что такое оператор языка программирования
Выражения, операнды и операторы
Многие сегодня хотят стать программистами. Хотят. Но ничего не делают для этого. Не делают даже простых вещей. Не хотят даже прочитать книжку из 10 страниц. В итоге так и остаются никем. Потому что мечты не сбываются никогда. Сбываются только планы… Подробнее.
Итак, начнём с выражений.
Это выражение, которое записывает в переменную х число 100.
Когда вы будете создавать выражения, не забывайте, что типы операндов в выражении должны совпадать. Например, такой код
вызовет ошибку во время компиляции, и программа не будет создана. Все похожие типы (например, все целочисленные) можно использовать в качестве операндов. Например, такой код
Не вызовет особых возражений у компилятора, однако это может повлечь за собой неприятности, которые были описаны ранее.
Основные виды операторов: арифметические, операторы присваивания, сравнения, логические и поразрядные (побитовые).
Также разделяются операторы по количеству операндов:
Попробуйте догадаться, какие из приведённых ниже операторов являются унарными, а какие бинарными:
Если вы думаете, что на этом с операторами всё, то вы заблуждаетесь. Мы ещё долго и нудно будем о них говорить, так как это тема большая и очень важная.
Оператор + выполняет операцию сложения
Оператор * выполняет операцию умножения
Домашнее задание придумайте сами. У вас пока недостаточно знаний об операторах и выражениях, чтобы грамотно использовать их в своих программах.
Операторы языка программирования
Оператор — это элемент языка, задающий полное описание действия, которое необходимо выполнить. Каждый оператор представляет собой законченную фразу языка программирования и определяет некоторый вполне законченный этап обработки данных. В состав операторов могут входить служебные слова, данные, выражения и другие операторы. В английском языке данное понятие обозначается словом “statement”, означающим также “предложение”.
Каждый оператор в любом языке программирования имеет определенный синтаксис и семантику. Под синтаксисом оператора понимается система правил (грамматика), определяющая его запись с помощью элементов алфавита данного языка, в который наряду с различными символами входят, например, и служебные слова. Под семантикой оператора понимают его смысл, т.е. те действия, которым соответствует запись того или иного оператора. Например, запись i := i + 1 является примером синтаксически корректной записи оператора присваивания в языке Pascal, семантика которого в данном случае такова: извлечь значение ячейки памяти, соответствующей переменной i, сложить его с единицей, результат записать в ту же ячейку памяти.
В большинстве процедурных языков программирования набор операторов практически одинаков и состоит из оператора присваивания, операторов выбора, операторов цикла, оператора вызова процедуры, операторов перехода. Иногда выделяют также пустой (отсутствие действия) и составной операторы. Многие операторы являются способом представления определенных алгоритмических конструкций (см. “Алгоритмические конструкции” ) в языке программирования. Рассмотрим группы операторов подробнее, используя синтаксис языка Pascal.
Оператор присваивания
Присваивание — это действие компьютера, в результате которого переменная получает значение вычисленного выражения (оно помещается в соответствующую переменной ячейку памяти). Для описания такого действия в языках программирования существует оператор присваивания.
В общем виде оператор присваивания записывается так:
Например, в языке Pascal в качестве знака присваивания используется комбинация символов :=. В ряде других языков — знак равенства.
Результатом выполнения оператора присваивания является изменение состояния данных: все переменные, отличные от переменной, стоящей в левой части оператора присваивания, не меняют своего значения, а указанная переменная получает значение выражения, стоящего в правой части оператора присваивания. В большинстве случаев требуется, чтобы тип выражения совпадал с типом переменной. Если это не так, то оператор либо считается синтаксически некорректным, либо производится преобразование типа выражения к типу переменной (см. “Типы данных” ).
Операторы выбора
По-другому эти операторы называют условными операторами. Условные операторы используются для программирования алгоритмов, содержащих алгоритмическую конструкцию ветвление.
В языках программирования имеется несколько видов условных операторов. Полный условный оператор соответствует алгоритмической структуре полного ветвления:
В языке программирования соответствующий условный оператор имеет вид:
if B then S1 else S2
Если выражение B, которое вычисляется в начале выполнения условного оператора, имеет значение “истина”, то будет выполняться оператор S1, в противном случае — оператор S2. Операторы S1 и S2 могут быть составными.
Алгоритмическая структура неполного ветвления реализуется с помощью неполного условного оператора, который имеет вид:
Здесь B — логическое выражение, а S — произвольный оператор. Оператор S будет выполняться, если выражение B окажется истинным.
Если условный оператор реализует всего две ветви выбора (“да” и “нет”), то с помощью оператора варианта (case-оператора) можно запрограммировать многоветвящуюся структуру. Оператор варианта имеет вид:
Выполняется данный оператор так: значение выражения E ищется среди перечисленных в записи оператора значений V1, V2, …, Vn, и если такое значение находится, то выполняется соответствующий оператор S1, S2, …, Sn.
В разных языках программирования синтаксис и даже семантика перечисленных операторов могут отличаться, но возможности, предоставляемые программисту подобными конструкциями, примерно одинаковы.
Пример 1. В статье “Алгоритмические конструкции” 2 был приведен пример записи алгоритма решения обобщенного квадратного уравнения с помощью конструкций ветвления. Приведем фрагмент программы на языке Pascal, реализующий этот же алгоритм:
if c = 0 then writeln(‘x — любое’)
else writeln(‘нет корней’)
В цикле с постусловием тело цикла предшествует условию В. В отличие от цикла с предусловием здесь В — это условие окончания цикла. Оператор цикла с постусловием в Паскале имеет вид:
При такой организации цикла тело цикла S хотя бы один раз обязательно выполнится.
Практически во всех процедурных языках существует оператор цикла c параметром. Схематично его можно представить так:
Здесь значение переменной (параметра цикла) меняется от значения выражения E1 до E2 с шагом E3. Для каждого такого значения параметра цикла выполняется оператор S. В языке Pascal понятие шага в описании этого оператора отсутствует, а сам шаг для целочисленного параметра цикла может быть равен либо 1, либо –1. Оператор “цикл с параметром” используется для программирования циклов с заданным числом повторений. Для программирования итерационных циклов (число повторений которых заранее неизвестно) он не годится.
Оператор вызова процедуры
В статье “Подпрограммы” подробно рассказывается о таком виде подпрограмм, как процедуры. Стандартные подпрограммы языка программирования, которые входят в одну из библиотек подпрограмм, а также пользовательские подпрограммы, описанные внутри данного блока, вызываются с помощью оператора вызова процедуры:
Здесь E1,E2,…,En — переменные или выражения, представляющие собой фактические параметры обращения к процедуре. Наиболее часто используемыми стандартными процедурами являются процедуры ввода и вывода данных (read и write в Pascal).
Вызов процедуры семантически эквивалентен выполнению блока, описанного в качестве тела процедуры, после передачи в него начальных значений некоторых переменных (параметров-значений) или замены имен некоторых переменных (параметров-переменных) на имена фактических переменных, указанных при вызове процедуры.
Пример 3. Пусть у нас описана процедура abc:
procedure abc(a,b:integer;var c: integer);
Вызов этой процедуры abc(2,3,x) эквивалентен блоку действий:
Операторы перехода
Наиболее известным в данной группе операторов является оператор безусловного перехода goto. Если ко всем или некоторым уже имеющимся операторам программы добавить метки, то в программе становится возможным использовать оператор перехода вида:
Метка в данном случае соответствует началу того оператора, с которого должно продолжиться выполнение программы. Такой оператор позволяет записывать в языке программирования алгоритмы, имеющие сколь угодно сложную структуру. Но зачастую использование безусловного перехода неоправданно, т.к. ведет к запутанной, плохо читаемой программе. Практически единственным осмысленным применением оператора goto является выход сразу из нескольких вложенных циклов, например, при обработке двухмерных массивов.
Пример 4. Пусть нам требуется определить, есть ли в двухмерном массиве a элемент, равный 0:
if a[i,j] = 0 then begin
1: if b then write(‘есть’) else write(‘нет’);
Программа, разработанная по правилам структурного программирования, не должна содержать операторов безусловного перехода. Приведенную выше программу без использования оператора goto можно переписать следующим образом:
then writeln(‘Мне ‘,k,’ года’)
else writeln(‘Мне ‘,k,’ лет’)
При рассмотрении операторов цикла полезно предложить одну и ту же задачу запрограммировать тремя разными способами с использованием трех операторов цикла, и наоборот, по условию задачи научиться определять, какой именно оператор цикла является наиболее подходящим в том или ином случае.
Оператор вызова процедуры только на первый взгляд является простым. Здесь важно объяснить правила передачи параметров в процедуры и функции, различие между параметрами-переменными и параметрами-значениями (в последнем случае мы можем передавать не только имя переменной, но и константу или даже выражение соответствующего типа). Формальные и фактические параметры должны соответствовать по типам, но не по именам, что является далеко не очевидным для учеников.
Изучение условного и особенно составного оператора — хороший повод поговорить с учениками о стиле написания программ. Для языка Pascal существует несколько распространенных способов записи структурированных программ, но все они содержат отступы для размещения вложенных структур. Важны для записи программ и комментарии.
Оператор (программирование)
Инструкция или оператор (англ. statement ) — наименьшая автономная часть языка программирования; команда. Программа обычно представляет собой последовательность инструкций.
Многие языки (например, Си) различают инструкцию и определение. Различие в том, что инструкция исполняет код, а определение создаёт идентификатор (то есть можно рассматривать определение как инструкцию присваивания).
Ниже приведены основные общие инструкции императивных языков программирования.
См. также
 |
Полезное
Смотреть что такое «Оператор (программирование)» в других словарях:
Оператор — В Викисловаре есть статья «оператор» Оператор может означать: Оператор (математика) то же, что математическая функция; Оператор (биология) последовательность ДНК, принимающая участие в регуляции активности генов; Оператор… … Википедия
оператор — 4.22 оператор (operator): Какой либо объект, осуществляющий работу системы. Примечание 1 Роль оператора и роль пользователя могут возлагаться одновременно или последовательно на одно и то же лицо или организацию. Примечание 2 В контексте данного… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Программирование — процесс составления упорядоченной последовательности действий (программы (См. Программа)) для ЭВМ; научная дисциплина, изучающая программы для ЭВМ и способы их составления, проверки и улучшения. Каждая ЭВМ является автоматом,… … Большая советская энциклопедия
ПРОГРАММИРОВАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ — математическая дисциплина, изучающая математич. абстракции программ, трактуемых как объекты, выраженные на формальном языке, обладающие определенной информационной и логич. структурой и подлежащие исполнению на автоматич. устройствах. П. т.… … Математическая энциклопедия
оператор ЭЭ оборудования и/или ЭЭ систем — 3.17. оператор ЭЭ оборудования и/или ЭЭ систем (operator of an EDM equipment and/or system): Человек, который осуществляет программирование, установку, регулировку, наблюдение за работой, техническое обслуживание и чистку станка. Источник: ГОСТ Р … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Генетическое программирование — В искусственном интеллекте генетическое программирование (ГП) автоматическое создание или изменение программ с помощью генетических алгоритмов. С помощью этой методологии «выращиваются» программы, всё лучше и лучше (в соответствии с определенной… … Википедия
Функциональное программирование — Парадигмы программирования Агентно ориентированная Компонентно ориентированная Конкатенативная Декларативная (контрастирует с Императивной) Ограничениями Функциональная Потоком данных Таблично ориентированная (электронные таблицы) Реактивная … Википедия
Структурное программирование — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия
Цикл (программирование) — У этого термина существуют и другие значения, см. цикл. В данной статье или разделе имеется список источников или внешних … Википедия
Функциональное программирование на Питоне — Функциональное программирование является одной из парадигм, поддерживаемых языком программирования Python. Основными предпосылками для полноценного функционального программирования в Python являются: функции высших порядков, развитые средства… … Википедия
Операторы
Операторы
Как вы знаете, любой алгоритм, предназначенный для выполнения на компьютере, можно разработать, используя только линейные вычисления, разветвления и циклы.
Всякий язык программирования должен иметь средства записи алгоритмов. Они называются операторами (statements) языка. Минимальный набор опе раторов должен содержать оператор для записи линейных вычислений, условный оператор для записи разветвлении и оператор цикла.
Обычно состав операторов языка программирования шире: для удобства записи алгоритмов в язык включаются несколько операторов цикла, оператор варианта, операторы перехода, операторы описания объектов.
Набор операторов языка Java включает:
Здесь приведен не весь набор операторов Java, он будет дополняться по мере изучения языка.
В языке Java нет оператора goto.
Всякий оператор завершается точкой с запятой.
Можно поставить точку с запятой в конце любого выражения, и оно станет оператором (expression statement). Но смысл это имеет только для операций присваивания, инкремента и декремента и вызовов методов. В остальных случаях это бесполезно, потому что вычисленное значение выражения потеряется.
Точка с запятой в Java не разделяет операторы, а является частью оператора.
Линейное выполнение алгоритма обеспечивается последовательной записью операторов. Переход со строки на строку в исходном тексте не имеет никакого значения для компилятора, он осуществляется только для наглядности и читаемости текста.
1. Блок
Блоки операторов часто используются для ограничения области действия переменных и просто для улучшения читаемости текста программы.
2. Операторы присваивания
Точка с запятой в конце любой операции присваивания превращает ее в оператор присваивания. Побочное действие операции — присваивание — становится в операторе основным.
Разница между операцией и оператором присваивания носит лишь теоретический характер. Присваивание чаще используется как оператор, а не операция.
3. Условный оператор
Условный оператор (if-then-else statement) в языке Java записывается так:
if (логВыр) оператор1 else оператор2
и действует следующим образом. Сначала вычисляется логическое выражение логвыр. Если результат true, то действует оператор! и на этом действие условного оператора завершается, оператор2 не действует, далее будет выполняться следующий за if оператор. Если результат false, то действует оператор2, при этом оператор,! вообще не выполняется.
Условный оператор может быть сокращенным (if-then statement):
if (логВыр) оператор!
и в случае false не выполняется ничего.
Синтаксис языка не позволяет записывать несколько операторов ни в ветви then, ни в ветви else. При необходимости составляется блок операторов в фигурных скобках. Соглашения «Code Conventions» рекомендуют всегда использовать фигурные скобки и размещать оператор на нескольких строках с отступами, как в следующем примере:
Это облегчает добавление операторов в каждую ветвь при изменении алгоритма. Мы не будем строго следовать этому правилу, чтобы не увеличивать объем книги.
Очень часто одним из операторов является снова условный оператор, например:
При этом может возникнуть такая ситуация («dangling else»):
Сохранит переменная х значение юо или станет равной 1? Здесь необходимо волевое решение, и общее для большинства языков, в. том числе и Java,. правило таково: ветвь else относится к ближайшему слева услдвиюif, не имеющему своей ветви else. Поэтому в нашем примере переменная х останется равной юо.
Изменить этот порядок можно с помощью блока:
Вообще не стоит увлекаться сложными вложенными условными операторами. Проверки условий занимают много времени. По возможности лучше использовать логические операции, например, в нашем примере можно написать
В листинге 1.4 вычисляются корни квадратного уравнения ах 2 + bх + с = 0 для любых коэффициентов, в том числе и нулевых.
Листинг 1.4. Вычисление корней квадратного уравнения
public static void main(String[] args)<
System.out.println(«Решение —любое число»);
System.out.println(«xl = x2 = » +(-c / b) ) ;
d = 0.5 * Math.sqrt(-d) / a;
System.out.println(«xl = » +a+ » +i » +d+
System.out.println(«x1 = » + (a + d) + «, x2 = » +(a — d));
В этой программе использованы методы вычисления модуля absо и кш; ратного корня sqrt о вещественного числа из встроенного в Java API класса Math. Поскольку все вычисления-С вещественными числами производятся приближенно, мы считаем, что коэффициент уравнения равен нулю, если его модуль меньше 0,00000001. Обратите внимание на то, как в методе println о используется сцепление строк, и на то, как операция присваивания при вычислении дискриминанта вложена в логическое выражение.
4. Операторы цикла
Основной оператор цикла — оператор while — выглядит так:
while (логВьгр) оператор
Вначале вычисляется логическое выражение логВыр; если его значение true, то выполняется оператор, образующий цикл. Затеем снова вычисляется лог-выр и действует оператор, и так до тех пор, пока не получится значение false. Если логВыр изначально равняется false, то оператор не будет выполнен ни разу. Предварительная проверка обеспечивает безопасность выполнения цикла, позволяет избежать переполнения, деления на нуль и других неприятностей. Поэтому оператор while является основным, а в некоторых языках и единственным оператором цикла.
Оператор в цикле может быть и пустым, например, следующий фрагмент кода:
вычисляет количество i сложений, которые необходимо сделать, чтобы гармоническая сумма s достигла значения 10. Такой стиль характерен для языка С. Не стоит им увлекаться, чтобы не превратить текст программы в шифровку, на которую вы сами через пару недель будете смотреть с недоумением.
Можно организовать и бесконечный цикл:
while (true) оператор
Конечно, из такого цикла следует предусмотреть какой-то выход, например, оператором break, как в листинге 1.5. В противном случае программа зациклится, и вам придется прекращать ее выполнение «комбинацией из трех пальцев» ++ в MS Windows 95/98/ME, комбинацией + в UNIX или через Task Manager в Windows NT/2000.
Если в цикл надо включить несколько операторов, то следует образовать блок операторов <>.
Второй оператор цикла — оператор do-while — имеет вид do оператор while (логВыр)
Здесь сначала выполняется оператор, а потом происходит вычисление логического выражения логвыр. Цикл выполняется, пока логвыр остается равным true.
В цикле do-while проверяется условие продолжения, а не окончания цикла.
Существенное различие между этими двумя операторами цикла только в том, что в цикле do-while оператор обязательно выполнится хотя бы один раз.
Например, пусть задана какая-то функция f(x), имеющая на отрезке,[о; Ь] ровно один корень. В листинге 1.5 приведена программа, вычисляющая этот корень приближенно методом деления пополам (бисекции, дихотомий).
Листинг 1.5. Нахождение корня нелинейного уравнения методом бисекции
static double f(double x) <
return x*x*x — 3*x*x +3; // Или что-то другое
public static void main(String!] args) <
double a = 0.0, b = 1,5, с, y, eps = le-8;
// Корень найден. Выходим из цикла
// Если на концах отрезка [а; с]
// функция имеет разные знаки:
// Значит, корень здесь. Переносим точку b в точку с
//В противном случае:
// Переносим точку а в точку с
// Продолжаем, пока отрезок [а; Ь] не станет мал
> while (Math, abs (b-a) >= eps);
System.out.println(«x = » +c+ «, f(» +c+ «) = » +y) ;
Класс Bisection сложнее предыдущих примеров: в нем кроме метода main () есть еще метод вычисления функции f(x). Здесь метод f о очень прост: он вычисляет значение многочлена и возвращает его в качестве значения функции, причем все это выполняется одним оператором:
В методе main о появился еще один новый оператор break, который просто прекращает выполнение цикла, если мы по счастливой случайности наткнулись на приближенное значение корня. Внимательный читатель заметил и появление модификатора static в объявлении метода f(). Он необходим потому, что метод f о вызывается из статического метода main о.
Третий оператор цикла — оператор for — выглядит так:
for ( списокВыр ; логНьр; слисокВыр2) оператор
Перед выполнением цикла вычисляется список выражений списокВыр1. Это нуль или несколько выражений, перечисленных через запятую. Они вычисляются слева направо, и в следующем выражении уже можно использовать результат предыдущего выражения. Как правило, здесь задаются начальные значения переменным цикла.
Затем вычисляется логическое выражение логвьр. Если оно истинно, true, то действует оператор, потом вычисляются слева направо выражения из списка выражений списокВыр2. Далее снова проверяется логвыр. Если оно ис тинно, то выполняется оператор и списокВыр2 и т. д. Как только логйыр станет равным false, выполнение цикла заканчивается.
Короче говоря, выполняется последовательность операторов
списокВыр1; while (логВыр)<
с тем исключением, что, если оператором в цикле является оператор
continue, то слисоквыр2 все-таки выполняется.
Вместо списокВыр1 может стоять одно определение переменных обязательно с начальным значением. Такие переменные известны только в пределах этого цикла.
Любая часть оператора for может отсутствовать: цикл может быть пустым, выражения в заголовке тоже, при этом точки с запятой сохраняются. Можно задать бесконечный цикл:
В этом случае в теле цикла следует предусмотреть какой-нибудь выход.
// Здесь переменная k уже неизвестна
вычисляет сумму квадратов первых N натуральных чисел.
5. Оператор continue и метки
Оператор continue используется только в операторах цикла. Он имеет две формы. Первая форма состоит только из слова continue и осуществляет немедленный переход к следующей итерации цикла. В очередном фрагменте кода оператор continue позволяет обойти деление на нуль:
Вторая форма содержит метку:
метка записывается, как все идентификаторы, из букв Java, цифр и знака подчеркивания, но не требует никакого описания. Метка ставится перед оператором или открывающей фигурной скобкой и отделяется от них двоеточием. Так получается помеченный оператор или помеченный блок.
Метка не требует описания и не может начинаться с цифры.
Вторая форма используется только в случае нескольких вложенных циклов для немедленного перехода к очередной итерации одного из объемлющих циклов, а именно, помеченного цикла.
6. Оператор break
Оператор break используется в операторах цикла и операторе варианта для немедленного выхода из этих конструкций.
Оператор break метка
применяется внутри помеченных операторов цикла, оператора варианта или помеченного блока для немедленного выхода за эти операторы. Следующая схема поясняет эту конструкцию.
if (что-то случилось) break M2;
// Если true, то здесь ничего не выполняется
// Здесь тоже ничего не выполняется
// Сюда передается управление
Поначалу сбивает с толку то обстоятельство, что метка ставится перед блоком или оператором, а управление передается за этот блок или оператор. Поэтому не стоит увлекаться оператором break с меткой.
7. Оператор варианта
Оператор варианта switch организует разветвление по нескольким направлениям. Каждая ветвь отмечается константой или константным выражением какого-либо целого типа (кроме long) и выбирается, если значение определенного выражения совпадет с этой константой. Вся конструкция выглядит так.
case констВыр1: оператор1
case констВыр2: оператор2
case констВырN: операторN
Стоящее в скобках выражение целвыр может быть типа byte, short, int, char, но не long. Целые числа или целочисленные выражения, составленные из констант, констВыр тоже не должны иметь тип long.
Оператор варианта выполняется так. Все константные выражения вычисляются заранее, на этапе компиляции, и должны иметь отличные друг от друга значения. Сначала вычисляется целочисленное выражение ;целйыр. Если. QHO совпадает с одной из констант, то выполняется оператор, отмеченный этой константой. Затем выполняются («fall through labels») все следующие операторы, включая и операторОе£, и работа оператора вариайтазаканчивается.
Если же ни одна константа не равна значению выражения, то выполняется операторОе£ и все следующие за ним операторы. Поэтому ветвь default должна записываться последней. Ветвь default может отсутствовать, тогда в этой ситуации оператор варианта вообще ничего не делает.
Таким образом, константы в вариантах case играют роль только меток, точек входа в оператор варианта, а далее выполняются все оставшиеся операторы в порядке их записи.
После выполнения одного варианта оператор switch продолжает выполнять все оставшиеся варианты.
Чаще всего необходимо «пройти» только одну ветвь операторов. В таком случае используется оператор break, сразу же прекращающий выполнение оператора switch. Может понадобиться выполнить один и тот же оператор в разных ветвях case. В этом случае ставим несколько меток case подряд. Вот простой пример.
case 1: case 2: case 3: case 4:case 5:
He забывайте завершать варианты оператором break.