Структуры принятия решений в языке C

Введение

В этом лабораторном занятии вы научитесь создавать структуры принятия решений в программировании на языке C. Вы начнете с понимания фундаментального концепта оператора if, который позволяет вашей программе принимать решения на основе определенных условий. Затем вы познакомитесь с операторами неравенства, последовательностью операторов if-else, комбинированием выражений с помощью логических операторов и практикованием условной логики. К концу этого лабораторного занятия вы будете иметь твердое понимание того, как создавать структуры принятия решений в своих программах на языке C, что позволит вам писать более сложный и интеллектуальный код.

Skills Graph

Понимание оператора if

На этом этапе вы узнаете о фундаментальном концепте операторов if в программировании на языке C, которые являются важными для создания структур принятия решений в вашем коде. Операторы if позволяют вашей программе принимать решения и выполнять различные блоки кода на основе определенных условий.

Начнем с создания простой программы на языке C, которая демонстрирует базовый синтаксис оператора if. Откройте редактор VSCode и создайте новый файл с именем if_statement.c в директории ~/project:

cd ~/project
touch if_statement.c

#include <stdio.h>

int main() {
    int temperature = 25;

    if (temperature > 30) {
        printf("It's a hot day!\n");
    }

    if (temperature <= 30) {
        printf("The temperature is comfortable.\n");
    }

    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите программу:

gcc if_statement.c -o if_statement
./if_statement

Пример вывода:

The temperature is comfortable.

Разберем оператор if:

• Ключевое слово if следует за условием в скобках ()
• Условие представляет собой логическое выражение, которое оценивается как истинное или ложное
• Если условие истинно, то блок кода внутри фигурных скобок {} выполняется
• Если условие ложно, то блок кода пропускается

Теперь создадим более интерактивный пример, который демонстрирует, как операторы if могут принимать решения на основе пользовательского ввода:

#include <stdio.h>

int main() {
    int age;

    printf("Enter your age: ");
    scanf("%d", &age);

    if (age >= 18) {
        printf("You are eligible to vote.\n");
    }

    if (age < 18) {
        printf("You are not old enough to vote.\n");
    }

    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите программу:

gcc voting_eligibility.c -o voting_eligibility
./voting_eligibility

Пример вывода:

Enter your age: 20
You are eligible to vote.

Основные моменты, которые необходимо запомнить:

• Операторы if позволяют вашей программе принимать решения
• Условие оценивается как истинное или ложное
• Будет выполнен только блок кода для истинного условия
• Вы можете использовать операторы сравнения, такие как >, <, >=, <=, ==, !=

Исследование операторов неравенства

На этом этапе вы углубитесь в программирование на языке C, изучая операторы неравенства, которые являются важными для создания более сложных условных операторов. Операторы неравенства позволяют сравнивать значения и принимать решения на основе их отношений.

Создадим новый файл с именем inequality_operators.c в директории ~/project, чтобы продемонстрировать различные операторы неравенства:

cd ~/project
touch inequality_operators.c

#include <stdio.h>

int main() {
    int x = 10;
    int y = 20;

    // Equal to (==) operator
    if (x == y) {
        printf("x is equal to y\n");
    } else {
        printf("x is not equal to y\n");
    }

    // Not equal to (!=) operator
    if (x!= y) {
        printf("x is different from y\n");
    }

    // Greater than (>) operator
    if (y > x) {
        printf("y is greater than x\n");
    }

    // Less than (<) operator
    if (x < y) {
        printf("x is less than y\n");
    }

    // Greater than or equal to (>=) operator
    if (y >= x) {
        printf("y is greater than or equal to x\n");
    }

    // Less than or equal to (<=) operator
    if (x <= y) {
        printf("x is less than or equal to y\n");
    }

    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите программу:

gcc inequality_operators.c -o inequality_operators
./inequality_operators

Пример вывода:

x is not equal to y
x is different from y
y is greater than x
x is less than y
y is greater than or equal to x
x is less than or equal to y

Создадим еще один пример, который демонстрирует использование операторов неравенства с пользовательским вводом:

#include <stdio.h>

int main() {
    int score;

    printf("Enter your exam score: ");
    scanf("%d", &score);

    if (score >= 90) {
        printf("Excellent! You got an A.\n");
    } else if (score >= 80) {
        printf("Good job! You got a B.\n");
    } else if (score >= 70) {
        printf("Not bad. You got a C.\n");
    } else if (score >= 60) {
        printf("You passed. You got a D.\n");
    } else {
        printf("Sorry, you failed the exam.\n");
    }

    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите программу:

gcc grade_calculator.c -o grade_calculator
./grade_calculator

Пример вывода:

Enter your exam score: 85
Good job! You got a B.

Основные моменты, которые необходимо запомнить:

• Операторы неравенства помогают сравнивать значения
• == проверяет, равны ли значения
• != проверяет, не равны ли значения
• > проверяет, больше ли левое значение, чем правое
• < проверяет, меньше ли левое значение, чем правое
• >= проверяет, больше или равно ли левое значение правому
• <= проверяет, меньше или равно ли левое значение правому

Последовательность операторов if-else

На этом этапе вы научитесь создавать последовательности операторов if-else для создания более сложных структур принятия решений в программировании на языке C. Создание последовательности операторов if-else позволяет обрабатывать несколько условий и предоставлять альтернативные пути выполнения кода, если предыдущие условия не выполняются.

Создадим файл с именем weather_advisor.c в директории ~/project, чтобы продемонстрировать последовательность операторов if-else:

cd ~/project
touch weather_advisor.c

#include <stdio.h>

int main() {
    int temperature;
    char weather_type;

    printf("Enter the temperature: ");
    scanf("%d", &temperature);

    printf("Enter the weather type (S for sunny, R for rainy, C for cloudy): ");
    scanf(" %c", &weather_type);

    if (temperature > 30 && weather_type == 'S') {
        printf("It's a hot and sunny day. Stay hydrated and use sunscreen!\n");
    } else if (temperature > 30 && weather_type == 'R') {
        printf("It's hot and rainy. Be careful of potential thunderstorms.\n");
    } else if (temperature > 30 && weather_type == 'C') {
        printf("It's hot and cloudy. Wear light clothing.\n");
    } else if (temperature >= 20 && temperature <= 30) {
        printf("The temperature is comfortable.\n");
    } else if (temperature < 20) {
        printf("It's a bit cool today. Consider wearing a light jacket.\n");
    } else {
        printf("Invalid input. Please check your temperature and weather type.\n");
    }

    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите программу:

gcc weather_advisor.c -o weather_advisor
./weather_advisor

Пример вывода:

Enter the temperature: 35
Enter the weather type (S for sunny, R for rainy, C for cloudy): S
It's a hot and sunny day. Stay hydrated and use sunscreen!

Создадим еще один пример, который демонстрирует более практическое применение последовательности операторов if-else:

#include <stdio.h>

int main() {
    char category;
    double price, discount = 0.0;

    printf("Enter product category (A/B/C): ");
    scanf(" %c", &category);

    printf("Enter product price: ");
    scanf("%lf", &price);

    if (category == 'A') {
        if (price > 1000) {
            discount = 0.2;  // 20% discount for high-value A category
        } else {
            discount = 0.1;  // 10% discount for A category
        }
    } else if (category == 'B') {
        if (price > 500) {
            discount = 0.15;  // 15% discount for high-value B category
        } else {
            discount = 0.05;  // 5% discount for B category
        }
    } else if (category == 'C') {
        if (price > 200) {
            discount = 0.1;  // 10% discount for high-value C category
        } else {
            discount = 0.0;  // No discount for low-value C category
        }
    } else {
        printf("Invalid category!\n");
        return 1;
    }

    double discounted_price = price * (1 - discount);
    printf("Original price: $%.2f\n", price);
    printf("Discount: %.0f%%\n", discount * 100);
    printf("Discounted price: $%.2f\n", discounted_price);

    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите программу:

gcc discount_calculator.c -o discount_calculator
./discount_calculator

Пример вывода:

Enter product category (A/B/C): B
Enter product price: 600
Original price: $600.00
Discount: 15%
Discounted price: $510.00

Основные моменты, которые необходимо запомнить:

• Последовательность операторов if-else позволяет обрабатывать несколько условий
• Каждое условие проверяется по порядку сверху вниз
• Выполняется только блок кода первого совпавшего условия
• Блок else предоставляет действие по умолчанию, если ни одно из предыдущих условий не выполняется
• Вы можете вкладывать операторы if-else для создания более сложных структур принятия решений

Комбинирование выражений с помощью логических операторов

На этом этапе вы научитесь комбинировать несколько условий с использованием логических операторов в программировании на языке C. Логические операторы позволяют создавать более сложные условные операторы, соединяя несколько выражений.

Создадим файл с именем logical_operators.c в директории ~/project, чтобы продемонстрировать три основных логических оператора: И (&&), ИЛИ (||) и НЕ (!):

cd ~/project
touch logical_operators.c

#include <stdio.h>

int main() {
    int age, income;
    char is_student;

    printf("Enter your age: ");
    scanf("%d", &age);

    printf("Enter your annual income: ");
    scanf("%d", &income);

    printf("Are you a student? (Y/N): ");
    scanf(" %c", &is_student);

    // AND (&&) operator: Both conditions must be true
    if (age >= 18 && income < 30000) {
        printf("You qualify for a basic credit card.\n");
    }

    // OR (||) operator: At least one condition must be true
    if (age < 25 || is_student == 'Y') {
        printf("You may be eligible for a student discount.\n");
    }

    // Combining multiple conditions
    if ((age >= 18 && income >= 30000) || (is_student == 'Y')) {
        printf("You qualify for a premium credit card.\n");
    }

    // NOT (!) operator: Negates the condition
    if (!(age < 18)) {
        printf("You are an adult.\n");
    }

    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите программу:

gcc logical_operators.c -o logical_operators
./logical_operators

Пример вывода:

Enter your age: 22
Enter your annual income: 25000
Are you a student? (Y/N): Y
You qualify for a basic credit card.
You may be eligible for a student discount.
You qualify for a premium credit card.
You are an adult.

Создадим еще один пример, который демонстрирует более сложные логические условия:

#include <stdio.h>

int main() {
    char membership_type;
    int visits_per_month, total_spending;

    printf("Enter your membership type (B for Bronze, S for Silver, G for Gold): ");
    scanf(" %c", &membership_type);

    printf("Enter number of visits per month: ");
    scanf("%d", &visits_per_month);

    printf("Enter total monthly spending: ");
    scanf("%d", &total_spending);

    // Complex condition using multiple logical operators
    if ((membership_type == 'G') ||
        (membership_type == 'S' && visits_per_month >= 10) ||
        (membership_type == 'B' && total_spending > 500)) {
        printf("You are eligible for a special promotion!\n");
    }

    // Demonstrating NOT operator with complex conditions
    if (!(membership_type == 'B' && visits_per_month < 5)) {
        printf("You can access additional membership benefits.\n");
    }

    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите программу:

gcc membership_conditions.c -o membership_conditions
./membership_conditions

Пример вывода:

Enter your membership type (B for Bronze, S for Silver, G for Gold): S
Enter number of visits per month: 12
Enter total monthly spending: 300
You are eligible for a special promotion!
You can access additional membership benefits.

Основные моменты, которые необходимо запомнить:

• Оператор && (И): оба условия должны быть истинными
• Оператор || (ИЛИ): хотя бы одно условие должно быть истинным
• Оператор ! (НЕ): инвертирует условие
• Вы можете комбинировать несколько условий для создания сложной логики
• Скобки могут помочь уточнить порядок вычислений

Практика в использовании условной логики

На этом последнем этапе вы примените все, что вы узнали о структурах принятия решений в языке C, создав комплексную программу, которая демонстрирует несколько приемов условной логики.

Создадим многоцелевую программу с именем personal_finance_advisor.c в директории ~/project, которая поможет пользователям принимать финансовые решения:

cd ~/project
touch personal_finance_advisor.c

#include <stdio.h>

int main() {
    double income, expenses, savings;
    char employment_status, age_group;

    // Input financial information
    printf("Enter your monthly income: $");
    scanf("%lf", &income);

    printf("Enter your monthly expenses: $");
    scanf("%lf", &expenses);

    printf("Enter your current savings: $");
    scanf("%lf", &savings);

    printf("Employment status (F for Full-time, P for Part-time, U for Unemployed): ");
    scanf(" %c", &employment_status);

    printf("Age group (Y for Young (18-35), M for Middle-aged (36-55), S for Senior (56+)): ");
    scanf(" %c", &age_group);

    // Calculate savings rate
    double savings_rate = (savings / income) * 100;
    double disposable_income = income - expenses;

    // Financial advice using complex conditional logic
    printf("\n--- Financial Analysis ---\n");

    // Savings advice
    if (savings_rate < 10) {
        printf("Warning: Your savings rate is low (%.2f%%).\n", savings_rate);
    } else if (savings_rate >= 10 && savings_rate < 20) {
        printf("Good start! Your savings rate is moderate (%.2f%%).\n", savings_rate);
    } else {
        printf("Excellent! Your savings rate is strong (%.2f%%).\n", savings_rate);
    }

    // Investment recommendations
    if ((employment_status == 'F' && disposable_income > 500) ||
        (age_group == 'Y' && savings > 5000)) {
        printf("Recommendation: Consider starting an investment portfolio.\n");
    }

    // Emergency fund advice
    if (savings < (expenses * 3)) {
        printf("Advice: Build an emergency fund covering at least 3 months of expenses.\n");
    }

    // Spending control
    if (expenses > (income * 0.7)) {
        printf("Alert: Your expenses are too high compared to your income.\n");
    }

    // Special conditions
    if ((age_group == 'Y' && employment_status == 'F') ||
        (savings > (income * 2))) {
        printf("You are in a good financial position!\n");
    }

    // Detailed financial health assessment
    if (!(disposable_income < 0)) {
        printf("Your disposable income is: $%.2f\n", disposable_income);
    } else {
        printf("Warning: Your expenses exceed your income.\n");
    }

    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите программу:

gcc personal_finance_advisor.c -o personal_finance_advisor
./personal_finance_advisor

Пример вывода:

Enter your monthly income: $5000
Enter your monthly expenses: $3500
Enter your current savings: $10000
Employment status (F for Full-time, P for Part-time, U for Unemployed): F
Age group (Y for Young (18-35), M for Middle-aged (36-55), S for Senior (56+)): Y

--- Financial Analysis ---
Good start! Your savings rate is moderate (40.00%).
Recommendation: Consider starting an investment portfolio.
You are in a good financial position!
Your disposable income is: $1500.00

Создадим дополнительную программу - задачу, чтобы еще больше потренироваться в использовании условной логики:

#include <stdio.h>

int main() {
    int math_score, science_score, english_score;
    char extra_credit;

    printf("Enter Math score (0-100): ");
    scanf("%d", &math_score);

    printf("Enter Science score (0-100): ");
    scanf("%d", &science_score);

    printf("Enter English score (0-100): ");
    scanf("%d", &english_score);

    printf("Did you complete extra credit? (Y/N): ");
    scanf(" %c", &extra_credit);

    // Calculate average
    double average = (math_score + science_score + english_score) / 3.0;

    // Comprehensive grade determination
    if (average >= 90 ||
        (extra_credit == 'Y' && average >= 85)) {
        printf("Congratulations! You earned an A grade.\n");
    } else if (average >= 80 ||
               (extra_credit == 'Y' && average >= 75)) {
        printf("Great job! You earned a B grade.\n");
    } else if (average >= 70 ||
               (extra_credit == 'Y' && average >= 65)) {
        printf("You passed. You earned a C grade.\n");
    } else {
        printf("You need to improve. Consider retaking the courses.\n");
    }

    return 0;
}

Скомпилируйте и запустите программу:

gcc grade_calculator.c -o grade_calculator
./grade_calculator

Пример вывода:

Enter Math score (0-100): 85
Enter Science score (0-100): 88
Enter English score (0-100): 92
Did you complete extra credit? (Y/N): N
Great job! You earned a B grade.

Основные моменты, которые необходимо запомнить:

• Комбинируйте несколько условий с использованием логических операторов
• Используйте вложенные операторы if-else для сложного принятия решений
• Учитывайте крайние случаи и предоставляйте комплексную логику
• Разбивайте сложные проблемы на более мелкие, управляемые условия

Резюме

В этом практическом занятии (лабораторной работе) вы узнали о фундаментальном концепте операторов if в программировании на языке C, которые являются важными для создания структур принятия решений в вашем коде. Вы изучили, как операторы if позволяют вашей программе принимать решения и выполнять различные блоки кода на основе определенных условий. Вы также узнали о операторах неравенства, создании последовательностей операторов if-else, комбинировании выражений с помощью логических операторов и практиковании условной логики для создания более сложных структур принятия решений в ваших программах на языке C.

Основные моменты, рассмотренные в этом практическом занятии, включают понимание базового синтаксиса операторов if, оценку логических выражений как истинных или ложных и выполнение соответствующего блока кода на основе условия. Вы также узнали, как использовать операторы if для принятия решений на основе пользовательского ввода, что является важным навыком для создания интерактивных приложений.