Capitolo 4 (Deitel) Le strutture di controllo in C

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1 Capitolo 4 (Deitel) Le strutture di controllo in C
Indice degli argomenti 4.1 - Introduzione 4.2 - Concetti di base sulle iterazioni 4.3 - Concetti di base sulle iterazioni controllate da contatore 4.4 - La struttura di iterazione for 4.5 - Costrutto for: note ed osservazioni 4.6 - Esempio di utilizzo del costrutto for 4.7 - La struttura di selezione multipla switch 4.8 - La struttura di iterazione do/while 4.9 - Le istruzioni break e continue Gli operatori logici Operatori di uguaglianza e assegnamento Riepilogo sulla programmazione strutturata

2 4.1 - Introduzione Si suppone che chi affronta questo capitolo sia ormai in grado di scrivere con agio dei semplici programmi in C Questo capitolo introduce: Una visione più dettagliata delle strutture di controllo Nuovi costrutti iterativi: for e do/while Il costrutto di scelta multipla: switch L’uscita rapida da una struttura di controllo: break Come saltare uno o più giri di un ciclo: continue Gli operatori logici per combinare varie condizioni I principi fondamentali sulla programmazione strutturata

3 4.2 - Concetti di base sulle iterazioni
Ciclo (Loop) E’ costituito da un blocco di istruzioni che il computer esegue ripetutamente finché una certa condizione resta vera Esistono principalmente due modi per controllare un ciclo Iterazione controllata da un contatore Il numero di ripetizioni del ciclo è ben definito e noto a priori Sfrutta una variabile di controllo per contare il numero di iterazioni Usare il costrutto while è un pò macchinoso Serve un’istruzione apposita nel corpo del ciclo per incrementare il contatore Il C offre una struttura iterativa più compatta: for Iterazione controllate da un valore sentinella (flag) Il numero di ripetizioni del ciclo è indefinito e non noto a priori Il valore sentinella indica la fine della sequenza di iterazioni Generalmente coincide con la fine dell’acquisizione dei dati Il costrutto while spesso non è proprio adatto ai problemi normali In genere almeno un giro del ciclo va sempre eseguito Per fare ciò, il blocco di istruzioni nel ciclo va replicato fuori (prima del ciclo) Il C offre una struttura iterativa più adatta allo scopo: do/while

4 4.3 - Concetti di base sulle iterazioni controllate da contatore
L’iterazione controllata da un contatore richiede di: Definire una variabile di controllo (contatore del ciclo) e darle un nome Specificare il valore iniziale della variabile di controllo (inizializzarla) Fornire la condizione che testa il valore della variabile di controllo ad ogni ripetizione del ciclo, in attesa che essa assuma il valore finale Ovvero, quello che determinerà l’uscita dal ciclo Stabilire entità dell’incremento (o decremento) con cui la variabile di controllo sarà modificata ad ogni ripetizione del ciclo Esempio: int counter = 1; //inizializzazione while (counter <= 10){ //condizione di iterazione printf( "%d\n", counter ); ++counter; //incremento del contatore } //equivalente a counter++ L’istruzione int counter = 1; Assegna il nome counter alla variabile di controllo La dichiara di tipo intero (altri tipi non hanno senso) Le riserva uno spazio in memoria La inizializza con valore pari a 1

5 4.4 - La struttura di iterazione for (1/2)
E’ un costrutto di iterazione che gestisce autonomamente tutti i dettagli di un’iterazione controllata da contatore Formato di un ciclo for for ( inizializzazione; condizione di iterazione; incremento) istruzione Esempio: for( int counter = 1; counter <= 10; counter++ ) printf( "%d\n", counter ); Questo ciclo di esempio stampa gli interi da 1 a 10 Il valore iniziale del contatore è 1, il valore finale è 10 for è una parola riservata del linguaggio C, come while Nella pratica il ciclo comprende più istruzioni da eseguire In tal caso il blocco di istruzioni va incluso tra { }, come per il while Non usare il punto e virgola dopo l’ultima espressione

6 4.4 - La struttura di iterazione for (2/2)
Ogni ciclo for solitamente può essere riscritto tramite un ciclo while equivalente e viceversa: inizializzazione; while (condizione di iterazione){ istruzione incremento; } Tuttavia for è un costrutto più compatto ed elegante di while Se la variabile contatore non ha altri usi nel programma è meglio usare for Inizializzazione ed incremento Possono essere liste di istruzioni separate da virgole Esempio: for (int i = 0, j = 0; j + i <= 10; j++, i++) printf( "%d\n", j + i ); Nell’esempio la condizione di iterazione coinvolge due variabili, che sono inizializzate ed incrementate separatamente

7 4.5 - Costrutto for: note e osservazioni (1/2)
Espressioni aritmetiche Inizializzazione, condizione di iterazione e incremento possono contenere espressioni aritmetiche Se ad un certo punto di un programma x = 2 e y = 10, allora for ( j = x; j <= 4 * x * y; j += y / x ) è equivalente a scrivere for ( j = 2; j <= 80; j += 5 ) L’incremento può essere negativo (decremento) Se la condizione di iterazione è inizialmente falsa Il corpo interno alla struttura for non viene eseguito (come col while) L’esecuzione procede dalla prima istruzione successiva alla struttura for La variabile di controllo spesso viene usata e/o stampata a video nel corpo del ciclo, ma non è indispensabile Il suo valore può anche essere modificato in itinere da altre istruzioni presenti nel corpo del ciclo Meglio evitare l’uso di questo tipo di istruzioni, perché potenzialmente possono generare errori logici molto difficili poi da trovare

8 4.5 - Costrutto for: note e osservazioni (2/2)
L’incremento agisce come se fosse un’istruzione posta in coda al corpo della for Quindi le seguenti espressioni di incremento sono equivalenti counter = counter +1 | counter += 1 | counter++ | ++counter Il diagramma di flusso for e while sono uguali

9 4.6 - Esempio di utilizzo del costrutto for
Programma per sommare i numeri pari da 2 a 100 Output del programma 1 /* Fig. 4.5: fig04_05.c 2 Somma con for */ 3 #include <stdio.h> 4 5 int main() 6 { 7 int somma = 0, numero; 8 9 for ( numero = 2; numero <= 100; numero += 2 ) somma += numero; 11 12 printf( “La somma è %d\n", somma ); 13 14 return 0; 15 } La somma è 2550

10 4.7 - La struttura di selezione multipla switch (1/5)
Torna utile quando una variabile o espressione deve essere confrontata con molteplici (o tutti i) possibili valori che può assumere A seconda del valore assunto, vengono intraprese azioni differenti Formato di una selezione switch switch ( value ){ case 1: istruzioni case 2: default: } La variabile o espressione da testare sta tra le ( ) che seguono switch Prevede una sequenza di etichette case più una di default (opzionale) Ogni “case” può contenere una o più azioni, ma le { } non sono necessarie L’uso di istruzioni break; nel blocco di codice relativo ad una opzione consente l’uscita immediata dalla struttura di controllo Vanno messe in coda ad ogni blocco per evitare di eseguire anche gli altri default serve ad indicare cosa fare se nessun altro case va a buon fine

11 4.7 - La struttura di selezione multipla switch (2/5)
Nota: Switch può solo testare una variabile o espressione che assume valori interi (es. 1, senza apici) o costanti di carattere (es. ‘A’, tra apici) Diagramma di flusso di switch vero falso caso a azione del caso a break caso b azione del caso b caso z azione del caso z azione di default

12 4.7 - La struttura di selezione multipla switch (3/5)
1 /* Programma che conta i voti espressi tramite lettere */ 2 #include <stdio.h> 3 4 int main(){ 5 int grade; 6 int aCount = 0, bCount = 0, cCount = 0, dCount = 0, fCount = 0; 7 8 printf( “Inserisci la lettera del voto.\n" ); 9 printf( “Digita il carattere di EOF per finire l’input.\n" ); 10 11 while ( ( grade = getchar() ) != EOF ){ switch ( grade ){ /* switch nidificato nel while */ case 'A': case 'a': /* il voto è una A maiuscola */ aCount; /* o una a minuscola */ break; case 'B': case 'b': /* il voto è una B maiuscola */ bCount; /* o una b minuscola */ break; case 'C': case 'c': /* il voto è una C maiuscola */ cCount; /* o una c minuscola */ break; case 'D': case 'd': /* il voto è una D maiuscola */ dCount; /* o una d minuscola */ 1. Inizializza le variabili 2. Invita l’utente a inserire i dati 3. Usa una switch per aggiornare il contatore opportuno ad ogni giro del ciclo while break;

13 4.7 - La struttura di selezione multipla switch (4/5)
case 'F': case 'f': /* il voto era una F maiuscola */ fCount; /* o una f minuscola */ break; case '\n': case' ': /* ignora i caratteri vuoti */ break; default: /* respinge tutti gli altri caratteri */ printf( “Hai inserito una lettera non corretta." ); printf( " Inserisci un’altra lettera.\n" ); break; } 35 } 36 37 printf( "\nI totali per ogni voto in lettera sono:\n" ); 38 printf( "A: %d\n", aCount ); 39 printf( "B: %d\n", bCount ); 40 printf( "C: %d\n", cCount ); 41 printf( "D: %d\n", dCount ); 42 printf( "F: %d\n", fCount ); 44 return 0; 45 } 43 4. Output dei risultati

14 4.7 - La struttura di selezione multipla switch (5/5)
Visualizzazione del programma Inserisci la lettera del voto. Digita il carattere di EOF per finire l’input. A B C D F E Hai inserito una lettera non corretta. Inserisci un’altra lettera. I totali per ogni voto in lettera sono: A: 3 B: 2 C: 3 D: 2 F: 1 getchar è la funzione C usata per acquisire in input un singolo carattere per volta e restituisce l’intero (convertito) corrispondente a quel carattere. Tale intero può essere confrontato con interi o caratteri equivalenti (messi tra apici) Il carattere EOF di fine acquisizione dati è CTRL-Z in windows e CTRL-D in linux Per eseguire le stesse azioni per vari case, si scrivono una volta sola (riunendo i case)

15 4.8 - La struttura di iterazione do/while (1/3)
Il costrutto di iterazione do/while E’ molto simile alla struttura while Nel while, la condizione di iterazione viene controlla all’inizio del ciclo, cioè prima che siano eseguite le istruzioni che compongono il ciclo Se la condizione è inizialmente falsa, le azioni non sono mai eseguite Nel do/while, la condizione di iterazione viene controllata a fine ciclo, cioè dopo aver eseguito le istruzioni che compongono il ciclo Tutte le azioni sono eseguite comunque almeno una volta Formato di do/while: do{ istruzione } while ( condizione ); È buona norma mettere sempre le { } anche quando il corpo del ciclo è composto da una sola istruzione (non sono realmente necessarie)

16 4.8 - La struttura di iterazione do/while (2/3)
Esempio (supponendo che counter = 1) do { printf( "%d ", counter ); } while (++counter <= 10); Stampa gli interi da 1 a 10 Diagramma di flusso vera falsa Azione/i condizione - Nel while il rombo anticipava il rettangolo - Nel do/while il rettangolo anticipa il rombo

17 4.8 - La struttura di iterazione do/while (3/3)
1 /* Fig. 4.9: fig04_09.c 2 Usare la struttura di iterazione do/while */ 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(){ 6 7 int counter = 1; 8 9 do { printf( "%d ", counter ); 11 } while ( ++counter <= 10 ); 12 13 return 0; 14 } Inizializza il contatore 2. Ciclo di stampa Attenzione che counter++ <=10 avrebbe stampato anche 11 !!! Output del programma Esecuzione del programma

18 4.9 - Le istruzioni break e continue (1/2)
Causa l’uscita immediata dalle strutture while, for, do/while o switch L’esecuzione del programma prosegue a partire dalla prima istruzione che segue sequenzialmente la fine della struttura di controllo Usi più comuni dell’istruzione break: Anticipare l’uscita da un ciclo (uscita rapida) Saltare tutti gli altri case una switch continue Salta le tutte le rimanenti istruzioni del corpo di una struttura iterativa Si usa con while, for o do/while Procede con l’esecuzione dell’iterazione successiva del medesimo ciclo Nel caso di cicli while o do/while La condizione di iterazione per la ripetizione del ciclo viene valutata immediatamente dopo che l’istruzione continue è stata eseguita Nel caso di cicli for Prima si esegue l’incremento del contatore, poi viene valutata la condizione di iterazione per la ripetizione del ciclo

19 4.9 - Le istruzioni break e continue (2/2)
1 /* Fig. 4.12: fig04_12.c 2 Uso dell’istruzione continue in una struttura */ 3 #include <stdio.h> 4 5 int main(){ 6 int x; 7 8 for ( x = 1; x <= 10; x++ ) { 9 if ( x == 5 ) /* salta la printf per l’iterazione */ continue; /* corrente se x == 5 */ 12 printf( "%d ", x ); 14 } 15 16 printf( "\nSi usa continue per saltare la stampa del 5\n" ); 17 return 0; 18 } Definisce il contatore 2. Ciclo di stampa Esecuzione del programma Esecuzione del programma Si usa continue per saltare la stampa del 5

20 Gli operatori logici Sono usati per costruire condizioni complesse combinando espressioni semplici && (AND logico) Restituisce vero solo se entrambe le condizioni sono vere Ha priorità d’esecuzione maggiore rispetto all’operatore OR || (OR logico) Restituisce vero se almeno una delle sue condizioni è vera ! (NOT logico, negazione logica) Inverte la veridicità/falsità della condizione a cui è applicato E’ un operatore unario, cioè ammette un solo operando Sono molto utili per esprimere le condizioni di iterazione Espressione Espressione2 Risultato vero && falso falso vero || falso vero !falso vero

21 4.11 - Operatori di uguaglianza e assegnamento (1/2)
Confondere i due operatori può causare gravi errori Anche se solitamente confonderli non causa errori di sintassi, ma logici Ogni espressione che restituisce un valore può essere utilizzata come condizione in una struttura di controllo Se assume valori diversi allora la condizione è vera, altrimenti è falsa Esempio di scambio tra i due operatori: if( payCode == 4 ) if( payCode = 4 ) printf(“Hai un bonus!\n"); printf(“Hai un bonus!\n"); Controlla il valore di payCode Se vale 4, stampa “Hai un bonus” Assegna a payCode il valore 4 Dato che 4 è un valore non nullo, stampa comunque “Hai un bonus” perché l’espressione vale VERO L’errore è logico, non di sintassi Il programma funziona male ma va

22 4.11 - Operatori di uguaglianza e assegnamento (2/2)
In C gli assegnamenti producono sempre un valore Tale valore viene assegnato alla variabile a sinistra dell’operatore (=) lvalues Sono le espressioni che possono apparire a sinistra dell’operatore di assegnamento Il loro valore può cambiare durante l’esecuzione del programma Generalmente sono nomi di variabili x = 4; rvalues Sono le espressioni che possono apparire a destra dell’operatore di assegnamento Possono essere anche delle costanti, cioè numeri Ma assolutamente non si può scrivere 4 = x; Gli lvalues possono essere usati come rvalues, ma mai viceversa y = x;

23 4.12 - Riepilogo sulla programmazione strutturata (1/6)
Rende più semplice capire, testare, debuggare e modificare i programmi rispetto alla programmazione non strutturata Regole della programmazione strutturata Sono state sviluppate dalla comunità dei programmatori Fanno uso solo di strutture di controllo del tipo single-entry/single-exit Regole: 1) Iniziare con il “diagramma di flusso elementare”, il più semplice (del top) 2) Ogni rettangolo (azione) può essere sostituito da due rettangoli in sequenza 3) Ogni rettangolo (azione) può essere sostituito da una qualsiasi struttura di controllo (sequenza, if, if/else, switch, while, do/while o for) 4) Le regole 2 e 3 possono essere applicate in qualunque ordine e più volte

24 4.12 - Riepilogo sulla programmazione strutturata (2/6)
Regola 2 – Qualsiasi rettangolo può essere sostituito da 2 rettangoli in sequenza Regola 1 – Iniziare con il più semplice diagramma di flusso . Regola 2

25 4.12 - Riepilogo sulla programmazione strutturata (3/6)
Regola 3 – Qualsiasi rettangolo può essere sostituito con una qualsiasi struttura di controllo Regola 3

26 4.12 - Riepilogo sulla programmazione strutturata (4/6)
Tutti i programmi possono essere scomposti in 3 parti: Sequenza - banale perchè attuata automaticamente dal compilatore Selezione - if, if/else, o switch Ripetizione - while, do/while, o for Ogni selezione può essere riscritta con il costrutto if e ogni iterazione può essere riscritta con il costrutto while Quindi tutti i programmi si possono ridurre a: Sequenze Strutture if (selezione) Strutture while (ripetizione) Queste strutture di controllo possono essere combinate solo in due modi, annidandole (regola 3) e mettendole in sequenza (regola 2) Tutto ciò promuove la semplicità della programmazione strutturata

27 4.12 - Riepilogo sulla programmazione strutturata (5/6)
Vero Falso SELEZIONE IF SEQUENZA Vero Falso SELEZIONE IF/ELSE

28 4.12 - Riepilogo sulla programmazione strutturata (6/6)
Vero Falso ITERAZIONE WHILE o FOR break Vero Falso SELEZIONE SWITCH ITERAZIONE DO/WHILE Vero Falso