Einfache Bedingte Ausführung

Transkript

1 Kontrollstrukturen Bisher Programme mit Funktionen als einfache Folge von Befehlen Ablauf von Programmen darüber hinaus steuerbar über Bedingte Ausführung: Ausführung von Programmteilen (Befehlen oder Programmblöcken) nur wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist Selektion, Verzweigung Programmschleifen: mehrfache Wiederholung von Programmteilen so lange oder bis eine bestimmte Bedingung erfüllt bzw. nicht mehr erfüllt ist Iteration, Schleife

2 Einfache Bedingte Ausführung if-anweisung gefolgt von Bedingung als Einführung für einen einzelnen Befehl oder einen Programmblock if <Bedingung> <Befehlssequenz>; Bedingung kann über logische Operatoren verknüpft werden und evaluiert entsprech zu 0 (FALSE) oder andernfalls TRUE ( logische Operatoren) Ausführung entsprech Ergebnis: TRUE: Ausführung des von if eingeleiteten Befehls oder Programmblocks FALSE: Programmteil der zum if-block gehört wird nicht ausgeführt und Ausführung danach fortgesetzt

3 Beispiel: Bedingte Ausführung /1 x = input( x = ); if (x>=0) fprintf( Zahl ist positiv oder gleich 0. \n ); if (x==42) fprintf( Die Zahl ist 42. \n ); fprintf( Das ist hexadezimal %s. \n, dec2hex(x));

4 Klammerung von Bedingungen Klammerung der logischen Bedingung in MATLAB nicht notwig x = input( x = ); if x>=0 fprintf( Zahl ist positiv oder gleich 0. \n ); if x==42 fprintf( Die Zahl ist 42. \n ); fprintf( Das ist hexadezimal %s. \n, dec2hex(x)); Empfohlen für komplexere Bedingungen

5 Darstellung von Programmabläufen Zum Entwurf und zur Illustration von Algorithmen verschiedene formale und informale Beschreibungsmittel: Pseudocode: informale, textuelle Darstellung des Algorithmus zum Teil mit Mitteln der natürlichen Sprache Struktogramme: formale Darstellung von Programmabläufen als Blockdiagramm Programmablaufpläne (PAP): Beschreibung des Programmablaufs durch spezielle Notation für generische Anweisungsklassen

6 Einfache Bedingte Ausführung: Pseudocode Program Zahlentest Input: - Output: - begin Eingabe von x if x ist größer als 0 Ausgabe Zahl ist positiv oder gleich 0. if if x ist 42 Ausgabe Die Zahl ist 42. Ausgabe der Zahl als Hexdadezimalzahl if

7 Einfache Bedingte Ausführung: Struktogramm START Test42 Eingabe: x x >=0? ja Ausgabe Text % x = 42? ja Ausgabe Text Ausgabe Hex STOP % nein nein

8 Einfache Bedingte Ausführung: PAP START Eingabe: x x >= 0? ja nein Ausgabe Text x = 42? ja nein Ausgabe Text Ausgabe Hex STOP

9 Bedingte Ausführung mit Alternative Erweiterter Syntax der if-anweisung um else-klausel: Ausführung eines alternativen Programmteils, falls Bedingung nicht erfüllt if <Bedingung> <Befehl oder Programmblock> else <Befehl oder Programmblock>; In Abhängigkeit von der Bedingung wird nur ein Zweig der Anweisung ausgeführt (Verzweigung)

10 Beispiel: Bedingte Ausführung mit Alternative x = input( x = ); if (x>=0) w = sqrt(x); fprintf( Wurzel ist %f \n,w); else fprintf( Wurzelberechnung unmöglich! \n );

11 Bedingte Ausführung mit Alternative: PAP START Eingabe: x x >= 0? ja nein w := sqrt(x) Ausgabe Text Ausgabe w STOP

12 Schachtelung von if-anweisungen Verzweigungen können beliebig geschachtelt werden if (alter >= 0) if (alter < 120) disp( Alter korrekt! ); Können durch Zusammenfassen der Bedingungen oft vereinfacht werden: Sequenz von if-bedingungen entspricht logischer Konjunktion if (alter >= 0 && alter < 120) disp( Alter korrekt! ); Aber nicht immer:

13 Schachtelung von if-anweisungen /2 Schachtelung erlaubt separate Behandlung der logischen Alternativen im else-zweig if (alter >= 0) if (alter < 120) disp( Alter korrekt... ); else disp( Alter zu hoch! ); else disp( Alter zu gering! ;

14 Sequenz von if/elseif-anweisungen Sequenz von if/elseif-anweisungen erlaubt Mehrfachverzweigung alter = input( Alter = ); if (alter < 1) disp( Baby. ); elseif (alter < 4) disp( Kleinkind. ); elseif (alter < 6) disp( Vorschulkind. ); elseif (alter < 18) disp( Schulkind. ); else disp( Führerschein. );

15 Mehrfachverzweigung mit switch switch-steueranweisung und case-sprungmarken setzen einfache Sprungtabelle um switch <Variable> case <Wert(e)> <Befehlssequenz>; case <Wert(e)> <Befehlssequenz>;... otherwise <Befehlssequenz>; case-marken sind Sprungmarken, zu deren Programmblock in Abhängigkeit vom Wert von <Variable> gesprungen wird Falls kein Wert in der Liste, wird zur optionalen otherwise-marke gesprungen

16 Beispiel: Mehrfachverzweigung mit switch radius = input( Radius des Kreises = ); disp( 1) Berechnung des Durchmessers ); disp( 2) Berechnung des Umfangs ); disp( 3) Berechnung der Fläche ); auswahl = input( Auswahl: ); switch auswahl case 1 durchmesser = 2*radius; fprintf( Durchmesser ist: %f \n, durchmesser); case 2 umfang = 2*radius*pi; fprintf( Umfang ist: %f \n, umfang); case 3 flaeche = radius*radius*pi; fprintf( Fläche ist: %f \n, flaeche); otherwise fprintf( Keine Berechnung durchgeführt. \n );

17 Beispiel: Zusammenfassung von switch-zeigen Ein Zweig kann auch für mehrere Werte verwet werden x = input( x = ); switch x case 1... case {2, 3, 4 }... case 5...

18 Programmschleifen Auch Iteration oder Zyklen: Wiederholung von Programmteilen (Blöcken oder einzelnen Befehlen) entsprech bestimmten Bedingungen for-schleife: Zählschleife zum Durchlaufen von Wertebereichen für eine Variable while-schleife: Schleife mit beliebiger Bedingung für Wiederholung, die vor dem Programmteil ausgewertet wird

19 for-schleife Zählschleife for <laufvariable> = <wertebereich> <Befehlssequenz> Laufvariable nimmt in jeder Iteration einen Wert aus dem Wertebereich an Wertebereich kann definiert werden als for <laufvariable> = <startwert>:<wert>... wobei erster Wert in jedem Schritt um 1 erhöht wird Variable Schrittweite möglich über for <laufvariable> = <startwert>:<schrittwert>:<wert>... Auch Wertbereichdefinition durch Vektor- oder Matrixwerte Variable möglich

20 Beispiel: for-schleife m = input( Maximalwert = ); s = 0; for i=1:m s = s + i; fprintf( Summe der natuerlichen Zahlen bis %f ist%f \n,m,s); for-schleifen auf Feldern oder Wertefolgen können oft durch MATLAB-Funktionen auf Feldern ersetzt werden: x = 1:m; fprintf( Summe bis %f ist%f \n,m,sum(x));

21 while-schleife Kopfgesteuerte Schleife while <Bedingung> <Befehlssequenz> Bedingung wird jeweils vor Ausführung des folgen Befehls/Programmblocks ausgewertet Abweise Schleife: wird die Bedingung vor der ersten Ausführung nicht erfüllt, wird der Schleifentext gar nicht ausgeführt

22 while-schleife: PAP Bedingung ja nein Anweisungen

23 Steueranweisung in Schleifen Spezielle Steueranweisung zur Kontrolle des Schleifenablaufs break: Abbruch der Schleifenausführung, Programm wird nach dem Schleifentext fortgesetzt (entsprech schon bei Mehrfachverzweigung mit switch verwet) continue: Abbruch des aktuellen Schleifurchlaufs, d.h. Code bis zum Ende des Schleifenblocks wird ignoriert, und mit dem nächsten Iterationsschritt (Anfang der Schleife) fortgesetzt

24 Schleifen mit break und continue function zahlenraten zahl = floor(rand()*100 +1); versuche = 7; while (versuche > 0) raten = input( Raten Sie eine Zahl zwischen 1 und 100: ); if raten < 1 raten > 100 disp( Zahl außerhalb des Bereichs. ); continue; versuche = versuche-1; if raten == zahl disp( Richtig geraten! ); break; elseif raten > zahl disp( Gesuchte Zahl ist kleiner. ); else disp( Gesuchte Zahl ist größer. );

25 Zusammenfassung: Kontrollstrukturen Bedingte Ausführung if: einfache bedingte Ausführung if else: mit Alternative Schachtelung und Sequenz von Verzweigungen switch-case: Sprungtabelle für Mehrfachverzweigung Schleifen for: Zählschleife while: kopfgesteuerte Schleife Steuerung mit break und continue