Anweisung

Grundlagen der
Programmierung –Teil1
Einheit III - 23. Okt. 2009
GDP
DDr. Karl D. Fritscher
basierend auf der Vorlesung
“Grundlagen der Programmierung”
von
DI Dr. Bernhard Pfeifer
Ausdrücke & Anweisungen
In Java unterscheidet man zwischen Ausdrücken und Anweisungen:
• Ausdruck:
Ein Ausdruck ist in Java im einfachsten Fall eine Konstante oder eine
Variable. Ausdrücke haben immer einen Wert, er auch oft als
Rückgabewert bezeichnet wird  Alles das, was einen Wert zurück
liefert, stellt einen Ausdruck dar.
durch Verknüpfung von Operanden durch Operatoren entsteht ein
komplexer Ausdruck
Ausdrücke & Anweisungen
Anweisungen:
Im Gegensatz zu Ausdrücken haben Anweisungen keinen Rückgabewert.
Mann kann folgende Anweisungen unterscheiden:
Leere Anweisung
Anweisungen zur Deklaration von Variablen
Ausdrucksanweisung
Selektionsanweisung (if, switch)
Iterationsanweisung (while, do, for)
Sprunganweisungen (break, continue)
Try - Anweisung
Throw - Anweisung
Synchronized - Anweisung
Anweisungen
• Eine Reihe von Anweisungen kann in einem Block zusammengefasst
werden
{
Anweisung1;
Anweisung2;
}
•
Im Prinzip erlaubt die Blockanweisung eine Zusammenfassung von vielen
Anweisungen zu einer einzigen geblockten (komplexen) Einzelanweisung.
• Die leere Anweisung
• ;
ist die einfachste Anweisung und hat auf das laufende Programm keinerlei Effekt
Anweisungen
• Variablendeklaration
• Syntax:
Typname VariablenName;
Typname VariablenName = Initialwert;
•
die Deklaration einer lokalen Variable gilt in Java als eine Anweisung. Sie
darf überall erfolgen, wo auch eine andere Anweisung stehen dürfte.
class Point
Klassenname
{
Definition
int x;
Instanzvariablen
der
int y;
Klasse
Konstruktor mit Parametern x
Point (int x, int y)
und y
Block
{
this.x = x;
Block
Zuweisung der Parameter
this.y = y;
}
}
this Referenz auf das aktuelle Objekt.
Adressiert somit die Objektattribute
(Instanzvariable)
Anweisungen
• Ausdrucksanweisungen
• Syntax
Ausdruck;
•
Ausdruckanweisungen dienen dazu, Ausdrücke in einem Anweisungskontext
auszuführen. Sie werden erzeugt, indem man an den Ausdruck ein
Semikolon anhängt.
Ausdrucksanweisungen sind:
Zuweisung
a+=b;
Inkrement oder Dekrement
c++;
Methodenaufruf
System.out.println(„Hello“);
Instanzerzeugung
Auto bmw = new Auto();
Anweisungen
•
Verzweigungen
•
•
erst aufgrund von Verzweigungen ist es möglich komplexe Programme zu erstellen. Die
Verzweigung ist eine der wichtigsten Anweisungen überhaupt, da Entscheidungen
gefällt und verschiedene Codezweige ausgeführt werden können.
In Java existiert die if und if-else sowie die switch Anweisung
Hunger ?
nein
GDP
lernen
ja
Essen
Die if Anweisung
•
Syntax
if(ausdruck) anweisung;
if(ausdruck)
anweisung;
else
anweisung;
•
Zuerst wird der Ausdruck (ausdruck) ausgewertet.
Die Anweisung (anweisung) wird genau dann ausgewertet , wenn der
Ausdruck (ausdruck) true zurückgeliefert hat.
Wird hingegen false zurückgeliefert, so wird nichts gemacht oder wie
in der zweiten Anweisung der else Zweig ausgeführt
79
Dangling Else
•
In fast allen blockorientierten Programmiersprachen können durch die Else
Anweisung Mehrdeutigkeiten entstehen. Dann ist es oft schwer möglich zu
sagen zu welchem if das else gehört :
if (a)
if (b)
dothis ();
else
dothat ();
Zu welchem if gehört nun der else Zweig?
• Der Else Zweig gehört immer zu der innersten Verzweigung (die noch nicht
geschlossen wurde). Hätte man den Code richtig eingerückt, so wäre dies
auch gleich klar ersichtlich:
if (a)
if (b)
dothis
else
dothat
();
();
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Switch- Anweisung
Für eine Mehrfachselektion, d.h. eine Selektion mit mehreren Alternativen
kann die switch-Anweisung verwendet werden:
• Syntax
switch (ausdruck)
{
case constant :
anweisung;
……
break;
case constant :
………
default :
………
}
•
•
Die mit dem Wortsymbol case eingeleiteten Konstanten mit nachfolgendem
Doppelpunkt legen dabei so genannte Einsprungmarken für den
Programmablauf fest.
Zwischen dieses Einsprungsmarken müssen nicht unbedingt Anweisungen
stehen. Außerdem sind auch die Abbruchanweisung (break) sowie die Marke
default und die nachstehenden Anweisungen optional.
82
Switch-Anweisung
• Syntax
switch (ausdruck)
{
case constant :
anweisung;
……
break;
case constant :
………
default :
………
}
•
Es handelt sich im switch Block um eine Folge von Anweisungen, von denen einige als
Einsprungsmarken definiert sind. Es wird zunächst der Ausdruck ausgewertet, dessen
Ergebnistyp byte, short, int oder char (auch enum ist erlaubt) sein muss. Daraufhin
wird der Programmablauf genau an der case-Marke fortgesetzt, die mit der
Auswertung übereinstimmt. Es wird der Code ausgeführt, bis auf eine break
Anweisung gestoßen wird. Die break Anweisung bewirkt, dass die switch Anweisung
verlassen wird.
• Wird keine passende case Konstante gefunden, so wird bei der default Marke (sofern
vorhanden) fortgesetzt.
82
Switch-Anweisung
b = 5;
???
a
b
1
20
2
20
3
20
4
40
5
0
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Schleifen
•
In Java gibt es drei verschiedene Schleifenanweisungen. Diese werden wie
folgt bezeichnet:
• abweisende Schleife (while-Schleife)
• nichtabweisende Schleife (do-while-Schleife)
• Zählschleife (for-Schleife)
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While-Schleife
•
•
Die while Schleife
while (ausdruck)
anweisung;
Zuerst wird der Ausdruck, der vom Typ boolean sein muss ausgewertet. Ist
er true, wird die Anweisung ausgeführt, andernfalls wird mit der ersten
Anweisung hinter der Schleife weitergemacht. Nachdem die
Schleifenanweisung ausgeführt wurde, wird der Ausdruck erneut geprüft usw.
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While-Schleife
•
Die while Schleife
while (ausdruck)
anweisung;
public class Schleife1
{
public static void main(String args[])
{
int i=0;
while (i<10) // Solange i < 10 …
{
i=i+1;
System.out.println("Die Zahl ist: " + i);
}
}
}
85
do-while-Schleife
• Die do-while-Schleife
do
anweisung;
while(ausdruck);
•
•
Die do-while-Schleife arbeitet nichtabweisend. Dies bedeutet, dass sie
zumindest einmal ausgeführt werden muss, denn erst nach dem ersten
Durchlauf wird der Ausdruck geprüft.
Die Schleife wird immer dann beendet, wenn der Ausdruck false ergibt
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do-while-Schleife
• Die do-while Schleife
do
anweisung;
while(ausdruck);
public class Schleife2
{
public static void main(String args[])
{
int i = 11;
do
Wird Schleife durchlaufen ??
{
System.out.println("i = " + i);
} while (i < 10);
}
}
86
for-Schleife
• Die for-Schleife
for (init; test; update)
anweisung;
• Der Kopf der for Schleife besteht aus drei Ausdrücken - jeder ist optional
• Der init Ausdruck wird einmal vor dem Start der Schleife aufgerufen. Dort
werden Initialisierungen durchgeführt. Der init Teil darf aus mehreren
Ausdrücken bestehen, wenn die einzelnen Teilausdrücke durch Kommata
getrennt sind. Fehlt dieser Teil, so wird keine Initialisierung durchgeführt.
• Der init Teil darf auch Variablendeklarationen enthalten (Schleifenzähler)
• Der test Teil bildet den zu testenden Ausdruck. Analog zur while Schleife
wird dieser zu Beginn der Schleife ausgeführt. Ist der Ausdruck true wird in die
Schleife gegangen. Fehlt der Testausdruck wird vom Compiler true eingesetzt.
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for-Schleife
• Die for-Schleife
for (init; test; update)
anweisung;
•
Der update Ausdruck dient dazu, den Schleifenzähler zu verändern. Er wird
nach jedem Schleifendurchlauf ausgewertet. Fehlt dieser Ausdruck, so wird
nichts gemacht.
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for-Schleife
public class LoopSample
{
public static void main (String [] args)
{
for (int i = 0; i < 4; i++) {
for (int j = 0; i < 4; j++) {
System.out.println(“Ergebnis:” + (i+1) * (j+1));
}
}
Was passiert hier ??
}
}
Test-Ausdruck in 2. Schleife
führt zu Endlosschleife!!
Typischer copy-paste bug!!
Korrekt:
for (int j = 0; j < 4; j++)
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for-Schleife
public class LoopSample
{
public static void main (String [] args)
{
int [][] multiTab = new int [4][4];
for (int i = 0; i < 4; i++) {
for (int j = 0; j < 4; j++) {
multiTab[i][j] = (i+1) * (j+1);
}
}
}
}
i
0
1
2
3
j
0,1,2,3
0,1,2,3
0,1,2,3
0,1,2,3
multiTab
1,2,3,4
2,4,6,8
3,6,9,12
4,8,12,16
i/j
0
1
2
3
0
1
2
3
4
1
2
4
6
8
2
3
6
9
12
3
4
8
12
16
88
Die erweiterte for-Schleife
•
Mit Java 5.0 (1.5) wurde die for-Schleife um eine syntaktische
Variante erweitert, die den Umgang mit listenartigen Strukturen
stark erleichtert.
• Diese Variante ist auch als foreach bekannt
for
(formalparameter
anweisung;
: ausdruck)
• Der »formalparameter« ist dabei eine aus Datentyp und Variablenname
bestehende Parameterdeklaration (der Art java.lang.Object obj)
•
»ausdruck« ist eine Instanz oder ein Ausdruck des Typs
java.lang.Iterable oder ein Array.
90
Die erweiterte for-Schleife
•
Wendet man die erweiterte for-Schleife auf Arrays an, so ist
wie folgt vorzugehen:
int[] a = {1,2,3,4,5};
for(int element : a){ //”Für jedes Element aus a …
System.out.println (element);
}
äquivalent zu:
int[] a = {1,2,3,4,5};
for (int i = 0; i < a.length; i++){
System.out.println (a[i]);
}
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Labels, Break & continue
• In Java gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten, die normale Auswertungsreihenfolge in einer Schleife mit den Sprunganweisungen break und
continue zu verändern:
Taucht innerhalb der Schleife ein break auf, wird die Schleife verlassen,
und das Programm wird mit der ersten Anweisung nach der Schleife
fortgesetzt.
Taucht ein continue auf, so springt das Programm an das Ende des
Schleifenrumpfs und beginnt mit der nächsten Iteration.
•
Darüber hinaus gibt es in Java die Möglichkeit Schleifen mit Labels zu versehen.
Zusätzlich zu den Anweisungen break und continue gibt es daher in Java
noch break label; und continue label; - In diesem Fall wird zum definierten
Label gesprungen bzw. zur ersten Anweisung nach dem definierten Label.
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Break & continue
Beispiel
gelabeltes
break:
loop1: for (int i=0; i<100; ++i) {
for (int j=0; j<100; ++j) {
if (A[i][j] > 42) {
break;
}
if (A[i][j] == 0) {
break loop1;
}
}
}
loop1: for (int i=0; i<100; ++i) {
Beispiel
for (int j=0; j<100; ++j) {
gelabeltes
if (A[i][j] > 42) {
continue:
continue loop1;
}
if (A[i][j] == 0) {
continue;
}
}
}
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assert - Anweisung
•
•
•
•
Die assert Anweisung
assert ausdruck1
[
: ausdruck2
];
Diese Anweisung dient dazu, an einer bestimmten Stelle im Programm
einen logischen Ausdruck (ausdruck1) zu platzieren, von dem der
Programmierer annimmt, dass er stets wahr ist. In diesem Fall fährt das
Programm mit der nächsten Anweisung fort, andernfalls wird eine
Ausnahme des Typs AssertionException ausgelöst (bzw. der
optionale Ausdruck 2 als Fehlermeldung ausgegeben)
Ein solcher Ausdruck wird auch als Invariante bezeichnet, denn er bleibt
unverändert true, solange das Programm korrekt funktioniert.
Eine assert Anweisung erlaubt den Zustand eines Programmes zu
überprüfen und sicherzustellen, dass die prinzipielle Forderung für
einen korrekten Programmablauf eingehalten wird.
BEACHTE: Assertions sind in JAVA standardmässig deaktiviert.
Aktiviertung durch Parameter –ea zB: Java –ea HelloWorld
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assert - Anweisung
•
Die assert Anweisung
assert ausdruck1
[
: ausdruck2
];
• Beispiel:
int[] a = {1,2,3,4,10};
for(int element : a){ //”Für jedes Element aus a …
assert (el<=5) : ”Zahl muss kleiner oder gleich 5 sein!!”;
System.out.println (element);
}
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assert - Anweisung
• Ein assert kann natürlich auch mit einem if simuliert werden. Assert hat
jedoch folgende Vorteile
Code ist kürzer
es ist sofort zu erkennen, dass es sich um einen Korrektheitscheck und
nicht um ein logisches Programmkonstrukt handelt
Assertions können zur Laufzeit wahlweise an als auch ausgeschaltet
werden