Informatik I (D-MAVT)

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1 Informatik I (D-MAVT) Übungsstunde 8, simonmayer@student.ethz.ch ETH Zürich Aufgabe 1: Pointer & Structs Schauen wir s uns an! Aufgabe 2: Grossteils gut gemacht! Dynamische Arrays! Sortieren: Selectionsort Pro Schleifendurchlauf das maximale Element des nicht-sortierten Bereichs finden und mit dem letzten element des nicht-sortierten Bereichs vertauschen... [5,1,3,4,7,8,9] (sortiert ab "7") ---> finde 5 ---> vertausche mit "4" ---> [4,1,3,5,7,8,9] "den unsortieren Bereich absuchen" macht: for(int i = n-1; i > 0; i--) { for(int j = 0; j <= i; j++) {... for(int i = n-1; i > 0; i--) { maxidx = i; // Suchen des grössten Elements im Teilbereich [0...i] for(int j = 0; j <= i; j++) { if(array[maxidx] < array[j]) { maxidx = j; // Vertauschen mit dem letzten Element int tmp = array[i]; array[i] = array[maxidx]; array[maxidx] = tmp; 1

2 Stacks, Listen, Bäume, UPN Advanced Overloading Inlining Rekursion Aber: Keine Zeit für alles! Dynamische Datenstrukturen Dynamische Datenstrukturen Arrays Gut zum Suchen: O(log n), falls sortiert Sortieren: O(n log n) Schlecht für Einfügen/Löschen: O(n) Listen Gut zum Einfügen/Löschen: Suchen: Schlecht für Sortieren: O(1) O(n) O(n^2) Übersicht Bäume Höhe eines Baumes (beim zufälligen Einfügen) ca. log n Baum kann jedoch zu einer Liste (mit Höhe n) degenerieren Suchen, Einfügen, Löschen: O(log n) 9 10 Datenstruktur: Stack Stacks: Reverse Polish Notation LIFO Datenstruktur Übung 8... Anwendung von Stacks Operationen: push(...) pop() init() size() clear() Wir kennen infix-schreibweise: 9 2 * 4 Neu (RPN): Postfix-Schreibweise: * (9 2) * 4 --> Realisiert als... Dynamisches Array Liste 9 (2 * 4) --> Beispiel

3 Strukturierung des Programmes -> Übersichtlichkeit Modularisierung des Programmes -> Wiederverwendbarkeit -> Zusammenfassen von häufig benötigten Codestücken Ähnlichkeiten zu mathematischen -> Eingabe/Ausgabeparameter 14 Funktionsdeklaration return_type Funktionsname (FormalParameters) { Codeblock int main (int argc, char **argv) { return_type Rückgabetyp der Funktion void, wenn kein Rückgabewert f (x,y) { Funktionsprototypen Funktion muss vor ihrem Aufruf definiert werden Dies ist aber nicht immer möglich Daher: Funktionsprototyp am Anfang (= Funktionsdeklaration) Ich kenne diese Funktion return_type Funktionsname (FormalParameters); Oft: In header-files (z.b. sqrt(double)) Parameter Lokale Variablen der Funktion Funktionsaufruf mittels Funktionsname (ActualParameters) Funktion gibt Wert des Typs return_type zurück Call-By-Value return_type Funktionsname (int/bool/double Params) { Codeblock int sum (int a, int b) { return (a + b); Die Funktion kann ihre Parameter (in main) nicht verändern! Sie kann sie nur benutzen, um mit ihnen zu rechnen Overloading.. Overloading allows the creation of several functions with the same name which differ from each other in terms of the type of the input and the type of the output of the function. Call-By-Reference return_type Funktionsname (Pointer to Params) { Codeblock void increment (int * x) { (*x)++; return; Die Funktion kann ihre Parameter (in main) verändern

4 Rekursion Inlining... Compiler integriert die Anweisungen der Funktion physisch ins Hauptprogramm Spart jmp zur Funktion -> Zeitersparnis Nützlich bei kurzen/einfachen : Zeit für Funktionsaufruf wird gespart, die sich selbst aufrufen, sind rekursiv int my_func_rec(int a) { if(a > 0) { return a + my_func_rec(a-1); else { return 0; 2 Bedingungen: Parameter muss sich ändern! Es muss ein branch (z.b. if ) vorhanden sein, sodass die Rekursion verlassen wird! Rekursion - Hanoi Prototyp: void hanoi(ndiscs, from, to, helper); Was muss getan werden, um N discs von 1 nach 3 zu bewegen? 1. Ich muss (N-1) discs von 1 nach 2 bewegen - Jetzt liegt nur noch eine disc auf 1 hanoi(n-1, 1, 2, 3) 2. Ich muss 1 disc von 1 nach 3 bewegen - Dies ist sicher möglich, da auf 3 nur grössere discs liegen! move(1,3) 3. Ich muss (N-1) discs von 2 nach 3 bewegen - Jetzt liegen alle discs auf 3 hanoi(n-1, 2, 3, 1) 21 Aufgabe 1: FIFO-Liste ( Warteschlange, Theorie) Pointer auf erstes und letztes Element der Liste (head, last) void enter(int k) fügt ein Element k am Ende der Liste ein int leave() liefert Element am Kopf der Liste Aufgabe 2: Stack (Programmierung) Implementieren eines double-stacks mittels eines dynamischen Arrays Stack soll nicht global sein (wie geht das?) a) Funktion init(), die den Stack initialisiert b) Funktion pop(), die das oberste Element entfernt und zurückgibt c) Funktion push(), die ein Element zuoberst hinzufügt Wenn nötig: Vergrössern des Arrays (wie ging das nochmal?) d) Funktion size(), die die aktuelle Grösse des Stacks zurückgibt e) Funktion clear(), die den Stack aufräumt (-> Löschen des Arrays) 4

5 Aufgabe 2: Stack (Programmierung) Hilfestellung: Funktionssignaturen Stack: struct tstack {... a) Funktion init( ) b) Funktion pop( ) UPN-Taschenrechner (Programmierung) Benutzen des Stacks aus Aufgabe 2 Schema: +, -, /, * Zahl ; Einlesen des nächsten Befehls vorhergehende Zahlen pop-en, rechnen, push-en Zahl push-en Programm beenden c) Funktion push( ) Also: Per while(cin >> nextcommand) über den input iterieren d) Funktion size( ) Fallunterscheidung mittels if (strcmp(nextcommand, + ) == 0) {... e) Funktion clear( ) Folien online unter Informatik I (D-MAVT) Übungsstunde 8, simonmayer@student.ethz.ch ETH Zürich 5