4. Einfache Programmstrukturen in C Einfache Programmstrukturen in C

Transkript

1 Einfache Programmstrukturen in C 4-1

2 Welche einfache Programmstrukturen sind zu unterscheiden? Arithmetische und logische Ausdrücke und Zuweisungen Verzweigungen Unvollständige bedingte Anweisungen Vollständige bedingte Anweisungen Switch Schleifenanweisungen for Schleife while Schleife do while Schleife 4-2

3 Operatoren unäre! ~ [+] * & ++ (<typ>) sizeof binäre + * / % < <= > >= ==!= & ^ && << >> Operatoren mit Zuweisungen += = *= /= usw. 4-3

4 Verzweigungen (eine Einführung) a) unvollständige bedingte Anweisung if (<Bedingung>) <Anweisung> Bedingung + Anweisung Beispiel: if (x < 0) x = - x; 4-4

5 b) vollständige bedingte Anweisung if (<Bedingung>) <Anweisung 1> else <Anweisung 2> + Bedingung Anweisung 1 Anweisung 2 Beispiel: if (x > y) z = x; else z = y; 4-5

6 Schleifen in C 4. Einfache Programmstrukturen in C Schleife (Zyklus) Wiederholstruktur Definition: Schleife dient zur wiederholenden Berechnung, z.b. eine bestimmte Zahl von Zahlen einlesen und die Summe und Mittelwert berechnen und ausgeben. Schleifen mit bestimmter Zahl von Wiederholungen (for-schleife), mit unbestimmter Zahl von Wiederholungen mit dem Test der Endbedingung am Anfang (while-schleife) mit dem Test der Endbedingung am Ende (do-while-schleife) 4-6

7 /* Programm C4_1.c Summe und Mittelwert */ #include <stdio.h> /* E/A Bibliothek */ main ( ) /* Nur Hauptmodul */ int x, anzahl; double zahl, summe = 0.0, mittelwert /* Definition von Variablen*/ printf ("\n\t\t S t a t i s t i k \n\n"); /* Ausgabekopf */ printf ("\n Wieviel Werte wollen Sie eingeben? "); scanf ("%i", &anzahl); /* Eingabe von anzahl */ printf ("\n"); for (x=1; x<=anzahl; x=x+1) /* Berechnungsschleife */ printf (" Bitte %i. Zahl eingeben : ", x); scanf ("%lf", &zahl); /* Eingabe von summierten Zahlen */ summe = summe + zahl; /* Summierung */ mittelwert = summe / anzahl; /* Mittelwert */ printf ("\n Summe der Zahlen = %lf", summe); /* Ausgaben */ printf ("\n Mittelwert der Zahlen = %lf", mittelwert); printf ("\n\n"); 4-7

8 /* Programm C4_2.c */ /* Tabelle von Produkten - zwei geschachtelte Schleifen */ #include <stdio.h> main ( ) int i, j; printf ("\n\t T a b e l l e 10 x 10 \n\n"); for (i=1; i<=10; i++) /* äußere Schleife */ printf ("\n"); for (j=1; j<=10; j++) /* innere Schleife */ printf ("%4i", i * j); /* Ausgabe */ printf ("\n\n"); 4-8

9 Testbeispiel: /* Testbeispiel zwei geschachtelte Schleifen */ /* Wie oft wird der Text Hallo ausgabe gedruckt? */ #include <stdio.h> main ( ) int x, y; printf ("\n\t Hallo ausgabe \n\n"); for (x=1; x<6; x=x+1) /* äußere Schleife */ for (y=2; y<=4; y++) /* innere Schleife */ printf ("Hallo \n"); /* Ausgabe */ 4-9

10 /* Programm C4_3f.c Wurzelwerte von 1 bis N Schleife FOR */ #include <stdio.h> #include <math.h> /* mathematische Bibliothek */ main ( ) int i, anzahl; float wurzel; printf ("\n\t W u r z e l w e r t e \n\n"); /* Ausgabekopf */ printf ("\n Wieviel Werte wollen Sie ausgeben? "); scanf ("%i", &anzahl); /* Eingabe von anzahl */ printf ("\n"); for (i=1; i<=anzahl; i++) /* Berechnungsschleife */ printf (" Wurzel aus %i ist %.3f \n", i, sqrt((double)i)); printf ("\n\n"); 4-10

11 /* Programm C4_3w.c Wurzelwerte von 1 bis N Schleife WHILE */ #include <stdio.h> #include <math.h> /* mathematische Bibliothek */ main ( ) int i, anzahl; float wurzel; printf ("\n\t W u r z e l w e r t e \n\n"); /* Ausgabekopf */ printf ("\n Wieviel Werte wollen Sie ausgeben? "); scanf ("%i", &anzahl); /* Eingabe von anzahl */ printf ("\n"); i = 1; while (i<=anzahl) /* Berechnungsschleife */ printf (" Wurzel aus %i ist %.3f \n", i, sqrt((double)i)); i++; printf ("\n\n"); 4-11

12 /* Programm C4_3w2.c Wurzelwerte von 1 bis N Schleife WHILE - 2. Variante */ #include <stdio.h> #include <math.h> /* mathematische Bibliothek */ main ( ) int i, anzahl; float wurzel; printf ("\n\t W u r z e l w e r t e \n\n"); /* Ausgabekopf */ printf ("\n Wieviel Werte wollen Sie ausgeben? "); scanf ("%i", &anzahl); /* Eingabe von anzahl */ printf ("\n"); i = 1; while (i<=anzahl) /* Berechnungsschleife */ printf (" Wurzel aus %i ist %.3f \n", i, sqrt((double)i++)); printf ("\n\n"); 4-12

13 /* Programm C4_3d.c Wurzelwerte von 1 bis N Schleife DO - WHILE */ #include <stdio.h> #include <math.h> /* mathematische Bibliothek */ main ( ) int i, anzahl; float wurzel; printf ("\n\t W u r z e l w e r t e \n\n"); /* Ausgabekopf */ printf ("\n Wieviel Werte wollen Sie ausgeben? "); scanf ("%i", &anzahl); /* Eingabe von anzahl */ printf ("\n"); i = 1; do /* Berechnungsschleife */ printf (" Wurzel aus %i ist %.3f \n", i, sqrt((double)i)); i++; while (i <= anzahl); printf ("\n\n"); 4-13

14 /* Programm C4_4.c Berechnung der Wohnfläche Schleife WHILE */ #include <stdio.h> main ( ) double flaeche, gesamt=0.0; int anzahl=0; printf ("\n\t Berechnung der Wohnfläche \n\n"); printf (" Beenden der Eingabe mit '0' \n\n"); printf (" Zimmergröße in qm eingeben : "); scanf ("%lf", &flaeche); while (flaeche > 0.0) gesamt = gesamt + flaeche; anzahl = anzahl + 1; printf (" Zimmergröße in qm eingeben : "); scanf ("%lf", &flaeche); printf ("\n Anzahl der Zimmer = %i \n", anzahl); printf (" Gesamtfläche = %.2lf qm \n", gesamt); printf (" Durchschnittliche Zimmergröße = "); printf ("%.2lf qm \n\n", gesamt / anzahl); 4-14

15 /* Programm C4_5.c Berechnung der Wohnfläche Schleife DO - WHILE */ #include <stdio.h> main ( ) double flaeche, gesamt=0.0; int anzahl=0; printf ("\n\t Berechnung der Wohnfläche \n\n"); printf (" Beenden der Eingabe mit '0' \n\n"); do printf (" Zimmergröße in qm eingeben : "); scanf ("%lf", &flaeche); gesamt = gesamt + flaeche; anzahl = anzahl + 1; while (flaeche > 0.0); printf ("\n Anzahl der Zimmer = %i \n", anzahl-1); printf (" Gesamtfläche = %.2lf qm \n", gesamt); printf (" Durchschnittliche Zimmergröße = "); printf ("%.2lf qm \n\n", gesamt / anzahl); 4-15

16 /* Programm C4_6.c */ /* Eingabekontrolle und Eingabedatenüberprüfung */ /* Es sollen nur die Integerwerte zwischen 20 und 100 eingegeben werden */ #include <stdio.h> main ( ) int eingabe; do printf ("\n Bitte eine Ganzzahl von 20 bis 100 eingeben: "); scanf ("%i", &eingabe); while (eingabe < 20 eingabe > 100); printf (" Die eingegebene Zahl war %i\n\n", eingabe); 4-16

17 /* Programm C4_9.c Schleifen in C Kontrabeispiel */ #include <stdio.h> main ( ) /* Dieses Programm enthält einen Fehler! */ double wert, wertminderung, restwert; int jahr; printf ("\n \t \t Berechnung der Wertminderung \n"); printf ("\n Wert eingeben : "); scanf ("%lf", &wert); printf (" Wertminderung in Prozent eingeben : "); scanf ("%lf", &wertminderung); printf (" Restwert eingeben : "); scanf ("%lf", &restwert); jahr = 1; while (wert!= restwert) wert = wert * ((100 - wertminderung)/100); printf ("\n Wert nach %i Jahren %lf", jahr, wert); jahr++; printf ("\n\n"); 4-17

18 /* Programm C4_9.c */ #include <stdio.h> main ( ) /* Dieses Programm enthält keinen Fehler */ double wert, wertminderung, restwert; int jahr; printf ("\n\t\tberechnung der Wertminderung \n"); printf ("\n Wert eingeben : "); scanf ("%lf", &wert); printf (" Wertminderung in Prozent eingeben : "); scanf ("%lf", &wertminderung); printf (" Restwert eingeben : "); scanf ("%lf", &restwert); jahr = 1; while (wert > restwert) /*!!!! */ wert = wert * ((100 - wertminderung)/100); printf ("\n Wert nach %i Jahren %lf", jahr, wert); jahr++; printf ("\n\n"); 4-18

19 Zusammenfassung (Schleifen) C kennt die drei Wiederholstrukturen for, while und do. Die for-anweisung legt fest, wie oft ein Programmteil zu wiederholen ist. Sie benutzt dazu eine Variable, die die Anzahl der Durchläufe zählt. Bei der while-schleife wird ein logischer Ausdruck ausgewertet, der entscheidet, ob die Schleife nochmals zu durchlaufen ist. Diese Prüfung findet zu Beginn statt, so daß es vorkommen kann, daß die Schleife gar nicht durchlaufen wird. Diese Schleife wird auch kopfgesteuerte Schleife genannt. Auch bei der do-schleife wird eine Bedingung getestet. Allerdings erfolgt dieser Test erst nach dem Abarbeiten der Schleife; sie wird also mindestens einmal durchlaufen. Diese Schleife nennt sich fußgesteuert. Bei dem Vergleichsoperator ==, der auf Gleichheit testet, wicht C von der üblichen Schreibweise anderer Programmiersprachen ab. Die Verwechslung des Zuweisungsoperators = mit == ist eine der häufigsten Fehlerquellen in C-Programmen. 4-19

20 Schleifen können (fast) beliebig geschachtelt werden. Achten Sie darauf, daß der Kopf einer for- und einer while-anweisung nicht mit einem Semikolon abgeschlossen wird; die Zeile for (x=1; x<=100; x=x+1); zählt nur x von 1 bis 100 hoch, sonst nichts! 4-20

21 Verzweigungen in C 4. Einfache Programmstrukturen in C /* Programm Schaltjahr.c */ /* Programm stellt fest,ob das eingegebene Jahr das Schaltjahr ist */ #include <stdio.h> main ( ) int jahr; printf ("\n\t Feststellung, ob Jahr das Schaltjahr ist \n\n"); printf (" Das Jahr (z.b. 1985) eingeben : "); scanf ("%i", &jahr); if (jahr % 4 == 0 && jahr % 100!= 0 jahr % 400 == 0) printf ("\n Das Jahr %i ist das Schaltjahr \n\n", jahr); else printf ("\n Das Jahr %i ist kein Schaltjahr \n\n", jahr); 4-21

22 /* Programm Schaltjahr2.c */ /* Programm Schaltjahr - 2. Variante */ #include <stdio.h> main ( ) int jahr; printf ("\n\t Feststellung, ob Jahr das Schaltjahr ist \n\n"); printf (" Das Jahr (z.b. 1985) eingeben : "); scanf ("%i", &jahr); if (!(jahr % 4) && jahr % 100!(jahr % 400)) printf ("\n Das Jahr %i ist das Schaltjahr \n\n", jahr); else printf ("\n Das Jahr %i ist kein Schaltjahr \n\n", jahr); 4-22

23 /* Programm C5_2.c */ # include <stdio.h> main ( ) /* Test, ob die eingegebene Zahl positiv oder negativ ist */ double zahl; int positiv = 0, negativ = 0; printf ("\n \t \t Z a h l e n t e s t \n"); printf ("\n Geben Sie, bitte, eine positive oder negative Zahl ein;\n"); printf (" das Programm wird mit Null beendet. \n"); printf ("\n Die eingegebene Zahl: "); scanf ("%lf", &zahl); while (zahl!= 0.0) if (zahl > 0.0) printf (" Zahl %.2lf ist größer Null\n", zahl); positiv++; 4-23

24 else printf (" Zahl %.2lf ist kleiner Null\n", zahl); negativ++; printf ("\n Die eingegebene Zahl: "); scanf ("%lf", &zahl); printf ("\n Sie haben %i positive und %i negative Zahlen eingelesen.\n\n", positiv, negativ); 4-24

25 /* Programm C5_5.c */ #include <stdio.h> main ( ) /* Ausgabe eines eingegebenen Dezimalwertes im Oktal-, */ bzw. Hexadezimalsystem oder als ASCII Zeichen */ char eingabe; /* Hilfsvariable für case-verzweigung */ int zahl; /* eingegebene/ausgegebene Zahl */ printf ("\n\t\tw e r t k o n v e r t i e r u n g\n"); /* Bildschirmkopf */ printf ("\n Wählen Sie (O)ktal, (H)ex oder (A)SCII Ausgabe : "); eingabe = getchar ( ); /* Wahl der Ausgabeart */ printf ("\n Dezimalzahl eingeben (mit '0' Programm beenden): "); scanf ("%i", &zahl); /* Eingabe der Zahl */ while (zahl!= 0) switch (eingabe) /* Verzweigung nach dem Inhalt eingabe */ case 'O': case 'o': /* Ausgabe Oktal */ printf (" Dezimal %i = Oktal %o \n", zahl, zahl); break; 4-25

26 case 'H': case 'h': /* Ausgabe Hexadezimal */ printf (" Dezimal %i = Hexadezimal %x \n", zahl, zahl); break; case 'A': case 'a': /* Ausgabe in ASCII-Code */ if (zahl <= 255) printf (" ASCII-Code %i entspricht %c \n", zahl, zahl); else printf (" Diese Zahl ist zu groß! \n") ; break; /* unkonvertierbarer Wert */ getchar ( ); /* Eingabestream löschen */ printf ("\n Wählen Sie (O)ktal, (H)ex oder (A)SCII Ausgabe : "); eingabe = getchar ( ); /* neue Eingabe */ printf (" Dezimalzahl eingeben (mit '0' Programm beenden): "); scanf ("%i", &zahl); /* neue Eingabe */ 4-26

27 Ausgereifte Verwendung von Verzweigungen: Alternative 1 mit bedingtem Ausdruck: #include <stdio.h> /* Programm C5_1b.c */ main () /* Auswahl des größten Wertes */ /* Variante mit bedingtem Ausdruck */ double x, y, z; printf ("\n\t\t Auswahl des größten Wertes \n"); printf ("\n Geben Sie den ersten Wert ein: "); scanf ("%lf", &x); printf ("\n Geben Sie den zweiten Wert ein: "); scanf ("%lf", &y); z = x > y? x : y; /* Bedingter Ausdruck */ printf ("\n Die größere Zahl ist: %.2f\n\n", z); 4-27

28 Alternative 2 mit Makro Definition : #include <stdio.h> /* Programm C5_1m.c */ #define max(a,b) a > b? a : b /* Makro-Definition */ main () /* Auswahl des größten Wertes */ /* Variante mit bedingtem Ausdruck als Makro */ double x, y, z; printf ("\n\t\t Auswahl des größten Wertes \n"); printf ("\n Geben Sie den ersten Wert ein: "); scanf ("%lf", &x); printf ("\n Geben Sie den zweiten Wert ein: "); scanf ("%lf", &y); z = max (x, y); /* Makro Verwendung */ printf ("\n Die größere Zahl ist: %.2f\n\n", z); 4-28

29 Zusammenfassung (Verzweigungen) Die if-anweisung führt einen Programmblock nur dann aus, wenn die zugehörige Bedingung wahr ist, ansonsten wird das Programm hinter dem Ende des Blocks fortgesetzt. if kann durch eine else-zweig ergänzt werden. Für die logischen Operatoren UND, ODER und NICHT (Verneinung) verwendet C &&, und!. Die switch-anweisung erlaubt die Auswahl aus mehreren Alternativen. Sie wird häufig dann eingesetzt, wenn eine gleichwertige if-konstruktion mehr als drei if-anweisungen enthielte und somit unübersichtlich würde. switch ist auf den Vergleich ganzzahliger Werte mit einer Konstanten beschränkt. Es kann nur auf Gleichheit abgefragt werden. 4-29