CSS 161 Fundamentals of Compu3ng Flow control (4) - - PowerPoint PPT Presentation

CSS ¡161 ¡ Fundamentals ¡of ¡Compu3ng ¡ Flow ¡control ¡(4) ¡

October ¡17, ¡2012 ¡

Instructor: ¡Uma ¡Murthy ¡

Announcements ¡and ¡reminders ¡

Announcements ¡

– HW ¡1 ¡grades ¡delayed ¡– ¡will ¡be ¡out ¡today ¡ – Website ¡update ¡ – HW1 ¡solu3on ¡(check ¡homeworks ¡and ¡solu3ons ¡page) ¡ – Lecture ¡7 ¡slides ¡(check ¡updated ¡schedule ¡page) ¡

Reminders ¡

– All ¡homeworks ¡will ¡be ¡due ¡before ¡class ¡at ¡11am, ¡unless ¡otherwise ¡ specified ¡ – Prac3ce ¡using ¡Prac3ce ¡it, ¡self-­‑test ¡exercises, ¡and ¡programming ¡ exercises ¡ – Midterm ¡1 ¡on ¡Wed, ¡Oct ¡24 ¡

CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡Compu3ng ¡ 2 ¡

Outline ¡today ¡

• Review ¡loops ¡
• Complete ¡Chapter ¡3 ¡
• Do ¡problems ¡from ¡book ¡and ¡Prac3ce ¡it ¡

CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡Compu3ng ¡ 3 ¡

Acknowledgments ¡

• A ¡subset ¡of ¡the ¡following ¡slides ¡have ¡been ¡

either ¡directly ¡taken ¡from ¡or ¡derived ¡from ¡the ¡ supplements ¡of ¡the ¡book: ¡

Building ¡Java ¡Programs: ¡A ¡Back ¡to ¡Basics ¡Approach, ¡ 2nd ¡edi(on ¡ by ¡Stuart ¡Reges ¡and ¡Marty ¡Stepp ¡

hVp://www.buildingjavaprograms.com/supplements.shtml ¡ ¡

CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡Compu3ng ¡ 4 ¡

Review ¡

• Boolean ¡expressions ¡

– Short ¡circuit ¡evalua3on ¡ – Side-­‑effects ¡of ¡Boolean ¡expressions ¡ – Boolean ¡expressions ¡outside ¡of ¡condi3onals ¡and ¡ loops ¡ – Comparing ¡Strings ¡

CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡Compu3ng ¡ 5 ¡

Comparing ¡Strings ¡

• Comparison ¡operators ¡only ¡work ¡on ¡primi%ve ¡

types ¡ ¡

– boolean, ¡char, ¡byte, ¡short, ¡int, ¡long, ¡float, ¡double ¡

• To ¡compare ¡other ¡types, ¡need ¡other ¡methods ¡

– compareTo() – equals() – equalsIgnoreCase() [for ¡Strings ¡only] ¡

CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡Compu3ng ¡ 6 ¡

Comparing ¡Strings ¡example ¡

String s1 = "tintin"; String s2 = "snowy"; String s3 = "Tintin"; System.out.println(s1.equals(s2)); System.out.println(s1.equals("tintin")); System.out.println(s1.equals(s3)); System.out.println(s1.equalsIgnoreCase(s3)); System.out.println(s1.compareTo(s2)); System.out.println(s2.compareTo(s1)); System.out.println(s2.compareTo("snowy"));

CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡Compu3ng ¡ 7 ¡

Comparing ¡Strings ¡example ¡

String s1 = "tintin"; String s2 = "snowy"; String s3 = "Tintin"; System.out.println(s1.equals(s2)); System.out.println(s1.equals("tintin")); System.out.println(s1.equals(s3)); System.out.println(s1.equalsIgnoreCase(s3)); System.out.println(s1.compareTo(s2)); System.out.println(s2.compareTo(s1)); System.out.println(s2.compareTo("snowy"));

false ¡ true ¡ false ¡ true ¡ 1 ¡

• ­‑1 ¡

0 ¡

CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡Compu3ng ¡ 8 ¡

Loops ¡

• Mechanism ¡for ¡repea3ng ¡block ¡of ¡statements ¡

– Do ¡we ¡know ¡how ¡many ¡3mes ¡to ¡repeat? ¡ – Do ¡we ¡want ¡to ¡execute ¡at ¡least ¡once? ¡

• 3 ¡types ¡of ¡loops: ¡
• while (boolean expression)

statement

• do

statement while (boolean_expression)

• for (initialization; stop_condition; update)

statement

CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡Compu3ng ¡ 9 ¡

Loops ¡

• Loops ¡in ¡Java ¡are ¡similar ¡to ¡those ¡in ¡other ¡high-­‑level ¡

languages ¡

• Java ¡has ¡three ¡types ¡of ¡loop ¡statements: ¡ ¡the ¡while, ¡

the ¡do-while, ¡and ¡the ¡for ¡statements ¡

– The ¡code ¡that ¡is ¡repeated ¡in ¡a ¡loop ¡is ¡called ¡the ¡body ¡of ¡the ¡ loop ¡ – Each ¡repe33on ¡of ¡the ¡loop ¡body ¡is ¡called ¡an ¡itera%on ¡of ¡ the ¡loop ¡

3-­‑10 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

while (Boolean_Expression) Statement ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Or ¡ while (Boolean_Expression) { Statement_1 Statement_2 Statement_Last }

while ¡Syntax ¡

. ¡. ¡. ¡

3-­‑11 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

do Statement while (Boolean_Expression); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Or ¡ do { Statement_1 Statement_2 Statement_Last } while (Boolean_Expression);

do-while ¡Syntax ¡

. ¡. ¡. ¡

3-­‑12 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

The ¡for ¡loop ¡

The ¡for ¡Statement ¡Syntax ¡

for (Initializing; Boolean_Expression; Update) Body

• The ¡Body ¡may ¡consist ¡of ¡a ¡single ¡statement ¡or ¡a ¡list ¡of ¡

statements ¡enclosed ¡in ¡a ¡pair ¡of ¡braces ¡({ }) ¡

• Note ¡that ¡the ¡three ¡control ¡expressions ¡are ¡separated ¡by ¡two, ¡

not ¡three, ¡semicolons ¡

• Note ¡that ¡there ¡is ¡no ¡semicolon ¡aeer ¡the ¡closing ¡parenthesis ¡

at ¡the ¡beginning ¡of ¡the ¡loop ¡ ¡

3-­‑14 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

for ¡loop ¡syntax ¡

for (ini(aliza(on; test; update) { statement; statement; ... ¡ statement; } – Perform ¡ini(aliza(on ¡once. ¡ – Repeat ¡the ¡following: ¡

• Check ¡if ¡the ¡test ¡is ¡true. ¡ ¡If ¡not, ¡stop. ¡
• Execute ¡the ¡statements. ¡
• Perform ¡the ¡update. ¡

body header

Seman3cs ¡of ¡the ¡for ¡Statement ¡

3-­‑16 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

Repe33on ¡with ¡for ¡loops ¡

• So ¡far, ¡repea3ng ¡a ¡statement ¡is ¡redundant: ¡

System.out.println("Homer says:"); System.out.println("I am so smart"); System.out.println("I am so smart"); System.out.println("I am so smart"); System.out.println("I am so smart"); System.out.println("S-M-R-T... I mean S-M-A-R-T");

• Java's ¡for ¡loop ¡statement ¡performs ¡a ¡task ¡many ¡3mes. ¡

System.out.println("Homer says:"); for (int i = 1; i <= 4; i++) { // repeat 4 times System.out.println("I am so smart"); } System.out.println("S-M-R-T... I mean S-M-A-R-T");

Ini3aliza3on ¡ ¡

for (int i = 1; i <= 6; i++) { System.out.println("I am so smart"); }

• Tells ¡Java ¡what ¡variable ¡to ¡use ¡in ¡the ¡loop ¡

– Performed ¡once ¡as ¡the ¡loop ¡begins ¡ – The ¡variable ¡is ¡called ¡a ¡loop ¡counter ¡

• can ¡use ¡any ¡name, ¡not ¡just ¡i
• can ¡start ¡at ¡any ¡value, ¡not ¡just ¡1

Test ¡

for (int i = 1; i <= 6; i++) { System.out.println("I am so smart"); }

• Tests ¡the ¡loop ¡counter ¡variable ¡against ¡a ¡limit ¡

– Uses ¡comparison ¡operators: ¡ < less ¡than ¡ <= less ¡than ¡or ¡equal ¡to ¡ > greater ¡than ¡ >= greater ¡than ¡or ¡equal ¡to ¡

Repe33on ¡over ¡a ¡range ¡

System.out.println("1 squared = " + 1 * 1); System.out.println("2 squared = " + 2 * 2); System.out.println("3 squared = " + 3 * 3); System.out.println("4 squared = " + 4 * 4); System.out.println("5 squared = " + 5 * 5); System.out.println("6 squared = " + 6 * 6);

– Intui3on: ¡"I ¡want ¡to ¡print ¡a ¡line ¡for ¡each ¡number ¡from ¡1 ¡to ¡6" ¡

• The ¡for ¡loop ¡does ¡exactly ¡that! ¡

for (int i = 1; i <= 6; i++) { System.out.println(i + " squared = " + (i * i)); }

– "For ¡each ¡integer ¡i ¡from ¡1 ¡through ¡6, ¡print ¡..." ¡

Loop ¡walkthrough ¡

for (int i = 1; i <= 4; i++) { System.out.println(i + " squared = " + (i * i)); } System.out.println("Whoo!"); ¡

¡Output: ¡ 1 squared = 1 2 squared = 4 3 squared = 9 4 squared = 16 Whoo! ¡

1 1 2 2 3 3 4 4 5 5

Increment ¡and ¡decrement ¡

shortcuts ¡to ¡increase ¡or ¡decrease ¡a ¡variable's ¡value ¡by ¡1 ¡

Shorthand ¡Equivalent ¡longer ¡version ¡ variable++; variable = variable + 1; variable--; variable = variable - 1; ¡ int x = 2; x++; // x = x + 1; // x now stores 3 double gpa = 2.5; gpa--; // gpa = gpa - 1; // gpa now stores 1.5 ¡

Modify-­‑and-­‑assign ¡

shortcuts ¡to ¡modify ¡a ¡variable's ¡value ¡ Shorthand ¡Equivalent ¡longer ¡version ¡ variable += value; variable = variable + value; variable -= value; variable = variable - value; variable *= value; variable = variable * value; variable /= value; variable = variable / value; variable %= value; variable = variable % value; x += 3; // x = x + 3; gpa -= 0.5; // gpa = gpa - 0.5; number *= 2; // number = number * 2;

The ¡Comma ¡in ¡for ¡Statements ¡

• A ¡for ¡loop ¡can ¡contain ¡mul3ple ¡ini3aliza3on ¡ac3ons ¡

separated ¡with ¡commas ¡

– Use ¡cau3on ¡when ¡combining ¡a ¡declara3on ¡with ¡mul3ple ¡ac3ons ¡

• A ¡for ¡loop ¡can ¡contain ¡mul3ple ¡update ¡ac3ons, ¡separated ¡

with ¡commas, ¡also ¡

– It ¡is ¡even ¡possible ¡to ¡eliminate ¡the ¡loop ¡body ¡in ¡this ¡way ¡

• However, ¡a ¡for ¡loop ¡can ¡contain ¡only ¡one ¡Boolean ¡

expression ¡to ¡test ¡for ¡ending ¡the ¡loop ¡

3-­‑24 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

Infinite ¡Loops ¡

• A ¡while, ¡do-while, ¡or ¡for ¡loop ¡should ¡be ¡

designed ¡so ¡that ¡the ¡Boolean ¡expression ¡is ¡ changed ¡in ¡a ¡way ¡that ¡eventually ¡makes ¡it ¡false, ¡ and ¡terminates ¡the ¡loop ¡

• If ¡the ¡Boolean ¡expression ¡remains ¡true, ¡then ¡the ¡

loop ¡will ¡run ¡forever, ¡resul3ng ¡in ¡an ¡ ¡infinite ¡loop ¡

– Loops ¡that ¡check ¡for ¡equality ¡or ¡inequality ¡(== ¡or ¡!=) ¡ are ¡especially ¡prone ¡to ¡this ¡error ¡and ¡should ¡be ¡ avoided ¡if ¡possible ¡

3-­‑25 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

Nested ¡Loops ¡

• Loops ¡can ¡be ¡nested, ¡just ¡like ¡other ¡Java ¡structures ¡

– When ¡nested, ¡the ¡inner ¡loop ¡iterates ¡from ¡beginning ¡to ¡end ¡for ¡each ¡ single ¡itera3on ¡of ¡the ¡outer ¡loop ¡ int rowNum, columnNum; for (rowNum = 1; rowNum <=3; rowNum++) { for (columnNum = 1; columnNum <=2; columnNum++) System.out.print(" row " + rowNum + " column " + columnNum); System.out.println(); }

3-­‑26 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

Algorithms ¡and ¡Pseudocode ¡

• The ¡hard ¡part ¡of ¡solving ¡a ¡problem ¡with ¡a ¡computer ¡

program ¡is ¡coming ¡up ¡with ¡the ¡underlying ¡solu3on ¡ method ¡

• An ¡algorithm ¡is ¡a ¡set ¡of ¡precise ¡instruc3ons ¡that ¡lead ¡

to ¡a ¡solu3on ¡

– An ¡algorithm ¡is ¡normally ¡wriVen ¡in ¡pseudocode, ¡which ¡is ¡a ¡ mixture ¡of ¡programming ¡language ¡and ¡a ¡human ¡language, ¡ like ¡English ¡ – Pseudocode ¡must ¡be ¡precise ¡and ¡clear ¡ – However, ¡pseudocode ¡is ¡much ¡less ¡rigid ¡than ¡code ¡

3-­‑27 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

Example: ¡Drawing ¡complex ¡figures ¡

• Use ¡nested ¡for ¡loops ¡to ¡produce ¡the ¡

following ¡output. ¡

• Why ¡draw ¡ASCII ¡art? ¡

– Real ¡graphics ¡require ¡a ¡lot ¡of ¡finesse ¡ – ASCII ¡art ¡has ¡complex ¡paVerns ¡ – Can ¡focus ¡on ¡the ¡algorithms ¡

#================# | <><> | | <>....<> | | <>........<> | |<>............<>| |<>............<>| | <>........<> | | <>....<> | | <><> | #================#

Development ¡strategy ¡

• Recommenda3ons ¡for ¡managing ¡

complexity: ¡

• 1. ¡Design ¡the ¡program ¡ ¡(think ¡about ¡steps ¡or ¡

methods ¡needed ¡-­‑ ¡pseudocode). ¡

• write ¡an ¡English ¡descrip3on ¡of ¡steps ¡required ¡
• use ¡this ¡descrip3on ¡to ¡decide ¡the ¡methods ¡
• 2. ¡Create ¡a ¡table ¡of ¡paVerns ¡of ¡characters ¡
• use ¡table ¡to ¡write ¡your ¡for ¡loops ¡

#================# | <><> | | <>....<> | | <>........<> | |<>............<>| |<>............<>| | <>........<> | | <>....<> | | <><> | #================#

• 1. ¡Pseudo-­‑code

¡

• pseudo-­‑code: ¡An ¡English ¡descrip3on ¡of ¡an ¡algorithm. ¡
• Example: ¡Drawing ¡a ¡12 ¡wide ¡by ¡7 ¡tall ¡box ¡of ¡stars ¡

¡print ¡12 ¡stars. ¡

¡for ¡(each ¡of ¡5 ¡lines) ¡{ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡print ¡a ¡star. ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡print ¡10 ¡spaces. ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡print ¡a ¡star. ¡ ¡} ¡ ¡print ¡12 ¡stars. ¡

************ * * * * * * * * * * ************

Pseudo-­‑code ¡algorithm ¡

• 1. ¡Line ¡
• # ¡, ¡16 ¡=, ¡#
• 2. ¡Top ¡half ¡
• |
• spaces ¡(decreasing) ¡
• <>
• dots ¡(increasing) ¡
• <>
• spaces ¡(same ¡as ¡above) ¡
• |
• 3. ¡BoVom ¡half ¡(top ¡half ¡upside-­‑down) ¡
• 4. ¡Line ¡
• # ¡, ¡16 ¡=, ¡#

#================# | <><> | | <>....<> | | <>........<> | |<>............<>| |<>............<>| | <>........<> | | <>....<> | | <><> | #================#

Methods ¡from ¡pseudocode ¡

public class Mirror { public static void main(String[] args) { line(); topHalf(); bottomHalf(); line(); } public static void topHalf() { for (int line = 1; line <= 4; line++) { // contents of each line } } public static void bottomHalf() { for (int line = 1; line <= 4; line++) { // contents of each line } } public static void line() { // ... } }

• 2. ¡Tables

¡

• A ¡table ¡for ¡the ¡top ¡half: ¡

– Compute ¡spaces ¡and ¡dots ¡expressions ¡from ¡line ¡number ¡

line spaces dots 1 6 2 4 4 3 2 8 4 12 line spaces

line * -2 + 8

dots 4 * line - 4 1 6 6 2 4 4 4 4 3 2 2 8 8 4 12 12

#================# | <><> | | <>....<> | | <>........<> | |<>............<>| |<>............<>| | <>........<> | | <>....<> | | <><> | #================#

• 3. ¡Wri3ng ¡the ¡code

¡

• Useful ¡ques3ons ¡about ¡the ¡top ¡half: ¡

– What ¡methods? ¡(think ¡structure ¡and ¡redundancy) ¡ – Number ¡of ¡(nested) ¡loops ¡per ¡line? ¡

#================# | <><> | | <>....<> | | <>........<> | |<>............<>| |<>............<>| | <>........<> | | <>....<> | | <><> | #================#

Par3al ¡solu3on ¡

// Prints the expanding pattern of <> for the top half of the figure. public static void topHalf() { for (int line = 1; line <= 4; line++) { System.out.print("|"); for (int space = 1; space <= (line * -2 + 8); space++) { System.out.print(" "); } System.out.print("<>"); for (int dot = 1; dot <= (line * 4 - 4); dot++) { System.out.print("."); } System.out.print("<>"); for (int space = 1; space <= (line * -2 + 8); space++) { System.out.print(" "); } System.out.println("|"); } }

The ¡break ¡and ¡continue ¡Statements ¡

• The ¡break ¡statement ¡consists ¡of ¡the ¡keyword ¡break ¡

followed ¡by ¡a ¡semicolon ¡

– When ¡executed, ¡the ¡break ¡statement ¡ends ¡the ¡nearest ¡ enclosing ¡switch ¡or ¡loop ¡statement ¡

• The ¡continue ¡statement ¡consists ¡of ¡the ¡keyword ¡

continue ¡followed ¡by ¡a ¡semicolon ¡

– When ¡executed, ¡the ¡continue ¡statement ¡ends ¡the ¡current ¡ loop ¡body ¡itera3on ¡of ¡the ¡nearest ¡enclosing ¡loop ¡statement ¡ – Note ¡that ¡in ¡a ¡for ¡loop, ¡the ¡continue ¡statement ¡transfers ¡ control ¡to ¡the ¡update ¡expression ¡

• When ¡loop ¡statements ¡are ¡nested, ¡remember ¡that ¡any ¡

break ¡or ¡con3nue ¡statement ¡applies ¡to ¡the ¡innermost, ¡ containing ¡loop ¡statement ¡

3-­‑36 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

The ¡Labeled ¡break ¡Statement ¡

• There ¡is ¡a ¡type ¡of ¡break ¡statement ¡that, ¡when ¡used ¡in ¡

nested ¡loops, ¡can ¡end ¡any ¡containing ¡loop, ¡not ¡just ¡the ¡ innermost ¡loop ¡

• If ¡an ¡enclosing ¡loop ¡statement ¡is ¡labeled ¡with ¡an ¡

Iden%fier, ¡then ¡the ¡following ¡version ¡of ¡the ¡break ¡ statement ¡will ¡exit ¡the ¡labeled ¡loop, ¡even ¡if ¡it ¡is ¡not ¡the ¡ innermost ¡enclosing ¡loop: ¡

break someIdentifier;

• To ¡label ¡a ¡loop, ¡simply ¡precede ¡it ¡with ¡an ¡Iden%fier ¡and ¡a ¡

colon: ¡

someIdentifier:

3-­‑37 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

The ¡exit ¡Statement ¡

• A ¡break ¡statement ¡will ¡end ¡a ¡loop ¡or ¡switch ¡

statement, ¡but ¡will ¡not ¡end ¡the ¡program ¡

• The ¡exit ¡statement ¡will ¡immediately ¡end ¡the ¡

program ¡as ¡soon ¡as ¡it ¡is ¡invoked: ¡

System.exit(0);

• The ¡exit ¡statement ¡takes ¡one ¡integer ¡argument ¡

– By ¡tradi3on, ¡a ¡zero ¡argument ¡is ¡used ¡to ¡indicate ¡a ¡normal ¡ ending ¡of ¡the ¡program ¡

3-­‑38 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

Loop ¡Bugs ¡

• The ¡two ¡most ¡common ¡kinds ¡of ¡loop ¡errors ¡are ¡

unintended ¡infinite ¡loops ¡and ¡off-­‑by-­‑one ¡errors ¡

– An ¡off-­‑by-­‑one ¡error ¡is ¡when ¡a ¡loop ¡repeats ¡the ¡loop ¡body ¡

• ne ¡too ¡many ¡or ¡one ¡too ¡few ¡3mes ¡
• This ¡usually ¡results ¡from ¡a ¡carelessly ¡designed ¡Boolean ¡test ¡

expression ¡

– Use ¡of ¡== ¡in ¡the ¡controlling ¡Boolean ¡expression ¡can ¡lead ¡to ¡ an ¡infinite ¡loop ¡or ¡an ¡off-­‑by-­‑one ¡error ¡

• This ¡sort ¡of ¡tes3ng ¡works ¡only ¡for ¡characters ¡and ¡integers, ¡and ¡

should ¡never ¡be ¡used ¡for ¡floa3ng-­‑point ¡

3-­‑39 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

Tracing ¡Variables ¡

• Tracing ¡variables ¡involves ¡watching ¡one ¡or ¡more ¡variables ¡

change ¡value ¡while ¡a ¡program ¡is ¡running ¡

• Many ¡IDEs ¡have ¡a ¡built-­‑in ¡Debugging ¡u3lity ¡that ¡allows ¡

variables ¡to ¡be ¡traced ¡

• Another ¡way ¡to ¡trace ¡variables ¡is ¡to ¡insert ¡temporary ¡output ¡

statements ¡in ¡a ¡program ¡

System.out.println("n = " + n); // Tracing n – When ¡the ¡error ¡is ¡found ¡and ¡corrected, ¡the ¡trace ¡statements ¡can ¡ simply ¡be ¡commented ¡out ¡

• A ¡good ¡way ¡to ¡test ¡your ¡program ¡is ¡to ¡manually ¡plug-­‑in ¡values ¡

and ¡walk ¡through ¡your ¡code ¡

– Common ¡prac3ce ¡in ¡interviews ¡

3-­‑40 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

General ¡Debugging ¡Techniques ¡(1) ¡

• Examine ¡the ¡system ¡as ¡a ¡whole ¡– ¡don’t ¡assume ¡the ¡

bug ¡occurs ¡in ¡one ¡par3cular ¡place ¡

– Manually ¡tracing ¡helps ¡significantly ¡and ¡is ¡good ¡prac%ce ¡ for ¡exams ¡and ¡interviews ¡

• Try ¡different ¡test ¡cases ¡and ¡check ¡the ¡input ¡values ¡

3-­‑41 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

General ¡Debugging ¡Techniques ¡(2) ¡

• Comment ¡out ¡blocks ¡of ¡code ¡to ¡narrow ¡down ¡the ¡
• ffending ¡code ¡
• Check ¡common ¡pinalls ¡
• Take ¡a ¡break ¡and ¡come ¡back ¡later ¡
• DO ¡NOT ¡make ¡random ¡changes ¡just ¡hoping ¡that ¡the ¡

change ¡will ¡fix ¡the ¡problem! ¡ ¡ ¡

3-­‑42 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

Debugging ¡Example ¡(1 ¡of ¡9) ¡

• The ¡following ¡code ¡is ¡supposed ¡to ¡present ¡a ¡

menu ¡and ¡get ¡user ¡input ¡un3l ¡either ¡‘a’ ¡or ¡‘b’ ¡ is ¡entered. ¡

3-­‑43 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

String s = ""; char c = ' '; Scanner keyboard = new Scanner(System.in); do { System.out.println("Enter 'A' for option A or 'B' for option B."); s = keyboard.next(); s.toLowerCase(); c = s.substring(0,1); } while ((c != 'a') || (c != 'b'));

Debugging ¡Example ¡(2 ¡of ¡9) ¡

• Using ¡the ¡“random ¡change” ¡debugging ¡

technique ¡we ¡might ¡try ¡to ¡change ¡the ¡data ¡ type ¡of ¡c ¡to ¡String, ¡to ¡make ¡the ¡types ¡ match ¡

• This ¡results ¡in ¡more ¡errors ¡since ¡the ¡rest ¡of ¡the ¡

code ¡treats ¡c ¡like ¡a ¡char

3-­‑44 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

Result: Syntax error: c = s.substring(0,1); : incompatible types

found: java.lang.String required: char

Debugging ¡Example ¡(3 ¡of ¡9) ¡

• First ¡problem: ¡ ¡substring ¡returns ¡a ¡String, ¡use ¡

charAt ¡to ¡get ¡the ¡first ¡character: ¡

3-­‑45 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

String s = ""; char c = ' '; Scanner keyboard = new Scanner(System.in); do { System.out.println("Enter 'A' for option A or 'B' for option B."); s = keyboard.next(); s.toLowerCase(); c = s.charAt(0); } while ((c != 'a') || (c != 'b'));

Now the program compiles, but it is stuck in an infinite loop. Employ tracing:

Debugging ¡Example ¡(4 ¡of ¡9) ¡

3-­‑46 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

do { System.out.println("Enter 'A' for option A or 'B' for option B."); s = keyboard.next(); System.out.println("String s = " + s); s.toLowerCase(); System.out.println("Lowercase s = " + s); c = s.charAt(0); System.out.println("c = " + c); } while ((c != 'a') || (c != 'b'));

Sample output:

Enter 'A' for option A or 'B' for option B. A String s = A Lowercase s = A c = A Enter 'A' for option A or 'B' for option B.

From tracing we can see that the string is never changed to lowercase. Reassign the lowercase string back to s.

Debugging ¡Example ¡(5 ¡of ¡9) ¡

• The ¡following ¡code ¡is ¡supposed ¡to ¡present ¡a ¡

menu ¡and ¡get ¡user ¡input ¡un3l ¡either ¡‘a’ ¡or ¡‘b’ ¡ is ¡entered. ¡

3-­‑47 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

do { System.out.println("Enter 'A' for option A or 'B' for option B."); s = keyboard.next(); s = s.toLowerCase(); c = s.charAt(0); } while ((c != 'a') || (c != 'b'));

However, it’s still stuck in an infinite loop. What to try next?

Debugging ¡Example ¡(6 ¡of ¡9) ¡

• Could ¡try ¡the ¡following ¡“patch” ¡

3-­‑48 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

do { System.out.println("Enter 'A' for option A or 'B' for option B."); s = keyboard.next(); s = s.toLowerCase(); c = s.charAt(0); if ( c == 'a') break; if (c == 'b') break; } while ((c != 'a') || (c != 'b'));

This works, but it is ugly! Considered a coding atrocity, it doesn’t fix the underlying problem. The boolean condition after the while loop has also become meaningless. Try more tracing:

Debugging ¡Example ¡(7 ¡of ¡9) ¡

3-­‑49 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

do { System.out.println("Enter 'A' for option A or 'B' for option B."); s = keyboard.next(); s = s.toLowerCase(); c = s.charAt(0); System.out.println("c != 'a' is " + (c != 'a')); System.out.println("c != 'b' is " + (c != 'b')); System.out.println("(c != 'a') || (c != 'b')) is " + ((c != 'a') || (c != 'b'))); } while ((c != 'a') || (c != 'b'));

Sample output:

Enter 'A' for option A or 'B' for option B. A c != 'a' is false c != 'b' is true (c != 'a') || (c != 'b')) is true

From the trace we can see that the loop’s boolean expression is true because c cannot be not equal to ‘a’ and not equal to ‘b’ at the same time.

Debugging ¡Example ¡(8 ¡of ¡9) ¡

• Fix: ¡ ¡We ¡use ¡&& ¡instead ¡of ¡|| ¡

3-­‑50 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

do { System.out.println("Enter 'A' for option A or 'B' for option B."); s = keyboard.next(); s = s.toLowerCase(); c = s.charAt(0); } while ((c != 'a') && (c != 'b'));

Debugging ¡Example ¡(9 ¡of ¡9) ¡

• Even ¡beVer: ¡ ¡Declare ¡a ¡boolean ¡variable ¡to ¡control ¡

the ¡do-­‑while ¡loop. ¡ ¡This ¡makes ¡it ¡clear ¡when ¡the ¡loop ¡ exits ¡if ¡we ¡pick ¡a ¡meaningful ¡variable ¡name. ¡

3-­‑51 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

boolean invalidKey; do { System.out.println("Enter 'A' for option A or 'B' for option B."); s = keyboard.next(); s = s.toLowerCase(); c = s.charAt(0); if (c == 'a') invalidKey = false; else if (c == 'b') invalidKey = false; else invalidKey = true; } while (invalidKey);

Preven3ve ¡Coding ¡

• Incremental ¡Development ¡

– Write ¡a ¡liVle ¡bit ¡of ¡code ¡at ¡a ¡3me ¡and ¡test ¡it ¡ before ¡moving ¡on ¡

• Code ¡Review ¡

– Have ¡others ¡look ¡at ¡your ¡code ¡

• Pair ¡Programming ¡

– Programming ¡in ¡a ¡team, ¡one ¡typing ¡while ¡the ¡

• ther ¡watches, ¡and ¡periodically ¡switch ¡roles ¡

3-­‑52 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

Loops ¡prac3ce ¡

• See ¡conversa3on ¡on ¡discussion ¡board ¡on ¡

catalyst ¡

53 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡Compu3ng ¡

Asser3on ¡Checks ¡

• An ¡asser%on ¡is ¡a ¡sentence ¡that ¡says ¡(asserts) ¡something ¡about ¡

the ¡state ¡of ¡a ¡program ¡

– An ¡asser3on ¡must ¡be ¡either ¡true ¡or ¡false, ¡and ¡should ¡be ¡true ¡if ¡a ¡ program ¡is ¡working ¡properly ¡ – Asser3ons ¡can ¡be ¡placed ¡in ¡a ¡program ¡as ¡comments ¡

• Java ¡has ¡a ¡statement ¡that ¡can ¡check ¡if ¡an ¡asser3on ¡is ¡true ¡

assert Boolean_Expression; – If ¡asser3on ¡checking ¡is ¡turned ¡on ¡and ¡the ¡Boolean_Expression ¡ evaluates ¡to ¡false, ¡the ¡program ¡ends, ¡and ¡outputs ¡an ¡asser%on ¡ failed ¡error ¡message ¡ – Otherwise, ¡the ¡program ¡finishes ¡execu3on ¡normally ¡

3-­‑54 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡

Asser3on ¡Checks ¡

• A ¡program ¡or ¡other ¡class ¡containing ¡asser3ons ¡is ¡

compiled ¡in ¡the ¡usual ¡way

• Aeer ¡compila3on, ¡a ¡program ¡can ¡run ¡with ¡asser3on ¡

checking ¡turned ¡on ¡or ¡turned ¡off ¡

– Normally ¡a ¡program ¡runs ¡with ¡asser3on ¡checking ¡turned ¡

• ff ¡
• In ¡order ¡to ¡run ¡a ¡program ¡with ¡asser3on ¡checking ¡

turned ¡on, ¡use ¡the ¡following ¡command ¡(using ¡the ¡ actual ¡ProgramName): ¡

java –enableassertions ProgramName

3-­‑55 ¡ CSS ¡161: ¡Fundamentals ¡of ¡ Compu3ng ¡