درس سوم – دستورالعمل‌های کنترلی و شرطی

 درس سوم – دستورالعمل‌های کنترلی و شرطی

در این درس با دستورالعمل‌های کنترل و انتخاب در C# آشنا می‌شوید. هدف این درس عبارتست از :

• یادگیری دستور if
• یادگیری دستور switch
• نحوه بکارگیری دستور break در دستور switch
• درک صحیح از نحوه بکارگیری دستور goto

بررسی دستور if و انواع مختلف آن

در درسهای گذشته، برنامه‌هایی که مشاهده می‌کردید از چندین خط دستور تشکیل شده بودند که یکی پس از دیگری اجرا می‌شدند و سپس برنامه خاتمه می‌یافت. در این برنامه‌ها هیچ عمل تصمیم‌گیری صورت نمی‌گرفت و تنها دستورات برنامه به ترتیب اجرا می‌شدند. مطالب این درس نحوه تصمیم‌گیری در یک برنامه را به شما نشان می‌دهد.

اولین دستور تصمیم‌گیری که ما آنرا بررسی می‌نماییم، دستورالعمل if است. این دستور دارای سه فرم کلی : تصمیم‌گیری ساده، تصمیم‌گیری دوگانه، تصمیم‌گیری چندگانه می‌باشد.

مثال 1-3 – فرم‌های دستورالعمل if

using System;

class IfSelect

{

  public static void Main()

   {

    string myInput;

    int myInt;

    Console.Write("Please enter a number: ");

    myInput = Console.ReadLine();

    myInt = Int32.Parse(myInput);

    //تصمیم‌گیری ساده و اجرای عمل داخل دو کروشه

    if (myInt > 0)

     {

      Console.WriteLine("Your number {0} is greater than zero.", myInt);

     }

    //تصمیم‌گیری ساده و اجرای عمل بدون استفاده از دو کروشه

    if (myInt < 0)

      Console.WriteLine("Your number {0} is less than zero.", myInt);

    // تصمیم‌گیری دوگانه

    if (myInt != 0)

     {

      Console.WriteLine("Your number {0} is not equal to zero.", myInt);

     }

    else

     {

      Console.WriteLine("Your number {0} is equal to zero.", myInt);

     }

    // تصمیم‌گیری چندگانه

    if (myInt < 0 || myInt == 0)

     {

      Console.WriteLine("Your number {0} is less than or equal to zero.",  myInt);

     }

    else if (myInt > 0 && myInt <= 10)

    {

     Console.WriteLine("Your number {0} is between 1 and 10.", myInt);

    }

    else if (myInt > 10 && myInt <= 20)

    {

     Console.WriteLine("Your number {0} is between 11 and 20.", myInt);

    }

    else if (myInt > 20 && myInt <= 30)

    {

     Console.WriteLine("Your number {0} is between 21 and 30.", myInt);

    }

   else

   { 

    Console.WriteLine("Your number {0} is greater than 30.", myInt);

   }

  } //Main()پایان متد

} //IfSelectپایان کلاس 

برنامه 1-3 از یک متغیر myInt برای دریافت ورودی از کاربر استفاده می‌نماید، سپس با استفاده از یک سری دستورات کنترلی، که همان دستور if در اینجاست، عملیات خاصی را بسته به نوع ورودی انجام می‌دهد. در ابتدای این برنامه عبارت Please enter a umber: در خروجی چاپ می‌شود. دستور Console.ReadLine() منتظر می‌ماند تا کاربر ورودی وارد کرده و سپس کلید Enter را فشار دهد. همانطور که در قبل نیز اشاره کرده‌ایم، دستور Console.ReadLine() عبارت ورودی را به فرم رشته دریافت می‌نماید پس مقدار ورودی کاربر در اینجا که یک عدد است به فرم رشته‌ای در متغیر myInput که از نوع رشته‌ای تعریف شده است قرار می‌گیرد. اما میدانیم که برای اجرای محاسبات و یا تصمیم‌گیری بر روی اعداد نمی‌توان از آنها در فرم رشته‌ای استفاده کرد و باید آنها را بصورت عددی مورد استفاده قرار داد. به همین منظور باید متغیر myInput را به نحوی به مقدار عددی تبدیل نماییم. برای این منظور از عبارت Int32.Parse() استفاده می‌نماییم. این دستور مقدار رشته‌ای متغیر داخل پرانتزش را به مقدار عددی تبدیل کرده و آنرا به متغیر دیگری از نوع عددی تخصیص می‌دهد. در این مثال نیز همانطور که دیده می‌شود، myInput که تز نوع رشته‌ای است در داخل پرانتز قرار گرفته و این مقدار برابر با myInt که از نوع int است قرار گرفته است. با این کار مقدار عددی رشته ورودی کاربر به متغیر myInt تخصیص داده می‌شود. (توضیح کامل‌تری در مورد Int32 و سایر تبدیلات مشابه به‌ آن در درسهای آینده و در قسمت نوع‌های پیشرفته مورد بررسی قرار می‌گیرند.)حال ما متغیری از نوع مورد نظر در دست داریم و می‌توانیم با استفاده از دستور if بر روی آن پردازش انجام داده و تصمیم‌گیری نماییم.

دستور if

اولین دستور بصورت if (boolean expression) {statements} آورده شده است. دستور if با استفاده از کلمه کلیدی if آغاز می‌شود. سپس یک عبارت منطقی درون یک زوج پرانتز قرار می‌گیرد . پس از بررسی این عبارات منطقی دستورالعمل/دستورالعمل‌های داخل کروشه اجرا می‌شوند. همانطور که مشاهده می‌نمایید، دستور if یک عبارت منطقی را بررسی می‌کند. در صورتیکه مقدار این عبارات true باشد دستورهای داخل بلوک خود را اجرا می‌نماید(قبلا توضیح داده شد که دستورهایی که داخل یک زوج کروشه {} قرار می‌گیرند در اصطلاح یک بلوک نامیده می‌شوند.) و در صورتیکه مقدار آن برابر با false باشد اجرای برنامه به بعد از بلوک if منتقل می‌شود. در این مثال همانطور که ملاحظه می‌نمایید، عبارت منطقی دستور if بشکل if(myInt > 0) است. در صورتیکه مقدار myInt بزرگتر از عدد صفر باشد، دستور داخل بلوک if اجرا می‌شود و در غیر اینصورت اجرای برنامه به بعد از بلوک if منتقل می‌گردد.

دومین دستور if دراین برنامه بسیار شبیه به دستور اول است، با این تفاوت که در این دستور، دستور اجرایی if درون یک بلوک قرار نگرفته است. در صورتیکه بخواهیم با استفاده از دستور if تنها یک دستورالعمل اجرا شود، نیازی به استفاده از بلوک برای آن دستورالعمل نمی‌باشد. استفاده از بلوک تنها زمانی ضروری است که بخواهیم از چندین دستور استفاده نماییم.

دستور if-else

در بیشتر موارد از تصمیم‌گیری‌های دوگانه یا چندگانه استفاده می‌شود. در این نوع تصمیم‌گیری‌ها، دو یا چند شرط مختلف بررسی می‌شوند و در صورت true بودن یکی از آنها عمل مربوط به آن اجرا می‌گردد. سومین دستور if در این برنامه نشان دهنده یک تصمیم‌گیری دوگانه است. در این حالت درصورتیکه عبارت منطقی دستور if برابر با true باشد دستور بعد از if اجرا می‌شود و در غیر اینصورت دستور بعد از else به اجرا در می‌آید. در حقیقت در این حالت می‌گوئیم " اگر شرط if صحیح است دستورات مربوط به if را انجام بده و درغیر اینصورت دستورات else را اجرا کن".

فرم کلی دستور if-else بصورت زیر است :

if (boolean expression)

   {statements}

else

   {statements}

که در آن boolean expression عبارت منطقی است که صحت آن مورد بررسی قرار می‌گیرد و statements دستور یا دستوراتی است که اجرا می‌گردند.

دستور if-else if … else یا if تودرتو

در صورتیکه نیاز باشد تا چندین حالت منطقی مورد بررسی قرار گیرد و دستورات مربوط به یکی از آنها اجرا شود، از فرم تصمیم‌گیری چندگانه استفاده می‌نماییم. این نوع استفاده از دستور if در اصطلاح به if تودرتو (Nested If) معروف است چراکه در آن از چندین دستور if مرتبط به یکدیگر استفاده شده است. چهارمین دستور if در مثال 1-3 استفاده از if تودرتو  را نشان می‌دهد. در این حالت نیز دستور با کلمه کلیدی if آغاز می‌گردد. شرطی بررسی شده و در صورت true بودن دستورات مربوط به آن اجرا می‌گردد. اما اگر مقدار این عبارت منطقی false بود آنگاه شرطهای فرعی دیگری بررسی می‌شوند.این شرطهای فرعی با استفاده از else if مورد بررسی قرار می‌گیرند. هر یک از این شرطها دارای عبارات منطقی مربوط به خود هستند که در صورت true بودن عبارت منطقی دستورات مربوط به آنها اجرا می‌گردد و در غیر اینصورت شرط بعدی مورد بررسی قرار می‌گیرد. باید توجه کنید که در ساختار if تودرتو تنها یکی از حالتها اتفاق می‌افتد و تنها یکی از شرطها مقدار true را بازمی‌گرداند.

فرم کلی if تودرتو بشکل زیر است :

if (boolean expression)

   {statements}

else if (boolean expression)

   {statements}

…

else

   {statements}

عملگرهای OR و AND  (|| و &&)

نکته دیگری که باید در اینجا بدان اشاره کرد، نوع شرطی است که در عبارت منطقی دستور if آخر مورد استفاده قرار گرفته است. در این عبارت منطقی از عملگر || استفاده شده است که بیانگر OR منطقی است. عملگر OR زمانی مقدار true بازمی‌گرداند که حداقل یکی از عملوندهای آن دارای مقدار true باشد. بعنوان مثال در عبارت (myInt < 0 || myInt == 0)، در صورتیکه مقدار متغیر myInt کوچکتر یا مساوی با صفر باشد، مقدار عبارت برابر با true است. نکته قابل توجه آنست که در زبان ‍C#، همانطور که در درس دوم به آن اشاره شد، دو نوع عملگر OR وجود دارد. یکی OR منطقی که با || نمایش داده می‌شود و دیگری OR معمولی که با | نشان داده می‌شود. تفاوت بین این دو نوع OR در آنست که OR معمولی هر دو عملگر خود را بررسی می‌نماید اما OR منطقی تنها در صورتیکه عملگر اول آن مقدار false داشته باشد به بررسی عملگر دوم خود می‌پردازد.

عبارت منطقی (myInt > 0 && myInt <= 10) حاوی عملگر AND شرطی (&&) می‌باشد. این عبارت در صورتی مقدار true بازمی‌گرداند که هر دو عملوند AND دارای مقدار true باشند. یعنی در صورتیکه myInt هم بزرگتر از صفر باشد و هم کوچگتر از 10، مقدار عبارت برابر با true می‌گردد. در مورد AND نیز همانند OR دو نوع عملگر وجود دارد. یکی AND معمولی (&) و دیگری AND شرطی (&&). تفاوت این دو نیز در آنست که AND معمولی (&) همیشه هر دو عملوند خود را بررسی می‌نماید ولی AND شرطی (&&) تنها هنگامی به بررسی عملوند دوم خود می‌پردازد که مقدار اولین عملوندش برابر با true باشد. عملگرهای منطقی  (|| و &&) را در اصطلاح عملگرهای میانبر (short-circuit) می‌نامند چراکه تنها در صورت لزوم عملوند دوم خود را بررسی می‌نمایند و از اینرو سریعتر اجرا می‌شوند.

بررسی دستور switch

همانند دستور if، دستور switch نیز امکان تصمیم‌گیری را در یک برنامه فراهم می‌نماید.

مثال 2-3 – دستورالعمل switch

using System;

class SwitchSelect

 {

   public static void Main()

   {

    string myInput;

    int myInt;

    begin:

    Console.Write("Please enter a number between 1 and 3: ");

    myInput = Console.ReadLine();

    myInt = Int32.Parse(myInput);

    // بهمراه متغیری از نوع صحیح switch دستور

    switch (myInt)

    {

     case 1:

        Console.WriteLine("Your number is {0}.", myInt);

        break;

     case 2:

        Console.WriteLine("Your number is {0}.", myInt);

        break;

     case 3:

        Console.WriteLine("Your number is {0}.", myInt);

        break;

     default:

        Console.WriteLine("Your number {0} is not between 1 and 3.", myInt);

        break;

    } //switchپایان بلوک

   decide:

   Console.Write("Type "continue" to go on or "quit" to stop: ");

   myInput = Console.ReadLine();

   // بهمراه متغیری از نوع رشته‌ای switch دستور

   switch (myInput)

   {

    case "continue":

       goto begin;

    case "quit":

       Console.WriteLine("Bye.");

       break;

    default:

       Console.WriteLine("Your input {0} is incorrect.", myInput);

       goto decide;

   } //switchپایان بلوک

  } //Main()پایان متد

} //SwitchSelectپایان کلاس

مثال 2-3 دو مورد استفاده از دستور switch را نشان می‌دهد. دستور switch بوسیله کلمه کلیدی switch آغاز شده و به دنبال آن عبارت دستور switch قرار می‌گیرد. عبارت دستور switch می‌تواند یکی از انواع زیر باشد : sbyte, byte, short, ushort, int, uint, long, ulong, char, string, enum .(نوع enum در مبحث جداگانه‌ای مورد بررسی قرار خواهد گرفت.) در اولین دستور switch در مثال 2-3، عبارت دستور switch از نوع عددی صحیح (int) می‌باشد.

به دنبال دستور و عبارت switch، بلوک switch قرار می‌گیرد که در آن گزینه‌هایی قرار دارند که جهت منطبق بودن با مقدار عبارت switch مورد بررسی قرار می‌گیرند. هر یک از این گزینه‌ها با استفاده از کلمه کلیدی case مشخص می‌شوند. پس از کلمه کلیدی case خود گزینه قرار می‌گیرد و به دنبال آن ":" و سپس دستوری که باید اجرا شود. بعنوان مثال به اولین دستور switch در این برنامه توجه نمایید. در اینجا عبارت دستور switch از نوع int است. هدف از استفاده از دستور switch آنست که از بین گزینه‌های موجود در بلوک switch، گزینه‌ای را که مقدارش با مقدار عبارت switch برابر است پیدا شده و عمل مرتبط با آن گزینه اجرا شود. در این مثال مقدار متغیر myInt بررسی می‌شود. سپس اگر این مقدار با یکی از مقادیر گزینه‌های داخل بلوک switch برابر بود، دستور یا عمل مربوط به آن گزینه اجرا می‌گردد. توجه نمایید که در این مثال منظور ما از گزینه همان عدد پس از case است و منظور از دستور عبارتی است که پس از ":" قرار گرفته است. بعنوان مثال، در دستور زیر :

case 1:

     Console.WriteLine("Your number is {0}.", myInt);

عدد 1، گزینه مورد نظر ما و دستور Console.WriteLine(…)، عمل مورد نظر است. در صورتیکه مقدار myInt برابر با عدد 1 باشد آنگاه دستور مربوط به case 1 اجرا می‌شود که همان Console.WriteLine("Your number is {0}.", myInt); است. پس از منطبق شدن مقدار عبارت switch با یکی از case ها، بلوک switch باید خاتمه یابد که این عمل بوسیله استفاده از کلمه کلیدی break، اجرای برنامه را به اولین خط بعد از بلوک switch منتقل می‌نماید.

همانطور که در ساختار دستور switch مشاهده می‌نمایید، علاوه بر case و break، دستور دیگری نیز در داخل بلوک وجود دارد. این دستور یعنی default، برای زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که هیچ یک از گزینه‌های بلوک switch با عبارت دستور switch منطبق نباشند. به عبارت دیگر درصورتیکه مقدار عبارت switch با هیچ یک از گزینه‌های case برابر نباشد، دستور مربوط به default اجرا می‌گردد. استفاده از این دستور در ساختار بلوک switch اختیاری است. همچنین قرار دادن دستور break پس از دستور default نیز اختیاری می‌باشد.

همانطور که قبلاً نیز گفته شد پس از هر دستور case، به منظور خاتمه دادن اجرای بلوک switch باید از یک break استفاده نمود. دو استثنا برای این موضوع وجود دارد. اول اینکه دو دستور case بدون وجود کد و دستورالعملی در بین آنها، پشت سر هم قرار گیرند و دیگری در زمانیکه از دستور goto استفاده شده باشد.

در صورتیکه دو دستور case بدون وجود کدی در بین آنها، پشت سر یکدیگر قرار گیرند، بدین معناست که برای هر دو case مورد نظر یک عمل خاص در نظر گرفته شده است. به مثال زیر توجه نمایید.

switch (myInt)

 {

   case 1:

   case 2:

   case 3:

      Console.WriteLine("Your number is {0}.", myInt);

      break;

   default:

     Console.WriteLine("Your number {0} is not between 1 and 3.", myInt);

     break;

 }

در این مثال، همانطور که مشاهده می‌کنید، سه دستور case بدون وجود کدی در بین آنها پشت سر یکدیگر قرار گرفته‌اند. این عمل بدین معناست که برای تمامی گزینه‌های 1، 2 و 3 دستور  ;(Console.WriteLine("Your number is {0}.", myInt اجرا خواهد شد. یعنی اگر مقدار myInt برابر با هر یک از مقادیر 1، 2 و 3 باشد، یک دستور برای آن اجرا می‌شود.

نکته قابل توجه دیگر در مورد بلوک switch آنست که، دستورات case حتماً نباید یک دستور باشد بلکه می‌توان از یک بلوک دستور برای case استفاده نمود.

دومین استفاده از دستور switch در مثال 2-3، دارای عبارتی از نوع رشته‌ایست. در این بلوک switch چگونگی استفاده از دستور goto نیز نشان داده شده است. دستور goto اجرای برنامه را به برچسبی (label) که معین شده هدایت می‌نماید. در حین اجرای این برنامه، اگر کاربر رشته continue وارد نماید، این رشته با یکی از گزینه‌های دومین switch منطبق می‌شود. چون دستور case مربوط به این گزینه دارای دستور goto است، اجرای برنامه به برچسبی که این دستور مشخص کرده فرستاده می‌شود، بدین معنی که اجرای برنامه به ابتدای جایی می‌رود که عبارت begin: در آنجا قرار دارد (در اوایل متد Main()). بدین صورت اجرای برنامه از بلوک switch خارج شده و به ابتدای برنامه و در جائیکه برچسب begin: قرار گرفته ارسال می‌شود. در این برنامه، استفاده از چنین حالتی استفاده از goto باعث ایجاد یک حلقه شده است که با وارد کردن عبارت quit اجرای آن به پایان می‌رسد.

در صورتیکه هیچ یک از عبارات continue و یا quit وارد نشوند، اجرای switch به گزینه default می‌رود و در این گزینه ابتدا پیغام خطایی بر کنسول چاپ شده و سپس با استفاده از دستور goto پرشی به برچسب decide صورت می‌گیرد. پس از پرش به برچسب decide، از کاربر پرسیده می‌شود که آیا می‌خواهد اجرای برنامه را ادامه دهد یا خیر.( با وارد کردن گزینه‌های continue یا quit) همانطور که می‌بینید در اینجا نیز حلقه‌ای تولید شده است.

استفاده از دستور goto در بلوک switch می‌تواند موثر باشد اما باید توجه نمایید که استفاده‌های بی مورد از دستور goto باعث ناخوانا شدن برنامه شده و عیب‌یابی (Debug) برنامه را بسیار دشوار می‌نماید. در برنامه‌نویسی‌های امروزی استفاده از دستور goto بغیر از موارد بسیار لازم و ضروری منسوخ شده و به هیچ عنوان توصیه نمی‌شود. برای تولید و ساخت حلقه نیز دستورات مفید و سودمندی در زبان تعبیه شده‌اند که استفاده از goto را به حداقل می‌رسانند. دستورات حلقه در مبحث آینده مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

نکته پایانی این مبحث آنست که توجه نمایید که به جای استفاده از دستور switch می‌توانید از چندین دستور if-else استفاده نماید. دو قطعه برنامه زیر معادل یکدیگر می‌باشند.

switch(myChar)

  {

    case 'A' :

          Console.WriteLine("Add operation ");

          break;

    case 'M' :

          Console.WriteLine("Multiple operation ");

          break;

    case 'S' :

          Console.WriteLine("Subtraction operation ");

          break;

    default :

          Console.WriteLine("Error, Unknown operation ");

          break;

  }

معادل بلوک switch با استفاده از if-else

if (myChar == 'A')

   Console.WriteLine("Add operation ");

else if (myChar == 'M')

   Console.WriteLine("Multiple operation ");

else if (myChar == 'S')

   Console.WriteLine("Subtraction operation ");

else

   Console.WriteLine("Error, Unknown operation ");

همانطور که ملاحظه می‌کنید استفاده از بلوک دستور switch بسیار ساده‌تر از استفاده از if-else های تودرتو است.

در این درس با نحوه تصمیم‌گیری در برنامه بوسیله دستور if و switch آشنا شدید. با نحوه عملکرد و استفاده دستور goto نیز آشنایی پیدا کردید. در پایان مجدداً یادآوری می‌کنم که در استفاده از دستور goto با احتیاط عمل نمایید و به جز در موارد ضروری از آن استفاده نکنید.