double.Parse(Console.ReadLine()); Console.Write("y="); double y = double.Parse(Console.ReadLine()); Console.Write("z="); double z = double.Parse(Console.ReadLine()); double max; if (x > y && x>z) { max=x; } else { if (y>z) { max=y; } else { max=z; } } Console.WriteLine("max= {0}", max); } Результат работы программы: Задание. Измените программу так, чтобы вычислялось наименьшее значение из трех вещественных чисел. Оператор выбора switch Оператор выбора switch предназначен для разветвления процесса вычислений по нескольким направлениям. Формат оператора: switch ( <выражение> ) { case <константное_выражение_1>: [<оператор 1>]; <оператор перехода>; case <константное_выражение_2>: [<оператор 2>]; <оператор перехода>; ... case <константное_выражение_n>: [<оператор n>]; <оператор перехода>; [default: <оператор>; ] } Замечание. Операторы, записанные в квадратных скобках, являются необязательными элементами в операторе switch. Если они отсутствуют, то могут отсутствовать и соответствующие им операторы перехода. Выражение, стоящее за ключевым словом switch, должно иметь арифметический, символьный, строковый тип или тип указатель. Все константные выражения должны иметь разные значения, но их тип должен совпадать с типом выражения, стоящего внутри скобок switch или приводиться к нему. Ключевое слово case и расположенное после него константное выражение называют также меткой case. Выполнение оператора начинается с вычисления выражения, расположенного за ключевым словом switch. Полученный результат сравнивается с меткой case. Если результат выражения соответствует метке case, то выполняется оператор, стоящий после этой метки, за которым обязательно должен следовать оператор перехода: break, goto и т.д. В случае отсутствия оператора перехода компилятор выдаст сообщении об ошибке. При использовании оператора break происходит выход из switch и управление передается оператору, следующему за switch. Если же используется оператор goto, то управление передается оператору, помеченному меткой, стоящей после goto. Замечания. 1. Оператор перехода goto лучше использовать для перехода по меткам внутри switch, и не использовать его для выхода из оператора switch. 2. Для повышения производительности рекомендуется размещать ветви, вероятность выбора которых является наибольшей, ближе к началу. В этом случае будет на выбор требуемого варианта будет тратиться меньше времени. Пример. По заданному виду арифметической операции (сложение, вычитание, умножение и деление) и двум операндам, вывести на экран результат применения данной операции к операндам. static void Main() { Console.Write("OPER= "); char oper=char.Parse(Console.ReadLine()); bool ok=true; Console.Write("A= "); double a=double.Parse(Console.ReadLine()); Console.Write("B= "); double b=double.Parse(Console.ReadLine()); double res=0; switch (oper) { case '+' : res = a + b; break; //1 case '-' : res = a - b; break; case '*' : res = a * b; break; case ':' : if (b != 0) //2 { res = a / b; break; } else { goto default; } default: ok = false; break; } if (ok) { Console.WriteLine("{0} {1} {2} = {3}", a, oper, b, res); } else { Console.WriteLine("error"); } } Результат выполнения программы: Задания. 1. Замените в строке 1 оператор break, на оператор goto case '-' и посмотрите, что произойдет, если в качестве операции ввести +. 2. В условном операторе if (см. строку 2) уберите ветку else и посмотрите, что произойдет. Дайте этому объяснение. 3. Решите поставленную задачу с использованием вложенных операторов if. Если необходимо, чтобы для разных меток выполнялось одно и то же действие, то метки перечисляются через двоеточие. Например: switch (oper) { case '+': res = a + b; break; case '-': res = a - b; break; case '*': res = a * b; break; case ':' : case '/' : if (b != 0) { res = a / b; break; } else { goto default; } default: ok = false; break; } //перечисление меток Операторы цикла Операторы цикла используются для организации многократно повторяющихся вычислений. К операторам цикла относятся: цикл с предусловием while, цикл с постусловием do while, цикл с параметром for и цикл перебора foreach. Цикл с предусловием while Оператор цикла while организует выполнение одного оператора (простого или составного) неизвестное заранее число раз. Формат цикла while: while (B) S; где B – выражение, истинность которого проверяется (условие завершения цикла); S – тело цикла (простой или составной оператор). Перед каждым выполнением тела цикла анализируется значение выражения В: если оно истинно, то выполняется тело цикла, и управление передается на повторную проверку условия В; если значение В ложно – цикл завершается и управление передается на оператор, следующий за оператором S. Если результат выражения B окажется ложным при первой проверке, то тело цикла не выполнится ни разу. Отметим, что если внутри цикла не будет оператора (или операторов), в результате выполнения которых условие B на какой-то итерации станет ложным, то произойдет зацикливание, то есть невозможность выхода из цикла. Поэтому внутри тела должны находиться операторы, приводящие к изменению значения выражения B так, чтобы цикл мог корректно завершиться. В качестве иллюстрации выполнения цикла while рассмотрим программу вывода на экран целых чисел из интервала от 1 до n. static void Main() { Console.Write("N= "); int n=int.Parse(Console.ReadLine()); int i = 1; while (i <= n) //пока i меньше или равно n { //выводим i на экран, затем увеличиваем его на 1 Console.Write(" {0}", i++ ); } } Результат работы программы: Задание. Измените программу так, чтобы числа выводились в обратном порядке. Цикл с постусловием do while Оператор цикла do while также организует выполнение одного оператора (простого или составного) неизвестное заранее число раз. Однако в отличие от цикла while условие завершения цикла проверяется после выполнения тела цикла. Формат цикла do while: do S while (B); где В – выражение, истинность которого проверяется (условие завершения цикла); S – тело цикла (простой или составной оператор). Сначала выполняется оператор S, а затем анализируется значение выражения В: если оно истинно, то управление передается оператору S, если ложно – цикл завершается, и управление передается на оператор, следующий за условием B. Так как условие В проверяется после выполнения тела цикла, то в любом случае тело цикла выполнится хотя бы один раз. В операторе do while, так же как и в операторе while, возможна ситуация зацикливания в случае, если условие В всегда будет оставаться истинным. В качестве иллюстрации выполнения цикла do while рассмотрим программу вывода на экран целых чисел из интервала от 1 до n. static void Main() { Console.Write("N= "); int n=int.Parse(Console.ReadLine()); int i = 1; do Console.Write(" {0}", i++); //выводим i на экран, затем while (i <= n); //пока i меньше или равно n } увеличиваем его на 1 Результат работы программы: Задание. Измените программу так, чтобы числа выводились в обратном порядке. Цикл с параметром for Цикл с параметром имеет следующую структуру: for ( <инициализация>; <выражение>; <модификация>) <оператор>; Инициализация используется для объявления и/или присвоения начального значения величине, используемой в цикле в качестве параметра (счетчика). Областью действия переменной, объявленной в части инициализации цикла, является цикл и вложенные блоки. Инициализация выполняется один раз в начале исполнения цикла. Выражение определяет условие выполнения цикла: если его результатом является истина, цикл выполняется. Истинность выражения проверяется перед каждым выполнением тела цикла, таким образом, цикл с параметром реализован как цикл с предусловием. Модификация выполняется после каждой итерации цикла и служит обычно для изменения параметра цикла. Оператор (простой или составной) представляет собой тело цикла. Любая из частей оператора for (инициализация, выражение, модификация, оператор) может отсутствовать, но точку с запятой, определяющую позицию пропускаемой части, надо оставить. static void Main() { Console.Write("N= "); int n=int.Parse(Console.ReadLine()); for (int i=1; i<=n; i++) { Console.Write(" {0} ", i); } } Результат работы программы: Задание. Измените программу так, чтобы выводились квадраты чисел. Вложенные циклы Циклы могут быть простые или вложенные (кратные, циклы в цикле). Вложенными могут быть циклы любых типов: while, do while, for. Каждый внутренний цикл должен быть полностью вложен во все внешние циклы. «Пересечения» циклов не допускаются. 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Рассмотрим пример использования вложенных циклов, который позволит вывести на экран числа следующим образом: static void Main() { for (int i = 1; i <= 4; ++i) { for (int j=1; j<=5; ++j) { Console.Write(”2 ”); } Console.WriteLine(); } } Задания. 1. Измените программу так, чтобы таблица содержала n строк и m столбцов (значения n и m вводятся с клавиатуры). 2. Измените программу так, чтобы на экран выводилась прямоугольная таблица, в которой n строк, m столбцов, а каждый элемент таблицы равнялся сумме номера строки и номера столбца. Операторы безусловного перехода В С# есть несколько операторов, изменяющих естественный порядок выполнения команд: оператор безусловного перехода goto, оператор выхода break, оператор перехода к следующей итерации цикла continue, оператор возврата из метода return и оператор генерации исключения throw. Оператор безусловного перехода goto Оператор безусловного перехода goto имеет формат: goto <метка>; В теле того же метода должна присутствовать ровно одна конструкция вида: <метка>: <оператор>; Оператор goto передает управление оператору с меткой. Рассмотрим пример использования оператора goto: static void Main() { float x; label: Console.WriteLine("x="); //оператор, помеченный x = float.Parse(Console.ReadLine()); if (x!=0) { Console.WriteLine("y({0})={1}", x, 1 / x ); } else { Console.WriteLine("функция не определена"); goto label; // передача управление метке } } меткой Следует учитывать, что использование оператора goto затрудняет чтение больших по объему программ, поэтому использовать метки нужно только в крайних случаях. Оператор выхода break Оператор break используется внутри операторов цикла и оператора выбора для обеспечения перехода в точку программы, находящуюся непосредственно за оператором, внутри которого находится break. Мы уже применяли оператор break для выхода из оператора switch, аналогичным образом он может применяться для выхода из операторов цикла. Оператор перехода к следующей итерации цикла continue Оператор перехода к следующей итерации цикла continue пропускает все операторы, оставшиеся до конца тела цикла, и передает управление на начало следующей итерации (повторение тела цикла). Рассмотрим оператор continue на примере. static void Main() { Console.WriteLine("n="); int n = int.Parse(Console.ReadLine()); for (int i = 1; i <= n; i++) { if (i % 2 == 0) { continue; } Console.Write(" {0} ", i); } } Примеры решения практических задач 1. Написать программу, которая выводит на экран квадраты всех четных чисел из диапазона от А до В (А и В целые числа, при этом А≤В). Указания по решению задачи. Из диапазона целых чисел от А до В необходимо выбрать только четные числа. Напомним, что четными называются числа, которые делятся на два без остатка. Кроме того, четные числа представляют собой упорядоченную последовательность, в которой каждое число отличается от предыдущего на 2. Решить эту задачу можно с помощью каждого оператора цикла. using System; namespace Example { class Program { static void Main() { Console.Write("a= "); int a=int.Parse(Console.ReadLine()); Console.Write("b= "); int b=int.Parse(Console.ReadLine()); int i; Console.Write("FOR: "); a=(a%2==0)? a: a+1; for (i=a; i<=b; i+=2) { Console.Write(" {0}", i*i); } Console.Write("\nWHILE: "); i=a; while (i<=b) { Console.Write(" {0}", i*i); i+=2; } Console.Write("\nDO: "); i=a; do { Console.Write(" {0}", i*i); i+=2; } while (i<=b); } } } Результаты работы программы: Задание. Измените программу так, чтобы она выводила на экран только нечетные числа из диапазона от А до В (А и В целые числа, при этом А≤В).