Muuttujien roolit Muuttujilla on ohjelmissa eräitä tyypillisiä käyttötapoja, joita kutsutaan muuttujien rooleiksi. Esimerkiksi muuttuja, jonka arvoa ei muuteta enää kertaakaan muuttujan alustamisen jälkeen, kutsutaan kiintoarvoksi. Muuttujien rooleja ei pidä sekoittaa muuttujien perustietotyyppeihin (C++:ssa esimerkiksi int, char, double jne.), vaan kyseessä on jaottelu, joka ilmaisee millainen tehtävä muuttujalla kyseisessä ohjelmassa on. Seuraavassa kuvattavat yksitoista eri roolia riittävät kattamaan lähes kaikki yksinkertaisissa ohjelmissa esiintyvät muuttujat. Useimmiten esiintyvät roolit ovat kiintoarvo, askeltaja ja tuoreimman säilyttäjä, jotka kattavat noin 70 % kaikista muuttujista. Toisaalta on huomattava, että kaikilla muuttujilla ei välttämättä ole mitään alla esitellyistä rooleista. Muuttujien roolit, jotka on esitelty tarkemmin alla, ovat kiintoarvo askeltaja tuoreimman säilyttäjä sopivimman säilyttäjä kokooja seuraaja yksisuuntainen lippu tilapäissäilö järjestelijä säiliö kulkija Esimerkkiohjelmien yhteydessä olevan rivinumeroinnin tarkoitus on helpottaa riveihin viittaamista. Ohjelmien suorituksen kannalta rivinumeroinnilla ei ole mitään merkitystä, koska ne ovat muodoltaan C-kielen kommentteja. Kiintoarvo Muuttujan rooli on kiintoarvo, jos sen arvoa ei muuteta ohjelman suorituksen aikana. Esimerkkiohjelma kysyy käyttäjältä ympyrän säteen ja ilmoittaa sitten ympyrän alan. Muuttuja r on kiintoarvo. Kyseinen muuttuja saa ohjelman suorituksen aikana käytettävän arvon yhden kerran (rivillä 8), joka ei sen jälkeen muutu. Kiintoarvoa voidaan käyttää ohjelman eri kohdissa - esimerkissä kahdesti rivillä 9. /* 2 */ #include <iostream /* 4 */ const int PII = 3.1415; /* 5 */ int main() { /* 6 */ double r = 0; /* 7 */ cout << "Anna ympyrän säde: "; /* 8 */ cin >> r; /* 9 */ cout << "Ympyrän ala on " << PII * r * r << endl; /* 10 */ return EXIT_SUCCESS; /* 11 */ }
Askeltaja Askeltaja käy läpi arvoja jollain systemaattisella tavalla. Alla on esimerkki silmukkarakenteesta, jossa käytetään muuttujaa kertoja askeltajana. Esimerkkiohjelma tulostaa kolmosen kertotaulun askeltajan käydessä läpi arvot yhdestä kymmeneen. /* 5 */ int kertoja = 0; /* 6 */ for( kertoja = 1; kertoja <= 10; ++kertoja ) { /* 7 */ cout << kertoja << * 3 = << kertoja * 3 << endl; /* 8 */ } /* 9 */ return EXIT_SUCCESS; /* 10 */ } Askeltajaa voidaan käyttää myös esimerkiksi lukumäärän laskemiseen ja taulukon indeksien läpikäymiseen. Tuoreimman säilyttäjä Muuttuja on tuoreimman säilyttäjä, jos sen arvo on viimeisin jostakin tietystä joukosta läpikäyty arvo tai yksinkertaisesti vain arvo, joka on syötetty viimeksi. Esimerkkiohjelma pyytää käyttäjältä syötettä toistuvasti (rivillä 8) kunnes syöte on kelvollinen. Tässä ohjelmassa muuttuja s on tuoreimman säilyttäjä, koska siitä löytyy kulloinkin viimeksi syötetty arvo. /* 5 */ double s = 0; /* 6 */ while( s <= 0 ) { /* 7 */ cout << "Anna neliön sivu: ; /* 8 */ cin >> s; /* 9 */ } /* 10 */ cout << "Neliön ala on " << s * s << endl; /* 11 */ return EXIT_SUCCESS; /* 12 */ }
Sopivimman säilyttäjä Sopivimman säilyttäjän arvo on "paras" tai jollain muulla tavoin halutuin siihen asti läpikäydyistä arvoista. Arvojen paremmuuden mittamisessa ei ole mitään rajoituksia: halutuin voi tarkoittaa esimerkiksi pienintä tai suurinta lukua tai sellaista lukua, joka on lähinnä jotain tiettyä arvoa. Esimerkkiohjelma selvittää, mikä käyttäjän syöttämistä kymmenestä kokonaisluvusta on pienin. Muuttuja pienin on sopivimman säilyttäjä, koska siihen sijoitetaan (rivillä 13) tuorein arvo, mikäli se on pienempi kuin pienin tähän mennessä läpikäydyistä. /* 5 */ int i = 0; /* 6 */ int pienin = 0; /* 7 */ int luku = 0; /* 8 */ cout << "Anna 1. luku: "; cin >> pienin; /* 9 */ for( i = 2; i <= 10; ++i ) { /* 10 */ cout << "Anna << i <<. luku: "; /* 11 */ cin >> luku; /* 12 */ if( luku < pienin ) { /* 13 */ pienin = luku; /* 14 */ } /* 15 */ } /* 16 */ cout << "Pienin luku oli " << pienin << endl; /* 17 */ return EXIT_SUCCESS; /* 18 */ } (Muuttuja i on askeltaja ja luku on tuoreimman säilyttäjä.) Kokooja Kokoojan arvo kerääntyy kaikista siihen mennessä läpikäydyistä arvoista. Esimerkkiohjelma ottaa vastaan yksi kerrallaan käyttäjän syöttämiä kokonaislukuja, kunnes käyttäjä syöttää luvun -999, jonka jälkeen ohjelma laskee syötteiden keskiarvon. Muuttuja summa on kokooja: siihen kootaan (rivillä 11) syötteiden kokonaissummaa. /* 5 */ int lkm = 0; /* 6 */ double summa = 0; /* 7 */ double luku = 0; /* 8 */ while( luku!= -999 ) { /* 9 */ cout << "Anna luku, -999 lopettaa: "; /* 10 */ cin >> luku; /* 11 */ if( luku!= -999 ) { summa += luku; lkm++; } /* 10 */ } /* 11 */ if( lkm!= 0 ) { /* 12 */ cout << "Keskiarvo on " << summa / lkm << endl; /* 12 */ } /* 12 */ return EXIT_SUCCESS; /* 13 */ } (Muuttuja lkm on askeltaja ja luku on tuoreimman säilyttäjä.)
Seuraaja Seuraaja saa aina arvokseen jonkin tietyn toisen muuttujan vanhan arvon. Esimerkkiohjelma pyytää käyttäjältä 12 kokonaislukua ja kertoo lopuksi, mikä oli suurin kahden perättäisen syötetyn luvun ero. Muuttuja edellinen on seuraaja: se seuraa muuttujaa nykyinen (rivillä 9). /* 5 */ int kuukausi = 0; /* 6 */ int nykyinen = 0; /* 7 */ int edellinen = 0; /* 8 */ int suurinero = 0; /* 9 */ cout << "Anna 1. arvo: "; cin >> edellinen; /* 10 */ cout << "Anna 2. arvo: "; cin >> nykyinen; /* 11 */ suurinero = nykyinen - edellinen; /* 12 */ for( kuukausi = 3; kuukausi <= 12; ++kuukausi ) { /* 13 */ edellinen = nykyinen; /* 14 */ cout << "Anna << kuukausi <<. arvo: "; /* 15 */ cin >> nykyinen; /* 16 */ if( nykyinen - edellinen > suurinero ) { /* 17 */ suurinero = nykyinen edellinen; /* 18 */ } /* 19 */ } /* 20 */ cout << "Suurin ero oli << suurinero << endl; /* 21 */ return EXIT_SUCCESS; /* 22 */ } (Muuttuja kuukausi on askeltaja, nykyinen on tuoreimman säilyttäjä ja suurinero on sopivimman säilyttäjä.) Seuraajia käytetään paljon linkitettyjen tietorakenteiden yhteydessä osoittamaan käsiteltävää alkiota edeltänyttä alkiota.
Yksisuuntainen lippu Yksisuuntainen lippu on bool-tyyppinen muuttuja, joka ei saa enää alkuperäistä arvoaan sen jälkeen, kun se on kerran muuttunut. Esimerkkiohjelma tulostaa käytäjän antamien lukujen summan ja ilmoittaa oliko syötteiden joukossa yhtään negatiivista lukua. Yksisuuntainen lippu neg tarkkailee (rivillä 12) esiintyykö syötteiden joukossa yhtään negatiivista arvoa ja jos yksikin negatiivinen arvo löytyy, ei muuttuja enää palaa arvoon false. /* 5 */ int luku = 1; /* 6 */ int summa = 0; /* 7 */ bool neg = false; /* 8 */ while( luku ) { /* 9 */ cout << "Anna luku, 0 lopettaa: "; cin >> luku; /* 10 */ summa += luku; /* 11 */ if( luku < 0 ) { /* 12 */ neg = true; /* 13 */ } /* 14 */ } /* 15 */ cout << "Summa on << summa; /* 16 */ if( neg ) { cout << "Joukossa oli negatiivisia lukuja" << endl; } /* 17 */ return EXIT_SUCCESS; /* 18 */ } (Muuttuja luku on tuoreimman säilyttäjä ja summa on kokooja.) Yksisuuntaista lippua voidaan käyttää myös esimerkiksi tarkkailemaan virheen esiintymistä syöttötiedoissa, jotta ohjelma huomaisi pyytää syötteitä uudelleen.
Tilapäissäilö Muuttuja on tilapäissäilö, jos sen arvoa tarvitaan aina vain hyvin lyhyen ajan. Esimerkkiohjelma ottaa vastaan käyttäjän syöttämiä tuotteiden verottomia hintoja ja tulostaa aina kokonaishinnan ja veron osuuden siitä. Tilapäissäilöön vero lasketaan veron suuruus (rivillä 10), jota käytetään sitten välittömästi seuraavassa lauseessa kahteen kertaan (rivillä 12). /* 2 */ const int VEROPROSENTTI = 16; /* 3 */ int main() { /* 5 */ double veroton = 0; /* 6 */ double vero = 0; /* 6 */ while( veroton < 0 ) { /* 7 */ cout << "Anna veroton hinta (lopettaa negatiivisella): "; /* 8 */ cin >> veroton; /* 9 */ if( veroton >= 0 ) { /* 10*/ vero = veroton * VEROPROSENTTI / 100; /* 11 */ cout << "Kokonaishinta << veroton + vero <<, josta vero /* 12 */ << vero << endl; /* 13 */ } /* 14 */ } /* 15 */ return EXIT_SUCCESS; /* 16 */ } (Muuttuja veroton on tuoreimman säilyttäjä.) Tilapäissäilöä käytetään tyypillisesti ohjelman tehostamiseen (suorittamalla laskutoimitus, jonka tulosta tarvitaan useasti, vain kertaalleen) tai ohjelman selventämiseen (laskemalla tulos omaan muuttujaansa vaikka tämä ei ole välttämättä tarpeen). Tilapäissäilöä käytetään usein myös järjestelijän kahden alkion keskinäisen paikan vaihtamiseen.
Järjestelijä Järjestelijä on tietorakenne, jota käytetään siinä olevien tietojen uudelleen järjestämiseen sen jälkeen, kun se on ensin alustettu joillakin arvoilla. Esimerkkiohjelma pyytää käyttäjältä merkki kerrallaan yhteensä kymmenen merkkiä taulukkona toteutettuun järjestelijään merkki, kääntää niiden järjestyksen taulukossa ja lopuksi tulostaa merkit tässä käännetyssä järjestyksessä. /* 1 */ #include <stdio.h> /* 2 */ int main() /* 3 */ { /* 4 */ char merkki[10], tmp; /* 5 */ int i; /* 6 */ printf("anna kymmenen kirjainta: "); /* 7 */ for (i = 0; i < 10; i++) scanf("%c", &merkki[i]); /* 8 */ for (i = 0; i < 5; i++) { /* 9 */ tmp = merkki[i]; /* 10 */ merkki[i] = merkki[9-i]; /* 11 */ merkki[9-i] = tmp; /* 12 */ } /* 13 */ for (i = 0; i < 10; i++) printf("%c", merkki[i]); /* 14 */ printf("\n"); /* 15 */ exit(0); /* 16 */ } (Muuttuja tmp on tilapäissäilö ja i on askeltaja.) Järjestelijää voidaan käyttää lajitteluun tai muuhun uudelleenjärjestelyyn. Säiliö Säiliö on tietorakenne, johon voidaan lisätä ja josta voidaan poistaa tietoja. Esimerkkiohjelma toteuttaa pinon, johon käyttäjä voi lisätä uusia kokonaislukuja komennolla "u" (riveillä 11-15) ja poistaa pinossa vielä olevista luvuista viimeksi lisätyn komennolla "p" (riveillä 16-20). Pino tallennetaan säiliönä toimivaan taulukkoon taulukko. /* 1 */ #include <stdio.h> /* 2 */ #define MAXINDEKSI 9 /* 3 */ int main() /* 4 */ { /* 5 */ int pinta=-1, taulukko[maxindeksi]; /* 6 */ int uusi; /* 7 */ char komento='x'; /* 8 */ while (komento!= 'q') { /* 9 */ printf("anna komento: "); scanf(" %c", &komento); /* 10 */ switch (komento) { /* 11 */ case 'u': if (pinta < MAXINDEKSI) { /* 12 */ printf("anna sisältö: "); scanf("%d", &uusi); /* 13 */ taulukko[++pinta] = uusi; /* 14 */ } /* 15 */ break; /* 16 */ case 'p': if (pinta >= 0) { /* 17 */ printf("poistuu %d.\n", taulukko[pinta]); /* 18 */ pinta--;
/* 19 */ } /* 20 */ break; /* 21 */ } /* 22 */ } /* 23 */ exit(0); /* 24 */ } (Muuttuja pinta on kulkija, uusi on tuoreimman säilyttäjä ja komento on tuoreimman säilyttäjä.) Kulkija Kulkija käy läpi jotain tietorakennetta. Esimerkkiohjelma toteuttaa erityisellä alkuelementillä varustetun linkitetyn listan, johon käyttäjä voi lisätä kokonaislukuja komennolla "u" (riveillä 13-18) ja tulostaa listan komennolla "t" (riveillä 19-24). Muuttuja p on kulkija: se käy läpi listan kaikki alkiot (riveillä 15 ja 22). /* 1 */ #include <stdio.h> /* 2 */ struct alkio {int sisalto; struct alkio *linkki;}; /* 3 */ int main() /* 4 */ { /* 5 */ struct alkio *alku, *p, *t; /* 6 */ int uusi; /* 7 */ char komento='x'; /* 8 */ alku = (struct alkio*) malloc(sizeof(struct alkio)); /* 9 */ alku->linkki = NULL; /* 10 */ while (komento!= 'q') { /* 11 */ printf("anna komento: "); scanf(" %c", &komento); /* 12 */ switch (komento) { /* 13 */ case 'u': printf("anna sisältö: "); scanf("%d", &uusi); /* 14 */ p = alku; /* 15 */ while (p->linkki) p = p->linkki; /* 16 */ t = (struct alkio*) malloc(sizeof(struct alkio)); /* 17 */ t->sisalto = uusi; t->linkki = NULL; p->linkki = t; /* 18 */ break; /* 19 */ case 't': p = alku->linkki; /* 20 */ while (p) { /* 21 */ printf("%d\n",p->sisalto); /* 22 */ p = p->linkki; /* 23 */ } /* 24 */ break; /* 25 */ } /* 26 */ } /* 27 */ exit(0); /* 28 */ } (Muuttuja alku on kiintoarvo, t on tilapäissäilö, uusi on tuoreimman säilyttäjä, komento on tuoreimman säilyttäjä, kenttä sisalto on kiintoarvo ja kenttä linkki on kiintoarvo.) Enemmän tietoa muuttujien rooleista ja niihin liittyvästä tutkimuksesta löytyy nettisivulta: http://cs.joensuu.fi/~saja/var_roles/ Pääsyyllinen näiden käyttöönottamiseen ohjelmoinnin opetuksessa: Jorma.Sajaniemi@Joensuu.Fi