11 Основные логические операции (“и”, “или”, “не”).
В алгебре высказываний рассматривают в качестве основных три логические операции: дизъюнкции, конъюнкции и отрицания.
Объединение двух (или нескольких) высказываний в одно с помощью союза “и” называется операцией логического умножения или конъюнкцией. Эту операцию принято обозначать знаком “л” или знаком умножения “ • ”. Сложное высказывание А/\В истинно только в том случае, когда истинны оба входящих в него высказывания. Истинность такого высказывания задается следующей таблицей:
Объединение двух (или нескольких) высказываний с помощью союза “или” называется операцией логического сложения, или дизъюнкцией. Эту операцию обозначают знаком “v” или знаком сложения “+”. Сложное высказывание AvB истинно, если истинно хотя бы одно из входящих в него высказываний. Таблица истинности для логической суммы высказываний имеет вид:
Присоединение частицы “не” к данному высказыванию называется операцией отрицания. Она обозначается А и читается “не А”. Если высказывание А истинно, то А ложно, и наоборот. Таблица истинности в этом случае имеет вид:
Эти логические операции принято называть основными, потому что через них можно выразить любые другие логические операции. Например, операция импликации (А—>В), таблица истинности которой имеет вид:
может быть представлена как дизъюнкция не А и
Еще одна логическая операция, называемая эк-виваленцией (А~В), имеет следующую таблицу ис-
и может быть представлена в виде дизъюнкции двух высказываний (А-В) и (А- В), т. е. А~В = (А • B)v(A • В).
В вычислительной технике для построения более сложных логических устройств используются три основных логических элемента — “И”, “ИЛИ”, “НЕ”, которые реализуют три основных логических операции: дизъюнкции (элемент “ИЛИ”), конъюнкции (элемент “И”) и отрицания (элемент “НЕ”).
Благодаря тому что любая логическая операция может быть представлена с помощью трех основных логических операций, набора элементов “И”, “ИЛИ” и “НЕ” в принципе достаточно для построения любого устройства процессора компьютера.
Рассмотрим в качестве примера, как может быть построен двоичный сумматор (т. е. устройство для сложения чисел в двоичной системе счисления) из элементов “И”, “ИЛИ” и “НЕ”.
Вспомним, что при сложении чисел образуется сумма в данном разряде и перенос в соседний старший разряд. Поэтому мы имеем дело с двумя разными логическими операциями: суммирование в одном разряде (обозначим эту операцию как S) и перенос <Р) в другой разряд. Таблицы истинности этих логических операций имеют следующий вид:
Логические операторы — AND, OR, NOT, XOR
Логические логические операторы выполняют логические операции с логическими операндами. Операторы включают унарное логическое отрицание ( ! ), двоичное логическое И (), OR ( & | ) и монопольное ИЛИ ( ^ ), а также двоичный условный логический и () и OR ( && || ).
- Унарный ! (логическое отрицание) оператор.
- Бинарные & (логическое И), | (логическое ИЛИ), а также ^ (логическое исключающее ИЛИ) операторы. Эти операторы всегда обрабатывают оба операнда.
- Бинарные && (условное логическое И) и || (условное логическое ИЛИ) операторы. Эти операторы вычисляют правый операнд, только если это необходимо.
Для операндов целочисленных типов операторы & , | и ^ выполняют побитовые логические операции. Дополнительные сведения см. в разделе Побитовые операторы и операторы сдвига.
Оператор логического отрицания !
Унарный префиксный оператор ! выполняет логическое отрицание операнда, возвращая true , если операнд имеет значение false , и false , если операнд имеет значение true .
bool passed = false; Console.WriteLine(!passed); // output: True Console.WriteLine(!true); // output: False
Унарный оператор постфикса ! является оператором , допускающим значение NULL.
Логический оператор AND &
Оператор & вычисляет логическое И для всех своих операндов. Результат операции x & y принимает значение true , если оба оператора x и y имеют значение true . В противном случае результат будет false .
Оператор & всегда вычисляет оба операнда. При оценке false левого операнда результат false операции независимо от значения правого операнда. Однако, даже тогда, правый операнд оценивается.
В следующем примере правый операнд оператора & является вызовом метода, который выполняется независимо от значения левого операнда:
bool SecondOperand() < Console.WriteLine("Second operand is evaluated."); return true; >bool a = false & SecondOperand(); Console.WriteLine(a); // Output: // Second operand is evaluated. // False bool b = true & SecondOperand(); Console.WriteLine(b); // Output: // Second operand is evaluated. // True
Условный оператор логического И && также вычисляет логическое И для своих операндов, но не вычисляет правый операнд, если левый операнд имеет значение false .
Для операндов целочисленных типов оператор & вычисляет побитовое логическое И своих операндов. Унарный оператор & является оператором AddressOf.
Оператор логического исключения ИЛИ ^
Оператор ^ вычисляет логическое исключение ИЛИ для всех своих операндов, возвращая true для x ^ y , если x имеет значение true и y имеет значение false или x имеет значение false и y имеет значение true . В противном случае результат будет false . То есть для операндов bool оператор ^ возвращает тот же результат, что и оператор неравенства != .
Console.WriteLine(true ^ true); // output: False Console.WriteLine(true ^ false); // output: True Console.WriteLine(false ^ true); // output: True Console.WriteLine(false ^ false); // output: False
Для операндов целочисленных типов оператор ^ вычисляет побитовое исключающее ИЛИ своих операндов.
Оператор логического ИЛИ |
Оператор | вычисляет логическое ИЛИ для всех своих операндов. Результат операции x | y принимает значение true , если хотя бы один из операторов x или y имеет значение true . В противном случае результат будет false .
Оператор | всегда вычисляет оба операнда. При оценке true левого операнда результат true операции независимо от значения правого операнда. Однако, даже тогда, правый операнд оценивается.
В следующем примере правый операнд оператора | является вызовом метода, который выполняется независимо от значения левого операнда:
bool SecondOperand() < Console.WriteLine("Second operand is evaluated."); return true; >bool a = true | SecondOperand(); Console.WriteLine(a); // Output: // Second operand is evaluated. // True bool b = false | SecondOperand(); Console.WriteLine(b); // Output: // Second operand is evaluated. // True
Условный оператор логического ИЛИ || также вычисляет логическое ИЛИ для своих операндов, но не вычисляет правый операнд, если левый операнд имеет значение true .
Для операндов целочисленных типов оператор | вычисляет побитовое логическое ИЛИ своих операндов.
Условный логический оператор AND &>
Условный оператор логического И && (оператор короткого замыкания) вычисляет логическое И для своих операндов. Результат операции x && y принимает значение true , если оба оператора x и y имеют значение true . В противном случае результат будет false . Если x вычисляется false значение , y не вычисляется.
В следующем примере правый операнд оператора && является вызовом метода, который не выполняется, если левый операнд имеет значение false :
bool SecondOperand() < Console.WriteLine("Second operand is evaluated."); return true; >bool a = false && SecondOperand(); Console.WriteLine(a); // Output: // False bool b = true && SecondOperand(); Console.WriteLine(b); // Output: // Second operand is evaluated. // True
Оператор логического И & также вычисляет логическое И для своих операндов, но он всегда вычисляет оба операнда.
Условный оператор логического ИЛИ ||
Условный оператор логического ИЛИ || (оператор короткого замыкания) вычисляет логическое ИЛИ для своих операндов. Результат операции x || y принимает значение true , если хотя бы один из операторов x или y имеет значение true . В противном случае результат будет false . Если x вычисляется true значение , y не вычисляется.
В следующем примере правый операнд оператора || является вызовом метода, который не выполняется, если левый операнд имеет значение true :
bool SecondOperand() < Console.WriteLine("Second operand is evaluated."); return true; >bool a = true || SecondOperand(); Console.WriteLine(a); // Output: // True bool b = false || SecondOperand(); Console.WriteLine(b); // Output: // Second operand is evaluated. // True
Оператор логического ИЛИ | также вычисляет логическое ИЛИ для своих операндов, но всегда вычисляет оба операнда.
Операторы, допускающие логическое значение NULL
Для операндов bool? операторы & (логическое И) и | (логическое ИЛИ) поддерживают следующую логику с тремя значениями:
- Оператор & возвращает true только в том случае, если оба операнда имеют значение true . Если x или y имеет значение false , оператор x & y возвращает false (даже если другой операнд имеет значение null ). В противном случае выражение x & y будет иметь значение null .
- Оператор | возвращает false только в том случае, если оба операнда имеют значение false . Если x или y имеет значение true , оператор x | y возвращает true (даже если другой операнд имеет значение null ). В противном случае выражение x | y будет иметь значение null .
Эта семантика описывается в следующей таблице:
x | г | x&y | x|y |
---|---|---|---|
true | true | true | true |
true | false | false | true |
true | null | null | true |
false | true | false | true |
false | false | false | false |
false | null | false | null |
null | true | null | true |
null | false | false | null |
null | null | null | null |
Поведение этих операторов отличается от типичного поведения операторов, допускающих значение NULL. Как правило, оператор, определенный для операндов типа значения, также можно использовать с операндами соответствующего типа значения, допускающего значение NULL. Такой оператор возвращает null , если какой-либо из операндов имеет значение null . При этом операторы & и | могут возвращать отличное от NULL значение, даже если один из операндов имеет значение null . См. подробнее о поведении операторов, допускающих значение NULL, в разделе Операторы с нулификацией в статье Типы, допускающие значение NULL.
Вы также можете также использовать операторы ! и ^ с операндами bool? , как показано в следующем примере:
bool? test = null; Display(!test); // output: null Display(test ^ false); // output: null Display(test ^ null); // output: null Display(true ^ null); // output: null void Display(bool? b) => Console.WriteLine(b is null ? "null" : b.Value.ToString());
Условные логические операторы && и || не поддерживают операнды типа bool? .
Составное присваивание
Для бинарного оператора op выражение составного присваивания в форме
x op= y
x = x op y
за исключением того, что x вычисляется только один раз.
Операторы & , | и ^ поддерживают составное присваивание, как показано в следующем примере:
bool test = true; test &= false; Console.WriteLine(test); // output: False test |= true; Console.WriteLine(test); // output: True test ^= false; Console.WriteLine(test); // output: True
Условные логические операторы && и || не поддерживают составное присваивание.
Приоритет операторов
В следующем списке перечислены логические операторы в порядке убывания приоритета:
- Оператор логического отрицания. !
- Оператор логического И &
- Оператор логического исключающего ИЛИ ^
- Оператор логического ИЛИ |
- Условный оператор логического И &&
- Условный оператор логического ИЛИ ||
Порядок вычисления, определяемый приоритетом операторов, можно изменить с помощью скобок ( () ).
Console.WriteLine(true | true & false); // output: True Console.WriteLine((true | true) & false); // output: False bool Operand(string name, bool value) < Console.WriteLine($"Operand is evaluated."); return value; > var byDefaultPrecedence = Operand("A", true) || Operand("B", true) && Operand("C", false); Console.WriteLine(byDefaultPrecedence); // Output: // Operand A is evaluated. // True var changedOrder = (Operand("A", true) || Operand("B", true)) && Operand("C", false); Console.WriteLine(changedOrder); // Output: // Operand A is evaluated. // Operand C is evaluated. // False
Полный список операторов C#, упорядоченный по уровню приоритета, можно найти в разделе Приоритет операторов статьи Операторы C#.
Возможность перегрузки оператора
Определяемый пользователем тип может перегружать операторы ! , & , | и ^ . При перегрузке бинарного оператора соответствующий оператор составного присваивания также неявно перегружается. Явная перегрузка составного оператора присваивания для пользовательского типа невозможна.
Определяемый пользователем тип не может перегружать условные логические операторы && и || . При этом, если определяемый пользователем тип каким-либо образом перегружает операторы true и false и операторы & и | , операция && или || может быть применена для операндов этого типа. Дополнительные сведения см. в разделе Пользовательские условные логические операторы в Спецификации языка C#.
Спецификация языка C#
Дополнительные сведения см. в следующих разделах статьи Спецификация языка C#:
- Оператор логического отрицания
- Логические операторы
- Условные логические операторы
- Составное присваивание
См. также
- Операторы и выражения C#
- Побитовые операторы и операторы сдвига
Совместная работа с нами на GitHub
Источник этого содержимого можно найти на GitHub, где также можно создавать и просматривать проблемы и запросы на вытягивание. Дополнительные сведения см. в нашем руководстве для участников.
Логические выражения в C++: И, ИЛИ, НЕ, сравнение и другие
Всем привет! Сейчас пойдет о логических операторах в C++. Поскольку нам постоянно надо что-то сравнивать (например что больше, а что меньше), то нам надо иметь возможность реализовывать подобный функционал и в C++.
Для того, чтобы мы могли хранить данные логического типа, нам надо знать о логических переменных. Мы уже встречались и ими в нашем прошлом уроке. Но давайте повторим:
- Логические данные хранятся в переменных типа bool.
- Хранить они могут только два значения:
- “Верно” — это true ;
- “Лож” — это false ;
Теперь давайте узнаем какие логические операторы существуют в C++.
Язык C++ имеет 5 различных операторов сравнения в своем арсенале. Также существуют такие операторы, которые являются комбинациями других. Все они вам должны быть знакомы из курса математики, поэтому их изучение не должно вызвать у вас проблем.
Давайте разберем по порядку каждый из них:
- A < B - сравнивает две переменные и возвращает true, если A меньше B.
- A > B — возвращает true, если A строго больше B.
- A == B — проверяет на равенство переменные A и B.
- A != B — проверяет переменные A и B на неравенство.
- A >= B — нестрогое неравенство. Возвращает true, если A больше или равно B.
- A B.
Теперь давайте разберем пару примеров, тем самым подкрепим теорию практикой:
bool r; int a = 5, b = 7; // создали переменные с которыми будем работать r = a > b; // r содержит false, поскольку 5 < 7r = a b; // r содержит true r = a 5 // r равен true r = b == 9 // r содержит false, поскольку 7 != 9
Из примера видно, что в качестве A и B мы можем использовать не только переменные, но и простые числа.
Мы немного поэкспериментировали с операторами сравнения, однако пока не можем сгруппировать несколько из них и следственно создать серьезное логическое выражение. Для этих целей мы и будем применять логические операторы.
Для комбинации сразу нескольких логических выражений мы должны использовать один или набор логических операторов.
Давайте рассмотрим следующий список:
- A && B — эквивалент “И”. Соответственно возвращает true, если A и B являются истиной.
- A || B — эквивалент логического “ИЛИ”. Вернет true ели хотя бы одно из выражений я