Lekce 5 - Podmínky (větvení) v jazyce C

V minulé lekci, Typový systém v céčku podruhé: Datové typy, jsme si podrobně probrali datové typy.

Abychom si něco naprogramovali, potřebujeme nějak reagovat na různé situace. Může to být například hodnota zadaná uživatelem, podle které budeme chtít měnit další běh programu. Říkáme, že se program větví a k větvení používáme podmínky, těm se budeme věnovat celý dnešní tutoriál. Vytvoříme program na výpočet odmocniny a vylepšíme naši kalkulačku.

Podmínky

Podmínky zapisujeme pomocí klíčového slova if, za kterým následuje logický výraz. Pokud je výraz pravdivý, provede se následující příkaz. Pokud ne, následující příkaz se přeskočí a pokračuje se až pod ním. Vyzkoušejme si to:

{C_CONSOLE}
if (5 < 15)
    printf("Pravda \n");
printf("Program zde pokracuje dal \n");
{/C_CONSOLE}

Výstup programu:

Konzolová aplikace
Pravda
Program zde pokracuje dal

Pokud podmínka platí (což zde ano), provede se příkaz vypisující do konzole text "Pravda". V obou případech program pokračuje dál. Součástí výrazu samozřejmě může být i proměnná:

{C_CONSOLE}
int a;
printf("Zadej nejake cislo \n");
scanf("%d", &a);
if (a > 5)
    printf("Zadal jsi cislo vetsi nez 5! \n");
printf("Dekuji za zadani \n");
{/C_CONSOLE}

Ukažme si nyní relační operátory, které můžeme ve výrazech používat:

Rovnost zapisujeme dvěma == proto, aby se to nepletlo s běžným přiřazením do proměnné, které se dělá jen jedním =. Pokud chceme nějaký výraz znegovat, napíšeme ho do závorky a před něj vykřičník. Když budeme chtít vykonat více než jen jeden příkaz, musíme příkazy vložit do bloku ze složených závorek:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h> // Nesmíme zapomenout na include hlavičky math.h, obsahuje funkci pro odmocninu
int main(int argc, char** argv) {
    int a;
    printf("Zadej nejake cislo, ze ktereho spocitam odmocninu: \n");
    scanf("%d", &a);
    if (a > 0)
    {
        printf("Zadal jsi cislo vetsi nez 0, to znamena, ze ho mohu odmocnit!\n");
        double o = sqrt(a);
        printf("Odmocnina z cisla %d je %f \n", a, o);
    }
    printf("Dekuji za zadani \n");
    return (EXIT_SUCCESS);
}

Výstup:

Konzolová aplikace
Zadej nejake cislo, ze ktereho spocitam odmocninu:
144
Zadal jsi cislo vetsi nez 0, to znamena, ze ho mohu odmocnit!
Odmocnina z cisla 144 je 12.000000
Dekuji za zadani

Často můžete vidět použití bloku i v případě, že je pod podmínkou jen jeden příkaz, mnohdy je to totiž přehlednější.

Program načte od uživatele číslo a pokud je větší než 0, vypočítá z něj druhou odmocninu. Mimo jiné jsme použili funkci z knihovny math.h, která v sobě obsahuje řadu užitečných matematických funkcí, někdy si ji blíže představíme. sqrt() vrací hodnotu druhé odmocniny jako double. Bylo by hezké, kdyby nám program vyhuboval v případě, že zadáme záporné číslo. S dosavadními znalostmi bychom napsali něco jako:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h> // Nesmíme zapomenout na include hlavičky math.h, obsahuje funkci pro odmocninu
int main(int argc, char** argv) {
    int a;
    printf("Zadej nejake cislo, ze ktereho spocitam odmocninu: \n");
    scanf("%d", &a);
    if (a > 0)
    {
        printf("Zadal jsi cislo vetsi nez 0, to znamena, ze ho mohu odmocnit!\n");
        double o = sqrt(a);
        printf("Odmocnina z cisla %d je %f \n", a, o);
    }
    if (a <= 0)
        printf("Odmocnina ze zaporneho cisla neexistuje \n");

    printf("Dekuji za zadani \n");
    return (EXIT_SUCCESS);
}

Všimněte si, že musíme pokrýt i případ, kdy se a == 0, nejen když je menší. Kód však můžeme výrazně zjednodušit pomocí klíčového slova else, které vykoná následující příkaz nebo blok příkazů v případě, že se podmínka neprovede:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h> // Nesmíme zapomenout na include hlavičky math.h, obsahuje funkci pro odmocninu
int main(int argc, char** argv) {
    int a;
    printf("Zadej nejake cislo, ze ktereho spocitam odmocninu:  \n");
    scanf("%d", &a);
    if (a > 0)
    {
        printf("Zadal jsi cislo vetsi nez 0, to znamena, ze ho mohu odmocnit!\n");
        double o = sqrt(a);
        printf("Odmocnina z cisla %d je %f \n", a, o);
    }
    else
        printf("Odmocnina ze zaporneho cisla neexistuje \n");

    printf("Dekuji za zadani \n");
    return (EXIT_SUCCESS);
}

Kód je mnohem přehlednější a nemusíme vymýšlet opačnou podmínku, což by v případě složené podmínky mohlo být někdy i velmi obtížné. V případě více příkazů by byl za else opět blok { }.

Klíčové slovo else se také využívá v případě, kdy potřebujeme v příkazu manipulovat s proměnnou z podmínky a nemůžeme se na ni tedy ptát znovu. Program si sám pamatuje, že se podmínka nesplnila a přejde do sekce else. Ukažme si to na příkladu: Mějme číslo a, kde bude hodnota 0 nebo 1 a po nás se bude chtít, abychom hodnotu prohodili (pokud tam je 0, dáme tam 1, pokud 1, dáme tam 0). Naivně bychom mohli kód napsat takto:

{C_CONSOLE}
int a = 0; // do a si přiřadíme na začátku 0

if (a == 0) // pokud je a 0, dáme do něj jedničku
    a = 1;
if (a == 1) // pokud je a 1, dáme do něj nulu
    a = 0;

printf("%d", a);
{/C_CONSOLE}

Nefunguje to, že? Pojďme si projet, co bude program dělat. Na začátku máme v a nulu, první podmínka se jistě splní a dosadí do a jedničku. No ale rázem se splní i ta druhá. Co s tím? Když podmínky otočíme, budeme mít ten samý problém s jedničkou. Jak z toho ven? Ano, použijeme else.

{C_CONSOLE}
int a = 0; // do a si přiřadíme na začátku 0

if (a == 0) // pokud je a 0, dáme do něj jedničku
    a = 1;
else // pokud je a 1, dáme do něj nulu
    a = 0;

printf("%d", a);
{/C_CONSOLE}

Podmínky je možné skládat a to pomocí dvou základních operátorů:

Uveďme si příklad:

{C_CONSOLE}
int a;
printf("Zadej cislo v rozmezi 10-20 \n");
scanf("%d", &a);
if ((a >= 10) && (a <= 20))
    printf("Zadal jsi spravne \n");
else
    printf("Zadal jsi spatne \n");
{/C_CONSOLE}

S tím si zatím vystačíme, operátory se pomocí závorek samozřejmě dají kombinovat.

{C_CONSOLE}
int a;
printf("Zadej cislo v rozmezi 10-20 nebo 30-40 \n");
scanf("%d", &a);
if (((a >= 10) && (a <= 20)) || ((a >=30) && (a <= 40)))
    printf("Zadal jsi spravne \n");
else
    printf("Zadal jsi spatne \n");
{/C_CONSOLE}

switch

Zápis více podmínek pod sebou (relativně) zjednodušuje konstrukce switch. Vzpomeňme si na naši kalkulačku v prvních lekcích, která načetla 2 čísla a vypočítala všechny 4 operace. Nyní si ale budeme chtít zvolit, kterou operaci chceme. Bez switch bychom napsali kód podobný tomuto:

{C_CONSOLE}
double a;
double b;
int volba; // Mohli bychom použít char, abychom zbytečně nepoužívali moc místa
double vysledek = 0.0;
printf("Vitejte v kalkulacce \n");
printf("Zadejte prvni cislo: \n");
scanf("%lf", &a);
printf("Zadejte druhe cislo: \n");
scanf("%lf", &b);
printf("Zvolte si operaci: \n");
printf("1 - scitani \n");
printf("2 - odcitani \n");
printf("3 - nasobeni \n");
printf("4 - deleni \n");
scanf("%d", &volba);
if (volba == 1)
    vysledek = a + b;
else if (volba == 2)
    vysledek = a - b;
else if (volba == 3)
    vysledek = a * b;
else if (volba == 4)
    vysledek = a / b;
if ((volba > 0) && (volba < 5))
    printf("Vysledek: %lf", vysledek);
else
    printf("Neplatna volba \n");
printf("\n");
printf("Dekuji za pouziti kalkulacky");
{/C_CONSOLE}

Výstup:

Konzolová aplikace
Vitejte v kalkulacce
Zadejte prvni cislo:
3.14
Zadejte druhe cislo:
2.14
Zvolte si operaci:
1 - scitani
2 - odcitani
3 - nasobeni
4 - deleni
2
Vysledek: 1.000000
Dekuji za pouziti kalkulacky

Všimněte si, že jsme proměnnou vysledek deklarovali na začátku, jen tak do ni můžeme potom přiřazovat. Kdybychom ji deklarovali u každého přiřazení, Céčko by kód nezkompilovalo a vyvolalo by chybu. Proměnná může být deklarována (založena v paměti) vždy jen jednou. Další vychytávka je kontrola správnosti volby. Program by v tomto případě fungoval stejně i bez else, ale nač se dále ptát, když již máme výsledek.

Nyní si zkusíme napsat ten samý kód pomocí switch:

{C_CONSOLE}
double a;
double b;
int volba; // Mohli bychom použít char, abychom zbytečně nepoužívali moc místa
double vysledek;
printf("Vitejte v kalkulacce \n");
printf("Zadejte prvni cislo: \n");
scanf("%lf", &a);
printf("Zadejte druhe cislo: \n");
scanf("%lf", &b);
printf("Zvolte si operaci: \n");
printf("1 - scitani \n");
printf("2 - odcitani \n");
printf("3 - nasobeni \n");
printf("4 - deleni \n");
scanf("%d", &volba);
switch(volba)
{
    case 1:
        vysledek = a + b;
        break;
    case 2:
        vysledek = a - b;
        break;
    case 3:
        vysledek = a * b;
        break;
    case 4:
        vysledek = a / b;
        break;
}
if ((volba > 0) && (volba < 5))
    printf("Vysledek: %f", vysledek);
else
    printf("Neplatna volba \n");
printf("\n");
printf("Dekuji za pouziti kalkulacky");
{/C_CONSOLE}

Vidíme, že kód je trochu přehlednější. Pokud bychom potřebovali v nějaké větvi switch spustit více příkazů, překvapivě je nebudeme psát do bloku, ale rovnou pod sebe. Blok {} nám zde nahrazuje příkaz break, který způsobí vyskočení z celého switch. Konstrukce switch může místo case x: obsahovat ještě možnost default:, která se vykoná v případě, že nebude platit žádný case. Je jen na vás, jestli budete switch používat, obecně se vyplatí jen při větším množství příkazů a vždy jde nahradit sekvencí if a else. Nezapomínejte na příkazy break, pokud jej neuvedete, program propadne do další větve a to i když by nebyla splněná podmínka! V minulosti se takovéto propadávání využívalo schválně, dnešní IDE před tímto použitím ale spíše již varují. Kdybyste s tím měli problémy, použijte sekvenci if - else.

To bychom měli.

V následujícím cvičení, Řešené úlohy k 4.-5. lekci Céčka, si procvičíme nabyté zkušenosti z předchozích lekcí.

Měl jsi s čímkoli problém? Stáhni si vzorovou aplikaci níže a porovnej ji se svým projektem, chybu tak snadno najdeš.