Octave - 8 (větvení programu)

16. 3. 2006 | Jiří Poláček | Programování | 6191×

Tento díl o Octave začíná pojednávat o řídicích strukturách, kterými jsou větvení a cykly. Určitě nebude překvapením, že se od jiných programovacích jazyků nijak zásadně neliší.

Větvení programu – if

Větvení v programu používáme v případě, že některé příkazy chceme / můžeme provést pouze za předpokladu platnosti nějaké podmínky. Jako podmínku chápeme jakýkoliv výraz, který vrací logickou hodnotu, tj. odpovídá pravda/nepravda, v numerické reprezentaci 1 nebo 0. V Octave začínáme větvení klíčovým slovem if, za ním následuje podmínka, poté blok příkazů, které se mají provést v případě, že tato podmínka je splněna. Celé větvení ukončuje klíčové slovo end (to obecně ukončuje všechny řídící struktury v Octave) nebo slovo endif (slouží k lepší orientaci uživatele, co se vlastně ukončuje):

>> a=4;
>> if a > 2
> disp('Číslo uložené v proměnné "a" je větší jak dva');
> end
Číslo uložené v proměnné "a" je větší jak dva

Uvedený příklad demonstruje neúplné větvení programu – v případě, že podmínka splněna nebude, neprovede se nic. U úplného větvení také uvádíme příkazy, které se mají provést pouze v případě, kdy podmínka splněna není. Takovéto příkazy uvádíme za klíčové slůvko else, které odděluje bloky příkazů, které se mají provést při splnění a nesplnění podmínky:

>> a=-5;
>> if a > 2
> disp('Číslo uložené v proměnné "a" je větší jak dva');
> else
> disp('Číslo uložené v proměnné "a" NENÍ větší jak dva');
> endif
Číslo uložené v proměnné "a" NENÍ větší jak dva

Všimněme si, že tyto příklady na větvení programu jsou na příkazové řádce zapsány na více řádků – Octave pozná, že programová struktura ještě není kompletní a jedním znakem „>“ napovídá, že očekává pokračování příkazů, které vyhodnotí až po zadání uzavírajícího end (resp. endif). Větvení samozřejmě je možné psát na jeden řádek, kvůli přehlednosti však nevhodné – dostáváme se do situace, kdy tyto delší programové úseky je lepší psát do externích souborů jako skripty nebo funkce – viz díl Octave – 7 (vlastní skripty a funkce).

Upřesňující podmínky

Uvnitř větvení – tedy jako v místě příkazů, které se za dané podmínky provedou či neprovedou – můžeme uvést další – vnořené – větvení:

--[skript]--
if a == b
  disp('Hodnoty v proměnných "a" i "b" jsou stejné');
else
  if a < b
    disp('Hodnota proměnné "a" je ostře menší jak hodnota v "b"');
  else
    disp('Hodnota proměnné "a" je ostře větší jak hodnota v "b"');
  end
end
--[konec skriptu]--

Octave stejně jako Matlab rozumí šikovnému rozšíření struktury větvení, které umožňuje se zanořeným větvením částečně vyhnout. V okamžiku, kdy v sekci else má následovat další, upřesňující podmínka, můžeme výhodně použít klíčové slůvko elseif (psáno dohromady):

--[skript]--
if a == b
  disp('Hodnoty v proměnných "a" i "b" jsou stejné');
elseif a < b
  disp('Hodnota proměnné "a" je ostře menší jak hodnota v "b"');
else
  disp('Hodnota proměnné "a" je ostře větší jak hodnota v "b"'); 
end
--[konec skriptu]--

Příkazy v sekci elseif se provedou v případě, že je splněna upřesňující podmínka, v takovém případě již se neprovádí příkazy v sekci else. V případě, že ani upřesňující podmínka není splněna, pokračuje se testováním dalších případných sekcí elseif – těch může být obecně libovolný počet – a teprve v okamžiku, kdy žádná z upřesňujících podmínek není splněna, přichází ke slovu sekce else. Program, který pro čísla od jedné do pěti vypíše slovně jejich hodnotu, může vypadat následovně:

--[skript]--
if a == 1
  disp('jedna');
elseif a == 2
  disp('dva');
elseif a == 3
  disp('tři');
elseif a == 4
  disp('čtyři');
elseif a == 5
  disp('pět');
else
  disp('neznám slovní vyjádření');
endif
--[konec skriptu]--

Později si ukážeme, že pro zkoumání případů existuje v Octave pohodlnější programová struktura switch.

Kontrola počtu vstupních a výstupních proměnných ve funkci

Nyní, když už známe jednoduché větvení programu, můžeme si ukázat, jak lze v Octave kontrolovat, zda nám při volání funkce zadal uživatel dostatečný počet parametrů. Mějme například triviální funkci pro výpočet aritmetického průměru dvou čísel:

--[funkce prumer.m]--
function vysledek=prumer(a,b)
vysledek=(a+b)/2;
--[konec funkce]--

Pokud nyní funkci spustíme, avšak pouze s jedním parametrem oproti dvěma očekávaným, dozvíme se takovéto chybové hlášení, z kterého možná úplně moudří nebudeme:

>> prumer(40)
error: `b' undefined near line 2 column 13
error: evaluating binary operator `+' near line 2, column 12
error: evaluating binary operator `/' near line 2, column 15
error: evaluating assignment expression near line 2, column 9

Namísto takových chybových hlášení bychom možná raději uživateli měli sdělit, že má zadat dvě čísla při volání funkce. Přesně k tomu slouží vestavěná funkce nargin (jméno funkce je zkratka z Number of ARGuments INput), která vrací počet vstupních proměnných aktuálně volané funkce. Upravíme tedy naši funkci takto:

--[funkce srovnani.m]--
function vysledek=prumer(a,b)
if nargin ~= 2
  disp('Pro použití funkce je třeba zadat právě dva parametry');
else
  vysledek=(a+b)/2;
end
--[konec funkce]--

Než se tedy pustíme do výpočtu, zkontrolujeme, zda náhodou počet vstupních proměnných není různý od dvou – pakliže ano, vypíšeme hlášku, v opačném případě můžeme provést výpočet:

>> prumer(40)
Pro použití funkce je třeba zadat právě dva parametry

Vskutku dobře ošetřená funkce by potřebovala provádět ještě další testy, například zda vstupní parametry jsou vůbec čísly, skaláry apod. – k tomu se využívají funkce uvedené v souvislosti s logickými operátory jako isscalar atd.

Vzhledem k tomu, že kontrolu počtu zadaných parametrů funkce přenechává Octave na programátorovi, lze tak snadno tvořit funkce, které mohou variabilně upravovat svůj běh na základě toho, kolik parametrů znají – například lze vykreslit grafický výstup pouze v případě, že byl zadán nějaký další parametr apod. Podobně lze funkce přizpůsobovat na základě očekávaného počtu výstupních proměnných – k tomu slouží analogická vestavěná funkce nargout. Více k této funkci a obecně problematice variabilního počtu vstupních a výstupních proměnných je v nápovědě k Octave.

O cyklech v Octave bude pojednávat následující díl.