Глава 4.1. По-сложни проверки

В настоящата глава ще разгледаме вложените проверки в езика Python, чрез които нашата програма може да съдържа условни конструкции, в които има вложени други условни конструкции. Наричаме ги "вложени", защото поставяме if конструкция в друга if конструкция. Ще разгледаме и по-сложни логически условия с подходящи примери.

Видео

Вложени проверки

Доста често програмната логика налага използването на if или if-else конструкции, които се съдържат една в друга. Те биват наричани вложени if или if-else конструкции. Както се подразбира от названието "вложени", това са if или if-else конструкции, които са поставени в други if или else конструкции.

if condition1:
    if condition2:
        # тяло
    else:
        # тяло

Влагането на повече от три условни конструкции една в друга не се счита за добра практика и трябва да се избягва, най-вече чрез оптимизиране на структурата/алгоритъма на кода и/или чрез използването на друг вид условна конструкция, който ще разгледаме по-надолу в тази глава.

Пример: обръщение според възраст и пол

Според въведени възраст (десетично число) и пол (m / f) да се отпечата обръщение:

• “Mr.” – мъж (пол “m”) на 16 или повече години.
• “Master” – момче (пол “m”) под 16 години.
• “Ms.” – жена (пол “f”) на 16 или повече години.
• “Miss” – момиче (пол “f”) под 16 години.

Примерен вход и изход

Решение

Можем да забележим, че изходът на програмата зависи от няколко неща. Първо трябва да проверим какъв пол е въведен и после да проверим възрастта. Съответно ще използваме няколко if-else блока. Тези блокове ще бъдат вложени, т.е. от резултата на първия ще се определи кои от другите да се изпълни:

След прочитане на входните данни от конзолата ще трябва да се изпълни следната примерна програмна логика:

Тестване в Judge системата

Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#0.

Пример: квартално магазинче

Предприемчив българин отваря по едно квартално магазинче в няколко града с различни цени за следните продукти:

По даден град (стринг), продукт (стринг) и количество (десетично число) да се пресметне цената.

Примерен вход и изход

Решение

Прехвърляме всички букви в долен регистър с функцията .lower(), за да сравняваме продукти и градове без значение от малки/главни букви:

Тестване в Judge системата

Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#1.

По-сложни проверки

Нека разгледаме как можем да правим по-сложни логически проверки. Може да използваме логическо "И" (and), логическо "ИЛИ" (or), логическо отрицание (not) и скоби (()).

Логическо "И"

Както видяхме, в някои задачи се налага да правим много проверки наведнъж. Но какво става, когато за да изпълним някакъв код, трябва да бъдат изпълнени няколко условия едновременно и не искаме да правим отрицание (else) за всяко едно от тях? Вариантът с вложените if блокове е валиден, но кодът би изглеждал много неподреден и със сигурност - труден за четене и поддръжка.

Логическо "И" (оператор and) означава няколко условия да са изпълнени едновременно. В сила е следната таблица на истинност:

Как работи операторът and ?

Операторът and приема няколко булеви (условни) израза, които имат стойност True или False, и ни връща един булев израз като резултат. Използването му вместо редица вложени if блокове прави кода по-четлив, подреден и лесен за поддръжка. Но как работи, когато поставим няколко условия едно след друго? Както видяхме по-горе, логическото "И" връща True, само когато приема като аргументи изрази със стойност True. Съответно, когато имаме последователност от аргументи, логическото "И" проверява или докато свършат аргументите, или докато не срещне аргумент със стойност False.

Пример:

a = True
b = True
c = False
d = True

result = a and b and c and d
# False (като d не се проверява)

Програмата ще се изпълни по следния начин: започва проверката от а, прочита я и отчита, че има стойност True, след което проверява b. След като е отчела, че a и b връщат стойност True, проверява следващия аргумент. Стига до c и отчита, че променливата има стойност False. След като програмата отчете, че аргументът c има стойност False, тя изчислява израза до c, независимо каква е стойността на d. За това проверката на d се прескача и целият израз бива изчислен като False.

Пример: точка в правоъгълник

Проверка дали точка {x, y} се намира вътре в правоъгълника {x1, y1} – {x2, y2}. Входните данни се четат от конзолата и се състоят от 6 реда: десетичните числа x1, y1, x2, y2, x и y (като се гарантира, че x1 < x2 и y1 < y2).

Примерен вход и изход

Вход	Изход	Визуализация
2 -3 12 3 8 -1	Inside

Решение

Една точка е вътрешна за даден многоъгълник, ако едновременно са изпълнени следните четири условия:

• Точката е надясно от лявата страна на правоъгълника.
• Точката е наляво от дясната страна на правоъгълника.
• Точката е надолу от горната страна на правоъгълника.
• Точката е нагоре от долната страна на правоъгълника.

Тестване в Judge системата

Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#2.

Логическо "ИЛИ"

Логическо "ИЛИ" (оператор or) означава да е изпълнено поне едно измежду няколко условия. Подобно на оператора and, логическото "ИЛИ" приема няколко аргумента от булев (условен) тип и връща True или False. Лесно можем да се досетим, че получаваме като стойност True, винаги когато поне един от аргументите има стойност True. Типичен пример за логиката на този оператор е следният:

В училище учителят казва: "Иван или Петър да измият дъската". За да бъде изпълнено това условие (дъската да бъде измита), е възможно само Иван да я измие, само Петър да я измие или и двамата да го направят.

Как работи операторът or ?

Вече научихме какво представлява логическото "ИЛИ". Но как всъщност се реализира? Както при логическото "И", програмата проверява от ляво на дясно аргументите, които са зададени. За да получим True от израза, е необходимо само един аргумент да има стойност True, съответно проверката продължава докато се срещне аргумент с такава стойност или докато не свършат аргументите.

Ето един пример за оператора or в действие:

a = False
b = True
c = False
d = True

result = a or b or c or d
# True (като c и d не се проверяват)

Програмата проверява а, отчита, че има стойност False и продължава. Стигайки до b, отчита, че има стойност True и целият израз получава стойност True, без да се проверява c и d, защото техните стойности не биха променили резултата на израза.

Пример: плод или зеленчук

Нека проверим дали даден продукт е плод или зеленчук. Плодовете "fruit" са banana, apple, kiwi, cherry, lemon и grapes. Зеленчуците "vegetable" са tomato, cucumber, pepper и carrot. Всички останали са "unknown".

Примерен вход и изход

Решение

Трябва да използваме няколко условни проверки с логическо "ИЛИ" (or):

Тестване в Judge системата

Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#3.

Логическо отрицание

Логическо отрицание (оператор not) означава да не е изпълнено дадено условие.

Операторът not приема като аргумент булева променлива и обръща стойността ѝ (истината стажа лъжа, а лъжата става истина).

Пример: невалидно число

Дадено число е валидно, ако е в диапазона [100 … 200] или е 0. Да се направи проверка за невалидно число.

Примерен вход и изход

Решение

Тестване в Judge системата

Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#4.

Операторът скоби ()

Както останалите оператори в програмирането, така и операторите and и or имат приоритет, като в случая and е с по-голям приоритет от or. Операторът () служи за промяна на приоритета на операторите и се изчислява пръв, също както в математиката. Използването на скоби също така придава по-добра четимост на кода и се счита за добра практика.

По-сложни логически условия

Понякога условията може да са доста сложни, така че да изискват дълъг булев израз или поредица от проверки. Да разгледаме няколко такива примера.

Пример: точка върху страна на правоъгълник

Да се напише програма, която проверява дали точка {x, y} се намира върху някоя от страните на правоъгълник {x1, y1} - {x2, y2}. Входните данни се четат от конзолата и се състоят от 6 реда: десетичните числа x1, y1, x2, y2, x и y (като се гарантира, че x1 < x2 и y1 < y2). Да се отпечата "Border" (точката лежи на някоя от страните) или "Inside / Outside" (в противен случай).

Примерен вход и изход

Решение

Точка лежи върху някоя от страните на правоъгълник, ако:

• x съвпада с x1 или x2 и същевременно y е между y1 и y2 или
• y съвпада с y1 или y2 и същевременно x е между x1 и x2.

Предходната проверка може да се опрости по този начин:

Вторият начин с допълнителните булеви променливи е по-дълъг, но е много по-разбираем от първия, нали? Препоръчваме ви когато пишете булеви условия, да ги правите лесни за четене и разбиране, а не кратки. Ако се налага, ползвайте допълнителни променливи със смислени имена. Имената на булевите променливи трябва да подсказват каква стойност се съхранява в тях.

Остава да се допише кода, за да отпечатва "Inside / Outside", ако точката не е върху някоя от страните на правоъгълника.

Тестване в Judge системата

След като допишете решението, може да го тествате тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#5.

Пример: магазин за плодове

Магазин за плодове в работни дни продава на следните цени:

В почивни дни цените са по-високи:

Напишете програма, която чете от конзолата плод (banana / apple / …), ден от седмицата (Monday / Tuesday / …) и количество (десетично число) и пресмята цената според цените от таблиците по-горе. Резултатът да се отпечата закръглен с 2 цифри след десетичния знак. При невалиден ден от седмицата или невалидно име на плод да се отпечата “error”.

Примерен вход и изход

Решение

Тестване в Judge системата

Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#6.

Пример: търговски комисионни

Фирма дава следните комисионни на търговците си според града, в който работят и обема на продажбите s:

Напишете програма, която чете име на град (стринг) и обем на продажбите (десетично число) и изчислява размера на комисионната. Резултатът да се изведе закръглен с 2 десетични цифри след десетичния знак. При невалиден град или обем на продажбите (отрицателно число) да се отпечата "error".

Примерен вход и изход

Решение

При прочитането на входа можем да обърнем града в малки букви (с функцията .lower()). Първоначално задаваме комисионната да е -1. Тя ще бъде променена, ако градът и ценовият диапазон бъдат намерени в таблицата с комисионните. За да изчислим комисионната според града и обема на продажбите, се нуждаем от няколко вложени if проверки, както е в примерния код по-долу:

Тестване в Judge системата

Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#7.

Пример: ден от седмицата

Нека напишем програма, която принтира деня от седмицата (на английски) според въведеното число (1 … 7) или "Error", ако е подаден невалиден ден.

Примерен вход и изход

Решение

Добра практика е на първо място да поставяме онези условия, които обработват най-често случилите се ситуации, а конструкциите, обработващи по-рядко възникващи ситуации, да оставим в края на конструкцията. Друга добра практика е да подреждаме случайте в нарастващ ред, без значение дали са целочислени или символни.

Тестване в Judge системата

Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#8.

Пример: вид животно

Напишете програма, която принтира вида на животно според името му:

• dog -> mammal
• crocodile, tortoise, snake -> reptile
• others -> unknown

Примерен вход и изход

Решение

Можем да решим задачата чрез няколко if-elif проверки по следния начин:

Тестване в Judge системата

Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#9.

Какво научихме от тази глава?

Да си припомним новите конструкции и програмни техники, с които се запознахме в тази глава:

Вложени проверки

if condition1:
    if condition2:
        # тяло 
    else:
        # тяло

По-сложни проверки с and, or, not и ()

if (x == left or x == right) and (y >= top or y <= bottom):
    print(...)

Упражнения: по-сложни проверки

Нека сега да упражним работата с по-сложни проверки. Да решим няколко практически задачи.

Задача: кино

В една кинозала столовете са наредени в правоъгълна форма в r реда и c колони. Има три вида прожекции с билети на различни цени:

• Premiere – премиерна прожекция, на цена 12.00 лева.
• Normal – стандартна прожекция, на цена 7.50 лева.
• Discount – прожекция за деца, ученици и студенти на намалена цена от 5.00 лева.

Напишете програма, която въвежда тип прожекция (стринг), брой редове и брой колони в залата (цели числа) и изчислява общите приходи от билети при пълна зала. Резултатът да се отпечата във формат като в примерите по-долу - с 2 цифри след десетичния знак.

Примерен вход и изход

Насоки и подсказки

При прочитането на входа можем да обърнем типа на прожекцията в малки букви (с функцията .lower()). Създаваме и променлива, която ще ни съхранява изчислените приходи. В друга променлива пресмятаме пълния капацитет на залата. Използваме if-elif условна конструкция, за да изчислим прихода в зависимост от вида на прожекцията и отпечатваме резултата на конзолата в зададения формат (потърсете нужната Python функционалност в интернет).

Примерен код на описаната идея (части от кода са замъглени с цел да се стимулира самостоятелно мислене и решение):

Тестване в Judge системата

Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#10.

Задача: волейбол

Влади е студент, живее в София и си ходи от време на време до родния град. Той е много запален по волейбола, но е зает през работните дни и играе волейбол само през уикендите и в празничните дни. Влади играе в София всяка събота, когато не е на работа и не си пътува до родния град, както и в 2/3 от празничните дни. Той пътува до родния си град h пъти в годината, където играе волейбол със старите си приятели в неделя. Влади не е на работа 3/4 от уикендите, в които е в София. Отделно, през високосните години Влади играе с 15% повече волейбол от нормалното. Приемаме, че годината има точно 48 уикенда, подходящи за волейбол. Напишете програма, която изчислява колко пъти Влади е играл волейбол през годината. Закръглете резултата надолу до най-близкото цяло число (напр. 2.15 -> 2; 9.95 -> 9).

Входните данни се четат от конзолата:

• Първият ред съдържа думата “leap” (високосна година) или “normal” (нормална година с 365 дни).
• Вторият ред съдържа цялото число p – брой празници в годината (които не са събота или неделя).
• Третият ред съдържа цялото число h – брой уикенди, в които Влади си пътува до родния град.

Примерен вход и изход

Насоки и подсказки

Стандартно прочитаме входните данни от конзолата като за избягване на грешки при въвеждане обръщаме текста в малки букви с функцията .lower(). Последователно пресмятаме уикендите прекарани в София, времето за игра в София и общото време за игра. Накрая проверяваме дали годината е високосна, правим допълнителни изчисления при необходимост и извеждаме резултата на конзолата закръглен надолу до най-близкото цяло число (потърсете Python функция с такава функционалност в интернет).

Примерен код на описаната идея (части от кода са замъглени с цел да се стимулира самостоятелно мислене и решение):

Тестване в Judge системата

Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#11.

Задача: * точка във фигурата

Фигура се състои от 6 блокчета с размер h * h, разположени като на фигурата. Долният ляв ъгъл на сградата е на позиция {0, 0}. Горният десен ъгъл на фигурата е на позиция {2*h, 4*h}. На фигурата координатите са дадени при h = 2:

Да се напише програма, която въвежда цяло число h и координатите на дадена точка {x, y} (цели числа) и отпечатва дали точката е вътре във фигурата (inside), вън от фигурата (outside) или на някоя от стените на фигурата (border).

Примерен вход и изход

Насоки и подсказки

Примерна логика за решаване на задачата (не е единствената правилна):

• Може да разделим фигурата на два правоъгълника с обща стена:

• Една точка е външна (outside) за фигурата, когато е едновременно извън двата правоъгълника.
• Една точка е вътрешна (inside) за фигурата, ако е вътре в някой от правоъгълниците (изключвайки стените им) или лежи върху общата им стена.
• В противен случай точката лежи на стената на правоъгълника (border).

Примерен код (части от кода са замъглени с цел да се стимулира самостоятелно мислене и решение):

Тестване в Judge системата

Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.org/Contests/Practice/Index/1051#12.