Informatik 1 ( ) D-MAVT F2010. Kontrollanweisungen 1, ASCII. Yves Brise Übungsstunde 3

Transkript

1 Informatik 1 ( ) D-MAVT F2010 Kontrollanweisungen 1, ASCII

2 Inhalt Ziele: Prüfungsaufgabe Festigung & Repetition Kontrollstrukturen Bemerkung zu Übungsabgabe: Wenn möglich die Zeilenlänge in Dateien auf 80 beschränken. Lässt sich besser drucken.

3 Prüfungsaufgabe Deklarieren sie a, b und c so, dass die nachfolgenden Anweisungen fehlerfrei kompilieren und nicht implizit konvertiert wird. i) a = 5; b = a < 3; c = 4 ; ii) a = b char(c-5) == b ; Lösung: i) int a; bool b; char c; ii) bool a, b; int c;

4 Deklarieren vs Definieren Deklaration Wir sagen dem Compiler, wie ein Objekt heisst. Es wird kein Speicher reserviert. Z.B. Variablendeklaration, Funktionsdeklaration, Klassendeklaration. int a; int my_function(double p); class my_agent; Definition Wir sagen dem Compiler, wie ein Objekt heisst, aber auch wie es implementiert ist (resp. was für einen Wert es hat). int a = 1; int my_function(double p) {...} class my_agent {...};

5 Typ, Wert und Effekt int a; a = 3; Die Zweite Anweisung hat den Typ int, den Wert 3 und den Effekt, dass der Variable a 3 zugewiesen wird. Typ int, Wert 2 und die Effekte, dass a neu den Wert 2 und b neu den Wert 1 hat. int a(1), b(0); a += ++b; std::cout << Hallo ; Typ std::ostream&, Wert ist eine Adresse, Effekt ist, dass Hallo auf den Ausgabestrom geschrieben wird. Typ int, Wert vermutlich 0, Effekt ist, dass die main Funktion ausgeführt wird... main();

6 Schnellübung Diskutieren Sie Typ, Wert und Effekt der folgenden Anweisungen. int a(0), b(1); a) (a=5)*(b=7); b) a=(b=5); c) (a=b)=5; d) (a*3)=(b*5); e) (a=b)*(b=5); Lösung: Der Typ ist immer int. a) Wert 35 als rvalue, Effekt: a wird 5 und b wird 7 zugewiesen. b) Wert 5 als lvalue, Effekt: a und b wird beiden 5 zugewiesen. c) Wert 5 als lvalue, Effekt: a wird 5 zugewiesen. d) ungültig, da a*3 ein lvalue ist. e) undefiniert.

7 Sequenzen von + und - Gruppierungsregel Wenn mehrere + oder - Zeichen aufeinander folgen, dann werden sie von links nach rechts zu Paaren zusammengefasst. Unter Umständen bleibt dann ganz rechts ein Zeichen übrig. Bsp. ok a+++b; a++b; ---a; a+(+(+b)), a+(++b), (a++)+b a+(+b), (a++)b -(-(-a), -(--a), --(-a) nok

8 Schrittweise Auswertung Nicht nur das Endresultat zählt, sondern auch die Zwischenschritte! Vgl. short-circuit evaluation (auch unter dem Begriff lazy evaluation subsumiert). Bsp:!(9 % 2) 9 % 3!(1) 9 % 3!true 9 % 3 false 9 % 3 false 0 Solange wir nicht wissen, was auf der linken Seite steht, rühren wir die rechte Seite nicht an. In Schritt 3 finden wir, dass die linke Seite false ist. Das heisst kein Kurzschluss. Alternativ: false false false true 9 % 3 true Kurzschluss!

9 ASCII

10 Rechnen mit ASCII Der Typ char ist nichts anderes als eine ganze Zahl mit kleinerem Wertebereich als int. char c = A ; for (int i = 0; i < 26; ++i) { std::cout << static_cast<char>(c + i); } Anderes Beispiel: Konvertieren zu Ziffern char c = 9 ; int a = c - 0 ; std::cout << a << has ASCII code << static_cast<int>(c);

11 Konstanten 1. Möglichkeit #define PI Vorteil: Braucht keinen Speicher. Wird vom Präprozessor erledigt. Einfache Textersetzung. Nachteil: Berücksichtigt keine Gültigkeitsbereiche und bei komplizierteren Definitionen (Makros) kann es zu unerwünschten Nebeneffekten kommen (Vgl. Beispiel max aus der Vorlesung).

12 Konstanten 2. Möglichkeit const double pi = ; Nachteil: Braucht Speicher Vorteil: Respektiert Gültigkeitsbereiche, d.h. keine Ersetzung an unerwünschten Stellen. Bessere Diagnostik, bei Fehlersuche. const int NUMBER = -42; int main() { int x = -NUMBER; } #define NUMBER -42 int main() { int x = -NUMBER; } Fehler

13 Konstanten Const Richtline Immer wenn man eine Variable definiert, sollte man sich fragen, ob der Wert verändert werden soll. Falls nein, dann ist ein const zu setzen.

14 if-then-else Anweisung if (condition) {... } else {... } Bei einer einzlenen Anweisung kann der Block weggelassen werden. Meine Empfehlung: Klammern IMMER setzen. Vorteile: Lesbarkeit, Robustheit Kurzform... Praktisch für Einzeiler. condition? expr1 : expr2 std::cout << (a>0? Pos : Neg );

15 Lösen quadratischer Gleichungen Aufgabe: Schreiben Sie ein Programm, welches drei Zahlen a, b und c einliest und anschliessend die reellen Lösungen der quadratischen Gleichung berechnet. Zur Erinnerung: x 1,2 = b ± b 2 4ac 2a ax 2 + bx + c =0 Ausgabe: Es gibt k Lösungen, wobei k=0,1,2, gefolgt von den Lösungen. Oder Es gibt unendlich viele Lösungen. Hilfestellung: Überprüfen Sie zuerst, ob a Null ist. Falls nicht, dann überprüfen Sie, ob b 2 4ac Null oder negativ ist. Wurzelziehen mit std::sqrt(double)

16 Lösen quadratischer Gleichungen double s1(0.0), s2(0.0); int n(0); if (a == 0.0) // linear case: bx + c = 0 if (b == 0.0) // trivial case: c = 0 if (c == 0.0) n = -1; // => infinitely many solutions else n = 0; // => no solution else { // bx + c = 0, b!= 0 => one solution s1 = -c/b; n = 1; } else { double d = b*b-4.0*a*c; if (d == 0.0) { // ax^2 + bx + c = 0, a!= 0, d==0 => one solution s1 = -b / (2.0*a); n = 1; } else { // ax^2 + bx + c = 0, a!= 0, d!=0 => two solutions s1 = (-b + std::sqrt(d)) / (2.0*a); s2 = (-b - std::sqrt(d)) / (2.0*a); n = 2; } } Siehe Datei solve_quad_eq.cpp. Lösung dort ist noch ein wenig ausgereifter als die nebenstehende. Es werden Funktionen und der Typ complex<double> aus dem Namensraum std verwendet. Lösung hier noch unvollständig für reelle Zahlen. Es wird nicht geprüft, ob d<0.

17 switch Anweisung switch (expr) { case <val1>:... break; case <val2>:... break; default:... } Anhand der Auswertung von expr wird entschieden, wohin gesprungen wird. Von der Sprungstelle geht die Auswertung einfach sequentiell weiter, d.h. die cases werden ignoriert. Die Anweisung break beendet die Ausführung des switch. Kann man auch bei do, for und while gebrauchen.

18 Ziffern extrahieren In Aufgabe 5 müssen Sie die Ziffern einer ganzen Zahl extrahieren. Im Allgemeinen: int a(...); // Positive ganze Zahl kleiner als 2^31 int digits[10]; // Feld (Array) für die Ziffern int b(10); // Basis des Zahlensystems for (int i = 0; a > 0; ++i) { } digits[i] = a % b; // letzte Stelle extrahieren a /= b; // letzte Stelle wegschmeissen Am Ende stehen die Ziffern in digits[0], digits[1],..., geordnet von der am wenigsten signifikanten zur am meisten signifikanten.

19 Ziffern extrahieren Im Speziellen für Aufgabe 5. Wir wissen, dass wir nur Zahlen kleiner 100 betrachten, d.h. maximal 2 Stellen. int a(...); // Positive ganze Zahl kleiner als 100 int einer(0), zehner(0); einer = a % 10; zehner = a / 10; Genau das selbe Prinzip, aber für eine fixe Anzahl von Stellen.

20 Tipps zu Serie 3 Aufgaben 1, 2: Machen Sie schrittweise Auswertung. Aufgaben 3: Erstens: 5 ist kein echter Teiler von 5. Zweitens: Die Bibliothek cmath enthält eine Funktion abs, um den Absolutwert zu berechnen. Aufgaben 4: Sehr ähnlich wie das Lösen quadratischer Gleichungen Determinanten ausrechnen und Fälle unterscheiden. Aufgaben 5: Siehe Tipps auf dem Übungsblatt und das Extrahieren der Ziffern, das wir heute gesehen haben. Was nicht erwähnt ist, sind negative Zahlen. Überlegen Sie sich, was Sie in diesem Fall tun wollen.