Introdução ao comando de seleção e às expressões lógicas

Como ler este texto. Aqui procuro explicar os fundamentos do comando de seleção if-else tanto para as linguagens C quanto Python. Em várias seções apresento os conceitos básicos ilustrando-os em tabelas, com uma coluna ou linha para cada linguagem. Mas existe uma seção em que apresento o conceito de expressão lógica separandamente, assim, se lhe interessar apenas uma das linguagens, leia apenas a seção correspondente.

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, qualquer expressão (mesmo que aritmética) dentro de abre e fecha parênteses (...) é interpretada como uma expressão lógica, como nos códigos 1 e 2 seguintes.

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.

Expressão e valor lógicos em Python

Em Python existem um particular tipo de variável que é booleano, sendo que uma variável boleana pode ter apenas um dos valores: True ou False. Portanto, é possível definir variáveis que recebam o resultado de uma expressão lógica, que deve ser True ou False.

Assim, se em determinado código for necessário manter o resultado de uma expressão lógica e depois usar esse resultado em um comando if-else, seria possível fazer de três formas distintas, sendo a mais à esquerda a mais eficiente:

Note que no exemplo acima mais à direita usamos not (varlog == False) que equivale a varlog == True, que portanto também equivale a varlog (pois está essa armazena valor booleano).

Os operadores lógicos e relacionais básicos são os mesmo tanto em C quanto em Python. Os operadores relacionais (relações entre expressões aritméticas) são:

Os operadores lógicos principais em C e em Python 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 e alinhamento em Python).

Tanto a linguagem C quanto na linguagem Python, usam as masmas palavras reservadas (palavras que não podem ser usados como nomes para variáveis): as palavras if e o else. A sintaxe de ambas é ilustrada na tabela abaixo.

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

 if (EXPR) comando1;
 else comando2;

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

 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"); e escrever if (1==1) : print("ok") em Python.

Em Python os parênteses não são obrigatórios em expressões, quer dizer é válido redigir o comando if n1==n2 : comando1 (assim como if (n1==n2) : comando1). Deste modo para o interpretador Python conseguir traduzir corretamente o comando, lançou-se mão dos dois pontos para indicar final de expressão (if EXPR :) e no else, por uniformidade, também exige-se : (ou seja, deve-se usar else :).

Outro item em que C e Python diferem é no modo como indicam a existência de um bloco de comandos subordinados a outro comando. Em C utiliza-se abre e fecha chaves, enquanto em Python usa-se a "indentação". Experimente em Python eliminar o deslocamento horizontal e deixe, e.g., o comando1 alinhado com o if e tente rodar o programa. Você receberá uma mensagem de erro.

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);

if (a<b) : # este exemplo nao trata todos os casos...
  if (b<c) : print("O menor e': %d" % a);
elif (b>=c) : # usar "elif" para economizar "indentacao"
  print("O maior e': %d" % 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).

Nos códigos abaixo ilustramos este método, mas note que existe uma diferença sensível entre as versões Python 2 e Python 3, este último obriga o uso de "duas barras" (//) para indicar divisão inteira. Vejamos os códigos abaixo:

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

if (n1/2*2==n1) :
   print(n1, " eh par\n")
else :
   print(n1, " eh impar\n")

if (n1//2*2==n1) :
   print(n1, " eh par\n")
else :
   print(n1, " eh impar\n")

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);

if (n1%2==0) :
   print("%d eh par" % n1)
else :
   print("%d eh impar" % 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) e em Python é análogo, entretanto no Python 3 é preciso usar o operador // (7/2 resulta erro, deve-se usar 7//2) e no Python 2 pode-se usar 7/2 (resultando 3).

Novamente é o contexto determinando o resultado.

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

Alterações :
2022/08/30: pequeno acerto no início (computar);
2021/09/12: pequeno acerto (legenda cod. 5);
2021/05/05: revisão completa do início e vários outros trechos;
2020/08/20: revisado formato, pequenas correções;
2020/08/10: novo formato, pequenas correções;
2019/06/06: vários pequenos acertos;
2019/01/13: pequenas melhorias de frases e mudanca no CSS
2018/04/16: pequenos acertos
2018/03/28: melhorado quadro de operadores lógicos C e Python, reescrita a seção "Comandos de seleção ao if-else aninhados em C e em Python"
2017/04/14: adicionados novos itens (como True/False e // do Python e % C e Python)