计算机如何评估逻辑表达式?揭开神秘的面纱

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在编程的世界里,逻辑表达式是构建智能决策的基石。但你是否好奇过,计算机是如何评估这些看似复杂的逻辑表达式的呢?让我们一起揭开这个神秘的面纱。

当逻辑遇到运算

想象一下,我们正在编写一个程序,用来检查一首特定的歌曲是否符合特定播放列表的筛选条件。这个逻辑表达式可能会问:这首歌的每分钟节拍数(BPM)是否同时大于等于150且小于等于180?在逻辑运算的世界里,这样的“与”运算符通常位于运算顺序的最后。

分步骤评估

计算机首先单独评估表达式的两边。假设变量BPM的值是200。由于“大于等于”和“小于等于”的比较运算符具有相同的优先级,计算机从左到右进行评估。首先,我们将200代入左侧,然后简化。

200大于等于150,因此这部分评估为真。然后,我们跳到右侧。200不小于等于180,因此这部分评估为假。现在,我们已经将两边简化为布尔值,接下来评估“与”运算符。只有当两边都为真时,“与”表达式的结果才为真。

多重逻辑运算的奥秘

现在,让我们尝试一个包含多个逻辑运算符的表达式。这个表达式询问:歌曲的类型是否为“lo-fi”的任何拼写形式?假设变量genre包含字符串“lo-fi”。我们首先评估逻辑运算符周围的表达式,然后应用“或”运算。

从最左边的表达式开始,这些字符串不相等,因此评估为假。跳到第二个表达式,这些字符串相等,因此评估为真。第三部分,这些字符串不相等,因此评估为假。现在,我们已经简化完毕,接下来看“或”运算符。

“或”运算符的表达式,只要至少有一边为真,整个表达式的结果就为真。因此,假或真评估为真,然后真或假也评估为真。你可能会想:“我甚至需要评估最后一部分吗?”一旦第二个表达式评估为真,我们就知道最终答案将是真。

计算机的“懒惰”艺术

实际上,计算机在评估时也会进行这样的优化,我们称之为“短路评估”或“懒惰评估”。在它的“懒惰”中,一旦确定了最终答案,计算机就会停止评估。对于“或”运算符,一旦找到一边评估为真,计算机就会停止评估,因为无论另一边是什么,表达式的结果都将始终为真。

而对于“与”运算符,情况则相反。一旦找到一边评估为假,计算机就会停止,因为无论另一边是什么,整个表达式的结果都将为假。

避免错误的智慧

这种模式可以应用在我们的程序中,利用短路评估来检查预条件,从而避免可能的错误。例如,如果变量group size的值为零,直接进行除法运算将导致运行时错误。为了解决这个问题,我们可以先检查group size是否等于零。如果group size为零,左侧将评估为假,计算机将短路,从而避免右侧的除法运算。

“非”运算符的谨慎使用

最后,我们来看看“非”运算符。它具有高于“与”和“或”运算符的优先级。例如,一个表达式实际上是在问:类型不等于摇滚且BPM大于130吗?我们应当谨慎使用“非”运算符,因为它可能会使代码变得难以理解。

如果你需要否定一个复合布尔表达式,将其分解成多个部分通常更容易理解。否则,“非”运算符可能会使你的程序变得不那么易读,就像说“我不喜欢蓝色”或“我不会在这个视频中说不”一样。

通过理解逻辑表达式的评估方式,我们可以更好地编写出高效且可靠的代码。现在,你对计算机如何评估逻辑表达式有了更深的了解,下次编写代码时,不妨尝试运用这些知识,让你的程序更加智能。

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