Greenfoot: Verzweigungen Nicolas Ruh und Dieter Koch

Transkript

1 Greenfoot: Verzweigungen Nicolas Ruh und Dieter Koch Betrachten wir die act()-methode des Wombats aus dem Wombats-Szenario: Wie interpretieren Sie diesen Code? (einfach übersetzen) Falls der Wombat ein Blatt gefunden hat, so isst er es, ansonsten: falls er sich bewegen kann, so bewegt er sich, sonst dreht er sich nach links. 1. Bedingungen: if-else Mit Hilfe der Kontrollstruktur if() { else { können wir also zunächst überprüfen, ob etwas zutrifft (z.b. ob ein Blatt gefunden wurde) und je nach Ergebnis den ein oder anderen Code-Block (alles, was zwischen den geschweiften Klammern steht) ausführen lassen. Eigentlich ist das ein ziemlich grosser Schritt: wenn bspw. die > Act -Schaltfläche gedrückt wird, muss jetzt nicht mehr immer genau dasselbe passieren. Was passiert, d.h. welche Anweisungen ausgeführt werden, können wir jetzt z.b. vom momentanen Wert einer Variablen abhängig machen. Fügen wir nun in unserem Beispiel (Szenario ausgabe_in_konsole ) eine solche Verzweigung ein: Klicken Sie nun mehrfach auf die > Act -Schaltfläche. Können Sie sich die Ausgabe erklären?

2 Und was wird hier ausgegeben werden? Vergleiche kann man durchführen mit (Achtung, doppeltes Gleichheitszeichen) == (ist gleich),!= (ist ungleich), < (ist kleiner als), <= (ist kleiner oder gleich), > (ist grösser als) und mit >= (ist grösser oder gleich). Das funktioniert übrigens nicht nur mit Zahlen, sondern auch mit Strings. Solche Vergleiche kann man sich vorstellen wie eine einfache Ja/Nein-Frage, z.b.: meinezahl == 5; //ist meinezahl gleich 5? Der Computer beantwortet soche Vergleiche mit true (wahr, ja, stimmt) oder false (falsch, nein, stimmt nicht). Genau genommen ist diese Antwort ein Wert eines bestimmten Variablentyps, nämlich boolean (Wahrheitswert). Das zu wissen ist praktisch, weil man damit die Antwort wieder in eine Variable speichern kann, wenn man möchte: boolean antwort = meinezahl == 5; Nachdem diese Zeile abgearbeitet wurde, enthält die Variable antwort also einen der beiden Werte true oder false - je nachdem, welches Ergebnis der Vergleich erbracht hat. 2. Bedingungen verknüpfen: UND und ODER Müssen gleichzeitig mehrere Bedingungen erfüllt sein, also z.b. Bedingung1 UND Bedingung2, so verknüpft man diese mit dem &&-Operator. Beispiel: int meinezahl = 1; public void act() { if(meinezahl > 4 && meinezahl < 20) { meinezahl = meinezahl * 2; else { meinezahl = meinezahl + 1; System.out.println(meineZahl); Soll von zwei Bedingungen mindestens eine erfüllt sein, also Bedingung1 ODER Bedingung2, so verknüpft man diese mit dem -Operator (zwei senkrechte Striche, Tastatur: AltGr + 7).

3 Beispiel: int meinezahl = 1; public void act() { if(meinezahl < 4 meinezahl > 20) { meinezahl = meinezahl + 2; else { meinezahl = meinezahl + 7; System.out.println(meineZahl); Hinweis: Das ODER ergibt auch dann true, wenn beide Bedingungen erfüllt sind - es ist also ein einfaches ODER, nicht ein entweder-oder. 3. Aufgaben zu Verzweigungen 1) Ändern Sie den Code so ab, dass folgende Zahlenreihen ausgegeben werden: a) 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, b) 20, 15, 10, 8, 6, 4, 2, 0, 0, 0, 0, c) 1, 2, 3, 4, 8, 12, 16, 17, 18, 19, 20, 2) Wir sehen unten links die Zeilen 9 bis 25 eines Beispielcodes. Welche Ausgabe liefert 5 Mal Act? Schreiben Sie die rechts stehende Tabelle ab, erweitern Sie sie bis zum 5. Mal Act und notieren Sie in jeder Zeile den allfälligen neuen Wert einer Variablen: Code-Zeile i j Ausgabe Act 1. Mal Act 2. Mal Act 3. Mal Überprüfen Sie Ihre Antwort, indem Sie den Code abschreiben und mehrmals auf > Act klicken. 3) Ändern Sie die vorhergehende Aufgabe so ab, dass ausgehend von einer Startzahl abwechselnd verdoppelt und 1 addiert wird. Folgende Ausgaben sollten dann erreicht werden können: Startzahl 3: 3, 6, 7, 14, 15, 30, 31, Startzahl 5: 5, 10, 11, 22, 23, 46, 47, 4) Rauf- und runterzählen. (Tipp: Nutzen Sie wiederum eine zweite Variable.) a) 1, 2, 3, 4, 5, 4, 3, 2, 1, 2, 3, 4, 5, 4, 3, b) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 7, 5, 3, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 7, 5, 3, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 7, 5, 3, 1, 2, 3, c) schwieriger: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 4, 2, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 4, 2, 1, 2,

4 4. Verzweigungen im wombats-szenario Öffnen Sie Ihr wombats-szenario von vorletzter Woche (oder erstellen Sie eine neue Kopie des originalen Wombat-Szenarios). Ändern Sie die act()-methode nach folgendem Vorbild ab: Erklärung: Falls der Wombat sich geradeaus bewegen kann, so wird er dies in 3 von 4 Fällen tun (falls die Zufallszahl 0, 1 oder 2, aber nicht 3 ergibt). Ansonsten erhält er eine neue, zufällige Richtung. Wie Sie sehen wird im obigen Code der Befehl Greenfoot.getRandomNumber(4) verwendet. Das ist ein Aufruf einer Methode das erkennt man an den Klammern nach dem Namen. Diese Methode gehört zur Klasse Greenfoot das erkennt man daran, dass vor dem Methodennamen Greenfoot steht, abgetrennt durch einen Punkt. Falls Sie sich wundern, wie diese Methode funktioniert, oder woher man wissen sollte, dass es sie gibt, dann schauen Sie sich doch mal die Dokumentation der Klasse Greenfoot an (z.b. Help Greenfoot Class Documentation) Setzen Sie eine grössere Anzahl Blätter in die Welt, fügen Sie einen Wombat hinzu und und lassen Sie ihn herumrennen Wir möchten nun, dass der Wombat jeweils 3 Schritte in die gleiche Richtung zu machen versucht. Um diese Schritte zählen zu können, brauchen wir eine Variable. Ergänzen Sie daher die Instanzvariablen des Wombats um eine weitere Variable: int anzschritteingleicherichtung=0; Ändern Sie danach die act()-methode nach folgendem Vorbild ab: Auch hier wieder: Eine grössere Anzahl Blätter sowie einen Wombat in die Welt setzen und laufen lassen.

5 5. Aufgaben zum Wombats-Szenario und Verzweigungen 5) Lassen Sie den Wombat ein Quadrat mit Seitenlänge 4 laufen (z.b. 4 Schritte nach rechts, 4 Schritte nach oben, etc). Hinweis: Starten Sie mit dem letzten Beispiel und verzichten Sie auf Blätter. Sie müssen dann gar nicht so viel abändern. 6) Lassen Sie den Wombat ein Rechteck mit den Seitenlängen 4 und 2 laufen. Hinweise: Sie werden eine weitere Variable brauchen, anhand derer man herausfinden kann, welche Seitenlänge jetzt dran ist. 7) Lassen Sie den Wombat die eingezeichneten Spirale laufen. Bevor Sie programmieren: Beschreiben Sie den Weg mit Worten. 8) Setzen Sie den Wombat zu Beginn in die obere linke Ecke. Von dieser Ecke aus soll er dann in einer kleiner werdenden Spirale (umgekehrt wie oben rechts) alle Felder besuchen probieren Sie das aus, er sollte jetzt alle Blätter in der Welt finden und aufessen. 9) (Erweiterung zu 8) Lassen sie dem Wombat zunächst von seinem beliebigen Startpunkt aus in die obere linke Ecke der Welt laufen. Den Anfangszustand (ein Wombat, zehn Blätter, alles zufällig positioniert) können Sie über einen Aufruf der entsprechend angepassten populate()-methode der Welt automatisieren. 10) (Erweiterung zu 8) Wenn der Wombat in der Mitte angekommen ist, soll er sein Aussehen ändern (z.b. in einen nach links schauenden Wombat) und die Spirale wieder nach aussen ablaufen. 11) Beginnen Sie wieder oben links und programmieren Sie den Wombat so, dass er Zeile für Zeile jedes Feld besucht (wie Rasen mähen). 12) (Für Profis) Programmieren Sie den Wombat so, dass er auch in einer Welt mit Steinen, über die er nicht laufen kann, alle (erreichbaren) Blätter findet und aufisst kann. Hinweis hier gibt es verschiedene zwei verschiedene Herangehensweisen: entweder mit Zufall oder mit Systematik. Letzteres ist schwieriger, kann aber effizienter sein. 13) (Für Profis) Sorgen Sie dafür, dass der Wombat immer zu dem Feld läuft (Erweiterung: auch um Steine herum), auf das der Benutzer zuletzt geklickt hat.

6 6. Weitere Aufgaben zu Verzweigungen 14) Wir sehen unten links die Zeilen 9 bis 21 eines Beispielcodes. Welche Ausgabe liefert 3 Mal Act? Schreiben Sie die rechts stehende Tabelle ab und schreiben Sie in jeder Zeile den allfälligen neuen Wert einer Variablen hin: Code-Zeile meinezahl faktor Ausgabe Act 1. Mal Act 2. Mal Überprüfen Sie Ihre Antwort, indem Sie den Code abschreiben und mehrmals auf > Act klicken. 15) Sie sehen rechts die Zeilen 9 bis 21 eines Beispielcodes. Welche Ausgabe liefert 5 Mal Act? Erstellen Sie dazu eine geeignete Tabelle. Act 3. Mal Überprüfen Sie Ihre Antwort, indem Sie den Code abschreiben und mehrmals auf > Act klicken. 16) Lassen Sie durch mehrere Klicks auf Act folgende Zahlenfolgen ausgeben Tipp: Nutzen Sie ab c) mehr als eine Variable. a) 1, 2, 4, 8, 16, 6, 12, 2, 4, 8, 16, 6, 12, (Verdoppeln, falls unter 10, ansonsten 10 subtrahieren.) b) 6, 23, 40, 0, 17, 34, 51, 11, 28, 45, 5, (17 addieren, falls unter 40, ansonsten 40 subtrahieren.) c) 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15, 18, 19, 22, d) 1, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, e) 1, 1, 2, 4, 12, 36, 108, 432, 1728, 6912, ) Collatz-Problem (auch (3n + 1)-Vermutung genannt). Beginnen Sie mit einer positiven, ganzen Zahl (z.b. 26). Geben Sie diese Zahl aus. Fahren Sie dann wie folgt fort: - Ist die Zahl gerade, so wird sie halbiert. - Ist die Zahl ungerade, so wird sie verdreifacht und noch 1 hinzuaddiert. Welche Zahlenfolge kommt heraus? Hinweis: Verwenden Sie eine integer-variable. Sie können mit dem Modulo-Operator % den Rest einer Ganzzahl-Division ermitteln: rest = dividend % divisor. Beispiele: 9%4 liefert dann den Wert 1, 14%3 den Wert 2 und 21%7 den Wert 0. Eine int-variable zahl hat also genau dann einen geraden Wert, wenn zahl%2 den Wert 0 ergibt.