Wiederholungen / Schleifen

Transkript

1 Wiederholungen / Schleifen Repetitive Ausführung von Instruktionen InE1 M. Thaler, tham@zhaw.ch Office TG

2 Um was geht es? Beispiel Quadratzahlen von 1000 bis 1009 berechnen Naiver Ansatz printf("quadrat von %d ist %d\n", 1000, 1000*1000); printf("quadrat von %d ist %d\n", 1001, 1001*1001);... printf("quadrat von %d ist %d\n", 1009, 1009*1009); Schlechter Ansatz int zahl = 1000; wiederhole: printf("quadrat von %d ist %d\n", zahl, zahl*zahl); zahl = zahl + 1; if (zahl <= 9) { goto wiederhole; 2

3 Um was geht es? Schlechte Lösung: goto mit goto zu Marke springen schlecht lesbarer Code kaum Abstraktion gegenüber Assemblercode neuere Sprachen wie Java kein goto Verwendung von goto "verboten" Sprachkonstrukte ersetzen goto schon behandelt: if neu Iteration: while, for, etc. 3

4 Lernziele Sie können die verschiedenen Schleifentypen aufzählen, diskutieren und sinnvoll einsetzen Programme mit Schleifen entwerfen und implementieren EBNF und Syntaxdiagramme der Schleifenkonstrukte in C interpretieren 4

5 Inhalt Einführung Wiederholungen while do... while for break, continue Wahl des Schleifentyps Zusammenfassung 5

6 Leseempfehlung Kapitel 6.2, Schleifen Wikibooks, C Programmierung WEB-Page / OLAT oder 6

8 Hilfswerkzeug: Inkrement und Dekrement Zählen oft Zahl um 1 erhöhen/vermindern Inkrement / Dekrement zahl = zahl + 1; zahl += 1; Operatoren in C: ++ bzw. -- Postfix Notation: zahl++ Wert der Zahl Zahl erhöhen Präfix Notation: ++zahl Zahl erhöhen Wert der Zahl w = zahl++; // w = zahl -> zahl = zahl+1 w = ++zahl; // zahl = zahl+1 -> w = zahl w = zahl--; // w = zahl -> zahl = zahl-1 w = --zahl; // zahl = zahl-1 -> w = zahl 8

9 ... Inkrement und Dekrement Tipp Inkrement und Dekrement führen zu Fehlern nicht in Ausdrücken verwenden, z.b.: 3 * wert++ - wert-- in Ordnung - in for-schleifen - als einzelne Anweisung sonst wert += 1; 9

11 Wiederholungen mit while Beispiel Summe positiver Zahlen (Zahlen > 0) berechen und ausgeben Anzahl unbekannt, Abbruch wenn 0 eingegeben Lösung: Schleife mit while Anweisung int summe = 0, zahl; scanf("%d", &zahl); while (zahl > 0) { summe += zahl; scanf("%d", &zahl); printf("summe der Zahlen: %d\n", summe); 11

12 ... Wiederholungen mit while Iteration: while Schleife Schleife mit Vorabprüfung while (Bedingung) { Block; Block solange wiederholt wie Bedingung gilt Bedingung bei Eintritt nicht erfüllt Block nie ausgeführt Bed.? Block yes no while Bedingung Block 12

13 ... Wiederholungen mit while Achtung sind Variablen für Test und im Schleifenblock richtig initialisiert? ist sichergestellt, dass Schleife die Abbruchbedingung erreicht? int summe = 0, zahl; scanf("%d", &zahl); while (zahl > 0) { summe += zahl; scanf("%d", &zahl); printf("summe der Zahlen: %d\n", summe); 13

14 Syntaxdiagramm und EBNF while while-anweisung: while ( Ausdruck ) Anweisung while-anweisung ::= "while" "(" Ausdruck ")" Anweisung Anweisung ::= Verbundanweisung while-anweisung return Anweisung... Verbundanweisung ::== "{" Vereinbarungsliste Anweisungsliste "" 14

15 Programmierstil while Schleife Programmierstil konsequentes Einrücken möglichst gut lesbarer Code #include <stdio.h> int main(void) { int done = 0; while (!done) { printf("processing...\n"); if (...) { done = 1; return 0; #include <stdio.h> int main(void) { int done = 0; while (!done) { printf("processing...\n"); if (...) { done = 1; return 0; 15

16 ... Wiederholungen mit while Aufgaben Was wird ausgegeben? #include <stdio.h> int main(void) { int i = 1; while (i < 100) { printf("%d\n", i) i = i * 2; return 0; Was macht das Programm? #include <stdio.h> int main(void) { int i = 1; while (1) { i = i + 1; printf("*") printf("\n"); return 0; 16

17 Wiederholungen mit do..while Beispiel von vorher int summe = 0, zahl; scanf("%d", &zahl); while (zahl > 0) { summe += zahl; scanf("%d", &zahl); printf("summe der Zahlen: %d\n", summe); int summe = 0, zahl = 0; Mit do..while do { summe += zahl; scanf("%d", &zahl); while (zahl > 0); printf("summe der Zahlen: %d\n", summe); 17

18 ... Wiederholungen mit do..while do..while Schleife Schleife mit Endprüfung do { Block; while ( Bedingung ); Block mindestens einmal durchgeführt Block solange wiederholt wie Bedingung gilt yes Block Bed.? no Block while Bedingung 18

19 ... Wiederholungen mit do..while Aufgaben Programm schreiben, das - würfelt bis eine 6 resultiert - pro Wurf die Zahl und Anzahl Würfe ausgeben Hinweis - Funktion rand() gibt Zufallszahl aus, stdlib.h muss eingebunden werden #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(void) { int count = 0, wurf;... // hier Ihr Code return 0; 19

20 Wiederholungen mit for Sie erinnern sich Quadratzahlen von 1000 bis 1009 berechnen Was fällt auf? Start- und Endwert ist gegeben feste Anzahl Wiederholungen Lösung mit for Schleife #include <stdio.h> int main(void) { int i; for (i = 1000; i <= 1009; i++) { printf("quadrat von %d ist %d\n", 1000, 1000*1000); return 0; 20

21 ... Wiederholungen mit for for Schleife for (Initialisierung; Bedingung; Aufdatierung) { Block; i.d.r. feste Anzahl Wiederholungen, oft N mal Block ausführen Initialisierung Bed.? Block yes no for i = n to m Block Aufdatierung 21

22 ... Wiederholungen mit for Übersetzung durch Compiler i = 0 for (i = 0; i < N; i++) { block; i < N Block yes no i++ 22

23 ... Wiederholungen mit for Initialisierung einmal, vor erstem Durchlauf ausgeführt Definition Laufvariable ab C99 möglich mehrere, durch Kommas getrennte Ausdrücke möglich Bedingung logischer Ausdruck Bedingung vor jedem Schleifendurchlauf getestet Aufdatierung kann Zuweisung enthalten am Ende des Schleifendurchlaufs ausgeführt mehrere, durch Kommas getrennte Ausdrücke möglich 23

24 ... Wiederholungen mit for Fallstricke Laufvariable darf nicht geändert werden:!!!! das geht!!!! Anzahl Durchläufe: N - in der Regel 0... N-1 for (i = 0; i < N; i++) - in Spezialfällen 1... N for (i = 1; i <= N; i++) 24

25 ... Wiederholungen mit for Beispiel Summe der ersten N Zahlen ab 0 (inklusive 0) #include <stdio.h> #define N 100 int main(void) { int sum = 0, i; for (i = 0; i < N; i++) { sum += i; printf("summe der Zahlen von 0 bis %d = %d\n", N, sum); return 0; 25

26 ... Wiederholungen mit for Beispiel 2er Potenzen ausgeben Beispiel mit while #include <stdio.h> int main(void) { int i = 1; while (i < 100) { printf("%d\n", i) i = i * 2; return 0; Beispiel mit for #include <stdio.h> int main(void) { int i; for (i = 1; i < 100, i = i * 2) { printf("%d\n", i) return 0; 26

27 ... Wiederholungen mit for Verschachtelte Schleifen #include <stdio.h> int main(void) { int i, j; for (int i = 0; i < 5; i++) { for (int j = 0; j < 40; j++) { printf("*"); printf("\n"); return 0; 27

28 Programmierstil for Schleife Programmierstil // Summe der Zahlen von 1 bis 10 int sum = 0, i; for (i = 1; i <= 10; i++) { sum += i; // kuerzere Version -> unbrauchbar weil unleserlich for (i = 1, sum = 0; i <= 10; sum += i++); Achtung... don't be too clever! 28

30 Welche Schleife? Je nach Anforderung Anzahl Wiederholungen nicht bekannt - while, do..while - Block der Schleife mindestens einmal ausführen do..while Anzahl Wiederholungen bekannt - for Hinweis Schleifen lassen sich grundsätzlich ineinander überführen Empfehlung - obige "Regeln" verwenden unsterstützt Dokumentation 30

31 break Anweisung Schleife vorzeitig beenden break "aktuelle" Schleife wird beendet int rnum = -1; for (int i = 0; i < 10; i++) { for (int k = 0; k < 10000; k++) { rnum = rand(); if (rnum == 6) { break; // verlässt innere Schleife Hinweis: nur in begründeten Fällen verwenden 31

32 continue Anweisung Rest des Schleifenblocks überspringen Sprung ans Ende des Schleifenblocks for (int i = 0; i < 10; i++) { for (int k = 0; k < 10000; k++) { if ((i*k) % 3) == 0) { continue; printf("%d\n", j*k); Hinweis: nur in begründeten Fällen verwenden 32

34 Zusammenfassung Wiederholungen wichtiges Element von Programmen Drei Arten Wahl abhängig von Anwendung while Anzahl Wiederholungen unbekannt Vorabprüfung der Bedingung do..while Anzahl Wiederholungen unbekannt Bedingung am Ende geprüft for Anzahl Wiederholungen bekannt Verschachtelte Schleifen Graphische Darstellung von Schleifen 34