在第 1 节 “if语句”讲过,a<b<c
不表示b
既大于a
又小于c
,那么如果想表示这个含义该怎么写呢?可以这样:
if (a < b) { if (b < c) { printf("b is between a and c.\n"); } }
我们也可以用逻辑与(Logical AND)运算符表示这两个条件同时成立。逻辑与运算符在C语言中写成两个&号(Ampersand),上面的语句可以改写为:
if (a < b && b < c) { printf("b is between a and c.\n"); }
对于a < b && b < c
这个控制表达式,要求“a < b
的值非0”和“b < c
的值非0”这两个条件同时成立整个表达式的值才为1,否则整个表达式的值为0。也就是只有两个条件都为真,它们做逻辑与运算的结果才为真,有一个条件为假,则逻辑与运算的结果为假,如下表所示:
这种表称为真值表(Truth Table)。注意逻辑与运算的操作数以非0表示真以0表示假,而运算结果以1表示真以0表示假(类型是int
),我们忽略这些细微的差别,在表中全部以1表示真以0表示假。C语言还提供了逻辑或(Logical OR)运算符,写成两个|线(Pipe Sign),逻辑非(Logical NOT)运算符,写成一个!号(Exclamation Mark),它们的真值表如下:
逻辑或表示两个条件只要有一个为真,它们做逻辑或运算的结果就为真,只有两个条件都为假,逻辑或运算的结果才为假。逻辑非的作用是对原来的逻辑值取反,原来是真的就是假,原来是假的就是真。逻辑非运算符只有一个操作数,称为单目运算符(Unary Operator),以前讲过的加减乘除、赋值、相等性、关系、逻辑与、逻辑或运算符都有两个操作数,称为双目运算符(Binary Operator)。
关于逻辑运算的数学体系称为布尔代数(Boolean Algebra),以它的创始人布尔命名。在编程语言中表示真和假的数据类型叫做布尔类型,在C语言中通常用int
型来表示,非0表示真,0表示假[6]。布尔逻辑是写程序的基本功之一,程序中的很多错误都可以归因于逻辑错误。以下是一些布尔代数的基本定理,为了简洁易读,真和假用1和0表示,AND用*号表示,OR用+号表示(从真值表可以看出AND和OR运算确实有点像乘法和加法运算),NOT用¬表示,变量x
、y
、z
的值可能是0也可能是1。
¬¬x=x
x*0=0
x+1=1
x*1=x
x+0=x
x*x=x
x+x=x
x*¬x=0
x+¬x=1
x*y=y*x
x+y=y+x
x*(y*z)=(x*y)*z
x+(y+z)=(x+y)+z
x*(y+z)=x*y+x*z
x+y*z=(x+y)*(x+z)
x+x*y=x
x*(x+y)=x
x*y+x*¬y=x
(x+y)*(x+¬y)=x
¬(x*y)=¬x+¬y
¬(x+y)=¬x*¬y
x+¬x*y=x+y
x*(¬x+y)=x*y
x*y+¬x*z+y*z=x*y+¬x*z
(x+y)*(¬x+z)*(y+z)=(x+y)*(¬x+z)
除了第1行之外,这些公式都是每两行一组的,每组的两个公式就像对联一样:把其中一个公式中的*换成+、+换成*、0换成1、1换成0,就变成了与它对称的另一个公式。这些定理都可以通过真值表证明,更多细节可参考有关数字逻辑的教材,例如[数字逻辑基础]。我们将在本节的练习题中强化训练对这些定理的理解。
目前为止介绍的这些运算符的优先级顺序是:!高于* / %,高于+ -,高于> < >= <=,高于== !=,高于&&,高于||,高于=。写一个控制表达式很可能同时用到这些运算符中的多个,如果记不清楚运算符的优先级一定要多套括号。我们将在第 4 节 “运算符总结”总结C语言所有运算符的优先级和结合性。
1、把代码段
if (x > 0 && x < 10); else printf("x is out of range.\n");
改写成下面这种形式:
if (____ || ____) printf("x is out of range.\n");
____应该怎么填?
2、把代码段:
if (x > 0) printf("Test OK!\n"); else if (x <= 0 && y > 0) printf("Test OK!\n"); else printf("Test failed!\n");
改写成下面这种形式:
if (____ && ____) printf("Test failed!\n"); else printf("Test OK!\n");
____应该怎么填?
3、有这样一段代码:
if (x > 1 && y != 1) { ... } else if (x < 1 && y != 1) { ... } else { ... }
要进入最后一个else
,x和y需要满足条件____ || ____。这里应该怎么填?
4、以下哪一个if判断条件是多余的可以去掉?这里所谓的“多余”是指,某种情况下如果本来应该打印Test OK!
,去掉这个多余条件后仍然打印Test OK!
,如果本来应该打印Test failed!
,去掉这个多余条件后仍然打印Test failed!
。
if (x<3 && y>3) printf("Test OK!\n"); else if (x>=3 && y>=3) printf("Test OK!\n"); else if (z>3 && x>=3) printf("Test OK!\n"); else if (z<=3 && y>=3) printf("Test OK!\n"); else printf("Test failed!\n");