c语言入门第7节,逻辑运算符的介绍

上一节介绍了 C 语言的 if/else 语句,知道了如何让计算机根据输入条件执行不同的语句。我们举了例子,给定一个数,如果是 0 就打印 zero,否则打印 nonzero,并且把它完成了。

现在又有一个新问题:给定一个数 a,如果它大于2并且小于8,就打印 true,否则打印 false。

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在数学中,符合大于 2 并且小于 8 的 a 可以写成 2<a<8,然而不幸的是,在 C 语言中这么写却不表示 “a 大于 2 并且小于 8”,可以做下面的实验:

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 13;
    printf("result: %d\n", 2<a<8);
}

以上代码输出“result: 1”,这显然不符合咱们的预期。这是为什么呢?我们来分析一下:分析 C 语言的语句常常遵循从左往右,从内往外的顺序。对于 2<a<8,按照从左往右的顺序来看,就相当于 (2<a)<8。这里 a=13,首先 2<13 是真的,计算机常常用 1 表示真,所以 (2<a)<8 经第一步计算后就变成了 1<8,这显然也是真,所以最终输出 “result:1”。

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既然计算机 2<a<8 不表示“a 大于 2 并且小于 8”,那么怎样才能表示这个含义呢?可以这样:

if(2<a){
    if(a<8){
        printf("true\n");
    }
}

这样写有些繁琐,C 语言有没有更简洁的写法呢?答案是有的,可以用逻辑运算符:

if(2<a && a<8){
    printf("true\n");
}

对于 2<a && a<8 表达式,要求 2<a 和 a<8 同时成立,整个表达式才为真,否则为假,可以将“&&”符号理解为“并且”,2<a 并且 a<8 不正好表示“a 大于 2 并且小于 8”吗?

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类似的,常用的逻辑运算符还有 “||”表示“或者”,对于表达式 a||b,“a 或者 b 成立”就为真,也就是说 a 和 b 只要有任意一个成立,a||b 就为真。比如,a=5,表达式 a>0 || a<-1 的结果为真,因为 5>0,即使 5<-1 不成立,整个表达式也为真。还有“!”表示“反”,对于表达式 !a,a 为真时,!a 为假;a为假时,!a 为真。

关于真值的逻辑运算称为布尔代数(Boolean Algebra),以它的创始人布尔命名。在编程语言中表示 T(True,真) 值和 F(False,假)值的数据类型叫做布尔类型,在 C 语言中通常用 int 类型来表示,非 0 表示 T,0 表示 F。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,T 和 F 用 1 和 0 表示,|| 用 + 号表示,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)
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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||。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顺序一定要套括号。不过这几个运算符的优先级顺序是应该记住的,因为你需要看懂别人写的不套括号的代码。

要写出高效率的代码,逻辑不能臃肿,例如 if(a>2 && a>7) 则完全可以用 if(a>7) 代替,否则程序就要多比较一次,而这样臃肿的逻辑如果执行次数较多,就会导致程序的效率低下。因此开发中,要尽力避免这种情况。

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好了,现在来看看,以下哪一个if判断条件是多余的可以去掉?

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");
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