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Kontrollstrukturen: Sequenz, Verzweigung, Schleife
Kontrollstrukturen bestimmen, in welcher Reihenfolge ein Programm seine Anweisungen ausführt. Eine Sequenz ordnet Schritte, eine Verzweigung wählt einen Weg und eine Schleife wiederholt Schritte.
Auf dieser Seite lernst du, diese drei Grundformen zu erkennen, kurze Python-Programme nachzuvollziehen und für eine Aufgabe die passende Struktur auszuwählen.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Die drei Grundstrukturen steuern den Ablauf
Ohne eine besondere Steuerung arbeitet ein Programm seine Anweisungen der Reihe nach ab. Kontrollstrukturen verändern oder gliedern diesen Kontrollfluss, also den Weg durch das Programm.
Kontrollstruktur
Eine Kontrollstruktur legt fest, welche Anweisung als Nächstes ausgeführt wird. Die drei Grundformen sind Sequenz, Verzweigung und Wiederholung.
- Sequenz: Mehrere Anweisungen werden nacheinander ausgeführt.
- Verzweigung: Eine Bedingung entscheidet zwischen verschiedenen Wegen.
- Wiederholung oder Schleife: Ein Anweisungsblock wird mehrfach ausgeführt.
Diese Strukturen lassen sich kombinieren und ineinander schachteln. So entstehen auch komplexe Programme aus wenigen überschaubaren Bausteinen.
Frage beim Lesen eines Programms immer: Was geschieht zuerst, welche Bedingung wird geprüft und welcher Schritt wird wiederholt?
Eine Sequenz führt Schritte nacheinander aus
Bei einer Sequenz ist die Reihenfolge entscheidend. Eine spätere Anweisung kann einen Wert verwenden, der zuvor berechnet wurde.
Betrachte die vier Python-Anweisungen x = 5, y = 10, z = x + y und print(z).
xerhält den Wert5.yerhält den Wert10.- Das Programm addiert beide Werte und speichert
15inz. print(z)gibt15aus.
Würde die Berechnung von z vor den Zuweisungen stehen, wären die benötigten Werte an dieser Stelle noch nicht festgelegt.
Beim schrittweisen Nachvollziehen notierst du nach jeder Anweisung die aktuellen Variablenwerte. Dadurch erkennst du, wo sich ein Wert ändert und welche Ausgabe entsteht.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
In einer werden Anweisungen der Reihe nach ausgeführt. Bei x = 5, y = 10 und z = x + y hat z anschließend den Wert . Erst danach gibt den Wert aus.
Eine Verzweigung trifft eine Entscheidung
Eine Bedingung ist eine prüfbare Aussage mit dem Ergebnis wahr oder falsch. Bei einer Verzweigung bestimmt dieses Ergebnis, welcher Programmteil ausgeführt wird.
Bedingung
Eine Bedingung vergleicht Werte oder prüft einen Zustand. Beispiele sind x > 10, x == 10 und x < 0.
Eine zweiseitige Verzweigung besitzt einen if-Zweig und einen else-Zweig. Genau einer dieser beiden Wege wird gewählt. Mit elif lassen sich weitere Fälle ergänzen.
Die Funktion vorzeichen(i) soll positive, negative und neutrale Zahlen unterscheiden:
- Wenn
i > 0wahr ist, gibt siepositiv +zurück. - Andernfalls prüft sie
i < 0. Ist diese Bedingung wahr, gibt sienegativ -zurück. - Treffen beide Bedingungen nicht zu, bleibt nur
i == 0; derelse-Zweig gibtneutral 0zurück.
Für i = -5 ist die erste Bedingung falsch und die zweite wahr. Das Ergebnis lautet deshalb negativ -.
Die Reihenfolge mehrerer Bedingungen zählt. Sobald eine Bedingung einer if-elif-else-Kette wahr ist, wird ihr Zweig ausgeführt; die folgenden Zweige werden übersprungen.
Eine Fallunterscheidung ist vollständig, wenn jeder mögliche Eingabefall zu einem sinnvollen Weg führt. Ein abschließender else-Zweig kann die noch übrigen Fälle abdecken.
Schleifen wiederholen einen Anweisungsblock
Eine Schleife führt ihren Rumpf mehrfach aus. Ein einzelner Durchlauf heißt Iteration.
Welche Schleife passt, hängt von der Aufgabe ab:
- Eine
for-Schleife eignet sich für eine vorab bestimmte Zahl von Wiederholungen oder zum Durchlaufen einer Sammlung. - Eine
while-Schleife eignet sich, wenn der Rumpf wiederholt werden soll, solange eine Bedingung wahr ist. - Eine fußgesteuerte
do-while-Schleife prüft ihre Bedingung erst nach dem Rumpf und läuft deshalb mindestens einmal. Nicht jede Programmiersprache verwendet dafür dieselbe Syntax.
Bei for i in range(5): print(i) nimmt i nacheinander die Werte 0, 1, 2, 3 und 4 an. Der Schleifenrumpf wird fünfmal ausgeführt.
Die obere Grenze 5 gehört nicht zu den erzeugten Werten. Deshalb endet die Ausgabe bei 4.
Eine entsprechende while-Schleife kann mit i = 0 beginnen, i < 5 prüfen, i ausgeben und anschließend mit i += 1 erhöhen. Die Erhöhung ist notwendig, damit die Bedingung irgendwann falsch wird.
Eine kopfgesteuerte while-Schleife prüft vor jedem Durchlauf. Ist ihre Bedingung schon am Anfang falsch, läuft sie kein einziges Mal. Eine fußgesteuerte Schleife prüft erst danach und läuft daher mindestens einmal.
Prüfe bei einer while-Schleife drei Punkte: den Startwert, die Bedingung und die Veränderung im Schleifenrumpf. Fehlt eine passende Veränderung, kann eine unbeabsichtigte Endlosschleife entstehen.
Kontrollstrukturen kombinieren und auswählen
Eine Kontrollstruktur kann weitere Kontrollstrukturen enthalten. Das nennt man Schachtelung.
Ein Programm durchläuft mit einer Schleife mehrere Zahlen. Innerhalb der Schleife prüft eine Verzweigung, ob die aktuelle Zahl größer als null ist.
Der äußere Ablauf ist eine Wiederholung. Die Entscheidung innerhalb jedes Durchlaufs ist eine Verzweigung. Zusammen kann das Programm dieselbe Prüfung auf alle Zahlen anwenden.
Gehe bei einer neuen Aufgabe in drei Schritten vor:
- Notiere die einzelnen Aktionen in ihrer nötigen Reihenfolge.
- Markiere Entscheidungen mit ihren Bedingungen und allen benötigten Fällen.
- Markiere Aktionen, die mehrfach ausgeführt werden, und bestimme, wodurch die Wiederholung endet.
Nutze diese Entscheidungshilfe:
- Nur eine feste Reihenfolge nötig? Verwende eine Sequenz.
- Hängt der nächste Schritt von einem Zustand ab? Verwende eine Verzweigung.
- Wird derselbe Schritt mehrfach benötigt? Verwende eine Schleife.
- Treten mehrere dieser Fragen zugleich auf? Schachtele oder kombiniere die Strukturen.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Kontrollstrukturen
- Sequenz: Schritte nacheinander
- Verzweigung: Weg durch Bedingung wählen
- Schleife: Schritte wiederholen
- Schachtelung: Grundstrukturen kombinieren
- Ablaufprüfung: Werte, Bedingungen und Wiederholungen verfolgen
Abschluss-Check
Kontrolliere zum Schluss deinen Denkweg: Kannst du bei einem kurzen Programm die Reihenfolge markieren, jede Bedingung auswerten und für jede Schleife erklären, warum sie endet? Dann kannst du den Kontrollfluss systematisch nachvollziehen.