Programmierkurs - ZAIK

Programmierkurs
Birgit Engels, Anna Schulze
ZAIK
Universität zu Köln
WS 07/08
Kapitel 5
Wiederholung Kapitel 5
Kontrollstrukturen
Bis jetzt wurden in jedem Programm alle Befehle nacheinander
einmal ausgeführt:
Das Programm machte (bis auf unterschiedliche Eingabewerte)
immer das gleiche.
Sogenannte “Kontrollstrukturen” sind besondere Anweisungen, die
es einem Programm ermöglichen, sich unterschiedlich zu verhalten
oder Befehlsabfolgen mehrfach auszuführen.
Arten von Kontrollstrukturen
Bedingte Ausführung
◮
◮
if/if ... else-Anweisung
switch-Anweisung
(Bedingte) Mehrfachausführung
◮
◮
◮
for-Schleife
while-Schleife
do ... while-Schleife
5.0 Die if-Anweisung
if ( < Bedingung > ) < Anweisung >
oder
if ( < Bedingung > ) < Anweisung 1 > else
< Anweisung 2 >
< Bedingung > ist ein Wert ∈ {true, false}, eine Variable vom Typ
boolean oder ein boolscher Ausdruck, der zu einem solchen Wert
ausgewertet wird.
Anweisung ist eine einzelne Anweisung oder ein Block von
Anweisungen.
Im ersten Fall wird die Anweisung nur ausgeführt, wenn die
Bedingung den Wert true hat.
Im zweiten Fall wird die Anweisung1 ausgeführt, wenn die
Bedingung den Wert true hat.
Andernfalls wird Anweisung2 ausgeführt.
Fallunterscheidungen mit else if
char c=’x’;
int ascii;
if (c==’a’) ascii=97;
else if (c==’b’) ascii=98;
...
else if (c==’z’) ascii=122;
else ascii=0;
Fallunterscheidungen mit else if sind bei vielen Fällen
unkomfortabel und enthalten den Overhead der
Vergleichsbedingung. Für solche Anwendungen verwendet man
daher die switch- Anweisung.
5.0 Die switch-Anweisung
switch (< Ausdruck >)
{
case < Wert1 > : < Anweisung >; break;
case < Wert2 > : < Anweisung >; break;
...
default : < Anweisung >; break; }
< Ausdruck >: arithmetischer Ausdruck oder einzelne
Variable.
< Wert >: Wert, den < Ausdruck > annehmen kann.
< Anweisung >: einzelne Anweisungen Block von
Anweisungen.
Die Anweisungen hinter default werden ausgeführt, falls
< Ausdruck > keinen der < Wert >e annimt.
switch vs. else if
Die Zeile
case < Wert > : < Anweisung >; break;
einer switch-Anweisung entspricht in etwa der Zeile:
(else) if (< Ausdruck >==< Wert >) <
Anweisung >;
einer else if-Anweisung.
Die Zeile
default : < Anweisung >; break;
einer switch-Anweisung entspricht der letzten Zeile:
else < Anweisung >;
// einer else
if-Anweisung.
Nur im default-Fall darf break; weggelassen werden.
Bemerkung zu break
Es kann natürlich auch sinnvoll sein, einen Fall einer
switch-Anweisung nicht mit break; abzuschliessen.
Z.B.: Wenn in 2 Fällen die gleiche Anweisung folgen soll oder im
ersten Fall nur zusätzliche Anweisungen zuvor auszuführen sind.
Da ein weggelassenes break nur der Bequemlichkeit dient, ein
vergessenes aber zu Fehlern führt, sollte generell jedes case mit
einem break; abgeschlossen werden.
5.0 Die for-Schleife
for (< Initialbefehl >; < Schleifenbedingung >; < Iteration > )
< Schleifenanweisung >;
< Initialbefehl >: Einmalig durchgeführte Anweisung.
Meist Deklaration+Initialisierung der Iterationsvariablen
(Schleifenindex).
< Schleifenbedingung >: Bedingung, die für die nächste
Ausführung der < Schleifenanweisung > erfüllt sein muss.
< Iteration >: Hochzählen des Schleifenindex.
< Schleifenanweisung >: Einzelne Anweisung oder Block von
Anweisungen.
Verwendung der for-Schleife
Die for-Schleife wird meist verwendet, um eine Folge von
Anweisungen (Block) mehrfach auszuführen. Die Zahl der
Ausführungen ist dabei oft vorher klar (feste Zahl oder begrenzt
durch Wert einer Variablen). Daher werden for-Schleifen auch
Zählschleifen genannt. Dabei werden immer folgende Schritte
ausgeführt:
1. Initiatbefehl wird einmal ausgeführt.
2. Bedingung wird geprüft:
◮
◮
Falls true: Anweisungen werden ausgeführt.
Falls false: Schleife wird beendet.
3. Iteration wird ausgeführt.
4. Weiter bei 2.
Häufigste Art der Verwendung:
for( int i=0; i<xyz; i++)
{tuwas;}
Unbestimmte Schleifen
Einzelne Elemente der for-Klammer können leer bleiben.
Es funktioniert auch:
for( ; ; ) {tuwas;}
Dabei ist eine leere Bedingung immer wahr, d.h. hier wird
tuwas; unendlich oft ausgeführt.
Trotz leerer Bedingung können die Schleifendurchläufe gezählt
werden:
for(int i=1; ; i++ ) {tuwas;}
Verlassen unbestimmter Schleifen
Unbestimmte Schleifen können auf 2 Arten verlassen werden:
1. Es tritt eine “Ausnahme” (Exception) auf (später).
2. Die Schleife wird abhängig von einer Bedingung mit break
verlassen:
for(int i=1; ; i++ ) {
if (i>10) break;
}
Beide Arten eine unbestimmte Schleife zu verlassen sind sehr
unschön, da sie zu unübersichtlichen, schwer zu verifizierenden
Programmen führen.
Daher sollten unbestimmte Schleifen immer vermieden werden.
Dies ist (manchmal aufwendiger, aber) immer möglich!
Eine Programmiersprache ist mit break nicht mächtiger als ohne!
break und continue
Mit break wird eine Schleife komplett abgebrochen, falls die
vorhergehende Bedingung erfüllt ist.
Eventuell soll nur ein bestimmter Fall übersprungen werden,
für den die Schleife nicht durchgeführt werden soll.
Einmaliges überspringen des restlichen Schleifenkörpers
gelingt mit:
if (i==10) continue;
Ist die Bedingung erfüllt springt das Programm direkt zum
Ende des Durchlaufs und startet die Schleife mit dem
nächsten Durchlauf.
5.0 Die while-Schleife
while (< Schleifenbedingung >)
< Schleifenanweisung >;
< Schleifenbedingung >: Bedingung, die für die nächste
Ausführung der < Schleifenanweisung > erfüllt sein muss.
< Schleifenanweisung >: Einzelne Anweisung oder Block von
Anweisungen, die ausgeführt werden, falls
< Schleifenbedingung > true liefert.
Verwendung der while-Schleife
Im Gegesatz zur for-Schleife steht bei der while-Schleife die
Schleifenbedingung, nicht die Anzahl der Schleifendurchläufe eher
im Vordergrund. Um die Anzahl zu ermitteln, muss man selbst
einen Zählindex verwalten. Die Schleifenbedingung ist ein eher
komplexerer boolescher Ausdruck. Es werden immer folgende
Schritte ausgeführt:
1. Bedingung wird geprüft:
◮
◮
Falls true: Anweisungen werden ausgeführt.
Falls false: Schleife wird beendet.
2. Weiter bei 1.
Sonderfälle
Eine leere Bedingung, ist bei while-Schleifen anders als bei
for-Schleifen standardmässig nicht vorgesehen (erzeugt
Kompilierfehler).
Eine Endlosschleife mittels while wird mit true als
Bedingung erreicht:
while (true) < Schleifenanweisung >;
Es gelten die gleichen Möglichkeiten zum verlassen einer
solchen Endlosschleife mit while wie mit for:
◮
◮
Exceptions
break;
Auch hier kann continue; zum Überspringen einer
Ausführung verwendet werden.
while-Schleifen können verschachelt werden (Blöcke bilden!).
for vs. while
Die while-Schleife und for-Schleife sind äquivalent, es gilt:
for(Start; Bedingung; Änderung)
Anweisung;
entspricht:
Start;
while (Bedingung)
{
Anweisung;
Änderung;
}
5.0 Die do-Schleife
do < Schleifenanweisung >
while (< Schleifenbedingung >);
< Schleifenanweisung >: Einzelne Anweisung oder Block von
Anweisungen, die ausgeführt werden.
< Schleifenbedingung >: Bedingung, die für die nächste
Ausführung der < Schleifenanweisung > erfüllt sein muss.
In do-Schleife entspricht der while-Schleife die allen Eigenschaften
ausser dem Zeitpunkt der Bedingungsüberprüfung.