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 Python, explicando expressões lógicas e também aninhamento de comandos if-else. Este texto foi produzido principalmente para Python versão 3, mas ao final tem uma explicação sobre a diferença do operador de divisão para o Python 2.

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 Python

Na linguagem Python existe um tipo específico para resultados de expressões lógicas, que o tipo booleano. Assim, uma variável boleana pode ter apenas um dos valores dois seguintes valores: True ou False. Então, para definir uma variável boleana, basta usar como lado direito da atribuição uma expressão lógica. Desse modo, a expressão lógica mais simples é o valor True, ou o valor False.

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.

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 Python dispõe de um tipo específico para resultados de expressões lógicas, examinado na seção expressão e valor lógico.

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.

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 relacionais (relações entre expressões aritméticas) em Python são os seguinte:

Os operadores lógicos principais 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 (alinhamento em Python).

A linguagem Python, 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 Python isso é feito com o deslocamento horizontal de linhas, ou seja, com "indentação".

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

 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 Python escrever: if (1==1) : print("ok")

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 :).

Experimente! Construa um exemplo com 2 comandos de "impressão" subordinados ao if, depois experimente remover as "indentações" dos 2 comandos 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) : print("O menor e': %d" % a);
elif (b>=c) : # usar "elif" para economizar "indentacao"
  print("O maior e': %d" % a);

O comando elif é a junção de um else seguido de um if, ou seja, as duas formas na tabela abaixo produzem o mesmo resultado (mas com elif fica mais compacta a descrição).

if (a!=b) :
  print("diferem");
elif (c==d) :
  print("tudo igual")

if (a!=b) :
  print("diferem");
else :
  if (c==d) :
    print("tudo igual");

Note que não deve existir else sem um if e a associação entre eles é definida pela indentação. Por exemplo, na tabela 4, o comando elif (que é um else seguido de um if) está associado ao primeiro if e não ao segundo (ou seja, se if (a<b) resultar falso, o comando if (b < c) é ignorado e o comando elif (b >= c) é executado).

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).

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

Bem, isso é um truque computacional baseado na divisão inteira (quociente), como examinamos ao final da seção sobre variáveis e expressões.

  print("7/2=%s, 7//2=%s" % (7/2, 7//2))

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

Alterações :
2021/07/14: várias quenas correções
2021/05/05: primeira versão;