Projekt 3 Variablen und Operatoren

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1 Projekt 3 Variablen und Operatoren Praktisch jedes Programm verarbeitet Daten. Um mit Daten programmieren zu können, muss es Möglichkeiten geben, die Daten in einem Programm zu verwalten und zu manipulieren. In C++-Programmen werden Daten in Variablen gespeichert. In diesem Projekt werden wir uns ausführlicher mit der Definition von Variablen für unterschiedliche Arten von Daten beschäftigen. Die Datenbearbeitung erfolgt in C++ mit Hilfe von Operatoren. Die wichtigsten Operatoren werden Ihnen in diesem Projekt vorgestellt. Variablen definieren Variablen Werte zuweisen Werte von Variablen abfragen Komplexe Ausdrücke aufbauen Typumwandlungen vornehmen 39

2 1Lektion Variablen definieren Für die Daten, die Sie bearbeiten wollen, müssen Sie passende Variablen einrichten. Variablen sind Platzhalter für die darin abgelegten Inhalte. Beginnen Sie ein neues Programm. Wie Sie ein neues Programm anlegen, hängt von dem Compiler ab, den Sie verwenden. Wenn Sie mit Visual C++ arbeiten, legen Sie ein neues Win32-Konsolenanwendung-Projekt an, und nehmen Sie eine Quellcodedatei in das Projekt auf. WIE BITTE? Ganzzahlige Werte ohne Nachkommaanteil bezeichnet man in der Programmierung als»integer«. Binden Sie die erforderlichen Header-Dateien ein, und legen Sie die main()- Funktion an. Geben Sie den Datentyp der einzurichtenden Variablen an. WIE BITTE? Werte der Datentypen float und double werden auch als Gleitkommawerte bezeichnet, da sie mit Nachkommastellen abgespeichert werden. int // 1) 1) Der Datentyp teilt dem C++-Compiler mit, welche Art von Daten die Variable aufnehmen soll. In Variablen vom Typ int kann man z.b. Ganzzahlen (Integer) ablegen. Weitere Datentypen entnehmen Sie der Tabelle der Datentypen. Datentyp Wertebereich in Visual C++ bool Wahrheitswerte: true, false char Einzelnes Zeichen: a,!, \n string String-Objekt: "Dies ist ein String" int Ganzzahlen im Bereich von bis float Beliebige Zahlen im Bereich von -3.40e+38 bis +3.40e+38 double Beliebige Zahlen im Bereich von -1.79e+308 bis +1.79e+308 Die wichtigsten Datentypen 40

3 Geben Sie den Namen der Variablen an. ACHTUNG C++ unterscheidet zwischen Groß- und Kleinschreibung. meinevar und meinevar sind daher zwei verschiedene Bezeichner. int fahrenheit // 1) 1) Den Namen der Variablen können Sie frei wählen. Er sollte jedoch mit einem Buchstaben anfangen und keine Leer- oder Sonderzeichen enthalten. Des Weiteren sollte der Name nicht zu lang, aber dennoch aussagekräftig sein, damit man am Namen der Variablen ihre Verwendung ablesen kann. Wichtig ist auch, dass der Variablenname eindeutig ist. Das heißt, Sie können keine zwei Variablen mit gleichem Namen definieren. Schließen Sie die Deklaration mit einem Semikolon ab. // 1) // 2) 1) Anweisungen und Deklarationen müssen in C++ immer mit einem Semikolon abgeschlossen werden. 2) Für das Beispielprogramm benötigen Sie noch eine zweite Variable vom Typ double. Die Bedeutung des Datentyps Intern reserviert der Compiler für jede Variable Platz im Arbeitsspeicher des Rechners. Wenn im Programm einer Variablen ein Wert zugewiesen wird, legt der Compiler diesen Wert im Speicher der Variablen ab. Wenn im Programm der Wert der Variablen abgefragt wird, liest der Compiler den Wert aus dem Speicher der Variablen aus. Im Arbeitsspeicher des Rechners können aber nur Nullen und Einsen gespeichert werden (BitCode). Der Compiler muss die Werte daher in Folgen von Nullen und Einsen umwandeln. Dabei gibt es für die verschiedenen Datentypen (Zeichen, Ganzzahlen, Zahlen mit Nachkommastellen) unterschiedliche Codierungsverfahren. Dadurch, dass man bei der Variablendeklaration den Datentyp angibt, weiß der Compiler, wie er die Werte der Variablen codieren/decodieren und wie groß der Speicher sein muss, den er für die Variable reservieren muss. 41

4 2Lektion Variablen Werte zuweisen Nachdem Sie eine Variable definiert haben, besteht der nächste Schritt darin, der Variablen einen Wert zuzuweisen. Damit erhält der Platzhalter seinen Inhalt. Beginnen Sie die Anweisung mit der Variablen, der Sie einen Wert zuweisen wollen. TIPP Mit Hilfe des >>- Operators kann man Variablen-Werte über die Tastatur zuweisen. fahrenheit // 1) Weisen Sie der Variablen mit Hilfe des Zuweisungsoperators (=) einen Wert zu. ACHTUNG Das Gleichheitszeichen wird in C++ nicht für Vergleiche, sondern für Wertzuweisungen verwendet. Zuweisung // 2) 1, 2) Der Zuweisungsoperator = weist der Variablen auf der linken Seite des Operators den Wert des Ausdrucks auf der rechten Seite zu. Auf der linken Seite muss eine Variable stehen! Auf der rechten Seite muss ein Ausdruck, d.h. eine Kombination aus Werten und Operatoren stehen, die der Compiler berechnen kann. Das Ergebnis des berechneten Ausdrucks wird der links stehenden Variablen zugewiesen. Deklaration versus Definition Bei der Programmierung wird grundsätzlich zwischen Deklaration und Definition unterschieden. Eine Deklaration dient dazu, einen selbst definierten Bezeichner beim Compiler anzumelden. Eine Definition erzeugt dagegen ein Objekt im Speicher. In vielen Fällen gehen Deklaration und Definition aber miteinander einher. So ist z.b. sowohl eine Deklaration als auch eine Definition. 42

5 3Lektion Werte von Variablen abfragen Das Abspeichern von Werten in Variablen ist uninteressant, wenn der Wert der Variablen nicht später irgendwann abgefragt und verwendet wird. In dieser Lektion wird der Wert der Variablen fahrenheit abgefragt. Der ermittelte Wert wird um 32 vermindert und das Ergebnis der Variablen celsius zugewiesen. Beginnen Sie mit einer Zuweisung an celsius. Beginn der Zuweisung celsius = Beginnen Sie den Ausdruck auf der rechten Seite der Zuweisung mit der Variablen fahrenheit. celsius = fahrenheit // 1) 1) Für das Abfragen des Wertes einer Variablen ist keine eigene Anweisung erforderlich. Wo immer ein Variablenname auf der rechten Seite einer Zuweisung auftaucht, verwendet der Compiler automatisch den aktuellen Wert der Variablen. Würde man obige Anweisung, so wie sie dasteht, mit einem Semikolon abschließen, würde der Wert der Variablen fahrenheit in die Variable celsius kopiert werden (so dass danach beide Variablen den gleichen Wert hätten). 43

6 Ziehen Sie vom Wert der Variablen fahrenheit die Zahl 32 ab. ACHTUNG Wenn der Divisionsoperator mit Integer- Werten aufgerufen wird, liefert er ein abgerundetes, ganzzahliges Ergebnis zurück. celsius = fahrenheit - 32 // 1) 1) Beachten Sie, dass der Compiler Variablennamen in Ausdrücken durch die aktuellen Werte der Variablen ersetzt. Den Ausdruck fahrenheit - 32 würde der Compiler also zu gleich 180 berechnen. Der Wert der Variablen fahrenheit bleibt unverändert. Neben dem Zuweisungsoperator und dem Subtraktionsoperator kennt C++ noch eine Vielzahl weiterer Operatoren. Die wichtigsten können Sie der Tabelle der Operatoren entnehmen. Operator Bedeutung Beispiel = Zuweisung var = 3; + Addition var = 3 + 4; // var gleich 7; - Subtraktion var = 3-4; // var gleich -1; - Vorzeichen var = - 4; // var gleich -4; * Multiplikation var = 3 * 4; // var gleich 12; / Division var = 3 / 4; // var gleich 0; var = 3.0/4.0; // var gleich 0.75; += -= *= /= kombinierte var += 3; entspricht var = var + 3; Zuweisungen Der Variablen wird als neuer Wert ihr alter Wert + 3 zugewiesen. ++ Inkrement var++; entspricht var = var + 1; Dekrement var ; entspricht var = var - 1; << Ausgabe cout << var; >> Eingabe cin >> var;!= == < > <= >= Vergleiche siehe Projekt 4, Lektion 1 Die wichtigsten Operatoren 44

7 Schließen Sie die Anweisung mit einem Semikolon ab. celsius = fahrenheit - 32; // 1) 1) Diese Anweisung bewirkt, dass der Variablen celsius der Ergebniswert des Ausdrucks fahrenheit - 32 zugewiesen wird. Danach enthält die Variable fahrenheit den Wert 212 und die Variable celsius den Wert Lektion Komplexe Ausdrücke aufbauen Sie können in einem Ausdruck mehrere Operatoren verwenden. Dabei wird das Ergebnis einer Operation als Operand für den nächsten Operator verwendet. Auf diese Weise kann man die Formel für die Umrechnung von Fahrenheit in Celsius: c = (f - 32) * 5 / 9 in einen Ausdruck packen. Setzen Sie die Formel für die Umrechnung von Fahrenheit in Celsius auf. celsius = fahrenheit - 32 * 5.0 / 9.0; // 1) 1) Wenn Sie 5 / 9 schreiben, führt der Compiler eine Integerdivision durch, d.h. er rundet das Ergebnis der Division auf eine Ganzzahl ab. Um dies zu verhindern, müssen Sie dem /-Operator double-werte (Werte mit Nachkommastellen) übergeben. 45

8 Wie in der Mathematik gilt auch in C++, dass die Punktrechnung vor der Strichrechnung kommt. Der obige Ausdruck wird also nicht als (fahrenheit - 32) * 5.0 / 9.0 berechnet, sondern als fahrenheit - (32 * 5.0 / 9.0). Setzen Sie Klammern, um die korrekte Reihenfolge bei der Auswertung der Operatoren sicherzustellen. Klammern setzen celsius = (fahrenheit - 32) * 5.0 / 9.0; 5Lektion Typumwandlungen vornehmen C++ ist eine sehr typenstrenge Sprache, d.h. es ist nicht erlaubt, einer Variablen vom Typ A einen Wert vom Typ B zuzuweisen. In bestimmten Ausnahmefällen weiß der Compiler jedoch, wie er Werte zwischen zwei Typen konvertieren kann, und erlaubt Typumwandlungen. Eine dieser Ausnahmen ist die Umwandlung einer Integerzahl in eine Gleitkommazahl (aus 5 wird bei Zuweisung an eine double-variable automatisch 5.0). Eine weitere Ausnahme ist die Umwandlung einer Gleitkommazahl in eine Integerzahl. Da dabei allerdings der Nachkommaanteil der Gleitkommazahl verloren geht (5.3 wird zu 5), muss man den Compiler explizit anweisen, eine solche Konvertierung vorzunehmen. Geben Sie das Ergebnis der Berechnung aus. celsius = (fahrenheit - 32) * 5.0 / 9.0; 46

9 TIPP Wenn Sie den Wert einer positiven Gleitkommazahl auf die nächste Ganzzahl aufrunden wollen, müssen Sie die Funktion ceil aus <cmath> aufrufen: ceil(celsius). cout << fahrenheit << " Grad Fahrenheit entsprechen " << celsius << " Grad Celsius // 1 << endl << endl; 1) Wenn Sie die Variable celsius ausgeben, erkennt der Compiler automatisch, dass eine Gleitkommazahl vorliegt, und gibt diese mit Nachkommastellen aus. Obige Anweisung gibt für celsius den Wert aus. Wandeln Sie die Ausgabe der double-variablen celsius in eine Ganzzahl um. celsius = (fahrenheit - 32) * 5.0 / 9.0; Typumwandlung cout << fahrenheit << " Grad Fahrenheit entsprechen " << (int) celsius << " Grad Celsius // 1 << endl << endl; 1) Um einen Gleitkommawert in einer Ausgabe oder einem Ausdruck in einen int-wert zu konvertieren, stellen Sie dem Wert den gewünschten Datentyp, hier int, in runden Klammern voran. Der Nachkommaanteil geht dabei verloren. 47

10 Kompilieren Sie das Programm und führen Sie es aus. Programmausgabe?Fragen Testen Sie Ihr Wissen! n Was sind Gleitkommawerte? Nennen Sie Beispiele! n Mit welchen Datentypen kann man Variablen für Gleitkommawerte deklarieren? n Wie heißen die vier Operatoren für die Grundrechenarten? n Mit welchen drei verschiedenen Operatoren können Sie einer Variablen var, die den Wert 3 enthält, den Wert 4 zuweisen? n Wie wandelt man den Wert einer double-variable in einem Ausdruck in einen int-wert um? n Schreiben Sie das Beispielprogramm des Projekts um, so dass es die umzurechnende Temperatur in Fahrenheit von der Tastatur einliest! n Schreiben Sie ein Programm, das über die Tastatur einen Betrag in DM einliest und diesen in Euro umrechnet! 48

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