3 Styrning av prgramflöde Ett prgram består av ett antal satser. När prgrammet körs exekveras satserna i den rdning sm de står. ; ; ; Här exekveras satserna enligt först sedan ch sist. Ofta måste man i prgrammet kunna förändra vanstående prgramflöde för att få en krrekt ch önskad bearbetning av data. Man ska kanske bara utföra, m någt villkr är sant eller man vill upprepa fem gånger. I ett prgramspråk måste det finnas möjligheter att styra det nrmala eller sekventiella prgramflödet genm att välja (selektera) eller upprepa (iterera) vissa satser. De styrmekanismer sm behövs för att bryta sekvenserna är selektiner ch iteratiner. Med hjälp av dessa styrmöjligheter kan man lösa alla bearbetningar av data sm kan behövas. När man knstruerar sina prgram eller databearbetningar är det fta lämpligt att först tänka ut en plan hur bearbetningen ska göras. Istället för att då använda ett prgrammeringsspråk kan man rita ett strukturdiagram, eller skriva så kallad pseudkd, även kallad halvkd. I pseudkd beskriver man sin bearbetning på vanlig svenska, men man kan ckså blanda in knstruktiner från ett prgrammeringsspråk. Ett strukturdiagram sm visar vanstående sekvens. Prgram tidsaxel finfördelning Pseudkd för vanstående sekvens. Prgram 39
3.1 Selektin Med styrmekanismen selektin kan man välja att utföra satser under förutsättning att vissa villkr är uppfyllda. Man väljer ut eller selekterar vilka satser sm ska utföras. I vanstående exempel ska endast utföras m villkr1 är sant. Strukturdiagram: Prgram (villkr1) ---- sm i r pseudkd: Prgram m villkr1 C-kd: ; if (villkr1) ; ; Villkr1 är ett lgiskt uttryck sm kan anta värdet falskt (0) eller sant (1). Då prgrammet kmmer till if-satsen kntrllerar det värdet på villkr1. Är detta sant utförs annars inte. OBS! I strukturdiagrammet ska varje ruta ha en entydig struktur. Den ska antingen vara sekvens, selektin eller iteratin. OBS! Indragningen (indenteringen) i pseudkden ch C-kden för att markera att man styrt prgramflödet på ett speciellt sätt. 40
Skriv ett prgram sm läser in ett reellt tal ch beräknar ch skriver ut dess inverterade värde. Är det inlästa talet 0 ska feltexten 'Saknar inverterat värde!' skrivas ut. Stukturdiagram: Invertera Läs tal (tal ej 0) (-) Skriv 1/tal Skriv feltext pseudkd: Invertera läs tal m tal ej 0 skriv 1/tal annars skriv feltext C-kd: #include <stdi.h> duble tal; printf("ge tal: "); scanf("%lf", &tal); if (tal!= 0) printf("inverterat tal = %f\n", 1/tal); printf("saknar inverterat värde!\n"); OBS! Annars markeras i strukturdiagrammet med ett streck (-). OBS! Man kan m man vill skriva text i den tmma burken. I vanstående exempel kan man exempelvis skriva bearbeta tal. Denna text kan sedan återkmma sm rubrik i kden. 41
Selektiner kan nästlas d.v.s man kan ha selektiner inuti selektiner. Vid nästlade selektiner kan det uppstå prblem med ch veta till vilken del sm annars-delen hör. Regeln är att annars-delen alltid hör till den närmast föregående selektinen sm saknar annars-del. En första nästlad selektin. Strukturdiagram: (villkr1) Selektin1 (-) (villkr2) (-) C-kd: if (villkr1) if (villkr2) ; ; ; En andra nästlad selektin. Strukturdiagram: (villkr1) Selektin2 (-) (villkr2) (-) C-kd: if (villkr1) ; if (villkr2) ; ; 42
Nästlade selektiner har fta en tendens att bli krångliga. Ser man att en selektin börjar bli väldigt djup i strukturdiagrammet bör man tänka m. Man ska då göra m selektins-villkren så att en flervalsselektin fås med bredd istället för djup. I en flervalsselektin kan man välja mellan fler saker än två ch endast en av sakerna utförs. Skriv m den första selektinen van sm en flervalsselektin. Strukturdiagram: Selektin1 (villkr1) ch (villkr2) (villkr1) (-) C-kd: if (villkr1 && villkr2) ; if (villkr1) ; ; Den andra selektinen skriven sm en flervalsselektin. Strukturdiagram: Selektin2 (villkr1) (villkr2) (-) C-kd: if (villkr1) ; if (villkr2) ; ; 43
Skriv ett prgram sm löser andragradsekvatinen x 2 + ax + b = 0 sm har lösningarna 2 x a / 2 a / 4 b pseudkd: Andragrad läs a, b c = a 2 / 4 - b m c > 0 skriv x1 skriv x2 annars m c = = 0 skriv x annars skriv 'Saknar reell lösning' C-kd: #include <stdi.h> #include <math.h> duble a, b, c; printf("ge a ch b: "); scanf("%lf%lf", &a, &b); c = pw(a, 2)/4 - b; if (c > 0) /* OBS! */ printf("x1 = %f\n", -a/2 - sqrt(c)); printf("x2 = %f\n", -a/2 + sqrt(c)); /* OBS! */ if (c == 0) printf("x1 = x2 = %f\n", -a/2); printf("ekvatinen saknar reell lösning!\n"); OBS! Ska flera satser utföras inuti en selektinsdel måste blckparenteserna användas. 44
Skriv ett prgram sm läser in ett uttryck av typen 2.3 p 3.4 där p kan vara +, -, * eller /. Prgrammet ska sedan skriva ut resultatet av peratinen. Matas en felaktig peratr in ska ett felmeddelande skrivas ut. Ett felmeddelande ska ckså skrivas ut m man försöker dividera med 0. Strukturdiagram: Cunt ( p == '+' ) '-' '*' '/' (-) Skriv a+b Skriv a-b Skriv a*b Skriv feltext C-kd: Läs a, b, p #include <stdi.h> duble a, b; char p; ( b!= 0 ) (-) Skriv a/b printf("ge ett uttryck på frmen a p b: "); scanf("%lf %c %lf", &a, &p, &b); if (p == '+') printf("%f\n", a + b); if (p == '-') printf("%f\n", a - b); if (p == '*') printf("%f\n", a * b); if (p == '/') if (b!= 0) printf("%f\n", a / b); printf("divisin med 0!\n"); printf("fel peratr!\n"); Skriv feltext (Km ihåg: Vid inläsning till en duble med scanf ska man använda frmat-specificeraren %lf, ch vid utskrift med printf ska man använda %f.) 45
Flervalsselektiner kan i vissa fall kdas med en switch-sats istället för en if-sats i C. Skriv m prgrammet cunt van med en switch-sats istället för en if-sats. #include <stdi.h> duble a, b; char p; printf("ge ett uttryck på frmen a p b: "); scanf("%lf %c %lf", &a, &p, &b); switch (p) case '+': printf("%f\n", a + b); break; /* OBS! */ case '-': printf("%f\n", a - b); break; case '*': printf("%f\n", a * b); break; case '/': if ( b!= 0) printf("%f\n", a / b); printf("divisin med 0!\n"); break; default : printf("fel peratr!\n"); Switch-satsen fungerar så att satsens styruttryck, sm van är variabeln p ch sm måste vara uppräknelig (heltal), beräknas. Därefter hppar prgrammet in i den första case-del sm överenstämmer med detta värde ch alla efterföljande satser utförs. Om det ej finns någt överenstämmande värde utförs satserna i default-delen. OBS! Man måste hppa ur switch-satsen med break. Har man ej med break kmmer alla efterföljande delar att ckså utföras. Har man exempelvis läst in ett *-tecken kmmer prgrammet att utföra multiplikatin, divisin ch även skriva ut ett felmeddelande m felaktig peratr m den aktuella case-delen skulle sakna break. 46
3.2 Iteratin Med styrmekanismen iteratin, även kallad lp eller slinga, kan man välja att upprepa satser så länge någt villkr är uppfyllt. I vanstående första exempel ska upprepas så länge villkr1 är sant. Strukturdiagram: Prgram (villkr1) * ---- * sm i gånger pseudkd: Prgram så länge villkr1 C-kd: ; while (villkr1) ; ; Villkr1 är ett lgiskt uttryck sm kan anta värdet falskt (0) eller sant (1). Då prgrammet kmmer till while-satsen kntrllerar det värdet på villkr1. Är detta sant utförs ch ny kntrll av villkr1 görs.s.v. Då villkret blir falskt frtsätter prgrammet med. 47
Skriv ett prgram sm läser in tal ch summerar talen så länge de inlästa talet är skilt ifrån 0. Efter inläsning ska medelvärdet skrivas ut m någt tal lästs in annars feltext. Strukturdiagram: Medel Initiera Läs tal (tal!= 0) (antal!= 0) (-) * Skriv medel Skriv feltext Summera Öka antal Läs tal C-kd: #include <stdi.h> duble tal, summa = 0.0; int antal = 0; printf("ge tal (avsluta med 0): "); scanf("%lf", &tal); while (tal!= 0) /* OBS! */ summa += tal; antal++; printf("ge tal (avsluta med 0): "); scanf("%lf", &tal); /* OBS! */ if (antal!= 0) printf("medel = %f\n", summa / antal); printf("finns inget medel att beräkna!\n"); OBS! Om flera satser ska upprepas måste blckparenteserna användas. 48
En verklig iteratin ska kunna upprepas 0, 1 eller flera gånger. Ibland kanske man vill att en sats alltid ska utföras minst en gång ch sedan eventuellt upprepas så länge ett villkr är sant. I C finns en speciell knstruktin för detta sm heter d... while. I vårt arbetsexempel vet man att ska köras minst en gång ch sedan upprepas så länge villkr1 är sant. pseudkd: Prgram gör så länge (villkr1) C-kd med d.. while: ; d ; while (villkr1); ; Strukturdiagram: I strukturdiagrammet markerar man med texten d.. while (villkr1) istället för med bara while. Prgram (villkr1) * Knstruktinen d... while kan till exempel vara användbar när prgrammet ska läsa in data, ch man vill upprepa inläsningen tills användaen matar in ett tillåtet värde. 49
Ekvatinen x 3-25x 2 + 18x - 450 = 0 har en lösning sm är ett litet psitivt heltal. Skriv ett prgram sm hittar denna lösning genm att pröva med talen 1, 2, 3.s.v. C-kd med while: #include <stdi.h> #include <math.h> int y, x = 0; x++; y = pw(x, 3) - 25* pw(x, 2) + 18*x - 450; while (y!= 0) x++; y = pw(x, 3) - 25* pw(x, 2) + 18*x - 450; printf("x = %d\n", x); C-kd med d.. while: #include <stdi.h> #include <math.h> int y, x = 0; d x++; y = pw(x, 3) - 25* pw(x, 2) + 18*x - 450; while (y!= 0); printf("x = %d\n", x); 50
Från en meny ska man upprepat kunna välja lika alternativ. I menyn ska finnas ett alternativ sm man kan avsluta upprepningen med. Skriv ett prgram sm upprepat visar menyn: K R S Kvadrat Rt Sluta Välj >> mitt på en tm skärm. Prgrammet ska kunna läsa reella tal, skriva ut kvadraten eller kvadratrten mitt på skärmen. #include <stdi.h> #include <math.h> /* Makr för att rensa bufferten */ #define SKIPLINE while (getchar()!= '\n') duble tal; char svar; d /* menytext */ printf("k Kvadrat\n"); printf("r Rten\n"); printf("s Sluta\n"); printf("\n"); printf("välj >> "); /* läs svar ch rensa bufferten */ svar = getchar(); SKIPLINE; 51
switch (svar) case 'k': case 'K': /* läs tal ch rensa */ printf("ge ett tal: "); scanf("%lf", &tal); SKIPLINE; /* skriv kvadraten */ printf("kvadraten: %f\n", pw(tal, 2)); printf("tryck RETURN!!\n"); SKIPLINE; break; case 'r': case 'R': /* läs tal ch rensa */ printf("ge ett tal: "); scanf("%lf", &tal); SKIPLINE; /* skriv rten */ if ( tal >= 0 ) printf("kvadratrten: %f\n", sqrt(tal)); printf("kvadratrten ej definierad!\n"); printf("tryck RETURN!!\n"); SKIPLINE; break; case 's': case 'S': /* gör ingenting */ break; default: /* skriv feltext */ printf("fel val!!\n"); printf("tryck RETURN!!\n"); SKIPLINE; while (svar!= 's' && svar!= 'S'); (När vi senare ser hur man kan dela upp sitt prgram i funktiner, kmmer vi att se bättre alternativ till det där SKIPLINE-makrt.) 52
Ibland kanske man vill att en sats ska upprepas ett visst antal gånger. Istället för att använda en räknare sm initieras ch räknas upp så länge den är mindre än antalet kan man i C använda en knstruktin med fr. I vårt arbetsexempel vill man att ska upprepas 20 gånger. pseudkd: Prgram nr = 1 så länge (nr <= 20) nr++ C-kd med while-knstruktin: int nr; ; nr = 1; while (nr <= 20) ; nr++; ; C-kd med fr-knstruktin: int nr; ; fr(nr = 1; nr <= 20; nr++) ; ; Strukturdiagram : Prgram nr = 1 ( nr <= 20 ) * nr++ 53
Skriv ett prgram sm frågar efter ett psitivt heltal ch skriver ut multiplikatinstabellen för talet. Matar man exempelvis in talet 5 ska utskriften bli: 0 * 5 = 0 1 * 5 = 5 2 * 5 = 10 3 * 5 = 15 4 * 5 = 20 5 * 5 = 25 C-kd med while-sats: #include <stdi.h> int tal, mult; printf("ge talet: "); scanf("%d", &tal); mult = 0; while (mult <= tal) printf("%d * %d = %d\n", mult, tal, mult*tal); mult++; C-kd med fr-sats: #include <stdi.h> int tal, mult; printf("ge talet: "); scanf("%d", &tal); fr (mult = 0; mult <= tal; mult++) printf("%d * %d = %d\n", mult, tal, mult*tal); 54
Man kan naturligvis ha nästlade iteratiner precis sm man kan ha nästlade selektiner. Man pratar m yttre ch inre iteratin. Den inre iteratinen kmmer att upprepas fullständigt varje gång sm den yttre iteratinen upprepas. Skriv ett prgram sm tillverkar ett mönster på skärmen enligt: XXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXX XXXXXXX XXXXXX XXXXXX XXXXX XXXXX XXXX XXXX XXX XXX XX XX X X #include <stdi.h> int rad, kl; /* för alla rader */ fr (rad = 1; rad <= 9; rad++) /* för alla klumner */ fr (kl = 1; kl <= 17; kl++) if (kl > (10 - rad) && kl < (rad + 8)) printf(" "); printf("x"); printf("\n"); OBS! I en nästlad lp körs alltid den innersta lpen färdigt innan man går till den yttre lpen ch kör nästa varv. I exemplet van innebär det att man för varje rad kör färdigt alla klumner innan man går till nästa rad. OBS! I exemplen van har vi låtit lp-variablerna till exempel stegas från 1 till 17, m vi vill köra lpen 17 gånger. I C är det vanligare att man i så fall låter lp-variablerna stegas från 0 till 16. Men mer m det senare. 55
3.3 Övriga styrmekanismer Man kan även styra prgramflödet med hjälp av hpp. I C finns möjligheter att hppa till en angiven plats i prgrammet med gt.... if (villkr1) gt slut;... slut: printf("ett fel har uppstått. Vi måste avbryta!"); Här finns slut sm sista sats i prgrammet så att prgrammet avsutas m villkr1 är uppfyllt. Man kunde ha uppnått samma sak genm att använda funktinen exit i prcess.h enligt: if (villkr1) printf("ett fel har uppstått. Vi måste avbryta!"); exit(1); Man kan hppa ur en iteratin eller en selektin i frm av en switch-sats med hjälp av break.... while (villkr1)... if (villkr2) break;... Här hppar prgrammet ur while-lpen m villkr2 är sant. Man kan hppa över en upprepning med cntinue.... fr (nr = 0; nr <= 10; nr++) if (nr == 5) cntinue; ; Här utföres ej när nr är 5 utan man frtsätter direkt med nr = 6. OBS! Hpp försvårar prgramunderhåll. Försök att undvika hpp i största möjliga utsträckning. Använd istället strukturerna sekvens, selektin ch iteratin. 56