Логічні вирази на Python

Це фрагмент книги Python з нуля, яка допоможе вам навчитися програмуванню з нуля. Ви можете знайти його на Allegro, Empik та в інтернет-книгарнях.

Поки що ми бачили лише дуже прості умови, які перевіряли значення однієї змінної. Як поводитися в ситуації, коли ми хочемо виконати дію, в якій виконуються дві умови одночасно? Наприклад:

• твіт рекламується і походить від особи, за якою користувач стежить;
• твіт користувача або особи, за якою користувач стежить.

Щоб отримати відповіді на такі запитання, нам потрібні логічні оператори and, or і not, які виконують операції з логічними значеннями (подібно до того, як +, - і * виконують дії з числами).

Оператор and

Щоб добре пояснити логічні оператори, наведу історію маленького Мишка. Він хотів погратися на своєму комп’ютері, тож пішов до мами, щоб запитати дозволу. Вона сказала: "Ти зможеш погратися, коли зробиш домашнє завдання і прибереш кімнату".

Ця умова в програмуванні може бути виражена таким чином:

can_play_games = finished_homework and cleaned_room

Ми бачимо там змінні finished_homework і cleaned_room, які представляють відповідно виконання домашнього завдання та прибирання кімнати (ми припускаємо, що це логічні значення, тобто True або False). Між ними бачимо оператор and [^105_1], завдяки якому весь вираз буде True, тільки якщо обидві його частини будуть True [^105_2].

| a | b | a and b | |:-----:|:-----:|:-------:| | True | True | True | | True | False | False | | False | True | False | | False | False | False |

print(True and True)  # True
print(True and False)  # False
print(False and True)  # False
print(False and False)  # False

# Чи може Мишко завести щеня?
have_time = True
is_responsible = False
can_have_puppy = is_responsible and have_time
print(can_have_puppy)  # False

Прикладом використання цього оператора є перевірка, чи число розміщене в певному діапазоні, тобто чи воно більше ніж нижня межа і менше ніж верхня межа. Наприклад, ми можемо перевірити, чи змінна percent має правильне значення, тобто міститься між 0 і 100.

if percent >= 0 and percent <= 100:
  print("Правильне значення")

Якщо percent буде від 0 до 100, відобразиться "правильне значення". В іншому ж випадку не відбудеться нічого.

Оператор or

На жаль, Мишко не зробив домашнього завдання, тому не зміг погратися на комп’ютері. Але потім до нього подзвонили друзі і запросили в кіно. Мишко пішов до мами та попросив грошей, щоб піти. Вона сказала: "Я дам тобі гроші, якщо ти прибереш гараж або помиєш машину".

Цю умову можна представити таким чином:

can_go_to_cinema = cleaned_garage or washed_car

Оператор or [^105_3] представляє альтернативу. Весь вираз повертає True, якщо виконується або cleaned_garage, або washed_car, або обидві умови одночасно.

| a | b | a or b | |:-----:|:-----:|:------:| | True | True | True | | True | False | True | | False | True | True | | False | False | False |

print(True or True)  # True
print(True or False)  # True
print(False or True)  # True
print(False or False)  # False

# Чи отримає Мишко шоколадку?
behaved_well = True
cleaned_room = False
can_eat_chocolate = behaved_well or cleaned_room
print(can_eat_chocolate)  # True

Мишко так запрацювався, що і гараж прибирав, і машину помив. Здивована мама сказала: "Я хотіла, щоб ти зробив або те, або інше, а не і одне, і друге". Мишко відповів: "Ти використала сполучник або, який, серед іншого, може означати виконання і одного, і іншого, так само як or у програмуванні". Мама Мишка погодилася з цим поясненням, тому він пішов з друзями в кінотеатр.

Оператор not

Останній логічний оператор, який ми повинні знати, — це заперечення, тобто not, перед логічним значенням. Слово "not" означає "ні". Подібно до - (мінуса) перед числом, який замінює його знак на протилежний, not перед логічним значенням перетворює його на зворотне. Оператор заперечення not змінює True на False, а False на True.

| cond | !cond | |:------:|:-------:| | True | False | | False | True |

print(not True)  # False
print(not False)  # True

is_amazing = True
print(not is_amazing)  # False

is_boring = False
print(not is_boring)  # True

# Як із числами
positive = 1
print(-positive)  # -1

negative = -1
print(-negative)  # 1

Програмування допускає подвійне заперечення, що означає, що кожен послідовний знак заперечення змінює логічне значення на протилежне [^105_4].

print(True) # True
print(not True)  # False
print(not not True)  # True
print(not not not True)  # False
print(not not not not True)  # True

Оператор заперечення not часто ставиться у складнішому виразі перед окремою змінною. Мишко зрозумів це, коли мама сказала: "Ти зможеш погратися на комп’ютері, якщо не завалиш іспит з математики і прибереш кімнату". Він використав заперечення, щоб перекласти це речення на Python.

can_play_games = not failed_math_test and cleaned_room

Зверни увагу, що заперечення тут стосується лише нездачі іспиту. not True and False повертає False, тому що спочатку not True повертає False, а потім False and False повертає False. Як і з числами -10 + 11 дорівнює 1, а не -21. Якщо ми хочемо, щоб заперечення охоплювало більшу область виразу, ми повинні взяти весь фрагмент у круглі дужки. not (True and False) повертає True, тому що спочатку True and False повертає False, яке потім заперечується через not.

# Іспит зданий
failed_math_test = False

# Кімната неприбрана
cleaned_room = False

# Не завалив іспит і прибрав кімнату
print(not failed_math_test and cleaned_room)  # False

# Не є правдою, що
# завалив іспит і прибрав кімнату
print(not (failed_math_test and cleaned_room))  # True

Читання логічних виразів

Варто потренуватися читати логічні вирази вголос. Зазвичай я роблю це так:

• and я читаю як і;
• or я читаю як або;
• not перед змінною я читаю як ні, а перед дужками як не є правдою, що або неправда, що.

Потренуймося на наведених нижче прикладах для змінних:

• is_grounded як "заборонено виходити";
• cleaned room як "прибрав кімнату";
• passed_test як "здав іспит".

Прочитай такі речення:

• cleaned_room and passed_test — прибрав кімнату і здав іспит.
• not is_grounded or passed_test — не заборонено виходити або здав іспит.
• cleaned_room and not passed_test — прибрав кімнату і не здав іспит.
• not (is_grounded or not passed_test) — не є правдою, що заборонено виходити або не здав іспит.
• not (not cleaned_room and not passed_test) — неправда, що не прибрав кімнату і не здав іспит. Це означає те саме, що й cleaned_room or passed_test.

not (not a and not b) завжди однозначне a or b, а not (not a or not b) — рівнозначне з a and b. Такі перетворення використовуються, щоб позбутися складного для прочитання заперечення. Наприклад, якби у нас була умова not (has_computer and not is_grounded), ми могли б використати факт, що not (not a and not b) — це a or b, і скоротити вираз до not has_computer or is_grounded (not перед is_grounded зникає, бо not not a — це просто a).

Вправа: Складні логічні вирази

Що буде виведено в результаті роботи цього коду?

has_computer = True
passed_test = False
is_grounded = False

print(has_computer and passed_test)
print(passed_test or is_grounded)
print(has_computer and not passed_test)

can_play_games = has_computer and not is_grounded
print(can_play_games)

play_games = has_computer and can_play_games

if not passed_test:
  is_grounded = True

print(play_games)
print(passed_test or not is_grounded)
print(not (not has_computer or not passed_test))

Відповіді в кінці книги.

[^105_1]: "and" з англійської перекладається як "i". [^105_2]: Точніше кажучи, увесь вираз truthy, коли обидві частини truthy. Однак ми не будемо говорити про значення як truthy або falsy. [^105_3]: "or" з англійської перекладається як "або". [^105_4]: Граючись мовою, ми могли б сказати, що неправда, що програмування не приймає подвійних заперечень. І навіть (не не не не) допускає багаторазові заперечення.