Brückenkurs Programmieren Tag 3: For-Schleifen und Funktionen Christopher Schölzel

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Brückenkurs Programmieren

Tag 3: For-Schleifen und Funktionen

Christopher Schölzel

Technische Hochschule Mittelhessen

4. September 2019

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Inhalt

Schleifen Einleitung For

Funktionen

Nachmittag: Iterative Refinement und Zufallszahlen

(3)

Inhalt

Schleifen Einleitung For

Funktionen

Nachmittag: Iterative Refinement und Zufallszahlen

(4)

Warum Schleifen?

Aufgabe

Gib alle Zahlen von 1 bis 100 auf der Konsole aus.

Bisher: Eine Programmzeile pro Rechenoperation.

System.out.println(1);

System.out.println(2); System.out.println(3); System.out.println(4); System.out.println(5); System.out.println(6); System.out.println(7); System.out.println(8); System.out.println(9); System.out.println(10); System.out.println(11); System.out.println(12); System.out.println(13); System.out.println(14); System.out.println(15); System.out.println(16); System.out.println(17); System.out.println(18); System.out.println(19); System.out.println(20); System.out.println(21); System.out.println(22); System.out.println(23); System.out.println(24); System.out.println(25); System.out.println(26); System.out.println(27); System.out.println(28); System.out.println(29); System.out.println(30); System.out.println(31); System.out.println(32); System.out.println(33);

System.out.println(34); System.out.println(35); System.out.println(36); System.out.println(37); System.out.println(38); System.out.println(39); System.out.println(40); System.out.println(41); System.out.println(42); System.out.println(43); System.out.println(44); System.out.println(45); System.out.println(46); System.out.println(47); System.out.println(48); System.out.println(49); System.out.println(50); System.out.println(51); System.out.println(52); System.out.println(53); System.out.println(54); System.out.println(55); System.out.println(56); System.out.println(57); System.out.println(58); System.out.println(59); System.out.println(60); System.out.println(61); System.out.println(62); System.out.println(63); System.out.println(64); System.out.println(65); System.out.println(66);

System.out.println(67); System.out.println(68); System.out.println(69); System.out.println(70); System.out.println(71); System.out.println(72); System.out.println(73); System.out.println(74); System.out.println(75); System.out.println(76); System.out.println(77); System.out.println(78); System.out.println(79); System.out.println(80); System.out.println(81); System.out.println(82); System.out.println(83); System.out.println(84); System.out.println(85); System.out.println(86); System.out.println(87); System.out.println(88); System.out.println(89); System.out.println(90); System.out.println(91); System.out.println(92); System.out.println(93); System.out.println(94); System.out.println(95); System.out.println(96); System.out.println(97); System.out.println(98); System.out.println(99);

System.out.println(100);

(5)

Warum Schleifen?

Aufgabe

Gib alle Zahlen von 1 bis 100 auf der Konsole aus.

Bisher: Eine Programmzeile pro Rechenoperation.

System.out.println(1);

System.out.println(2);

System.out.println(100);

(6)

Warum Schleifen?

Aufgabe

Gib alle Zahlen von 1 bis 100 auf der Konsole aus.

Bisher: Eine Programmzeile pro Rechenoperation.

System.out.println(1);

System.out.println(100);

(7)

Bekannte Wiederholungsanzahl: While

while -Schleifen sind sehr flexibel. Man kann sie auch für eine feste Anzahl von Wiederholungen verwenden.

int i = 0; // Initialisierung while (i < 100) { // Fortsetzungsbedingung

i = i + 1; // Schrittanweisung System.out.println(i);

}

Problem:

I Um zu verstehen, wie oft die Schleife durchlaufen wird, muss man drei Zeilen überblicken.

I In großen while -Schleifen geht die Schrittanweisung unter.

⇒ Fehleranfällig

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Bekannte Wiederholungsanzahl: While

while -Schleifen sind sehr flexibel. Man kann sie auch für eine feste Anzahl von Wiederholungen verwenden.

int i = 0; // Initialisierung while (i < 100) { // Fortsetzungsbedingung

i = i + 1; // Schrittanweisung System.out.println(i);

}

Problem:

I Um zu verstehen, wie oft die Schleife durchlaufen wird, muss man drei Zeilen überblicken.

I In großen while -Schleifen geht die Schrittanweisung unter.

⇒ Fehleranfällig

(9)

Bekannte Wiederholungsanzahl: For

Definition

Eine for -Schleife ist eine Schleife mit Zählvariable (oft i für Index).

Ihr Kopf enthält nicht nur die Bedingung, sondern auch die Initialisierung und die Schrittanweisung.

Syntax: for-Schleife

for (Initialisierung; Bedingung; Schrittanweisung) { Anweisungsblock

}

Beispiel: for-Schleife

for (int i = 0; i < 100; i = i + 1) { System.out.println(i);

}

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Bekannte Wiederholungsanzahl: For

Definition

Eine for -Schleife ist eine Schleife mit Zählvariable (oft i für Index).

Ihr Kopf enthält nicht nur die Bedingung, sondern auch die Initialisierung und die Schrittanweisung.

Syntax: for-Schleife

for (Initialisierung; Bedingung; Schrittanweisung) { Anweisungsblock

}

Beispiel: for-Schleife

for (int i = 0; i < 100; i = i + 1) { System.out.println(i);

}

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Bekannte Wiederholungsanzahl: For

Definition

Eine for -Schleife ist eine Schleife mit Zählvariable (oft i für Index).

Ihr Kopf enthält nicht nur die Bedingung, sondern auch die Initialisierung und die Schrittanweisung.

Syntax: for-Schleife

for (Initialisierung; Bedingung; Schrittanweisung) { Anweisungsblock

}

Beispiel: for-Schleife

for (int i = 0; i < 100; i = i + 1) { System.out.println(i);

}

(12)

Aufgabe: Statistik

Erzeuge eine zufällige Zahl mit Math.random() . Wiederhole das insgesamt 1000 mal und zähle, wie oft diese Zahl dabei größer als 0.3 ist.

Erinnerung: For-Syntax

for (Initialisierung; Bedingung; Schrittanweisung) { Anweisungsblock

}

Bonus:

I Erstelle ein Experiment für sechsseitige Würfel: Wie häufig wird die 6 gewürfelt?

I Wie ist das bei der Summe von zwei sechsseitigen Würfeln? Wie häufig

ist die 7, wie häufig die 12?

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Aufgabe: Statistik

Erzeuge eine zufällige Zahl mit Math.random() . Wiederhole das insgesamt 1000 mal und zähle, wie oft diese Zahl dabei größer als 0.3 ist.

Erinnerung: For-Syntax

for (Initialisierung; Bedingung; Schrittanweisung) { Anweisungsblock

}

Bonus:

I Erstelle ein Experiment für sechsseitige Würfel: Wie häufig wird die 6 gewürfelt?

I Wie ist das bei der Summe von zwei sechsseitigen Würfeln? Wie häufig

ist die 7, wie häufig die 12?

(14)

For vs While

Beispiel: For

for(int i = 0;i < 100;i=i+1) { System.out.println(i);

}

Vergleich: While int i = 0;

while(i < 100) {

System.out.println(i);

i = i + 1;

}

Jede for -Schleife lässt sich auch als while -Schleife schreiben.

Vorteile von for :

I Schleifenkopf zeigt Anzahl der Durchläufe

I Endlosschleife sofort erkennbar

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For vs While

Beispiel: For

for(int i = 0;i < 100;i=i+1) { System.out.println(i);

}

Vergleich: While int i = 0;

while(i < 100) {

System.out.println(i);

i = i + 1;

}

Jede for -Schleife lässt sich auch als while -Schleife schreiben.

Vorteile von for :

I Schleifenkopf zeigt Anzahl der Durchläufe

I Endlosschleife sofort erkennbar

(16)

Das Inkrement und die Faulheit

i = i + 1 ist für Informatiker viel zu viel Schreibarbeit!

Abkürzung für Zuweisungen

Der Ausdruck i += x ist eine Abkürzung für i = i + x . Solche Abkürzungen existieren auch für die anderen arithmetischen Operatoren

- , * , / und % .

Das reicht dem Informatiker aber immer noch nicht.

Inkrement und Dekrement

I Inkrement: i++ erhöht den Wert von i um 1.

I Dekrement: i-- verringert den Wert von i um 1.

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Das Inkrement und die Faulheit

i = i + 1 ist für Informatiker viel zu viel Schreibarbeit!

Abkürzung für Zuweisungen

Der Ausdruck i += x ist eine Abkürzung für i = i + x . Solche Abkürzungen existieren auch für die anderen arithmetischen Operatoren

- , * , / und % .

Das reicht dem Informatiker aber immer noch nicht.

Inkrement und Dekrement

I Inkrement: i++ erhöht den Wert von i um 1.

I Dekrement: i-- verringert den Wert von i um 1.

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Das Inkrement und die Faulheit

i = i + 1 ist für Informatiker viel zu viel Schreibarbeit!

Abkürzung für Zuweisungen

Der Ausdruck i += x ist eine Abkürzung für i = i + x . Solche Abkürzungen existieren auch für die anderen arithmetischen Operatoren

- , * , / und % .

Das reicht dem Informatiker aber immer noch nicht.

Inkrement und Dekrement

I Inkrement: i++ erhöht den Wert von i um 1.

I Dekrement: i-- verringert den Wert von i um 1.

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Das Inkrement und die Faulheit

i = i + 1 ist für Informatiker viel zu viel Schreibarbeit!

Abkürzung für Zuweisungen

Der Ausdruck i += x ist eine Abkürzung für i = i + x . Solche Abkürzungen existieren auch für die anderen arithmetischen Operatoren

- , * , / und % .

Das reicht dem Informatiker aber immer noch nicht.

Inkrement und Dekrement

I Inkrement: i++ erhöht den Wert von i um 1.

I Dekrement: i-- verringert den Wert von i um 1.

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Inhalt

Schleifen Einleitung For Funktionen

Nachmittag: Iterative Refinement und Zufallszahlen

(21)

Funktionen: Einleitung

Bei der Aufgabe zum Würfeln eines Pasches brauchten wir folgenden Code:

int w1 = (int) (Math.random()*6+1);

int w2 = (int) (Math.random()*6+1);

Probleme:

I Wir müssen zweimal das gleiche Schreiben. I Beim Kopieren könnten Fehler passieren.

I Wenn man auf 8-seitige Würfel wechseln möchte, muss man daran

denken, mehrere Codezeilen zu verändern.

(22)

Funktionen: Einleitung

Bei der Aufgabe zum Würfeln eines Pasches brauchten wir folgenden Code:

int w1 = (int) (Math.random()*6+1);

int w2 = (int) (Math.random()*6+1);

Probleme:

I Wir müssen zweimal das gleiche Schreiben.

I Beim Kopieren könnten Fehler passieren.

I Wenn man auf 8-seitige Würfel wechseln möchte, muss man daran

denken, mehrere Codezeilen zu verändern.

(23)

Funktionen: Definition

Definition

Durch das Definieren einer Funktion gibt man einer oft benötigten Teillösung einen Namen, damit man sie für verschiedene Eingabewerte (Argumente) anwenden kann und den richtigen Rückgabewert bekommt.

Rückgabewert: Leckerer Kaﬀee

Parameter/Argumente: Wasser, Pads Anweisungen (von außen unsichtbar):

Wasser kochen;

Padinhalt aufbrühen;

(24)

Funktionen: Syntax

Syntax

Rückgabetyp name (Parameter1, Parameter2, ...) { Anweisungsblock

return Rückgabewert;

}

Beispiel

int rollDice(int sides) {

int result = (int) (Math.random()*sides+1);

return result;

}

(25)

Funktionen: Aufruf

Syntax

name(Argument1, Argument2, ...);

Beispiel rollDice(6);

Begriffsunterscheidung:

I Parameter: Variable für einen Eingabewert einer Funktion

I Argument: konkreter Wert, den diese Variable beim Funktionsaufruf

annimmt

(26)

Funktionen: Aufruf

Syntax

name(Argument1, Argument2, ...);

Beispiel rollDice(6);

Begriffsunterscheidung:

I Parameter: Variable für einen Eingabewert einer Funktion

I Argument: konkreter Wert, den diese Variable beim Funktionsaufruf

annimmt

(27)

Aufgabe: Anhaltewegsfunktion

Schreibe eine Funktion stoppingDistance(double) , die die Formel für den Anhalteweg berechnet.

Anhalteweg = Tachowert · 3

10 + Tachowert ² 100

Erinnerung: Funktionsdefinition Rückgabetyp name (p1, p2, ...) {

Anweisungsblock return Rückgabewert;

}

Erinnerung: Funktionsaufruf name(a1, a2, ...);

Bonus: Erstelle auch Funktionen für die anderen Rechnungen von Tag 1.

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Aufgabe: Anhaltewegsfunktion

Schreibe eine Funktion stoppingDistance(double) , die die Formel für den Anhalteweg berechnet.

Anhalteweg = Tachowert · 3

10 + Tachowert ² 100

Erinnerung: Funktionsdefinition Rückgabetyp name (p1, p2, ...) {

Anweisungsblock return Rückgabewert;

}

Erinnerung: Funktionsaufruf name(a1, a2, ...);

Bonus: Erstelle auch Funktionen für die anderen Rechnungen von Tag 1.

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Funktionen ohne Rückgabewert

Manche Funktionen errechnen keinen Rückgabewert, sondern erzeugen nur Nebeneffekte.

Für solche Funktionen gibt es den Rückabetyp void . Beispiel: Variable mit Namen ausgeben

void printIntVar(String name, int value) { System.out.println(name+" = "+value);

} printIntVar("a",10);

(30)

Zusammenfassung

Beispiel: for-Schleife

for (int i=0;i<100;i++) { System.out.println(i);

}

Beispiel: Funktion

int rollDice(int sides) { double r = Math.random();

int ir = (int) (r*sides);

return ir+1;

}

Beispiel: While-Schleife String s = "";

while(s.length() < 10) { s = s + "#";

System.out.println(s);

}

Beispiel: Funktionsaufruf

rollDice(6);

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Inhalt

Schleifen Einleitung For Funktionen

Nachmittag: Iterative Refinement und Zufallszahlen

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Mögliche Themen zur Besprechung am Nachmittag

Iterative refinement

I Funktionen als Platzhalter in komplexen Programmen

I Top-Down vs Bottom-Up - wie komme ich an meine erste Zeile Code zu einem Problem?