252-0027 Einführung in die Programmierung I 2.6 if

252-0027
EinführungindieProgrammierungI
2.6if-Anweisungen
ThomasR.Gross
DepartmentInforma?k
ETHZürich
Uebersicht
!  2.6"if"Anweisungen
!  2.7NochmalSchleifen
2
ifAnweisung("if-statement")
! FührteineAnweisung(oderAnweisungen)nurauswennein
TestdenWertwahr("true")ergibt.
if (test) {
statement;
...
statement;
}
!  Beispiel:
nein
Isttestwahr?
ja
Anweisung(en)
ausführen
FolgendeAnweisung
ausführen
double punkte = console.nextDouble();
if (punkte >= 50.0) {
System.out.println("Pruefung bestanden.");
}
if-elseAnweisung
!  FührteinenGruppevonAnweisungenauswenneinTestdenWertwahr
("true")ergibt,sonsteineandereGruppe
if (test) {
nein
ja
statement(s);
Isttestwahr?
} else {
statement(s);
"else"Anweisung(en)
"if"Anweisung(en)
ausführen
ausführen
}
!  Beispiel:
FolgendeAnweisung
double punkte = console.nextDouble();
ausführen
if (punkte >= 50.0) {
System.out.println("Pruefung bestanden.");
} else {
System.out.println("Pruefung nicht bestanden.");
}
BoolescheAusdrücke
!  ifAnweisungenundforSchleifenverwendenbeide
boolescheAusdrücke.
for (int i = 1; i <= 10; i++) { ...
if (i <= 10) { ...
!  DieseAusdrückewerdenausgewertet---Ergebnis
entweder"true"oder"false"
!  VerwendenVergleichsoperatoren
Vergleichsoperatoren
Operator
Meaning
Example
Value
==
gleich
1 + 1 == 2
true
!=
ungleich
3.2 != 2.5
true
<
wenigerals
10 < 5
false
>
grösserals
10 > 5
true
<=
wenigeralsodergleich
126 <= 100
false
>=
grösseralsodergleich
5.0 >= 5.0
true
Vorsicht:nichtalleOperatorenkönnenfüralleTypen(sinnvoll)
angewendetwerden.
Gebrauchvonif
WasfälltIhnenindiesemCodeBeispielauf?
Scanner console = new Scanner(System.in);
System.out.print("Wieviele Punkte haben Sie erreicht? ");
int percent = console.nextInt();
if (percent >= 90) {
System.out.println("Ihre Note ist 6.0.");
}
if (percent >= 80) {
System.out.println("Ihre Note ist 5.0.");
}
if (percent >= 70) {
System.out.println("Ihre Note ist 4.0.");
}
if (percent >= 60) {
System.out.println("Ihre Note ist 3.5.");
}
if (percent < 60) {
System.out.println("Ihre Note ist 3.0.");
}
...
Verschachtelteif-else Anweisungen
AuswahlbesVmmtdurchmehrereTests
if (test) {
statement(s);
} else if (test) {
statement(s);
} else {
statement(s);
}
nein
ja
Ergibttest1wahr?
nein
Ergibttest2wahr?
Gruppe3Anweisungenausführen
ja
Gruppe1Anweisungenausführen
Gruppe2Anweisungenausführen
FolgendeAnweisung
ausführen
Verschachtelteif-else Anweisungen
Beispiel:
if (x > 0) {
System.out.println("Positiv");
} else if (x < 0) {
nein
ja
Ergibttestwahr?
Gruppe1Anweinein
ja
System.out.println("Negativ");
Ergibttestwahr?
sungenausführen
} else {
Gruppe2AnweiSystem.out.println("Null"); Gruppe3Anweisungenausführen
sungenausführen
}
FolgendeAnweisung
ausführen
15
VerschachtelteifKonstrukte
• 
Genau ein 1 Pfad (gegenseitiger
Ausschluss)
• 
if (test) {
statement(s);
} else if (test) {
statement(s);
} else {
statement(s);
}
• 
0 oder 1 Pfad (gegenseitiger Ausschluss)
if (test) {
statement(s);
} else if (test) {
statement(s);
} else if (test) {
statement(s);
}
0, 1, oder viele Pfade (unabhängig, keine gegenseitiger Ausschluss)
if (test) {
statement(s);
}
if (test) {
statement(s);
}
if (test) {
statement(s);
}
Welcheif/else KombinaVon?
(1)if/if/if (2)verschachtelteif/else(3)verschachtelteif/else/if
! 
Ob–abhängigvonfrüherenRennen–jemandinderersten,zweiten,oderdri^enGruppestartet.
!  (2)
! 
ObeseineMedaille(Notendurschni^≥5.9)odereineUrkunde(5.75-5.9)gibt.
!  (3)
! 
verschachtelteif / else if
ObeineZahldurch2,3,und/oder5teilbarist.
!  (1)
! 
verschachtelteif / else if / else
Folgevonif / if / if
Note(auf0.25gerundet)aufgrundderPunkte(Prozent)inderPrüfung.
!  (2)
verschachtelteif / else if / else if / else if / else
Verschachtelteif/elseBeispiel
FormelfürBody-Mass-Index(BMI):
BMI
< 18.5
18.5 – <25
25.0 -- <30
≥ 30.0
Weight class
Untergewicht
Normalgewicht
Uebergewicht
Adipositas
!  SchreibenSieeinProgrammdasfolgendenOutputproduziert:
Dieses Programm erhebt die Daten fuer 2 Personen und berechnet den Body-Mass-Index(BMI).
Geben Sie die Daten fuer die naechste Person ein:
Laenge(in m)? 1.70
Masse(in kg)? 60
Geben Sie die Daten fuer die naechste Person ein:
Laenge(in m)? 1.65
Masse(in kg)? 75
Verschachtelteif/elseBeispiel
FormelfürBody-Mass-Index(BMI):
BMI
< 18.5
18.5 – <25
25.0 -- <30
≥ 30.0
Weight class
Untergewicht
Normalgewicht
Uebergewicht
Adipositas
!  SchreibenSieeinProgrammdasfolgendenOutputproduziert:
Dieses Programm erhebt die Daten fuer 2 Personen und berechnet den Body-Mass-Index(BMI).
Person 1 BMI = 20.761245674740484
Normalgewicht
Person 2 BMI = 27.548209366391184
Uebergewicht
Differenz = 6.786963691650700
Nestedif/else
System.out.println("Person " + number + " BMI = " + bmi);
if (bmi < 18.5) {
System.out.println(" Untergewicht ");
} else if (bmi < 25) {
System.out.println(" Normalgewicht ");
} else if (bmi < 30) {
System.out.println(" Uebergewicht ");
} else {
System.out.println(" Adipositas ");
}
BoolescheOperatoren
!  VergleichekönnendurchboolescheOperatorenverknüpgwerden
Operator
Description
Example
Result
&&
and
(2 == 3) && (-1 < 5)
false
||
or
(2 == 3) || (-1 < 5)
true
!
not
!(2 == 3)
true
!  ”Wahrheitstabelle"fürdieseOperatoren,fürAussagenpundq:
p
q
p && q
true
true
true
false false
false true
true
false
false false false
p || q
true
p
!p
true
true
false
true
false
true
false
BoolescheAusdrücke
!  VergleichsoperatorenhabeneineVeferePräzedenzalsarithmeVsche
Operatoren.
5 * 7
5 * 7
35
35
true
>=
>=
>=
>=
3 + 5 * (7 - 1)
3 + 5 * 6
3 + 30
33
!  Vergleichsoperatorenkönnennichteine“Ke^e”bildenwieinMathemaVk
2 <= x <= 10
true
<= 10
error!
(Annahme:xist15)
BoolescheAusdrücke
!  Aussagenkönnenmit&&oder||kombiniertwerden
2 <= x && x <= 10
true
&& false
false
(Annahme:xist15)
!  BoolescheOperatorenhabeneineVeferePräzedenzals
Vergleichsoperatoren.
!  VerwendenSieKlammernumKlarheitzuschaffen
Beispiel
!  WelcherboolescheAusdruckergibttrue wenneinJahr
jahr einSchaltjahrist?
!  jahr istSchaltjahrwennjahr durch4teilbarist(ohneRest),jahr
abernichtdurch100ohneRestteilbarist,esseidenndassjahr ohne
Restdurch400teilbarsei.
!  int jahr; // aktuelles Jahr
!  jahr % 4 == 0 && jahr % 100 != 0 || jahr % 400 == 0
29
Beispiel
!  WelcherboolescheAusdruckergibttrue wenneinJahr
jahr einSchaltjahrist?
!  jahr istSchaltjahrwennjahr durch4teilbarist(ohneRest),jahr
abernichtdurch100ohneRestteilbarist,esseidenndassjahr ohne
Restdurch400teilbarsei.
!  int jahr; // aktuelles Jahr
!  jahr % 4 == 0 && jahr % 100 != 0 || jahr % 400 == 0
!  BessermitKlammern:
((jahr % 4 == 0) && (jahr % 100 != 0)) || (jahr % 400 == 0)
30
BoolescheAusdrücke
!  WasistdasErgebnisfürdiefolgendenAusdrücke?
int x = 42;
int y = 17;
int z = 25;
! 
! 
! 
! 
! 
y < x && y <= z
x % 2 == y % 2 || x % 2 == z % 2
x <= y + z && x >= y + z
!(x < y && x < z)
(x + y) % 2 == 0 || !((z - y) % 2 == 0)
!  Answers:true,false,true,true,false
Faktorisierung
!  SieerinnernsichandieZerlegungeinerZahlinPrimzahlen
!  OderdieZerlegungvonPolynomen
!  Faktorisierung
!  Idee:keineUeberlappung
!  Faktorisierung(factoring)vonCode:Herausarbeitenvon
gemeinsamen/redundantenAnweisungen
!  InderPraxisofRefaktorisierung(refactoring)
Faktorisierungfürif/elseAnweisungen
!  Example:
if (a == 1) {
System.out.println(a);
x = 3;
b = b + x;
} else if (a == 2) {
System.out.println(a);
x = 6;
y = y + 10;
b = b + x;
} else { // a == 3
System.out.println(a);
x = 9;
b = b + x;
}
System.out.println(a);
x = 3 * a;
if (a == 2) {
y = y + 10;
}
b = b + x;
BoolescheAusdrücke
if (((x>0) && (y>0)) && (z > 0)) {
// block 1
}
// more code
if (((x>0) && (y>0)) && (z >= 0)) {
// block 2
}
!  WasistandiesemCodeBeispielschlecht?
!  (x>0) && (y>0) mehrfachberechnet
40
Typboolean
! BoolescheWertekönneninVariablendesTypsboolean
gespeichertwerden.
! DerTypbooleankenntnurzweiWerte:wahr(true)und
falsch(false).
!  EinVergleich("test")isteineinfacherboolescherAusdruck(ein
AusdruckdereinbooleanErgebnishat).
!  BoolescheAusdrückekönnenmitdenbooleschenOperatorenkombiniert
werden.
!  boolean quadrant1; oderboolean quadrant1 = true;
deklarierenboolescheVariable.
TypbooleanBeispiele
boolean isJugendlicher = (alter < 18);
boolean wohntInZuerich = (plz >= 8000) && (plz < 8100);
boolean studiertETH = true;
// nur fuer volljaehrige/n Student/in aus Zuerich
if (isJugendlicher || !wohntInZuerich || !studiertETH) {
System.out.println("Kein Zutritt!");
}
Gebrauchvonboolean
!  KannErgebniseineskompliziertenAusdrucksspeichernundspäter
wiederverwenden
!  VorausgesetztdieKomponentenändernsichnicht…
!  MachtProgrammlesbarer
Hinweise
! ManchmalsiehtmansolchenCode(testobeineVariableden
Werttruehat):
if (isPrime == true) {
...
}
// schlecht
! DasistnichtnöVgundredundant.Besser:
if (isPrime) {
...
}
// gut
Hinweise
! AuchnichtbesseristderTestfürfalse:
if (isPrime == false) {
// schlecht
if (!isPrime) {
// gut
Bedingte("short-circuit")Auswertung
!  Für&&und||müssennichtimmerbeideOperanden
ausgewertetwerden,umdasErgebniszuermi^eln
!  JavabeendetdieAuswertungeinesbooleschenAusdrucks
sobalddasErgebnisfeststeht.
Bedingte("short-circuit")Auswertung
!  Für&&und||müssennichtimmerbeideOperanden
ausgewertetwerden,umdasErgebniszuermi^eln
!  JavabeendetdieAuswertungeinesbooleschenAusdrucks
sobalddasErgebnisfeststeht.
!  Ausdrückewerdenvonlinksnachrechts,gemässPräzedenz
ausgewertet
!  &&stopptsobaldeinTeil(ausdruck)false ist
!  ||stopptsobaldeinTeil(ausdruck)true ist
Bedingte("short-circuit")Auswertung
!  JavabeendetdieAuswertungeinesbooleschenAusdrucks
sobalddasErgebnisfeststeht.
!  Ausdrückewerdenvonlinksnachrechts,gemässPräzedenz
ausgewertet
!  &&stopptsobaldeinTeil(ausdruck)false ist
!  ||stopptsobaldeinTeil(ausdruck)true ist
!  DieseArtderAuswertungheisstbedingteAuswertung
!  FolgendeTeilausdrückewerdenabhängigvonzuerstausgewerteten
Ausdrücken(nicht)evaluiert
61
Bedingte("short-circuit")Auswertung
!  DieserCodeführtzueinemout-of-boundsFehlerfallsarray1oder
array2wenigerals2Elementehat
// tests if array1 and array2 end with the same two ints.
boolean last2Equal;
int a1_len = array1.length; int a2_len = array2.length
last2Equal = ((array1[a1_len-1] == array2[a2_len-1]) &&
(array1[a1_len-2] == array2[a2_len-1]));
!  DieserCodeführtzukeinemFehler:
last2Equal = ((( a1_len > 1) && (a2_len > 1)) &&
((array1[a1_len-1] == array2[a2_len-1]) &&
(array1[a1_len-2] == array2[a2_len-2])));
BedingteAuswertung:Vorsicht
!  WassinddieWertevoniundjamEndedesCodesegments?
// look closely
int i = 0;
int j = 0;
if ((j !=0) && (i++ > 0) {
System.out.println(…);
}
!  Vorsichtbei++/--
DeMorgan'sRegeln
DeMorgan'sRegeln:RegelnfürdieNegaVonboolescherAusdrücke.
!  PrakVschwennmandasGegenteileinesAusdrucksbraucht.
UrsprünglicherAusdruck
NegierterAusdruck
Alterna?ve
a && b
a || b
!a || !b
!a && !b
!(a && b)
!(a || b)
!  Beispiel:
Original
if (x == 7 && y > 3) {
Negiert
if (x != 7 || y <= 3) {
...
}
...
}
2.7Schleifen
!  Bisher:ObergrenzefürSchleifenzählerstandzuBeginnder
Schleifefest
!  Jetzt:mehrFlexibilität
!  KorrekteTerminierungwichVg
66
EinetrivialeAufgabe...
! SchreibenSieeineMethodeprintNumbersdiedieZahlen
von1bisNdurchKommagetrenntausgibt.
Beispiel:
Obergrenze N eingeben:
sollteergeben:
1, 2, 3, 4, 5
5
FehlerhageLösungen
public static void printNumbers() {
Scanner console = new Scanner(System.in);
System.out.print("Obergrenze N eingeben: ");
int max = console.nextInt();
for (int i = 1; i <= max; i++) {
System.out.print(i + ", ");
}
System.out.println();
// to end the line of output
}
OutputbeiEingabe5: 1, 2, 3, 4, 5,
FehlerhageLösungen
public static void printNumbers() {
Scanner console = new Scanner(System.in);
System.out.print("Obergrenze N eingeben: ");
int max = console.nextInt();
for (int i = 1; i <= max; i++) {
System.out.print(", " + i);
}
System.out.println();
// to end the line of output
}
OutputbeiEingabe5: , 1, 2, 3, 4, 5
GartenzaunAnalogie
! WirgebennZahlenausaberbrauchennurn-1Kommas.
! AehnlichdemBaueinesWeidezaunesmitPfostenund
Querstreben
!  Wennwir-wieinder1.fehlerhagenLösung–PfostenundStreben
installierendannhatderletztePfosteninderLughängendeStreben.
for(LaengedesZauns){
BetonierePfosten.
InstalliereQuerstreben.
}
Schleife
! FügenSieeineAnweisungausserhalbderSchleifehinzuum
denersten"Pfosten"zuplazieren
BetonierePfosten.
for(LaengedesZauns-1){
InstalliereQuerstreben.
BetonierePfosten.
}
LösungenbasierendaufdieserIdee
System.out.print(1);
for (int i = 2; i <= max; i++) {
System.out.print(", " + i);
}
System.out.println();
// to end the line
AlternaVve:1.oderletzterDurchlaufdurchdieSchleifekannverändert
werden:
for (int i = 1; i <= max - 1; i++) {
System.out.print(i + ", ");
}
System.out.println(max); // to end the line
"off-by-one"Error(Um-Eins-daneben-Fehler)
!  DieSchleifewurdeeinmalzuviel(odereinmalzuwenig)
durchlaufen.
!  "Zaunpfahlproblem"–esgibtsogareineDWikipediaSeite
(InhaltohneGewähr)
73
TerminierungvonLoops
! VerwandelnSiedieMethodeprintNumbersineineneue
MethodeprintPrimesdieallePrimzahlenbiszur
Obergrenzemaxausgibt.
!  Beispiel:printPrimes mitEingabe50ergibt:
2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47
!  Wennmax<2,gebenichtsaus.
! EinePrimzahlpkanningenauzweiFaktorenzerlegtwerden:p
und1
// Prints all prime numbers up to the given max.
public static void main (String[] args) {
Scanner console = new Scanner(System.in);
System.out.print("Input max: ");
int max = console.nextInt();
Beispiellösung
// Prints all prime numbers up to the given max.
if (max >= 2) {
System.out.print("2");
for (int i = 3; i <= max; i++) {
// Determine how many factors the given number has.
int count =0;
for (int j = 1; j<=max; j++) {
if (i % j == 0) {
count++;
}
}
if (count == 2) {
System.out.print(", " + i);
}
}
}
}
System.out.println();
whileSchleifen
KlassifizierungvonSchleifen
! bes?mmteSchleife(definiteloop):AnzahlderAusführungen
desRumpfesistvorherbekannt.
!  DieforSchleifenwarenbisherimmerbesVmmteSchleifen.
!  Drucke"hello"10-mal.
!  FindenSieallePrimzahlen<einerganzenZahln.
!  DruckenSiejedeungeradeZahlzwischen7und91.
! unbes?mmteSchleife(indefiniteloop):Anzahlder
AusführungendesRumpfesistnichtvorherbekannt.
KlassifizierungvonSchleifen
! unbes?mmteSchleife(indefiniteloop):Anzahlder
AusführungendesRumpfesistnichtvorherbekannt.
!  LesenSiedenInputvonderKonsolebisderBenutzereinenichtnegaVveganzeZahleingibt.
!  WiederholenSiebisderBenutzerein"q"eingegebenhat.
!  LesenSieeineDateibisdreiaufeinanderfolgendeSätzemiteinem
"!"enden.
!  NehmenSieBeiträge(viacrowdfunding)entgegenbisdasZiel
erreichtist.
DiewhileSchleife
! whileSchleife:FührenSiedenSchleifenrumpfsolangeaus
wiederboolescheAusdrucktestdenWerttrueergibt.
while (test) {
statement(s);
}
! Beispiel:
int num = 1;
while (num*num <= 2000) {
System.out.print(num + " ");
num = num * 2;
}
// output: 1 2 4 8 16 32 // initialization
// test
// update
DiewhileSchleife
! whileSchleife:FührenSiedenSchleifenrumpfsolangeaus
wiederboolescheAusdrucktestdenWerttrueergibt.
while (test) {
statement(s);
}
nein
ja
Isttestwahr?
Anweisung(en)im
Loopausfuehren
! Beispiel:
int num = 1;
while (num*num <= 2000) {
System.out.print(num + " ");
num = num * 2;
}
// output: 1 2 4 8 16 32 Anweisungnach
Loopausfuehren
81
BeispielwhileSchleife
// finds the first factor of 91, other than 1
int n = 91;
int factor = 2;
while (n % factor != 0) {
factor++;
}
System.out.println("First factor is " + factor);
// output:
First factor is 7
!  whileisthierbessseralsforweilwirnichtwissenwieogwirden
Zählererhöhenmüssenumden1.Faktorzufinden
WertedieHinweisesind…
! Hinweiszeichen(Sen?nel)("sen?nel"):EinWertderdasEnde
eineReiheanzeigt
!  sen?nelloop:SchleifederenRumpfausgeführtwirdbiseinSenVnel
gesehenwurde
! Beispiel:EinProgrammsollZahleneinlesenbisderBenutzer
eine0eingibt;dannsolldieSummeallereingegebenenZahlen
ausgegebenwerden.
!  (IndiesemBeispielist0dasHinweiszeichen/derSenVnel.)
WertedieHinweisesind…
! Beispiel:EinProgrammsollZahleneinlesenbisderBenutzer
eine0eingibt;dannsolldieSummeallereingegebenenZahlen
ausgegebenwerden.
!  (IndiesemBeispielist0dasHinweiszeichen/derSenVnel.)
Enter a
Enter a
Enter a
Enter a
The sum
number
number
number
number
is 60
(0
(0
(0
(0
to
to
to
to
quit):
quit):
quit):
quit):
10
20
30
0
FehlerhageLösung
!  WasistandiesemProgrammfalsch?
Scanner console = new Scanner(System.in);
int sum = 0;
int number = 1;
// "dummy value", anything but 0
while (number != 0) {
System.out.print("Enter a number (0 to quit): ");
number = console.nextInt();
sum = sum + number;
}
System.out.println("The total is " + sum);
EinanderesHinweiszeichen…
!  AendernSiedasProgrammsodass-1derSenVnelist.
!  ExamplelogofexecuVon:
Enter a number (-1
Enter a number (-1
Enter a number (-1
Enter a number (-1
Enter a number (-1
The total is 80
to
to
to
to
to
quit):
quit):
quit):
quit):
quit):
15
25
10
30
-1
EinanderesHinweiszeichen…
!  SetzenSiedenSenVnelauf-1:
Scanner console = new Scanner(System.in);
int sum = 0;
int number = 1;
// "dummy value", anything but -1
while (number != -1) {
System.out.print("Enter a number (-1 to quit): ");
number = console.nextInt();
sum = sum + number;
}
System.out.println("The total is " + sum);
!  JetztistdasResultfalsch.Warum?
The total was 79
DasProblemmitdiesemProgramm
!  UnserProgrammfolgtdiesemMuster:
summe=0.
while(inputistnichtdersenMnel){
druckeprompt;leseinput.
addiereinputzusumme.
}
!  BeimletztenDurchlaufdurchdenRumpfwirdderSenVnel-1
zurSummeaddiert:
DasProblemmitdiesemProgramm
!  BeimletztenDurchlaufdurchdenRumpfwirdderSenVnel-1
zurSummeaddiert:
druckeprompt;leseinput(-1).
addiereinput(-1)zusumme.
!  BeispielinkorrekterTerminierung(off-by-oneerror,
Zaunpfahlproblem):
!  MüssenNZahlenlesenabernurdieerstenN-1addieren.
Lösung
summe=0.
druckeprompt;leseinput.
while(inputistnichtdersenMnel){
addiereinputzusumme. druckeprompt;leseinput. }
//setzeneinespfostens
//installaMonquerstrebe
//setzeneinespfostens
!  SchleifenmiteinemSenVnelfolgenogdiesemMuster.
BeispielmitSenVnel
Scanner console = new Scanner(System.in);
int sum = 0;
// pull one prompt/read ("post") out of the loop
System.out.print("Enter a number (-1 to quit): ");
int number = console.nextInt();
while (number != -1) {
sum = sum + number;
// moved to top of loop
System.out.print("Enter a number (-1 to quit): ");
number = console.nextInt();
}
System.out.println("The total is " + sum);
do/whileSchleife
! do/whileSchleife:FührtdentestamEndedesSchleifenrumpfesaus
umzuentscheiden,obeinweitererDurchlaufnöVgist
!  StelltsicherdassderRumpf{ … }mindestenseinmalausgeführtwird.
do {
statement(s);
} while (test);
Anweisung(en)im
Loopausfuehren
Isttestwahr?
nein
Anweisungnach
Loopausfuehren
ja
do/whileSchleife
!  Beispiel:
// Example: prompt until correct
// PIN is typed
int input;
do {
System.out.print("Type your PIN: ");
input = console.nextInt();
} while (input != userPinCode[…]);
Anweisung(en)im
Loopausfuehren
Isttestwahr?
nein
Anweisungnach
Loopausfuehren
ja