Kontrollstrukturen, Strukturierte Programmierung

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1 , Strukturierte Programmierung Steuer- und Kontrollfluss Strukturierte Programmierung Arten von Strukturblöcken Sequenz Alternative Iteration C-Spezifisches Seite 1 Elementare Algorithmen SelectionSort LIES (anzahl); für i von 1 bis anzahl LIES (zahl[i]); für j von 1 bis (anzahl-1) min=zahl[j]; pos=j; für i von (j+1) bis anzahl zahl[i]<min? min=zahl[i]; pos=i; zahl[pos]=zahl[j]; zahl[j]=min; für i von 1 bis anzahl SCHREIBE (zahl[i]); Seite 2

2 Prinzipien der strukturierten Programmierung Einschränkung des Kontrollflusses auf drei Grundstrukturen: Sequenz (= Folge) Alternative (= Auswahl = Selektion = Verzweigung) Iteration (= Zyklus = Schleife = Wiederholung) Top-down-Entwicklung durch schrittweise Verfeinerung Bildung von Blöcken als geschlossene funktionale Einheit je Block genau ein Eingang und ein Ausgang Steuerfluss durchläuft die Blöcke nacheinander Rücksprünge innerhalb von Zyklen verlassen den Block nicht untergeordnete Blöcke erhalten die Steuerung von übergeordneten; es gibt nur Verschachtelungen, keine Überlappungen Seite 3 Grundstrukturen LIES (anz); für i von 1 bis anz LIES (zahl[i]); für j von 1 bis (anzahl-1) min=zahl[j]; pos=j; für i von (j+1) bis anz min=zahl[i]; pos=i; zahl[pos]=zahl[j]; zahl[j]=min; für i von 1 bis anz SCHREIBE (zahl[i]); zahl[i]<min? LIES (anz); min=zahl[i]; pos=i; zahl[i]<min? für i von 1 bis anz SCHREIBE (zahl[i]); Seite 4

3 Elementarblöcke Elementarblock = (Folge von) Anweisungen, die immer insgesamt oder gar nicht abgearbeitet werden Zuweisung: gesamt = 3.21 * altwert; Verbund-Anweisung: { min = neuwert; pos = i; Funktionsaufruf: printf ("%8d", neuwert); Seite 5 Sequenz (Folge) Aanderreihung von elementaren Grundstruktur-Blöcken Beispiel: Strukturblock 1 Strukturblock 2 Strukturblock 3 Werte einlesen Werte sortieren Werte ausgeben Ablauf Seite 6

4 Alternative (Auswahl, Selektion, Verzweigung) Unterscheidung zwischen Einfach-Auswahl, Zweifach-Auswahl und Fall-Unterscheidung Einfach-Auswahl Zweifach-Auswahl Fall-Unterscheidung Bedingung Strukturblock 1 (THEN-Zweig) SB 1 (THEN-Zw.) Bedingung SB2 (ELSE-Zw.) SB 1 Fallabfrage SB 2 SB 3 sonst SB4 Beispiele: x>max x>y max=x min=y min=x Seite 7 Einfach-Auswahl if-then-anweisung C-Syntax: if (ausdruck) strukturblock Beispiel 1: if (min>wert) { min = wert pos = i; Beispiel 2: printf ("Der Schüler hat "); if (gesamtnote <= 1.5) printf ("mit Auszeichnung "); printf ("bestanden\n"); Beispiel 3: if (wert>maximum) printf ("Maximalwert überschritten!\n"); Seite 8

5 Zweifach-Auswahl if-then-else-anweisung C-Syntax: if (ausdruck) strukturblock else strukturblock Beispiel 1: if (x>y) min=y; else min=x; Beispiel 2: if (a==1) if (b==2) printf ("***"); else printf ("###"); printf // ELSE wird dem nächstliegenden // IF zugeordnet! Seite 9 Fallunterscheidung switch-anweisung C-Syntax: switch (int_ausdruck) { case const_ausdruck : strukturblock; break; case const_ausdruck : strukturblock; break;... default: strukturblock Beachte: int_ausdruck muss einen Integer-Wert liefern Jeder Zweig muss mit break abgeschlossen werden, sonst werden alle folgenden mit abgearbeitet Seite 10

6 Iteration (Wiederholung, Zyklus, Schleife) Arten von Zyklen: Zählschleife kopfgesteuerter Schleife Endlosschleife fußgesteuerter Schleife mit Wiederholungsbedingung Seite 11 Inkrementierung / Dekrementierung Inkrementierung = Erhöhung eines Wertes um 1 Dekrementierung = Verkleinerung eines Wertes um 1 allgemeine Form Inkrementierung / Dekrementierung (Kurzschreibweise): var++ ++var var-- --var entspricht var = var+1 bzw. var = var-1 Beispiel: int i=1, j=2, k,l; liefert bei Abarbeitung in dieser Reihenfolge: Ausdruck k=i++; l=++j; k++; l--; ist äquivalent k=i; i++; j++; l=j; k=k+1; l=l-1; Ergebnis k==1; i==2; j==3; l==3; k==2; l==2; Seite 12

7 Zählschleife zu Beginn der Ausführung sind Anfangswert, Endwert und Schrittweite der Zählvariablen bekannt Syntaxregel: for (ausdruck1; ausdruck2; ausdruck3) strukturblock ausdruck1 - Anfangswert der Zählvariablen setzen ausdruck2 - Abbruchbedingung ausdruck3 - Erhöhung / Erniedrigung der Zählvariablen Beispiel: Summieren der Zahlen 1 bis 10 sum=0; for (i=1; i<=10; i++) sum = sum + i; Seite 13 Kopfgesteuerte Schleife Abbruchbedingung Strukturblock am Beginn wird die Abbruchbedingung geprüft ausdruck muss true sein, sonst wird die Schleife nicht ausgeführt während der Abarbeitung muss ausdruck false werden, sonst wird die Schleife endlos ausgeführt Syntaxregel: while (ausdruck) strukturblock Beispiel 1: i=1; facult=1; // berechnet n! while (i++ < n) facult = facult*i; Beispiel 2: while ((c=getchar())!= EOF) { if (c >= 'a' && c <= 'z') // zählt Zeichen ++kleinbuchstabe; ++anzahl_zeichen; Seite 14

8 Endlosschleife Abbruchbedingung innerhalb der Schleife kopfgesteuerte Schleife, bei der ausdruck sich nie ändert, also immer true ist Abbruchbedingung(en) innerhalb der Schleife notwendig (break) Syntaxregel: while (1) strukturblock while(1) Strukturblock 1 Abbruch Strukturblock 2 Strukturblock 3 Abbruchbedingung an beliebiger Stelle innerhalb der Schleife: while (1) { strukturblock if (ausdruck) break; strukturblock strukturblock Seite 15 Fußgesteuerte Schleife Abbruchbedingung am Ende der Schleife wird immer mindestens einmal abgearbeitet, da erst dann auf Abbruch geprüft wird Syntaxregel: do { strukturblock while (ausdruck); Strukturblock solange Bedingung Beispiel: sum=0; zahl=0; do { // liest positive Zahlen u. summiert sum = sum+zahl; scanf ("%d", &zahl); while (zahl>0); // Abbruch bei i<=0 Seite 16

9 C-Spezifisches Leer-Anweisung (empty statement): besteht nur aus Semikolon wird dort verwendet, wo eine Anweisung stehen muss, aber nichts geschehen soll Vorsicht: for (i=0; i<n; i++); wird nicht ausgeführt! break-anweisung: bewirkt Verlassen der aktuellen Schleife oder Verlassen der switch-anweisung Schreibweise: break; continue-anweisung: verzweigt an den Beginn der Schleife (Rücksprung) Schreibweise: continue; Seite 17 Kontrollfragen 1. Was verstehen Sie unter einem Elementarblock in der Programmiersprache C? 2. Was ist eine Verbund-Anweisung in C, und wie wird sie gekennzeichnet? 3. Aus welchen Grundstrukturen werden Rechnerprogramme konstruiert? 4. Wie werden die Grundstrukturen in C formuliert? 5. Welche Arten von Verzweigungen gibt es in C? 6. Welche Arten von Schleifen gibt es in C, und wie unterscheiden sie sich? Seite 18