TEMA 4: Estructuras de Control

Transcripción

1 TEMA 4: Estructuras de Control Fundamentos de Informática (Grados en Ingenierías Industriales) Índice de contenidos 1. Estructuras de Selección (Condicionales) 1.1. Sentencias if, if-, if- múltiple 1.2. Operador condicional?: 1.3. Sentencia switch 2. Estructuras Repetitivas o Iterativas (Bucles) 2.1. Bucle while 2.2. Bucle do-while 2.3. Bucle for 3. Anidamiento de Bucles 2 1

2 Introducción: Estructuras de control Estructura secuencial: aquella en la que las instrucciones o sentencias son ejecutadas una a una en orden. Se puede alterar esa secuencialidad usando dos estructuras o sentencias de control distintas. Estas estructuras permiten variar el flujo de control del programa dependiendo de ciertas condiciones. Son: Estructura de selección (o condicional): Permite que se tomen rutas alternativas de acción dependiendo del resultado de una operación. Estructura repetitiva (iterativa o bucle): Permite repetir un conjunto de sentencias. 3 Introducción: Estructuras de control Principio Principio V? F Selección Sentencia Sentencias Sentencias Sentencia Sentencia Sentencias? V Iteración Fin Estructura secuencial F Fin Estructuras no secuenciales 4 2

3 1.1. Sentencias: if, if- if ( condición ) Bloque_sentenciasA Sirven para decidir si se ejecutan unas acciones u otras, dependiendo del valor de una condición. Selección binaria if ( condición ) Selección simple Bloque_sentenciasA Bloque_sentenciasB condición deberá ser una expresión cuyo valor ser interpretará: como verdadero ( si su valor es distinto de 0) o como falso (si el valor expresión es 0). La condición (la expresión) SIEMPRE debe ir entre paréntesis. Funcionamiento: Se determina si la condición es cierta o falsa. Si es cierta se ejecuta un bloque o cjto. instrucciones (sentenciasa) y si es falsa se ejecuta el otro bloque (el de sentenciasb), si lo hay Si un bloque sólo tiene una sentencia, las llaves se pueden quitar Ejemplo: Expresiones Dada la siguiente declaración de variables: int a = 5, b = 10; decir el valor numérico y el valor lógico (Verdad o Falso) de las siguientes expresiones: Expresión Valor numérico Valor lógico a 5 true! a 0 false!! a 1 true a b 5 true a b false!(a b + 5) 1 true a < b 1 true!(!a!b) 1 true!(a && b) 0 false Nota: Cualquier expresión es válida como condición en un if o if-. 6 3

4 1. Ejemplo: Sentencia if- /* Calcular el flujo de corriente en un circuito eléctrico de resistencia r al que se le aplica un voltaje de v. Se calcula con la ecuación i=v/r. Para evitar la posibilidad de dividir por cero habrá que evaluar la expresión sólo si r no es cero. */ #include <iostream> using namespace std; float r, v; cout << " Intro Resistencia: "; cin >> r; cout << " Intro Voltaje: "; cin >> v; if( r == 0 ) Selección binaria cout << "\n Existe un cortocircuito\n"; cout << "\n Corriente = " << v/r << "amps\n"; return 0; Ejemplo: Sentencias if, if- /* Determina el número más grande entre tres */ #include <iostream> using namespace std; int n1, n2, n3, mayor; cout << "Primer valor: "; cin >> n1; cout << "Segundo valor: "; cin >> n2; cout << "Tercer valor: "; cin >> n3; if(n1 > n2) /* Calcular el mayor de n1 y n2 */ mayor = n1; mayor = n2; if(n3 > mayor) /* Ver si n3 es el mayor */ mayor = n3; cout << "El mayor es: " << mayor; return 0; Selección binaria Selección simple 8 4

5 1.1. Ejemplo: Sentencias if anidadas /* Determina si un número es menor, mayor o igual a cero */ #include <iostream> using namespace std; int num; cout << "Valor del número: "; cin >> num; if (num >= 0) if(num == 0) cout << "Número igual a cero \n"; cout << "Número mayor que cero \n"; cout << "Número menor que cero \n"; return 0; Selección binaria Selección binaria Nota: Salvo que las llaves indiquen lo contrario, cada se asocia siempre al if más cercano de los que le preceden Sentencia: if- múltiple Selección múltiple if ( condición1 ) Bloque1 if ( condición2 ) Bloque2 if ( condición3 ) Bloque3... BloqueN Funcionamiento: El Bloque1 de sentencias se ejecuta si la condición1 es cierta. Si es falsa el programa evalúa la siguiente condición. Si la condición2 es cierta el programa ejecuta el Bloque2, en caso contrario evalúa la siguiente condición y así sucesivamente. Si todas las condiciones son falsas el programa ejecuta el bloque de sentencias del final (BloqueN). Este último puede no existir (entonces no se haría nada) 10 5

6 1.1 Ejemplo: if- múltiple /*Programa que muestra la calificación según la nota numérica*/ #include <iostream> using namespace std; float nota; cout << " - Introduce la nota numérica: "; cin >> nota; if (nota < 5.0) cout << "Suspenso"; if(nota < 7.0) cout << "Aprobado"; if(nota < 9.0) cout << "Notable"; if(nota < 9.9) cout << "Sobresaliente"; cout << "Matrícula Honor"; return 0; Selección múltiple Ejercicio propuesto: Mejora el programa anterior para que muestre mensajes de error si la nota leída no es válida (si es mayor que 10 o menor que cero) Ejemplo: if- anidados /* Programa que clasifica una onda electromagnética (EM) dada su longitud de onda */ #include <iostream> using namespace std; float lambda; cout << "Dame la longitud de onda: "; cin >> lambda; cout << "La onda electromagnética es "; if (lambda < 1e-11) printf("rayos Gamma "); if (lambda < 1e-9) printf("rayos X "); if (lambda < 400e-9)printf("Ultravioleta "); if (lambda < 700e-9)printf("Luz "); if (lambda < 1e-3) printf("infrarrojos "); if (lambda < 1e-1) printf("microondas "); printf("ondas de radio "); return 0; 12 6

7 1.1. Ejemplo: if- anidados /* Determina la resistencia equivalente de 2 resistencias conectadas en serie o en paralelo */ #include <iostream> using namespace std; float r1, r2, requ; char ch; cout << "Introduce los valores de las 2 resistencias: "; cin >> r1 >> r2; cout << " Las resistencias están en (s)erie o en (p)aralelo?: "; cin >> ch; if ( ch == 's' ch == 'S' ) Selección múltiple requ = r1 + r2; cout << "Resistencia equivalente en serie es: " << requ; if ( ch == 'p' ch == 'P' ) requ = r1 * r2 / (r1 + r2); cout << "Resistencia equivalente en paralelo es: " << requ; cout << "Entrada no válida, debes teclear una S o una P"; Operador condicional?: Es una herramienta útil para evaluar expresiones condicionales. Su forma general es la siguiente: expresión1? expresión2 : expresión3; Interpretación: Si expresión1 es cierta, entonces se evalúa la expresión2, en otro caso se evalúa la expresión3. Por tanto, el resultado de la expresión completa es el valor y tipo de la expresión evaluada: de la expresión2 o de la expresión3 (los cuales deben ser del mismo tipo). Ejemplo: a = b<0? b : b; La expresión condicional es la que está en negrita. Si el valor de b es menor que 0, la expresión completa tomará el valor de -b, en otro caso tomará el valor de b. En definitiva, a la variable a se le asigna el valor absoluto de b dependiendo de la condición b<0. La sentencia anterior completa es equivalente a: if (b<0) a=-b; a=b; 14 7

8 1.3. Sentencia switch switch ( expresión ) case valor1: Bloque1_de_sentencias case valor2: Bloque2 case valor3: Bloque3 default: Bloque4 Selección múltiple La sentencia switch se usa cuando existe una decisión múltiple. Normalmente se usa para reemplazar a la sentencia if- múltiple (cuando el programa puede tomar múltiples rutas de ejecución). La expresión: - Sólo podrá ser de tipo entero o de tipo carácter. - SIEMPRE debe ir entre paréntesis. Funcionamiento: Se evalúa la expresión y se va comparando su valor con cada uno de los que aparecen después de cada case, según el orden en que estén escritos. Si alguno coincide, se ejecutan todas las instrucciones que vayan después de los dos puntos hasta encontrar un break. No es obligatorio que haya un break por cada case, si no existe se seguirán ejecutando las instrucciones de los siguientes case hasta encontrar el break o hasta el final del switch. Puede haber tantos case como se desee. Si no coincide ningún valor se ejecutan las instrucciones de la opción default. La opción default no es obligatoria Ejemplo: Sentencia switch... int opcion; cout << "1>España\n 2> Francia\n" << "3>Italia\n 4> Inglaterra\n"; cout << "Selecciona una opción: "; cin >> opcion; switch ( opcion ) case 1: printf("hola\n"); case 2: printf("allo\n"); case 3: printf("pronto\n"); case 4: printf("hello\n"); 16 8

9 1.3. Ejemplos: Sentencia switch Los 2 siguientes trozos de código son equivalentes: if ( a == 1 ) cout << "Es un uno"; if ( a ==2 ) cout << "Es un dos"; cout << "No es uno ni dos"; switch ( a ) case 1: cout << "Es un uno"; case 2: cout << "Es un dos"; default: cout << "No es uno ni dos"; Los 2 siguientes trozos de código son equivalentes: if(a==0 a==1 a==2 a==3 a==4) cout << "a está en el rango 0-4"; switch ( a ) case 0: case 1: case 2: case 3: case 4: cout << "a está en el rango 0-4"; La variable a es de tipo entero Ejemplo: Sentencia switch Los 2 siguientes trozos de código son equivalentes: if ( operador == '+' ) resultado = a+b; if (operador == '-') resultado = a-b; if (operador == '*') resultado = a*b; if (operador == '/') resultado = a/b; cout << "Operador inválido"; La variable operador es de tipo carácter switch(operador) case '+': resultado = a+b; case '-': resultado = a-b; case '*': resultado = a*b; case '/': resultado = a/b; default: cout << "Operador inválido"; 18 9

10 1.3. Ejemplo: Sentencia switch char letra; cout << "Introduce una letra: "; cin >> letra; switch ( letra ) /* Aquí la expresión es una variable */ /* de tipo carácter*/ case 'a': case 'e': case 'i': case 'o': case 'u': cout << "Vocal minúscula \n"; case 'A': case 'E': case 'I': case 'O': case 'U': cout << "Vocal mayúscula \n"; default: if ( (letra >'a') && (letra <='z') ) cout << "Consonante minúscula \n"; if ( (letra >'A') && (letra <='Z') ) cout << "Consonante mayúscula \n"; cout << "No es una letra \n"; // no se han considerado como letras ni las eñes ni las letras acentuadas Estructuras Iterativas o Repetitivas: Bucles Un proceso repetitivo o iterativo (bucle) permite que un conjunto de sentencias se ejecute varias veces. Hay tres tipos de bucles en C: while, do-while y for. Todos requieren una condición que determina si el bucle continua o no. Si la condición es cierta el bucle continua, si es falsa se detiene. Flujo general de estos bucles: Inicialización Sentencia/s SI La condición es cierta? NO SI Sentencia/s La condición es cierta? NO while do-while for Actualización Sentencia/s SI La condición es cierta? NO 20 10

11 2.1. Bucle: while 2. E. Iterativas while ( condicion ) Bloque_de_sentencias Funcionamiento: Se evalúa la condición de control del bucle Si la condición es cierta, se ejecuta el bloque de sentencias y se vuelve a evaluar la condición. Si la condición es falsa se termina el bucle y se ejecuta lo que haya a continuación. Bloque de Sentencias Es decir, el bucle (y por tanto, el bloque de sentencias) se repite mientras la condición sea cierta (true). Importante: La condición de terminación se comprueba cada vez ANTES de ejecutarse el cuerpo del bucle (el Bloque de Sentencias). Si la condición es inicialmente cierta, el bucle no terminará (bucle infinito) a menos que en el cuerpo del mismo se modifique de alguna forma la condición de control del bucle. SI La condición es cierta? NO Ejemplo: Bucle while 2. E. Iterativas /* Obtener la media de una lista de números enteros. La lista terminará cuando se intro el número 0 */... int x; // vble. para guardar cada número leido por teclado int suma=0; // vble. para ir guardando la suma de los num leídos int cant=0; // contará la cantidad de números (no nulos) leídos cout << "Dame el primer número: "; cin >> num; while ( num!= 0 ) suma = suma + num; cant++; cout << "Dame otro número: "; cin >> num; if ( cant > 0 ) cout << "La media es: " << (float)suma / cant ; cout << "No hay media.\n"; 22 11

12 2.2. Bucle: do-while 2. E. Iterativas do Bloque_de_sentencias while ( condicion ); Bloque de Sentencias Funcionamiento: Se ejecuta el Bloque de sentencias (una o varias instrucciones), y luego se evalúa la condición. Si ésta es cierta se vuelve al principio del bucle, pero si es falsa se termina. La condición se comprueba, cada vez, DESPUÉS de la ejecución del cuerpo del bucle (de las sentencias). Por tanto, el Bloque de Sentencias siempre se ejecuta como mínimo una vez. SI La condición es cierta? NO Ejemplo: Bucle do-while 2. E. Iterativas Ejemplo: Suele usarse este bucle para imponer condiciones en los datos de entrada. Observe que como mínimo hay que leer UN dato obligatoriamente. Se leerán más datos si el dato leído es incorrecto. Se leerán sucesivamente datos MIENTRAS se lean datos que no cumplen las condiciones. /* Trozo de código que obligue al usuario a introducir un valor entero que esté dentro del rango [-5..5], ambos incluidos */... int num; do cout << "Intro un entero en el rango[-5..5]: "; cin >> num; while( num < -5 num > 5 );

13 2.3. Bucle: for for (inicialización; condición; actualización) Bloque de Sentencias Funcionamiento: Se ejecutan todas las instrucciones de la inicialización. Se evalúa la condición (expresión): Si es cierta se ejecuta el Bloque de sentencias y luego las instrucciones de actualización (en ese orden) y se vuelve a evaluar la condición Si la condición es falsa, termina el bucle. NOTAS: En la parte de inicialización y de actualización puede haber más de una instrucción, separadas por el operador coma (,). En la parte de condición sólo puede haber una. Si no hay condición, el test de condición es verdadero. Ninguna de las tres partes es obligatoria. Actualización Bloque de Sentencias 2. E. Iterativas SI Inicialización La condición es cierta? NO Bucle for (usar como bucle determinista) 2. E. Iterativas IMPORTANTE: por similitud con la mayoría del resto de lenguajes de programación, limitaremos el uso de esta estructura for, y la usaremos siempre como bucle determinista, es decir, la usaremos cuando sepamos el nº exacto de repeticiones que queremos que se realicen, y con un formato similar al siguiente: <= for(vble=valorinicial; vble < >= Bloque de Sentencias >!= valorfinal; actualización de vble) EJEMPLO: for(i=1; i<=10; i++) cout << "*"; // aquí, la act. de la vble i consiste en incrementar en 1 su valor La variable i empieza tomando el valor 1, como 1 <= 10 e imprime un * y se incrementa i en 1 (i++). Cada vez que i tome un nuevo valor <=10 se escribirá otro *. Es decir, el último valor que i tomará dentro del bucle será 10 la instrucción de salida por pantalla se repite 10 veces El bucle parará cuando i sea igual a 11 (que ya no es <=10)

14 2.3. Ejemplos: Bucle for 2. E. Iterativas for(i=0;i<9;i++) i empieza tomando el valor 0, cada vez que el bucle da una vuelta se incrementa en 1 (i++). El bucle parará cuando i== 9, es decir, el último valor que i tomará dentro del bucle será 8 (se repite 9 veces) for(i=10;i>=1;i--) i empieza tomando el valor 10, cada vez que el bucle da una vuelta se decrementa en 1 (i--). El bucle parará cuando i sea igual a 0, es decir, el último valor que i tomará dentro del bucle será 1. (se repite 10 veces) for(i=100;i<500;i+=50) i empieza tomando el valor 100; cada vez que el bucle da una vuelta se le suma 50 (i+=50 es equivalente a i=i+50). Dentro del bucle i tomará los valores 100, 150, 200, 250,..., 400, 450. (se repite 8 veces) De esas formas es como usaremos los bucles for, para dar valores a una variable, dentro de un rango concreto, desde un valor inicial, hasta uno final. Aunque lo siguiente también se puede hacer, lo evitaremos para asemejar el for del C al del resto de lenguajes: for( ; ; ) Representa un bucle infinito No debe usarse, aunque se ponga una salida en el cuerpo del bucle (break y continue no deben usarse en ningún bucle). for(i=2; i<128 && a>0; i*=2) Empieza con i igual a 2; cada vez que el bucle da una vuelta, i se multiplica por 2 y continua así mientras i sea menor que 128 y a>0, pero no sabemos a priori cuantas veces será cierta esta condición (ni el nº de repeticiones). for(k=-20.2; h>32; z--,j++) Empieza con k igual a -20.2; el bucle se repetirá mientras h sea mayor que 32. Al final de cada bucle z se decrementa en 1 y j se incrementa en 1. Pero aunque sabemos la condición para terminar (h<=32), no sabemos a la de cuantas repeticiones se cumplirá. La coma permite varias expresiones en el primer y tercer campo del for Ejemplo: Bucle for 2. E. Iterativas /* Imprime los caracteres ASCII entre un valor inicial y un valor final */... int cod, ppio, fin; cout << "Dame el codigo ASCII inicial: "; cin >> ppio; cout << "Dame el codigo ASCII final: "); cin >> fin; for( cod=ppio; cod<=fin; cod++ ) cout << cod << " " << (char)cod << endl; return 0; 28 14

15 3. Anidamiento de bucles 3. Anidamiento Anidamiento de bucles 3. Anidamiento /* Escribe un cuadrado de asteríscos */ 30 15

16 3. Anidamiento de bucles 3. Anidamiento /* Escribe un triángulo de asteríscos */ 31 16