Kurt Nørmark ©
Institut for Datalogi, Aalborg Universitet

Sammendrag Forrige lektion Næste lektion Stikord Referencer Indhold

I denne lektion gennemgår vi forskellige former for konstrolstrukturer, i hovedsagen forskellige former for selektion og iteration. Som en vigtig og relevant detalje, ser vi også på logiske udtryk, som styrer de fleste kontrolstrukturer.

Vi starter med en oversigt over de kommandoer vi har mødt indtil nu

Assignments Udtryk med en assignment operator efterfulgt af semicolon Printf og scanf kommandoerne Disse er reelt funktionskald efterfulgt af semicolon Den tomme kommando Blot et semicolon

Henvisning Assignment fra lektion 1

Motivation: Primitiv kontrol med hop Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

En goto kommando tillader hop fra ét sted i programmet til et andet. Programmer med goto kommandoer kan være meget vanskelige af forstå.

Program: Et uddrag af et C program med gotos.

if (i <= j) goto p1; pos = 1; res = i; goto p2; p1: pos = 2; res = j; p2: printf("pos: %d, res: %d\n", pos, res);

Program: Et helt C program med to goto kommandoer.

#include <stdio.h> int main(void) { int i, j, pos, res; printf("Enter two integers: "); scanf("%d %d", &i, &j); if (i <= j) goto p1; pos = 1; res = i; goto p2; p1: pos = 2; res = j; p2: printf("pos: %d, res: %d\n", pos, res); return 0; }

I næsten alle programmeringssituationer anbefales det at bruge kontrolstrukturer i stedet for goto kommandoer Goto kommandoer er kun acceptable i undtagelsessituationer, eksempelvis for at komme ud af en 'dyb løkke'.

Oversigt over konstrolstrukturer Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Begrebet kontrolstruktur: En kontrolstruktur styrer og kontrollerer rækkefølgen af udførelsen af et antal kommandoer

Sekventiel kontrol Kommandoer følger efter hinanden i den angivne rækkefølge kommando1; kommando2; Sammensætning En antal kommandoer sammensættes til én enkelt kommando {kommando1; kommando2;} Udvælgelse Én kommando udvælges blandt flere mulige. Udvælgelsen foretages typisk ud fra værdien af et logisk udtryk. if (logiskUdtryk) kommando1; else kommando2; Gentagelse En kommando gentages et antal gange. Antallet af gentagelser styres typisk af et logisk udtryk while (logiskUdtryk) kommando;

Begrebet logisk udtryk: Et logisk udtryk beregnes til en værdi i datatypen boolean.
Begrebet boolean: Datatypen boolean indeholder værdierne true og false.

Program: Et uddrag af et C program med logiske udtryk.

int n = 6; n == 5 n >= 5 n != 5 n >= 5 && n < 10 !(n >= 5 && n < 10) n < 5 || n >= 10

Henvisning Operator prioriteringer i C

Program: De boolske udtryk vist i realistiske sammenhænge i et C program.

#include <stdio.h> int main(void) { int n = 6, b; printf("%d\n", n == 5); if (n >= 5) printf("stor\n"); else printf("lille\n"); b = n != 5; printf("%d\n", b); while (n >= 5 && n < 10) n++; printf("%d\n", n); if ( !(n >= 5 && n < 10) == (n < 5 || n >= 10)) printf("OK\n"); else printf("Problems\n"); return 0; }

I C repræsenteres false af en nulværdi, og true af en vilkårlig ikke-nulværdi

Sandhedstabeller Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Tabel. Sandhedstabel for not operatoren

A !A true false false true

Tabel. Sandhedstabel for and operatoren

A B A && B A || B true true true true true false false true false true false true false false false false

Tabel. Sandhedstabel for or operatoren

A B !(A && B) !A || !B true true false false true false true true false true true true false false true true

Prioriteter af logiske operatorer Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Tabel.

Niveau Operatorer Associativitet 15 ()      []      ->      .      ++postfix      --postfix left to right 14 ++prefix      --prefix      !      ~      sizeof(type)      +unary      -unary      &      * right to left 13 *      /      % left to right 12 +      - left to right 11 <<      >> left to right 10 <      <=      >      >= left to right 9 ==      != left to right 8 & left to right 7 ^ left to right 6 | left to right 5 && left to right 4 || left to right 3 ?: right to left 2 =      +=      -=      *=      /=      >>=      <<=      &=      ^=      |= right to left 1 , left to right

Short Circuit evaluering Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Direkte oversat 'kortsluttet beregning'

Begrebet short circuit evaluering: Short circuit evaluering betegner en beregning hvor visse operander ikke evalueres, idet deres værdi er uden betydning for resultatet

x && y y beregnes kun hvis x er true x || y y beregnes kun hvis x er false

Henvisning Sandhedstabeller

Short Circuit evaluering: eksempler Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Vi viser eksempler på C programmer med short circuit evaluering

Program: Short circuit beregning i kombination med assignments.

#include <stdio.h> int main(void) { int i = 0, j = 0; (i = 1) && (j = 2); printf("%d %d\n", i, j); (i = 0) && (j = 3); printf("%d %d\n", i, j); i = 0 || (j = 4); printf("%d %d\n", i, j); (i = 2) || (j = 5); printf("%d %d\n", i, j); return 0; }

Program: Et ækvivalent program.

#include <stdio.h> int main(void) { int i = 0, j = 0; (i = 1) && (j = 2); printf("%d %d\n", i, j); (i = 0); printf("%d %d\n", i, j); i = 0 || (j = 4); printf("%d %d\n", i, j); (i = 2); printf("%d %d\n", i, j); return 0; }

Program: Output fra ovenstående programmer.

1 2 0 2 1 4 2 4

Program: Short circuit beregning som beskyttelse mod fejlberegning.

#include <math.h> #include <stdio.h> double sqrt(double); int main(void) { double x; printf("Enter a number: "); scanf("%lf", &x); if (x >= 0 && sqrt(x) <= 10) printf("x is positive, but less than or equal to 100.0\n"); else printf("x is negative or greater than 100.0\n"); return 0; }

De øverste programmer er kunstige og konstruerede Mønstret i det nederste program forekommer ofte i rigtige programmer

Begrebet blok: En sammensat kommando, også kaldet en blok, er en gruppering af kommandoer til én kommando, hvori der i starten kan forekomme erklæringer af variable

Syntax: En blok

{declaration-or-command-list}

Blokke er ofte nødvendige i forbindelse med udvælgende og gentagende kontrolstrukturer i C. Blokke kan indlejres i hinanden.

Program: Tre indlejrede blokke med lokale erklæringer af heltal.

#include <stdio.h> int main(void) { int a = 5, b = 7, c; c = a + b; { int a = 15, b = 17, c; { int a = 25, b = 27, c; c = a + b; printf("Inner: c er %d\n", c); } c = a + b; printf("Middle: c er %d\n", c); } c = a + b; printf("Outer: c er %d\n", c); return 0; }

Henvisning En senere diskussion af 'scope' ud fra dette eksempel

En selektiv kontrolstruktur udvælger én kommando til udførelse blandt en mængde af muligheder

Syntax: En if-else kontrolstruktur.

if (logicalExpression) command1 else command2

Figur. Flow graf for if

Else delen kan udelades, hvilket svarer til at command2 er tom

Udvælgelse med if (2) Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Betydning af if-else: Først beregnes det logiske udtryk Hvis værdien er sand udføres command1 Hvis værdien er falsk udføres command2

Program: Et program som beregner det største af to doubles.

#include <stdio.h> int main(void) { double x, y, max; printf("Enter two real numbers: "); scanf("%lf %lf", &x, &y); /* find the maximum of x and y */ if (x < y) max = y; else max = x; printf("The maximum of x and y is %12.8f\n", max); return 0; }

Program: Goto programmet reformuleret med en if-else kontrolstruktur.

#include <stdio.h> int main(void) { int i, j, pos, res; printf("Enter two integers: "); scanf("%d %d", &i, &j); if (i <= j){ pos = 2; res = j;} else { pos = 1; res = i;} printf("pos: %d, res: %d\n", pos, res); return 0; }

Henvisning Goto og motivation for kontrolstrukturer

Brug af kontrolstrukturer ala if-else er udtryk for struktureret programmering

'Dangling else' problemet Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Hvis if og if-else kontrolstrukturer indlejres i hinanden kan der opstå tvetydighedsproblemer

Program: Illustration af dangling else problemet.

#include <stdio.h> int main(void) { int a = 3, b = 4; if (a == 1) if (b == 2) printf("A\n"); else printf("B\n"); if (a == 1) if (b == 2) printf("C\n"); else printf("D\n"); if (a == 1){ if (b == 2) printf("E\n");} else printf("F\n"); return 0; }

Program: Output fra ovenstående program.

F

En else knytter sig altid til den inderste if. Det kan anbefales at bruge sammensætning med {...} hvis man er i tvivl om fortolkningen.

Udvælgelse med switch Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Syntax: Opbygningen af en switch kontrolstruktur.

switch (expression) { case const1: command-list1 case const2: command-list2 ... default: command-list }

Betydning: Udtrykket beregnes - skal være et heltal eller heltalsagtigt Hvis værdien svarer til en af konstanterne, flyttes kontrollen til den tilsvarende kommando. De efterfølgende cases udføres. Hvis værdien ikke svarer til en af konstanterne, og hvis der er et default tilfælde, flyttes kontrollen til default kommandoen Hvis værdien ikke svarer til en af konstanterne, og hvis der ikke er et default tilfælde, flyttes kontrollen til afslutningen af switchen

Program: Et program der beregner antal dage i en måned.

#include <stdio.h> int main(void) { int month, numberOfDays, leapYear; printf("Enter a month - a number between 1 and 12: "); scanf("%d", &month); printf("Is it a leap year (1) or not (0): "); scanf("%d", &leapYear); switch(month){ case 1: case 3: case 5: case 7: case 8: case 10: case 12: numberOfDays = 31; break; case 4: case 6: case 9: case 11: numberOfDays = 30; break; case 2: if (leapYear) numberOfDays = 29; else numberOfDays = 28; break; default: exit(-1); break; } printf("There are %d days in month %d\n", numberOfDays, month); return 0; }

Vi ønsker næsten altid at afslutte et tilfælde i en switch med en break

If-else kæder Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

En if-else kæde er en if-else kontrolstruktur, hvor else-delen igen kan være en if-else struktur

Program: Et program med en if-else kæde der beregner beregner en karakter ud fra et antal procentpoint.

#include <stdio.h> int main(void) { int percent, grade; printf("How many percent? "); scanf("%d",&percent); if (percent >= 90) grade = 11; else if (percent >= 82) grade = 10; else if (percent >= 74) grade = 9; else if (percent >= 66) grade = 8; else if (percent >= 58) grade = 7; else if (percent >= 50) grade = 6; else if (percent >= 40) grade = 5; else if (percent >= 10) grade = 3; else grade = 0; printf("%d percent corresponds to the Danish grade %d\n\n", percent, grade); return 0; }

Program: Alternativt og uønsket layout af if-else kæde.

#include <stdio.h> int main(void) { int percent, grade; printf("How many percent? "); scanf("%d",&percent); if (percent >= 90) grade = 11; else if (percent >= 82) grade = 10; else if (percent >= 74) grade = 9; else if (percent >= 66) grade = 8; else if (percent >= 58) grade = 7; else if (percent >= 50) grade = 6; else if (percent >= 40) grade = 5; else if (percent >= 10) grade = 3; else grade = 0; printf("%d percent corresponds to the Danish grade %d\n\n", percent, grade); return 0; }

En if-else kæde kan generelt ikke programmeres med en switch kontrolstruktur

Den betingede operator Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

I C findes en betinget operator med med tre operander som modsvarer en if-else kontrol struktur. En forekomst af en betinget operator er et udtryk, hvorimod en forekomst af if-else er en kommando.

Syntax: Opbygningen af den betingede operator i C.

logicalExpression ? expression1 : expression2

Betydning af et betinget udtryk: Først beregnes logicalExpresssion Hvis værdien er sand beregnes expression1 ellers expression2, hvorefter den pågældende værdi returneres af ?: operatoren

Program: Et program der bestemmer fortegnet af et tal.

#include <stdio.h> int main(void) { int x; printf("Enter an integer: "); scanf("%d", &x); printf("The sign of %d is %s\n\n", x, x < 0 ? "negative" : x == 0 ? "neutral" : "positive"); return 0; }

Henvisning Operator prioriterings og associeringstabel

I en løkke er det muligt at gentage en kommando nul, én eller flere gange. I en while løkke er det ubestemt hvormange gange kommandoen udføres.

Syntax: Syntaksen af en while løkke i C.

while (logicalExpression) command

Figur. Flow graf for en while løkke

Gentagelse med while (2) Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Betydningen af while: Det logiske udtryk beregnes Hvis værdien er true udføres kommandoen, og while løkken startes forfra Hvis værdien er false afsluttes while løkken

Program: Euclids algoritme - største fælles divisor - programmeret med en while løkke.

#include <stdio.h> int main(void) { int i, j, small, large, remainder; printf("Enter two positive integers: "); scanf("%d %d", &i, &j); small = i <= j ? i : j; large = i <= j ? j : i; while (small > 0){ remainder = large % small; large = small; small = remainder; } printf("GCD of %d and %d is %d\n\n", i, j, large); return 0; }

Program: En udgave af Euclids algoritme som udskriver den beregnede talrække.

#include <stdio.h> int main(void) { int i, j, small, large, remainder; printf("Enter two positive integers: "); scanf("%d %d", &i, &j); small = i <= j ? i : j; large = i <= j ? j : i; printf("%d %d ", large, small); while (small > 0){ remainder = large % small; large = small; small = remainder; printf("%d ", small); } printf("\n\nGCD of %d and %d is %d\n\n", i, j, large); return 0; }

Gentagelse med do (1) Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

En do-løkke sikrer altid mindst ét gennemløb af løkken

Syntax: Syntaksen af en do-løkke i C

do command while (logicalExpression)

Figur. Flow graf for en do løkke

Gentagelse med do (2) Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Betydningen af do: Kommandoen udføres Det logiske udtryk beregnes Hvis værdien er true overføres kontrollen til starten af do Hvis værdien er false afsluttes do løkken

Program: Et program som ønsker et 'yes/no' svar.

#include <stdio.h> int main(void) { char answer, forget; do { printf("Answer yes or no (y/n): "); scanf("%c%c", &answer, &forget); } while (answer != 'y' && answer != 'n'); printf("The answer is %s\n\n", answer == 'y'? "yes" : "no"); return 0; }

Gentagelse med for (1) Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

I mange sprog benyttes for kontrolstrukturen hvis man på forhånd kender antallet af gentagelser. for kontrolstrukturen i C kan benyttes således, men den bruges også ofte til mere generel gentagelse.

Syntax: Opbygningen af en for-løkke i C.

for(initExpression; continueExpression; updateExpression) command

Betydning af en for-løkke: Trin 1: initExpression evalueres af hensyn til sideeffekter Trin 2: continueExpression evalueres, og hvis den er false (0) er for løkken færdig Trin 3: for løkkens command udføres Trin 4: updateExpression evalueres, og der fortsættes med trin 2

Program: En typisk for-løkke med et forudbestemt antal gentagelser.

#include <stdio.h> int main(void) { int upper, lower, k; printf("Enter two integers, lower and upper: "); scanf("%d %d", &lower, &upper); for (k = lower; k <= upper; k++) printf("k = %d\n", k); return 0; }

Gentagelse med for (2) Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Det er muligt at styre en kompleks gentagelse som anvender flere kontrolvariable ved brug af en for løkke

Program: Euclids algoritme - største fælles divisor - programmeret med en for-løkke 'uden krop'.

#include <stdio.h> int main(void) { int i, j, sml, lg, rem; printf("Enter two positive integers: "); scanf("%d %d", &i, &j); for(sml = i<=j?i:j , lg = i<=j?j:i; sml > 0; rem = lg % sml , lg = sml, sml = rem); printf("GCD of %d and %d is %d\n\n", i, j, lg); return 0; }

Alle udtryk kan udelades, hvilket afstedkommer en uendelig løkke

Program: En for løkke, der optæller en variabel uendeligt.

#include <stdio.h> int main(void) { long i = 0; for( ; ; ++i) printf("%ld: Hi there...\n", i); return 0; }

Henvisning Operator prioriterings og associeringstabel

Break, continue og return Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Anvendelse af generelle hop - goto - anses for meget dårlig programmeringsstil. Brug af 'mere specialiserede hop' bruges oftere.

break anvendes til at springe ud af (den inderste) switch, while, do, eller for continue anvendes til at afslutte kommandoen i en while, do eller for løkke return anvendes til at afbryde, og returnere et resultat fra en funktion

Program: Illustration af break og continue i en for-løkke.

#include <stdio.h> int main(void) { long i = 1; for( ; ; ++i){ if (i % 2 == 0) continue; if (i > 1000) break; printf("%ld: Hi there...\n", i); } return 0; }

Henvisning Siden med den uendelige for-løkke

Konvertering af do og for løkker til while Slide Indhold Stikord Referencer Lærebog

Ethvert program med do og for løkker kan let omskrives til kun at bruge while løkker

Tabel.

Original Transformation for (expr1; expr2; expr3) command expr1; while (expr2) { command; expr3; } do command while (expr) command; while (expr) command;

Læg mærke til, at der for alle gentagende kontrolstrukturer gælder, at kontrol udtrykket er en fortsættelsesbetingelse. Med andre ord afbrydes alle former slags løkker i C når kontroludtrykkets værdi bliver false.

Kapitel 2: Kontrolstrukturer
Kursets hjemmeside     Forfatteren's hjemmeside     Om frembringelsen af disse sider     Forrige lektion (top)     Næste lektion (top)     Forrige lektion (bund)     Næste lektion (bund)     
Genereret: 7. Juli 2010, 15:10:06