Логические выражения в Python 3

Python | Amber | 1 Comment

Логический тип данных (или Boolean) – это примитивный тип, который принимает одно из двух возможных значений: истину (True) или ложь (False). Этот тип используется во многих языках программирования для построения алгоритмов и управления поведением программ.

Примечание: Название этого типа данных (Boolean) всегда пишется с заглавной буквы, поскольку он назван в честь математика Джорджа Буля, который занимался исследованиями математической логики. Значения True и False тоже пишутся с большой буквы – в Python они являются специальными значениями.

Данное руководство ознакомит вас с основами булевой логики в Python: операторами сравнения, логическими операторами, таблицами истинности и т.п.

Операторы сравнения

В программировании операторы сравнения используются при оценке и сравнении значений для последующего сведения их к одному логическому значению (True или False).

Операторы сравнения Python 3 представлены в этой таблице:

Попробуйте поработать с этими операторами, чтобы понять, как они действуют.  Для начала создайте пару переменных:

x = 5
y = 8

Теперь сравните значения переменных с помощью вышеперечисленных операторов.

x = 5
y = 8
print("x == y:", x == y)
print("x != y:", x != y)
print("x < y:", x < y)
print("x > y:", x > y)
print("x <= y:", x <= y)
print("x >= y:", x >= y)
x == y: False
x != y: True
x < y: True
x > y: False
x <= y: True
x >= y: False

Следуя математической логике, Python оценивает соотношения между значениями переменных так:

• 5 равно 8? Ложь
• 5 не равно 8? Истина
• 5 меньше 8? Истина
• 5 больше 8? Ложь
• 5 меньше или равно 8? Истина
• 5 больше или равно 8? Ложь

Также операторы сравнения можно применять к числам с плавающей точкой и строкам.

Примечание: Строки чувствительны к регистру; чтобы отключить такое поведение, нужно использовать специальный метод.

Читайте также: Методы строк в Python 3

Попробуйте сравнить две строки:

Hello = "Hello"
hello = "hello"
print("Hello == hello: ", Hello == hello)
Hello == hello:  False

Строки Hello и hello содержат одинаковый набор символов, однако они не равны, поскольку одна из них содержит символы верхнего регистра. Попробуйте добавить ещё одну переменную, которая также будет содержать символы верхнего регистра, а затем сравните их.

Hello = "Hello"
hello = "hello"
Hello_there = "Hello"
print("Hello == hello: ", Hello == hello)
print("Hello == Hello_there", Hello == Hello_there)
Hello == hello:  False
Hello == Hello_there:  True

Также для сравнения строк можно использовать операторы > и <. Python выполнит лексикографическое сравнение строк на основе значений символов ASCII.

Операторы сравнения можно применять к логическим значениям True и False:

t = True
f = False
print("t != f: ", t != f)
t != f:  True

Обратите внимание на разницу между операторами = и ==.

x = y   # Оператор присваивания. Устанавливает равенство между x и y (то есть присваивает x значение y).
x == y  # Оператор сравнения. Проверяет равенство между x и y и оценивает выражение как истинное или ложное. Выражение истинно, если x и y равны.

Логические операторы

Для сравнения значений используется три логических оператора, которые сводят результат к логическому значению True или False.

Логические операторы обычно используются для оценки двух или больше выражений. Например, их можно использовать в программе, которая проверит:

• сдал ли студент экзамен
• и зарегистрирован ли он.

Если оба значения истинны, студент будет переведён на следующий курс.

Другой пример: программа с логическими операторами может проверять активность пользователя в онлайн-магазине:

• использовал ли он кредит магазина
• или заказывал ли он товары в течение последних 6 месяцев.

Для примера попробуйте сравнить три выражения:

print((9 > 7) and (2 < 4))  # Оба выражения истинны (True)
print((8 == 8) or (6 != 6)) # Одно из выражений истинно (True)
print(not(3 <= 1))          # Выражение ложно (False)
True
True
True

В первом случае оба выражения истинны, потому оператор and возвращает True.

Во втором случае истинно только значение 8 == 8. Поскольку хотя бы одно из предложенных условий истинно, оператор or возвращает True. Оператор and в таком случае выдал бы False.

В третьем случае выражение 3 <= 1 ложно. Оператор not изменяет полученное логическое значение на противоположное: not False = True.

Теперь попробуйте сравнить числа с плавающей точкой.

print((-0.2 > 1.4) and (0.8 < 3.1)) # Одно из выражений ложно (False)
print((7.5 == 8.9) or (9.2 != 9.2)) # Оба выражения ложны (False)
print(not(-5.7 <= 0.3))             # Выражение истинно (True)

• Поскольку в первом примере одно из выражений ложно, and вернёт False. Оператор and оценивает выражение как истинное только тогда, когда оба компонента истинны.
• Поскольку оба выражения ложны, оператор or выдаст False.
• Поскольку выражение истинно, оператор not вернёт False (not True = False).

Примечание: Если вы не понимаете, как это работает, вам помогут разобраться таблицы истинности. Эту тему мы рассмотрим далее в этом руководстве.

Логические операторы можно объединять в составные выражения:

not((-0.2 > 1.4) and ((0.8 < 3.1) or (0.1 == 0.1)))

Выражение (0.8 < 3.1) or (0.1 == 0.1) истинно, поскольку оба математических выражения, из которых оно состоит, истинны. Оператор or вернёт True.

Полученное значение True становится компонентом следующего выражения: (-0.2 > 1.4) and (True). Оператор and выдаст False, потому что выражение -0.2 > 1.4 ложно. (False) and (True) = False.

Далее оператор not заменит полученное значение False на обратное ему логическое значение: not(False) = True. Значит, результат будет таким:

True

Таблицы истинности

Математическая логика – очень полезная в программировании область знаний. В данном руководстве мы ознакомимся с основными её аспектами.

Ниже представлены таблицы истинности для оператора сравнения == и всех логических операторов. Ими можно пользоваться при написании логических выражений. В таблицах перечислены общие случаи использования оператора, потому их рекомендуется выучить наизусть.

Таблица истинности оператора ==

Таблица истинности оператора AND

Таблица истинности оператора OR

Таблица истинности оператора NOT

Таблицы истинности – общие математические таблицы, которые используются в логике. Их полезно выучить наизусть, чтобы затем применять при построении алгоритмов и написании программ.

Использование логических операторов для управления потоком

Для управления результатом и потоками данных программы можно использовать условные операторы (condition) с выражениями (clause).

Условные операторы оценивают значение как истинное или ложное.

Выражение – это блок кода, который идёт после условного оператора и определяет результат программы.

Ниже приведён блок кода, который показывает, как объединить условные операторы для управления потоком программы Python.

if grade >= 65:             # условие
print("Passing grade")      # выражение
else:
print("Failing grade")

Эта программа оценивает результат каждого студента и определяет, сдал он экзамен или нет. К примеру, если студент набрал 83, первое условие будет иметь значение True, и программа выведет на экран строку:

Passing grade

Если же студент набрал 59 баллов, первое условие будет ложно, потому программа выдаст:

Failing grade

Читайте также: руководство PEP 8

Заключение

Данное руководство охватывает основы работы с логическими данными Python.

Читайте также:

Типы данных в Python 3

Условные операторы в Python 3