Kontrollstrukturen – Entscheidungen, Abfragen und

Kontrollstrukturen -Entscheidungen, Abfragen und
Fallunterscheidungen
Informatik für Elektrotechnik und Informationstechnik
Benedict Reuschling
[email protected]
Hochschule Darmstadt
Fachbereich Informatik
WS 2013/14
Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Motivation
Bisher sind alle unsere Programme sequentiell, d.h. Zeile für Zeile
nacheinander abgearbeitet worden. Kontrollstrukturen dienen dazu, den
Programmfluss so zu manipulieren, so dass an einer anderen Stelle
im Programm mit der Ausführung fortgesetzt wird. Über
Entscheidungen und Abfragen lassen sich zur Laufzeit bestimmte
Bedingungen prüfen und dazugehörige Aktionen realisieren. Es ist
damit also nicht mehr länger gewährleistet, dass das Programm jede
Programmzeile erreicht und abarbeitet. Auf der anderen Seite werden
die Programme dadurch flexibler und der Programmierer kann auf die
verschiedensten Eingaben und Situationen reagieren (robuster Code).
Durch die Kenntnis von Boolescher Logik und deren Kombinationen
lassen sich alle möglichen Fälle zu einer Bedingung mit
entsprechenden Handlungsanweisungen ausstatten.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
if-Abfragen
Überblick
1 Entscheidungen und Abfragen
if-Abfragen
Bedingungen definieren
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
2 Fallunterscheidungen
Das switch-Statement
3 Visualisierung des Programmablaufs
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
if-Abfragen
Entscheidungen definieren
Eine Entscheidung wird in ihrer einfachsten Form in C++
folgendermassen verwendet:
if (Bedingung)
Anweisung;
Nur dann, wenn die Bedingung in Klammern den booleschen Wert true
ergibt, wird die Anweisung ausgeführt, sonst nicht. Man kann auch
sagen, dass die Bedingung wahr oder falsch ist bzw. die Abfrage zutrifft
oder nicht.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
if-Abfragen
Mehrere Anweisungen bei Entscheidungen ausführen
Für den Fall, dass mehrere Anweisungen nach der erfolgreichen
Prüfung der Bedingung ausgeführt werden sollen, so müssen diese in
einem Block eingeschlossen sein.
if (Bedingung) {
Anweisung1;
Anweisung2;
AnweisungN;
}
Andernfalls kann es zu ungewünschten Nebeneffekten kommen:
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if ( Bedingung )
Anweisung1 ;
Anweisung2 ;
Der Compiler wird beim Fehlen der geschweiften Klammern davon
ausgehen, dass nur Anweisung1 zu der Abfrage gehört (die
Einrückungen spielen keine Rolle für ihn). In diesem Fall wird
Anweisung2 in Zeile 3 immer ausgeführt werden, egal, ob die Bedingung
zutrifft oder nicht.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
if-Abfragen
Fallstrick bei der Verwendung von Semikolon
Die if-Anweisung selbst benötigt kein Semikolon am Ende. Wird doch
ein Semikolon nach der Bedingung eingefügt, so wird der Compiler das
nicht als Fehler melden und das Programm übersetzen.
Vorsicht mit dem Semikolon:
if (Bedingung);
Anweisung;
In diesem Fall wertet der Compiler das Semikolon als das Ende der
if-Anweisung. Die nachfolgende Anweisung wird auf jeden Fall
ausgeführt, ganz egal ob die Bedingung zutrifft oder nicht.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Bedingungen definieren
Überblick
1 Entscheidungen und Abfragen
if-Abfragen
Bedingungen definieren
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
2 Fallunterscheidungen
Das switch-Statement
3 Visualisierung des Programmablaufs
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Bedingungen definieren
Bedingungen mit Vergleichsoperatoren definieren
Die Bedingung in der if-Abfrage kann ein beliebiger Ausdruck sein, der
entweder einen boolschen Wahrheitswert (true/false) oder nicht-Null
ergibt. Das bedeutet, dass der Ausdruck if (expression) die gleiche
Bedeutung hat wie if (expression != 0).
Die folgenden Vergleichsoperatoren können verwendet werden:
Operator
==
!=
>
>=
<
<=
Erläuterung
liefert true, wenn beide Operanden gleich sind
ergibt true, falls beide Operatoren ungleich
sind
ist true, sollte der linke Operand grösser als
der rechte sein
wie oben, nur wird ebenfalls auf Gleichheit
geprüft
true, wenn der linke Operand kleiner ist als
der rechte
wie oben, nur wird ebenfalls auf Gleichheit
geprüft
Beispiel
x == 2, für x = 2;
x != 1
x > y
x >= y
x < y
x <= y
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Bedingungen definieren
Beispiel zu Vergleichsoperatoren
Hier wird die Verwendung des Vergleichsoperators <= gezeigt, um das
Alter abzufragen und basierend auf der Eingabe einen anderen Wert
zurückzugeben.
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# include < iostream >
using namespace std ;
int main () {
int alter , returnwert = 0;
cout << " Bitte geben Sie ihr Alter in Jahren ein : " ;
cin >> alter ;
if ( alter <= 17)
returnwert = 1;
if ( alter == 100)
returnwert = -1;
}
return returnwert ;
Beachten Sie besonders den Unterschied zwischen dem Vergleich in
Zeile 11 (==) und der Zuweisung in Zeile 12 mit nur einem =. Der Compiler
akzeptiert auch Zuweisungen in der Bedingung einer if-Abfrage, dies
ist aber selten das, was man haben möchte!
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Bedingungen definieren
Vergleichen von char und string
Zeichenketten und Strings lassen sich folgendermassen vergleichen.
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# include < iostream >
# include < string >
using namespace std ;
int main () {
char eingabezeichen ;
string eingabestring ;
cout << " Das Fragezeichen eingeben , um Hilfe zu erhalten : " ;
cin >> eingabezeichen ;
if ( eingabezeichen == '? ')
cout << " Hilfe noch nicht implementiert " ;
cout << " Geben Sie ' Exit ' ein , um das Programm zu beenden : " ;
cin >> eingabestring ;
if ( eingabestring == " Exit " )
cout << " Programm wird beendet ! " ;
}
return 0;
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
Überblick
1 Entscheidungen und Abfragen
if-Abfragen
Bedingungen definieren
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
2 Fallunterscheidungen
Das switch-Statement
3 Visualisierung des Programmablaufs
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
else-Abschnitte
Sollte die Bedingung einer if-Abfrage nicht zutreffen, kann ein
alternativer Pfad eingeschlagen werden. Dieser wird immer dann
ausgeführt, wenn die Bedingung nicht zutrifft und stellt dadurch eine
Alternative dar, womit dann ``Wenn irgendetwas, dann x sonst y''
Verzweigungen im Programm ermöglicht werden. Die Syntax dazu
lautet allgemein:
Einzelne Anweisung
ausführen:
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if ( Bedingung )
Anweisung ;
else
Anweisung ;
Mehrere Anweisungen
ausführen:
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if ( Bedingung ) {
Anweisungen ;
}
else {
Anweisungen ;
}
Natürlich lassen sich diese beiden Arten auch kombinieren, so dass bei
einem else-Abschnitt nur eine Anweisung stehen kann, während die
if-Abfrage mehrere Befehle ausführt, welche in geschweifte Klammern
eingeschlossen sind und umgekehrt.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
Hörsaalübung
Schreiben Sie ein Programm, dass den Benutzer nach seinem Alter
fragt. Ist der Benutzer mindestens 18 Jahre alt, so soll eine
Begrüssungsmeldung ausgegeben werden. Falls das Alter noch nicht
erreicht wurde, soll eine Meldung den Anwender darauf hinweisen, dass
das Programm erst mit 18 Jahren benutzt werden darf.
Verwenden Sie einen geeigneten Vergleichsoperator in einem if
else-Konstrukt und definieren Sie geeignete Variablentypen.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
Eine mögliche Lösung zur Hörsaalübung
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# include < iostream >
# include < string >
using namespace std ;
int main () {
unsigned int alter ;
string nachricht ;
cout << " Bitte geben Sie ihr Alter ein : " ;
cin >> alter ;
if ( alter >= 18)
nachricht = " Willkommen !\ n " ;
else
nachricht = " Sie sind leider noch nicht alt genug !\ n " ;
}
cout << nachricht ;
return 0;
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
Der Operator zur bedingten Bewertung
Es gibt einen speziellen Operator der eine verkürzte Schreibweise zur
bedingten Bewertung ermöglicht. Die allgemeine Syntax lautet:
Ausdruck ? Ausdruck_wahr : Ausdruck_falsch
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int zahl ;
cout << " Bitte geben Sie eine Zahl ein : " ;
cin >> zahl ;
cout << zahl << " ist " << ( zahl %2 == 0 ? " eine " : " keine " ) <<
" gerade Zahl !";
Bei der Verwendung dieses Operators ist Vorsicht geboten, denn der
Code der dadurch entsteht, kann schnell unleserlich werden. Benutzen
Sie stattdessen das if else-Konstrukt, wenn Sie die Übersicht
verlieren.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
Verschachtelung von if else
Es lassen sich auch mehrere if Konstrukte ineinander mit den
dazugehörigen else-Abschnitten verschachteln.
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if ( x < 100) {
if (x == 50) {
...
} else {
...
}
}
Es muss immer klar geregelt sein, zu welchem if ein else gehört.
Daher gilt die Regel, dass ein else immer zum unmittelbar vorherigen
if gehört, wobei die Blockstruktur zu beachten ist.
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if ( n > 0)
if (a > b)
z = a;
else
z = b;
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if ( n > 0) {
if ( a > b )
z = a;
}
else
z = b;
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
Die else if Bedingung
Es lassen sich mehrere Bedingungen nacheinander abprüfen, indem
das else if (Bedingung)-Konstrukt verwendet wird.
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if ( x < 100) {
...
} else if (y > 0) {
...
} else {
// in allen anderen Faellen
}
In diesem Fall lassen sich mehrere Bedingungen nacheinander
abprüfen, die der Reihe nach ausgewertet werden. Falls keine dieser
Bedingungen zutrifft, kann optional ein letztes else die übrigen Fälle
abhandeln.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Überblick
1 Entscheidungen und Abfragen
if-Abfragen
Bedingungen definieren
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
2 Fallunterscheidungen
Das switch-Statement
3 Visualisierung des Programmablaufs
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Prüfen mehrerer Bedingungen auf einmal
In der if-Bedingung können nicht nur eine, sondern beliebig viele
Bedingungen geprüft werden. Da hier alle Aussagen entweder true oder
false ergeben, entstehen verschiedene Kombinationen von
Wahrheitswerten, die sich Mithilfe von Booleschen Funktionen
miteinander verknüpfen lassen. So wird gewährleistet, dass alle
möglichen Ergebnisse dieser Ausdrücke auch entsprechend
abgearbeitet werden. Aus diesem Grund ist es wichtig, Boolesche
Grundfunktionen zu kennen, um die richtige Verknüpfungsart in der
if-Bedingung zu wählen.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Logische Verknüpfungen
Da wir nur boolesche Werte mit true und false betrachten, lassen sich
sogenannte Wahrheitstabellen für deren Kombinationen miteinander
aufstellen. Durch eine Wahrheitstabelle wird eine logische Verknüpfung
mit mehreren Eingangssignalen zu einem (oder mehreren)
Ausgangssignalen definiert. Durch die darin enthaltenen logischen
Zusammenhänge zwischen Ein- und Ausgangssignalen erhält man die
Gesetzmäÿigkeiten dieser Verknüpfung.
Allgemein lautet die Syntax für mehrere logische Verknüpfungen:
(Bedingung1 Logische_Verknüpfung Bedingung2)
Welche verschiedenen Verknüpfungstypen und
Kombinationsmöglichkeiten es gibt wollen wir uns nun ansehen.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Die OR-Verknüpfung
Wenn mindestens einer der beiden Ausdrücke true ist, dann ergibt
auch der Zielwert true und es handelt sich um eine OR (Oder)
Verknüpfung, die in C++ mit || definiert wird.
false || false = false
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Die OR-Verknüpfung
Wenn mindestens einer der beiden Ausdrücke true ist, dann ergibt
auch der Zielwert true und es handelt sich um eine OR (Oder)
Verknüpfung, die in C++ mit || definiert wird.
false || false = false
false || true = true
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Die OR-Verknüpfung
Wenn mindestens einer der beiden Ausdrücke true ist, dann ergibt
auch der Zielwert true und es handelt sich um eine OR (Oder)
Verknüpfung, die in C++ mit || definiert wird.
false || false = false
false || true = true
true || false = true
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Die OR-Verknüpfung
Wenn mindestens einer der beiden Ausdrücke true ist, dann ergibt
auch der Zielwert true und es handelt sich um eine OR (Oder)
Verknüpfung, die in C++ mit || definiert wird.
false || false = false
false || true = true
true || false = true
true || true = true
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Beispiel zur Oder-Verknüpfung
In einem vorherigen Beispiel hatten wir bemerkt, dass es einen
Unterschied macht, ob ein Zeichen in Gross- oder in Kleinbuchstaben
eingegeben und anschliessend den Vergleich angestellt wird. Wir wollen
in diesem Beispiel dafür sorgen, dass sowohl 'x' als auch 'X' erkannt und
in den entsprechenden Pfad verzweigt wird. Hierzu eignet sich die
Oder-Verknüpfung:
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char eingabe ;
cout << " Bitte druecken Sie X zum beenden : " ;
cin >> eingabe ;
if ( eingabe == 'X ' || eingabe == 'x ')
cout << " Programm wird beendet !\ n " ;
else
cout << " Programm wird fortgesetzt ...\ n " ;
Zeile 4 kann so gelesen werden: Wenn die Variable eingabe den Wert 'X'
oder den Wert 'x' hat, dann ist die if-Bedingung erfüllt (true). Generell
erlaubt die Oder-Verknüpfung mehr Zustände, die true ergeben. Es
genügt, wenn nur einer von mehreren mit oder verknüpften Ausdrücken
true ist, um die ganze Aussage mit true zu bewerten.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Die AND-Verknüpfung
Bei der AND (Und) Verknüpfung ist der Ausgangswert nur dann true,
falls alle Eingänge den Wert true besitzen. Mit && werden die einzelnen
Bedingungen im Quellcode verknüpft.
false && false = false
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Die AND-Verknüpfung
Bei der AND (Und) Verknüpfung ist der Ausgangswert nur dann true,
falls alle Eingänge den Wert true besitzen. Mit && werden die einzelnen
Bedingungen im Quellcode verknüpft.
false && false = false
false && true = false
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Die AND-Verknüpfung
Bei der AND (Und) Verknüpfung ist der Ausgangswert nur dann true,
falls alle Eingänge den Wert true besitzen. Mit && werden die einzelnen
Bedingungen im Quellcode verknüpft.
false && false = false
false && true = false
true && false = false
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Die AND-Verknüpfung
Bei der AND (Und) Verknüpfung ist der Ausgangswert nur dann true,
falls alle Eingänge den Wert true besitzen. Mit && werden die einzelnen
Bedingungen im Quellcode verknüpft.
false && false = false
false && true = false
true && false = false
true && true = true
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Entscheidungen und Abfragen
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
Beispiel zur Und-Verknüpfung
In diesem Beispiel wird eine Bereichsüberprüfung für die Eingabe
vorgenommen. Durch eine untere und obere Grenze wird der
Wertebereich festgelegt. Somit müssen alle eingegebenen Werte sowohl
grösser als der untere, als auch kleiner als der obere Bereich sein.
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unsigned int zahl ;
cout << " Bitte eine ganze Zahl zwischen 1 und 100 eingeben : " ;
cin >> zahl ;
if ( zahl >= 1 && zahl <= 100)
cout << " Die Zahl befindet sich im Wertebereich ! " ;
else
cout << " Die Zahl ist ausserhalb des Wertebereichs . " ;
Die Und Verknüpfung ist restriktiver, weil diese nur den Wahrheitswert
true ergibt, wenn alle Bedingungen zutreffen, was nicht oft der Fall ist.
Sobald auch nur eine davon mit false ausgewertet wird, kann die
Gesamtbedingung nicht mehr true werden.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Fallunterscheidungen
Das switch-Statement
Überblick
1 Entscheidungen und Abfragen
if-Abfragen
Bedingungen definieren
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
2 Fallunterscheidungen
Das switch-Statement
3 Visualisierung des Programmablaufs
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Fallunterscheidungen
Das switch-Statement
Motivation
Oftmals müssen in einem Programm Eingabewerte auf verschiedene
Zielwerte geprüft werden. Ein typisches Beispiel ist ein Menü das
verschiedene Funktionalitäten hinter Zahlen bereitstellt:
1) Neues Spiel
2) Spiel speichern
3) Spiel laden
4) Einstellungen
5) Spiel beenden
Eingabe:
Die Aufgabe ist nun, herauszubekommen, welche Zahl der Benutzer
ausgewählt hat und entsprechend darauf zu reagieren. Es kann zwar ein
grosses Konstrukt mit mehreren if else-Anweisungen diese Aufgabe
lösen, allerdings wird dieses mit der Zeit unübersichtlich, je grösser das
Menü wird. Für diese Art von Fallunterscheidungen existiert in vielen
Programmiersprachen ein eigenes Konstrukt.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Fallunterscheidungen
Das switch-Statement
Fallunterscheidung mit switch
Um mehrere mögliche Ergebnisse mit einem eigenen Pfad abzudecken,
eignet sich das switch case-Statement. In der allgemeinen Form hat es
folgenden Aufbau:
switch (Ausdruck) {
case const1: Anweisung(en)1;
break;
case const2: Anweisung(en)2;
break;
default: Anweisung(en);
break;
}
Der Ausdruck wird evaluiert und abhängig von dessen Wert wird in den
entsprechenden case-Abschnitt verzweigt. Mit break wird dieser Zweig
beendet, es ist also die letzte Anweisung und springt dann aus dem
switch-Konstrukt. Für den Fall, dass keiner der Pfade auf den Ausdruck
zutrifft, kann ein optionaler default-Pfad alle übrigen Fälle abhandeln.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Fallunterscheidungen
Das switch-Statement
Beispiel zum switch case
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# include < iostream >
using namespace std ;
int main () {
char menuewahl ;
cout << " 1) Vorspeise " << endl ;
cout << " 2) Hauptgang " << endl ;
cout << " 3) Nachspeise " << endl ;
cout << " 4) Keinen Appetit " << endl ;
cin >> menuewahl ;
switch ( menuewahl ) {
case 1: cout << " Als Vorspeise gibt es ... " ;
break ;
case 2: cout << " Der Hauptgang beinhaltet ... " ;
break ;
case 3: cout << " Zum Dessert servieren wir ... " ;
break ;
default : cout << " Dann vielleicht morgen ... " ;
break ;
}
return 0;
}
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Fallunterscheidungen
Das switch-Statement
Hinweise zum switch-Statement
Die Konstanten in den case-Abschnitten müssen nicht fortlaufend
aufgelistet werden, sondern können eine beliebige Reihenfolge haben.
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switch ( zahl ) {
case 17: cout << " Siebzehn " ;
break ;
case 4: cout << " Vier " ;
break ;
}
Es ist jedoch übersichtlicher, diese geordnet der Reihe nach aufzulisten.
Achtung:
In den case-Marken dürfen nur Konstanten und keine Variablen
benutzt werden. Der folgende Code wird deshalb vom Compiler mit
einer Fehlermeldung in Zeile 3 quittiert:
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int x = 2;
switch ( zahl ) {
case x /2: cout << " x /2 " ;
break ;
}
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Fallunterscheidungen
Das switch-Statement
Gezieltes Auslassen von break
Wird das break in den case-Abschnitten vergessen, so wird die
darunterliegende Marke ebenfalls abgearbeitet. Dies passiert so lange,
bis entweder das nächste break erreicht wird oder das gesamte
switch-Statement beendet ist. Obwohl dieser Fall meist unerwünscht
ist, lässt sich diese Funktionalität trotzdem nützlich einsetzen, um
andere Pfade ebenfalls mit abzulaufen.
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char eingabe ;
cout << " Geben Sie X zum beenden ein .\ n " ;
cin >> eingabe ;
switch ( eingabe ) {
case 'X ': ;
// keine Funktion , nutzt naechste case - Marke
case 'x ': cout << " Programm wird beendet " ;
break ;
}
Das Beispiel zeigt, dass im Menü sowohl bei der Eingabe von X als auch
bei x die gleiche Funktionalität aufgerufen wird, da das break nach
Zeile 5 absichtlich weggelassen wurde und dadurch die Verarbeitung bei
der nächsten case-Marke fortfährt.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Visualisierung des Programmablaufs
Überblick
1 Entscheidungen und Abfragen
if-Abfragen
Bedingungen definieren
``Wenn dann sonst''-Abfragen mit else
Mehrere Bedingungen prüfen mit booleschen Funktionen
2 Fallunterscheidungen
Das switch-Statement
3 Visualisierung des Programmablaufs
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Visualisierung des Programmablaufs
Motivation
Durch die Verzeigungsmöglichkeiten, die wir in diesem Abschnitt
kennengelernt haben, ist der Programmfluss nicht mehr linear
(zeilenweise). Aus diesem Grund macht es Sinn, für die weitere
Programmierung den Programmfluss zu visualisieren. Gerade, wenn
die Programm grösser und komplexer werden, sollten diese vorher
skizziert werden, um z.B. zu gewährleisten, dass alle Pfade in if else
auch mit Programmlogik versehen sind. Bevor wir also an das Erstellen
von Programmtext in der IDE gehen, sollte der Programmfluss und
Ablauf strukturiert sein. Ist dieser erstmal klar, ist die Übertragung in
Programmcode nicht mehr allzu schwierig.
Mitteln DIN-genormter Diagramme können wir für uns und andere
Programmierer unsere Gedanken zum Programmablauf als
Entwurfsmethode strukturiert darstellen. Eine solche Diagrammart sind
sogenannte Struktogramme nach DIN 66261.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Visualisierung des Programmablaufs
Regeln für die Erstellung von Struktogrammen
Die folgenden Regeln gelten für die Erstellung von Struktogrammen:
Anweisungsexklusivität Jede Anweisung erhält einen eigenen Block,
um die Übersichtlichkeit zu erhalten. Beispiel:
Sprachunabhängig Es wird keine programmiersprachliche Syntax
verwendet, da man sich zu diesem Zeitpunkt erst um den
Algorithmus im Klaren sein sollte, als um die Frage, mit
welcher Sprache dies geschehen soll. Die so dargestellte
Logik sollte möglichst einfach zu verstehen sein, z.B.
zaehler um eins erhöhen. Es handelt sich dabei also um
Pseudocode.
Deklarationslosigkeit In einfachen Struktogrammen werden keine
Variablen- und Konstantendeklarationen als
Anweisungen beschrieben. Es soll durch das Diagramm
der Ablauf und die Struktur des Programms ersichtlich
werden.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Visualisierung des Programmablaufs
Linearer Programmablauf als Struktogramm
Jede Anweisung wird im Struktogramm als separates Kästchen
gezeichnet. Lineare Programme werden wie folgt dargestellt:
Der Programmablauf beginnt oben und wird nach unten hin durchlaufen.
Ein leerer Strukturblock ist nur in Verzweigungen möglich.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Visualisierung des Programmablaufs
Einfache Verzweigungen mit Struktogrammen
darstellen
Eine einfache if-Abfrage kann mit einem Struktogramm
folgendermassen dargestellt werden:
Da es keinen else-Abschnitt gibt, wird die rechte Seite (Nein) leer
bleiben.
Beispiel
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Visualisierung des Programmablaufs
Zweifache Verzweigungen mit Struktogrammen
darstellen
Eine if else-Abfrage wird mit gefülltem Nein-Abschnitt beschrieben:
Beispiel
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Visualisierung des Programmablaufs
Verschachtelte Abfragen mit Struktogrammen
darstellen
Verschachtelte if-else Abfragen lassen sich durch die konsequente
Anwendung der bisherigen Regeln ebenfalls visualisieren.
Beispiel
Natürlich ist sowohl nur im Nein-Abschnitt als auch in beiden (Ja und
Nein) eine Verschachtelung möglich.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Visualisierung des Programmablaufs
Fallunterscheidungen mit Struktogrammen
beschreiben
Das switch case-Statement lässt sich inklusive dem optionalen
default-Abschnitt so darstellen:
Beispiel
Weitere Darstellungsmöglichkeiten werden wir im Laufe der Vorlesung
noch kennenlernen.
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Kontrollstrukturen -- Entscheidungen, Abfragen und Fallunterscheidungen
Visualisierung des Programmablaufs
Struktogrammeditoren
Es existieren eine Reihe von Editoren zur Erstellung von
Struktogrammen. Ein paar davon sind hier aufgeführt:
http://www.learn2prog.de/
http://structorizer.fisch.lu/
http://www.whiledo.de/programm.php?p=struktogrammeditor
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