CSS 161 Fundamentals of Compu3ng Flow control, Debugging, - PowerPoint PPT Presentation

CSS ¡161 ¡ Fundamentals ¡of ¡Compu3ng ¡ Flow ¡control, ¡Debugging, ¡Classes ¡ October ¡29, ¡2012 ¡ Instructor: ¡Uma ¡Murthy ¡

Announcements ¡and ¡reminders ¡ Announcements ¡ – Quizzes ¡(see ¡forthcoming ¡slide) ¡ ¡ – Late ¡days ¡status ¡maintained ¡on ¡gradebook ¡ Reminders ¡ – Homework ¡4 ¡due ¡midnight ¡Wednesday, ¡October ¡31 ¡ 2 ¡

Late ¡days ¡on ¡gradebook ¡ Indicates the number of late days taken, ranging from 0 to 3 3 ¡

Quizzes ¡ • Begin ¡next ¡week ¡ • Tenta3ve ¡schedule ¡and ¡topics: ¡ – 11/5: ¡condi3onal ¡statements ¡and ¡loops ¡ ¡ – 11/14: ¡Classes, ¡I/O ¡ – 11/28: ¡Arrays ¡ • Mechanical ¡ques3ons ¡ – Short ¡answer, ¡output, ¡tracing, ¡etc. ¡ 4 ¡

Outline ¡today ¡ • Definite ¡( for ) ¡and ¡indefinite ¡( while, do-while ) ¡loops ¡ • Pseudocode ¡and ¡nested ¡loops ¡example ¡ • Fencepost ¡analogy ¡ • Wrap ¡up ¡debugging ¡ • Review ¡methods ¡ • Parameterized ¡methods ¡ 5 ¡

Definite ¡and ¡indefinite ¡loops ¡ 6 ¡

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: ¡  for ( initialization ; stop_condition ; update ) statement  while ( boolean expression ) statement  do statement while ( boolean_expression ) 7 ¡

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-­‑8 ¡

Categories ¡of ¡loops ¡ • definite ¡loop : ¡Executes ¡a ¡known ¡number ¡of ¡3mes. ¡ – for ¡loops ¡are ¡definite ¡loops. ¡ • Print ¡"hello" ¡10 ¡3mes. ¡ • Find ¡all ¡the ¡prime ¡numbers ¡up ¡to ¡an ¡integer ¡ n . ¡ • Print ¡each ¡odd ¡number ¡between ¡5 ¡and ¡127. ¡ • indefinite ¡loop : ¡One ¡where ¡the ¡number ¡of ¡3mes ¡its ¡ body ¡repeats ¡is ¡not ¡known ¡in ¡advance: ¡ ¡ – while and ¡ do-while loops ¡are ¡indefinite ¡loops ¡ • Prompt ¡the ¡user ¡un3l ¡they ¡type ¡a ¡non-­‑nega3ve ¡number. ¡ • Print ¡random ¡numbers ¡un3l ¡a ¡prime ¡number ¡is ¡printed. ¡ • Repeat ¡un3l ¡the ¡user ¡has ¡types ¡"q" ¡to ¡quit . ¡ 9 ¡

for ¡Syntax ¡ for(initialization; Boolean_Expression; update) Statement for(initialization; Boolean_Expression; update) { Statement_1 Statement_2 . ¡. ¡. ¡ Statement_Last } 3-­‑10 ¡

for ¡loop ¡walkthrough ¡ 1 2 3 for (int i = 1; i <= 4; i++) { 4 System.out.println(i + " squared = " + (i * i)); } System.out.println("Whoo!"); ¡ 5 1 ¡Output: ¡ 1 squared = 1 2 2 squared = 4 3 squared = 9 4 squared = 16 4 Whoo! ¡ 3 5 11 ¡

while ¡Syntax ¡ while (Boolean_Expression) Statement ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Or ¡ while (Boolean_Expression) { Statement_1 Statement_2 . ¡. ¡. ¡ Statement_Last } 3-­‑12 ¡

The ¡ while ¡loop ¡ • while ¡loop : ¡Repeatedly ¡executes ¡its ¡ body ¡as ¡long ¡as ¡a ¡logical ¡test ¡is ¡true. ¡ • Example: ¡ int num = 1; // initialization while (num <= 200) { // test System.out.print(num + " "); num = num * 2; // update } // output: 1 2 4 8 16 32 64 128 ¡ 13 ¡

do-while ¡Syntax ¡ do Statement while (Boolean_Expression); ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Or ¡ do { Statement_1 Statement_2 . ¡. ¡. ¡ Statement_Last } while (Boolean_Expression); 3-­‑14 ¡

The ¡ do/while ¡loop ¡ • do/while ¡loop : ¡ Performs ¡its ¡test ¡at ¡the ¡ end ¡of ¡each ¡ repe33on. ¡ – Guarantees ¡that ¡the ¡loop's ¡ {} ¡body ¡will ¡run ¡at ¡least ¡once. ¡ //Example: prompt until correct password is typed String phrase; do { System.out.print("Type your password: "); phrase = console.next(); } while (!phrase.equals("abracadabra")); 15 ¡

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 ¡wrieen ¡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-­‑16 ¡

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-­‑17 ¡

Example: ¡Drawing ¡complex ¡figures ¡ • Use ¡nested ¡ for ¡loops ¡to ¡produce ¡the ¡ following ¡output. ¡ +------+ |\..../| | \../ | | \/ | | /\ | | /..\ | |/....\| +------+ 18 ¡

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 ¡paeerns ¡of ¡characters ¡ | /\ | • use ¡table ¡to ¡write ¡your ¡ for ¡loops ¡ | /..\ | |/....\| +------+ 19 ¡

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. ¡ ************ 20 ¡

Pseudo-­‑code ¡algorithm ¡ 1. ¡Line ¡ • + ¡, ¡6 ¡ - , ¡ + 2. ¡Top ¡half ¡ • | • spaces ¡(increasing) ¡ • \ +------+ • dots ¡(decreasing) ¡ |\..../| • / | \../ | • spaces ¡(same ¡as ¡above) ¡ • | | \/ | 3. ¡Boeom ¡half ¡(top ¡half ¡upside-­‑down) ¡ | /\ | 4. ¡Line ¡ | /..\ | • + ¡, ¡6 ¡ - , ¡ + |/....\| +------+ 21 ¡

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 <= 3; line++) { // contents of each line +------+ } } |\..../| public static void bottomHalf() { | \../ | for (int line = 1; line <= 3; line++) { | \/ | // contents of each line } | /\ | } | /..\ | public static void line() { // ... |/....\| } } +------+ 22 ¡

2. ¡Tables ¡ • A ¡table ¡for ¡the ¡top ¡half: ¡ – Compute ¡spaces ¡and ¡dots ¡expressions ¡from ¡line ¡number ¡ line spaces dots 1 0 4 +------+ 2 1 2 |\..../| | \../ | 3 2 0 | \/ | | /\ | | /..\ | |/....\| +------+ 23 ¡

2. ¡Tables ¡ • A ¡table ¡for ¡the ¡top ¡half: ¡ – Compute ¡spaces ¡and ¡dots ¡expressions ¡from ¡line ¡number ¡ line spaces line - 1 dots -2 * line + 6 +------+ 1 0 0 4 4 |\..../| 2 1 1 2 2 | \../ | 3 2 2 0 0 | \/ | | /\ | | /..\ | |/....\| +------+ 24 ¡