Modellierung und Programmierung 1

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1 Modellierung und Programmierung 1 Prof. Dr. Sonja Prohaska Computational EvoDevo Group Institut für Informatik Universität Leipzig 4. November 2015

2 Administratives Zur Abgabe von Übungsaufgaben Nein, wir bewerten keine Lösungen die per , oder auf Papier bei uns eingehen (weder vor noch nach der Abgabe-Deadline) Entwurf vs. Abgabe Entwürfe werden für die Serie 1 ausnahmsweise gewertet (wegen uneindeutigen Aussagen aus unterschiedlichen Quellen) ab Serie 2 gibt es für Entwürfe keine Punkte Die Abgabe ist am Ende mit dem Abgabe-Button zu bestätigen! Dateiformat zip-archive: *.zip (nicht *.bzip2, nicht *.tar,...) zip myzip.zip quellcode.java aufgabe[n].pdf... falsche Dateiformate bringt Punkteabzug! Quellcode ist immer als *.java abzugeben Programme vor der Abgabe testen (compilieren und ausführen), sie müssen lauffähig sein!

3 Variablen Eine Variable ist ein reservierte Adresse im Speicher. Sie hat einen Namen, einen Typ und (gegebenenfalls) einen Wert (value). 1. Deklarieren Zuordnung von Namen und Typ (ohne Wert) im Computer: der nötige Speicherplatz wird reserviert Beispiel: int mynumber; // no value assigned 2. Initialisieren float zahl1, zahl2; // no values assigned Wertzuweisung im Computer: Wert eintragen in den reservierten Speicher Beispiel: mynumber = 17; Vor der ersten Verwendung einer Variable ist eine Deklaration erforderlich. Vor der ersten Verwendung einer Variable ist eine Initialisierung ratsam.

4 Variablen Best Practice: Variablen gleichzeitig deklarieren und initialisieren. Nur eine Variable/Anweisung pro Zeile. 3. Deklarieren & Initialisieren gleichzeitig Beispiel: float zahl1 = 7.5; float zahl2 = , zahl3 = ; negatives Beispiel: int x = y = 13; ERROR Lösung: y vorher deklarieren Übung: DeclareAndInitialize.java

5 Assosiation (Wertzuweisung) Operator: = Syntax: [variable] = [expression] Einer bereits deklarierten Variable wird ein Wert zugewiesen, d.h. ein Wert wird mit einer Variable assoziiert. (Assoziativität: ). x = 4; assoziiere 4 (eine Konstante) mit der Variable x x = b; assoziiere den Wert der Variable b mit der Variable x x = y = 4; assoziiere 4 mit der Variable y, dann assoziiere den Wert der Variable y (welcher 4 ist) mit der Variable x

6 Assosiation (Wertzuweisung) Arithmetik Operator: add Syntax: [expression] add [expression] wobei add ein beliebiger rechnerischer Operand aus {+,-,*,/,%} (und den Bittausdrücken) ist. ( + Addition, - Subtraktion, * Multiplikation, / Division, % Modulo) Beispiele: x + 4 (x + 4 * ( 7-3 ) - 6) (x + 4 * 4-6) (x ) (x + 10) 1. (Klammern von innen nach aussen) (7-3) berechnen 2. (Punktrechnung) (4 * 4) berechnen 3. (Strichrechnung) (16-6) berechnen (Wie bereits aus der Schulmathematik bekannt.)

7 Assosiation (Wertzuweisung) spezial Operator: add= Syntax: [variable] add= [expression] wobei add ein beliebiger rechnerischer Operand aus {+,-,*,/,%} (und den Bittausdrücken) ist x += 4 äquivalent zu x = x + 4 oder x = ( x + 4 ) oder x = 4; a = x + 4; x = a; 1. (*rechnung) x + 4 berechnen 2. (Zuweisung) Wert aus 1. mit Variable x assoziieren Beispiele: int x, y, z; x = y = 6; x += y + ( z = 1 ); result: z = 1; y = 6; x = 13; x = y = 6; x /= y - 4 / ( -1 + (z = 2)); result: z = 2; y = 6; x = 3;

8 Prefix-In- und Dekrementierung Prefix-Inkrement-Operator ++ (Syntax: ++[variable] ) Zu einer bereits deklarierten Variable wird der Wert 1 addiert (zu Anfang der Anweisung). Prefix-Dekrement-Operator -- (Syntax: --[variable] ) Von einer bereits deklarierten Variable wird der Wert 1 subtrahiert (zu Anfang der Anweisung). ++x; äquivalent zu x += 1 oder x = x x; äquivalent zu x -= 1 oder x = x - 1 Beispiel: int x = 5; y = 6; z = 3 x *= ++y - --z; 1. (Inkrement und Dekrement) ++y 7; --z 2 2. (Strichrechnung) x *= (7-2) 3. (Wertzuweisung: a) Multiplikation) x = x * 5 4. (Wertzuweisung: b) Zuweisung) x = 25

9 Postfix-In- und Dekrementierung Postfix-Inkrement-Operator ++ (Syntax: [variable]++ ) Zu einer bereits deklarierten Variable wird der Wert 1 addiert (zum Ende der Anweisung). Profix-Dekrement-Operator -- (Syntax: [variable]-- ) Von einer bereits deklarierten Variable wird der Wert 1 subtrahiert (zum Ende der Anweisung). Beispiel: int x = 5; y = 6; z = 3 x *= y++ - z--; 1. (Strichrechnung) x *= (6-3) 2. (Wertzuweisung: a) Multiplikation) x = x * 3 3. (Wertzuweisung: b) Zuweisung) x = 15 (Inkrement und Dekrement) ++y 7; --z 2 Klammern um Postfix-In-/Dekremetieranweisungen ändern dieses Verhalten NICHT.

10 Vergleiche und boolsche Logik Vergleichsoperatoren: {==,!=, <, <=, >, >=} Syntax: ([expression] equ [expression]) (Richtung: ) Ein Vergleich zweier Zahlenwerte liefert wahr oder falsch und damit einen boolschen Wert (vom Datentyp boolean). int x = 2; boolean bool; bool = x == 2; ( gleich ) bool = true; bool = x!= 2; ( nicht gleich ) bool = false; bool = x < 2; ( strikt kleiner ) bool = false; bool = x <= 2; ( kleiner gleich ) bool = true; bool = x > 2; ( strikt größer ) bool = false; bool = x >= 2; ( größer gleich ) bool = true;

11 Vergleiche und boolsche Logik Boolsche Operatoren: { &,, ^,!} Syntax: ( [expression] and [expression] ) (Richtung: ) wobei add einer der boolschen Operatoren and (&), or ( ) oder xor (ˆ) ist. Syntax: (![expression] ) negiert die Aussage von [expression], d.h.!true = false und!false = true; Beide Ausdrücke (links und rechts) werden ausgewertet und dann verküpft. left boolean operator right boolean result true & true true true & false false false & true false false & false false true true true true false true false true true false false false Beispiel: int x = 0; ((x == 0) & (1/x < 1)) true & DIVISION BY ZERO Exception Beispiel: int x = 0; y = 0; ((x == 0) (++y >= 1)) true true true y wird jedenfalls inkrementiert

12 Vergleiche und boolsche Logik Boolsche Operatoren: { &&, } Syntax: ([expression] and [expression]) (Richtung: ) wobei add einer der boolschen Operatoren and (&&) oder or ( ) ist. Der linke Ausdruck wird immer ausgewertet. Der rechne nur wenn die logische Operation noch nicht zu einem eindeutigen Ergebnis führt! left boolean operator right boolean result true && true true true && false false false && NOT EVALUATED false true NOT EVALUATED true false true true false false false Beispiel: int x = 0; ((x!= 0) && (1/x < 1)) (false && NOT EVALUATED) false So können wir die Division durch Null vermeiden. Beispiel: int x = 0; y = 0; ((x == 0) (++y >= 1)) (true NOT EVALUATED) true y wird nur inkrementiert wenn x!= 0

13 Bitausdrücke und Bitoperationen erstmal nicht

14 Bedingte Ausdrücke Conditional Operator:? : Syntax: ([condition]?[expression1]:[expression2];) wenn [condition] dann [expression1] sonst [expression2] max = ( x > y )? x : y; ist äquivalent zu

15 Rangfolge der Operatoren (Operator Precedence) Postfix-Inkrement-Operatoren ( ++ und ) sind Level 1. Prefix-Inkrement-Operatoren ( ++ und ) sind Level 2.

16 nur für genau eine Anweisung Auswahlanweisung if statement Syntax: if ( [condition] ){ [statements] } oder if ( [condition] ) [statement]; good practice ohne Klammern...

17 Auswahlanweisung if-else statement Syntax: if ( [condition] ){ [statements1] } else { [statements2] } good practice Einer von zwei unterschiedlichen Anweisungdblöcken (statement1, statement2) wird in Abhängingkeit von der Bedingung (condition) ausgeführt.

18 Verschachtelte Auswahlanweisungen (nested if-else statements) sequenzielle if-abfragen Wieviele Vergleiche werden ausgeführt, wenn das Programm mit den Zahlen 1, 2, 3 und 4 aufgerufen wird?

19 Verschachtelte Auswahlanweisungen (nested if-else statements) verschachtelte if-abfragen Wieviele Vergleiche werden ausgeführt, wenn das Programm mit den Zahlen 1, 2, 3 und 4 aufgerufen wird?

20 Auswahlanweisung switch-case statement Syntax: expression equals value1? do value1 action expression equals value2? do value1 action expression equals value3? do value1 action wobei case den Werte des Ausdrucks (expression) und die entsprechende Konstante (constant1, constant2,...) auf Gleichheit überprüft. do default action

21 Auswahlanweisung switch-case statement Beispiel: expression equals value1? do value1 action expression equals value2? do value1 action expression equals value3? do value1 action do default action

22 Schleifenanweisung while loop Syntax: while ([condition]) { [statements] } condition is true? no yes execute loop statements Wichtig! verändern des Schleifenindex im while-block. next statement

23 Schleifenanweisung do-while loop Syntax: do { [statements] } while ([condition]); execute loop statements yes condition is true? no Wichtig! verändern des Schleifenindex im do-block. next statement

24 Schleifenanweisung (numerical) for loop Syntax: for ([expression1];[expression2];[expression3]) { [statements] } [expression1]: Schleifenindex deklarieren und initialisieren [expression2]: Limit für den Schleifenindex festlegen [expression3]: Schrittweite und Richtung festlegen initialize loop index index condition is true? no yes execute loop statements increment loop index Inkrementieren des Schleifenindex wird next statement