Introdução ao comando de seleção e às expressões lógicas

Como ler este texto. Aqui procuro explicar os fundamentos do comando de seleção if-else para a linguagem C, explicando expressões lógicas e também aninhamento de comandos if-else.

O que é um comando de seleção?

Qualquer linguagem de programação dispõe de um comando para desvio de fluxo, geralmente esse tipo de comando é demominado comando if-else. Outra característica comum das linguagens de programação é possibilitar definir dois blocos de comandos subordinados ao if-else, um deles devendo ser executado sempre que a condição resultar verdadeira e o outro, que é opcional, devendo ser executado sempre que resultar falso.

A figura 1 ilustra as duas possibilidades de comando if-else, a figura 1.a apresenta um comando de seleção apenas com o bloco "verdadeiro", enquanto a 1.b ilustra um comando de seleção com os dois blocos.

Fig. 1. Diagrama de fluxo de execução (a) sem o ramo de senão e (b) com o ramo de senão ..

Na figura 1.a, se o resultado da condição lógica for verdadeiro, segue o caminho indicado pela seta com rótulo sim e se falso segue o caminho da seta com rótulo não, que é a próxima instrução após o bloco "verdadeiro".
Na figura 1.b, está o esquema do if-else com os dois blocos: se o resultado da condição lógica for verdadeiro, segue o caminho para o bloco "verdadeiro" (verde), mas se resultar falso, segue para o bloco "falso" (laranja).

De modo esquemático, o comando é do tipo if (EXPRLOG) blocoV else blocoF. Assim, devemos destacar que nos dois blocos do comando if-else pode haver outros comando if-else, como examinado na seção sobre comandos if aninhados.

Expressão lógica em C

Na linguagem C não existe um tipo específico para resultados de expressões lógicas, essas são obtidas interpretando-se o resultado final de uma expressão aritmética, se diferente de zero é verdadeiro, se igual à zero é falso. Desse modo, a expressão lógica mais simples é qualquer valor numérico.

Já uma expressão lógica não trivial deve envolver duas expressões aritméticas conectadas por um operador relacional (EL = EA1 <= EA2) ou duas outras expressões lógicas conectadas por um operador lógico (EL = EL1 and EL2). Os operadores relacionais e lógicos são explicados na seção sobre operadores relacionais e lógicos.

Os códigos 1 e 2 a seguir ilustram essa particularidade da linguagem C: qualquer expressão aritmética pode ser interpretada como uma expressão lógica.

No código 1 existem duas expressões lógicas, uma subordinada a um comando if-else e a outra subordinada a um comando while.

Mas vale a pena notar que a linguagem C permite construções cujo processamento é um pouco mais rápido, mas menos intuitivo, é permitido usar qualquer expressão aritmética (como a-b) dentro do contexto de expressão lógica! Isso é possível a partir do seguinte "truque": calcula-se o resultado da expressão aritmética, se o seu resultado for diferente de 0, ele é interpretado como sendo o valor lógico verdeiro, caso contrário como falso. Desse modo, a condição lógica abaixo é equivalente à codição do if do código 1, pois sempre que a expressão i-N resultar valor não nulo, será "impresso" OK e se o valor for nulo será "impresso" NAO:

Desse modo, pode-se substituir a linha 1 do código 1 por: if (i-N) printf("%d == %d\n", i, N);. Ou seja, o tratamento de expressões é mais um exemplo de que o contexto pode mudar a forma como os dados são interpretados.

Podemos explorar equivalências para entender a razão dos dois códigos serem equivalentes. Observe que
  !(a-b) é a mesma coisa que negar que a-b seja não nulo, ou seja, !(a-b != 0) e,
  !(a-b != 0) é a mesma coisa que afirmar que a-b == 0, e
  a-b == 0   é a mesma coisa que   a == b.

Atenção programadores C, um erro bastante comum ao tentar usar o operador relacional == é acabar digitando apenas =. Em função da explicação acima, não existe qualquer erro sintático, o código será gerado, mas ao rodar, pode ser muito difícil detectar esse erro semântico.
O resultado de um comando como if (a=b) printf("Sao iguais\n"); é que, se a estiver com qualquer valor diferente de zero, a mensagem será impressa.
Para descobrir este tipo de erro uma boa técnica é usar bandeiras.

Os operadores relacionais (relações entre expressões aritméticas) em C são os seguintes:

Os operadores lógicos principais em C são

O comando de seleção é essencial para qualquer software, é ele que permite que o programa desvie seu fluxo de execução de acordo com os valores dos dados (as já citadas variáveis). Ele está presente em qualquer linguagem de programação e está baseado no cômputo de uma expressão lógica (EXPLOG), se o resultado dela for verdadeiro, o fluxo segue por um "caminho", senão segue por outro. Essa estrutura está ilustrada na figura abaixo:

Fig. 2. Diagrama de fluxo de execucação do comando de seleção.

Existem outras duas características de comando de seleção (em qualquer linguagem) que são:

1. permitir a execução de comandos mutuamente exclusivo, ou seja, se a expressão lógica resultar verdadeira executa-se determinado comando, senão executa-se outro comando ("comando alternativo") - mas a existência do "senão" é opcional;
2. possível subordinar mais de uma instrução ao comando "se" ou ao comando "senão", mas cada linguagem tem a sua sintaxe particular para isso (marcadores '{' e '}' em C).

A linguagem C, assim como várias outras, usam as masmas palavras reservadas (palavras que não podem ser usados como nomes para variáveis): as palavras if e o else. Sua sintaxe é ilustrada na tabela abaixo.

Além disso, as linguagens permitem que vários comandos (bloco de comandos) sejam subordinados à uma seleção. Em C deve-se usar abre e fecha chaves ({...}) para delimitar os blocos.

A tabela a seguir ilustra a sintaxe do comando de seleção em C:

 if (EXPR) comando1;
 else comando2;

 if (EXPR) { comando1;
   comando2; }
 else { comando3;
   comando4; }

Vale destacar que o comando else é opcional (como já citado), ou seja, não existindo ação a ser executada caso a condição seja falsa, não é necessário usar um else com algum comando. Assim é correto em C escrever: if (1==1) printf("ok");

Em geral, toda linguagem de programação de alto-nível permite que os comandos if-else sejam utilizados de modo aninhado, ou seja, qualquer dos comandos acima (comando1... comando4) podem ser um novo if-else. Por exemplo:

if (a<b) { // este exemplo nao trata todos os casos...
  if (b<c) printf("O menor e': %d\n", a);
  }
else if (b>=c)
  printf("O maior e': %d\n", a);

Note que a regra para associar um else a um if é por proximidade (o else é associado ao if mais próximo), e em caso que precisamos que o else seja associado a um if mais "distante", somos obrigados a usar os blocos de comandos. Isso está ilustrado nos exemplos acima, o primeiro else está associado ao if (a<b) e não ao mais "próximo".

Utilizando a divisão inteira (quer dizer 7/2 resultando 3) pode-se conseguir determinar se um inteiro é ou não par. Por exemplo, dispondo de uma variável inteira n1, pode-se fazer a divisão inteira por 2 e multiplicar seu resultado também por 2, se recuperar o valor integral de n1, então esse é um valor par (e.g. 7/2 é 3 que multiplicado por 2 resulta "apenas" 6, concluindo daí que 7 não é par - vide explicação estendida).

No código abaixo ilustramos este método e no seguinte com outro recurso.

if (n1/2*2==n1)
  printf("%d eh par\n", n1);
else
  printf("%d eh impar\n", n1);

Mas pode-se obter o mesmo resultado utilizando o operador binário % que é "resto da divisão inteira". Este operador devolve o resto da divisão, por exemplo, 7%2 resulta 1 (o quociente é 3: 3 * 2 + 1 = 7). Assim o código fica:

if (n1%2==0)
   printf("%d eh par\n", n1);
else
   printf("%d eh impar\n", n1);

Bem, isso é um truque computacional baseado em como o computador interpreta e trata os valores numéricos de acordo com seu tipo. Quanto todos os valores (variáveis) são inteiros, é utilizada uma aritmética de precisão inteira, como examinamos ao final da seção sobre variáveis e expressões.

Lembre-se que em C sempre que fizer divisão entre inteiros o resultado é inteiro (ou seja, 7/2 resulta 3). Novamente, é o contexto determinando o resultado.

Leônidas de Oliveira Brandão
http://line.ime.usp.br

Alterações :
2021/05/05: primeira versão;