Grundlagen für das Projekt (Teil 1)

1. Worum geht es?

In diesem Abschnitt lernst du die wichtigsten Grundlagen kennen, um das Kapitel-Projekt zu verstehen. Aus dem letzten Kapitel bringst du schon einige wichtige Grundlagen wie die while-Schleife oder die if-else-Verzweigung mit. 

Hier wird dieses Wissen nun um einen neuen Schleifentyp erweitert und um die Fähigkeit, größere Datenmengen wie z.B. Zeichen eines Textes effizient zu organisieren. Außerdem lernst du, wie du aus deinem eigenen Programm heraus Dateien erzeugen und deren Inhalt auslesen und verändern kannst.

2. FOR-Schleife: Anweisungen wiederholen

Worum geht es? 

Schleifen gehören zu den wichtigsten Werkzeugen einer Programmiersprache. Mit ihnen ist es möglich, Anweisungen wiederholt auszuführen, ohne dass dafür neuer Code entstehen muss. 

Du kannst zum Beispiel ein Menü programmieren, dass den Benutzer so lange nach einer Auswahl fragt, bis ein gültiger Wert eingegeben wurde. 

Oder du entwickelst ein Spiel und nutzt eine Schleife dazu, die einzelnen Animationsschritte nacheinander abzuarbeiten. Für beide Fälle ist die while-Schleife sehr gut geeignet, da die Schleifenausführung von einer konkreten Bedingung abhängt und die Anzahl der Wiederholungen nicht bekannt ist. 

Für Fälle (und davon gibt es viele), wo genau bekannt ist, wie viele Durchläufe nötig sind, ist die for-Schleife oft eine bessere Wahl. Im Code-Beispiel kannst du sehen, wie sie aufgebaut ist und wie sie sich von der while-Schleife unterscheidet.

Was kannst du danach?

• Eine for-Schleife als Alternative zu while nutzen

#include <iostream>

using namespace std; 

int main() 
{
    // Komponenten der for-Schleife
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        cout << "i=" << i << endl;
    }

    // Zum Vergleich: die while-Schleife
    int cnt{0};
    while (cnt < 5)
    {
        cout << "cnt=" << cnt << endl;
        cnt++;
    }
    return 0;
}

2.1. Steuern der Durchlaufrichtung

Worum geht es? 

Im letzten Beispiel hat die Zählvariable i die Werte 0,1,2,3,4 durchlaufen. Wenn man wie im nachstehenden Code gezeigt Initialisierung und Anweisung anpasst, dann lässt sich die Durchlaufrichtung auch umkehren. 

Was kannst du danach?

• Die Laufrichtung einer for-Schleife umkehren

#include <iostream>

using namespace std; 

int main() 
{
    // Steuern der Durchlaufrichtung
    for (int i = 4; i > 0; i--)
    {
        cout << "i=" << i << endl;
    }
    return 0;
}

2.2. Verändern der Schrittweite

Worum geht es? 

Was kannst du danach?

• Die Schrittweite der Zählvariablen einer for-Schleife verändern
  

#include <iostream>

using namespace std; 

int main() 
{
    // Verändern der Schrittweite
    for (int i = 0; i <= 10; i += 2)
    {
        cout << "i=" << i << endl;
    }
    return 0;
}

2.3. Schleife mit mehreren Zählern

Worum geht es? 

Was kannst du danach?

• Mehrere voneinander unabhängige Zählvariablen in einer for-Schleife einsetzen
  

Beschreibung

#include <iostream>

using namespace std; 

int main() 
{
    // Schleife mit mehreren Zählern
    for (int i{0}, j{5}; i <= 5, j >= 0; i++, j--)
    {
        cout << "i=" << i << ", j=" << j << endl;
    }    return 0;
}

2.4. Typische Fehlerquellen

Worum geht es? 

Was kannst du danach?

• Typische Fehler rund um die for-Schleife erkennen und vermeiden
  

Beschreibung

#include <iostream>

using namespace std; 

int main() 
{
    /*
    // Fehler: Bedingung nie erfüllt!    
    for (int i = 1; i != 10; i += 2)
    {
        cout << "i=" << i << endl;
    }
    */

    // Fehler: Durchlauf-Anzahl um 1 daneben
    string text = "Hallo";
    for (int i = 0; i <= text.length(); i++)
    {
        // Probiere beide Varianten aus
        cout << text[i] << endl;
        //cout << text.at(i) << endl;
    }

    // Fehler: Zähler der äußeren Schleife genutzt
    for(int i=0; i<5; i++)
    {
        for(i=0; i<5; i++)
        {
            cout << i << endl;
        }
    }
    return 0;
}

3. FSTREAM: Textdateien lesen und schreiben

Worum geht es? 

Was kannst du danach?

• Inhalt von Textdateien auslesen

#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream> // File-Stream

using namespace std;

int main()
{
// Text aus Datei lesen
    std::ifstream lesen{"datei1.txt"};
    while (lesen)
    {
        std::string text;
        //lesen >> text; // Trennzeichen = " "
        std::getline(lesen, text); //  = "\n"
        std::cout << text << endl;
    }
    
    return 0; 
}

3.1. Text in Dateien schreiben

Worum geht es? 

Was kannst du danach?

• Inhalt von Textdateien auslesen

#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream> // File-Stream

using namespace std;

int main()
{
    // Text in Datei schreiben
    std::ofstream schreiben{"datei1.txt"};
    schreiben << "Dies ist Zeile 1" << endl;
    schreiben << "Dies ist Zeile " << 2 << endl;
    schreiben.close();
    
    // Text zur Kontrolle aus Datei lesen
    std::ifstream lesen{"datei1.txt"};
    while (lesen)
    {
        std::string text;
        //lesen >> text; // Trennzeichen = " "
        std::getline(lesen, text); //  = "\n"
        std::cout << text << endl;
    }
    
    return 0; 
}

3.2. Text an Dateien anhängen

Worum geht es? 

Was kannst du danach?

• Text an existierende Dateien anhängen.

#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream> // File-Stream

using namespace std;

int main()
{
    // Text in Datei schreiben
    std::ofstream schreiben{"datei1.txt"};
    schreiben << "Dies ist Zeile 1" << endl;
    schreiben << "Dies ist Zeile " << 2 << endl;

    // Text anhängen (engl. 'append')
    schreiben.close(); // Datei schließen
    schreiben.open("datei1.txt", std::ios::app);
    if (!schreiben) // Auf Fehler prüfen
    {
        // Versuchsweise 'open' auskommentieren
        std::cerr << "Datei nicht geöffnet!n";
        return 1; // Programm mit Fehler beenden
    }
    schreiben << "Dies ist Zeile 3" << endl;    
    
    // Text zur Kontrolle aus Datei lesen
    std::ifstream lesen{"datei1.txt"};
    while (lesen)
    {
        std::string text;
        //lesen >> text; // Trennzeichen = " "
        std::getline(lesen, text); //  = "\n"
        std::cout << text << endl;
    }
    
    return 0; 
}