Propädeutikum. Dipl.-Inf. Frank Güttler M. Sc. Stephan Fischer

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1 Propädeutikum 2016 Dipl.-Inf. Frank Güttler M. Sc. Stephan Fischer

2 Vorbereitungskurs Informatikstudium Programmieren (C-Kurs) Erfolgreich Studieren Dipl.-Inf. Frank Güttler / M. Sc. Stephan Fischer quapona technologies GmbH An der Kirschallee Leipzig 2

3 Überblick Kapitel 4 Modellierung von Programmen und Daten Kapitel 5 Variablen und Datentypen Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren 3

4 Kapitel 4 Modellierung von Programmen und Daten 4

5 Kapitel 4 Modellierung von Programmen und Daten Modellierung Programme modellieren Objekte der realen Welt Programme modellieren Objekte der Mathematik Algorithmus Programm Ausgabe Willkommensnachricht Printf( Hello World!\n ); Objekt Daten 5

6 Von Daten zu Variablen Kapitel 4 Modellierung von Programmen und Daten Daten Computer arbeitet mit Daten Daten werden als Bitfolge abgespeichert, d.h Fragen 1. Wo abgespeichert? 2. Wie viel Speicherplatz wird dabei belegt? 3. Wie wird abgespeichert? Variablen - Platzhalter für Daten im Speicher 6

7 Kapitel 5 Variablen und Datentypen 7

8 Kapitel 5 Variablen und Datentypen Variablen Variablen-Name Anfangsadresse im Speicher Symbolischer Bezeichner für Speicheradresse Variablen-Typ Bestimmt die Länge der Bitfolge Interpretationsvorschrift für den Wert Elementare, Aufzählungs-, Zeiger-, Felder- und Zusammengesetzte Datentypen Variablen-Wert Interpretierte Bitfolge Vorzeichenabhängig 8

9 Kapitel 5 Variablen und Datentypen Variablendefinition typ name [= Konstante], name [= Konstante],...; Deklaration vor Verwendung erfolgen Reservierung von Speicherplatz durch Compiler Interpretation für Compiler klar Wo genau? Früher : Anfang der Funktion / Datei / Block Heute : Nahe der Verwendung Beispiele int anzahl = 9; float summand1 = 0, summand2 = 0, summe; double a = 1e3, b = 1e-10; 9

10 Kapitel 5 Variablen und Datentypen Größe Variablengröße Vielfache eines Bytes Byte besteht aus 8 Bit (Binary-Digit) Bestimmung der Größe sizeof() Operator Bsp: Variablenangabe : char a; sizeof(a); Typangabe : sizeof(char): Verwendung : printf( Größe %ld, sizeof(char)); 10

11 Kapitel 5 Variablen und Datentypen Integer Ganze Zahlen Typ Kleinster Wert (MIN) Größter Wert (MAX) Bytes signed char -128 (= -2 7 ) 127 (= 2 7-1) 1 unsigned char (= 2 8-1) 1 signed short int (= ) (= ) 2 unsigned short int (= ) 2 signed int (= ) (= ) 2 unsigned int (= ) 2 signed long int (= ) (= ) 4 unsigned long int (= ) 4 11

12 Kapitel 5 Variablen und Datentypen Fließkomma Reelle Zahlen Typ Genauigkeit Bereich Bytes float 6 Stellen 1.2E-38 bis 3.4E+38 4 double 15 Stellen 2.3E-308 bis 1.7E long double 19 Stellen 3.4E-4932 bis 1.1E

13 Kapitel 5 Variablen und Datentypen Konstante Ist ein explizit angegebene Wert Wert ist unveränderlich Typ durch Schreibweise festgelegt Konstante Expliziter, unveränderlicher Wert, oft ohne Namen. 13

14 Kapitel 6 Variablen und Datentype Ganzzahlkonstanten Dezimal()10 {0} {1..9}{0..9}* Bsp: 0,123 Oktal ()8 0{0..7}* Vorsicht, vorne steht Null Bsp: 0123 Hexadezimal ()16 0{x X}{0..9a..fA..F}+ Bsp: 0x10fa, 0xFF Explizite Typspezifikation unsigned U, long L, unsigned long UL Bsp: 10UL 14

15 Kapitel 5 Variablen und Datentypen Fließkommakonstanten Festpunktschreibweise Z = Dezimalzahl {Z}*.{Z}+ oder {Z}+.{Z}* Bsp:.3, 1.2 Gleitpunktschreibweise F = Festpunktzahl {F Z}{e E}{+ -}{Z} Bsp: 1e1 1*10 1 = 10 5E - 4 5*10-4 = e *10 3 =

16 Kapitel 5 Variablen und Datentypen Zeichenkonstanten char Typ Intern ganze Zahlen ASCII- oder UTF8-Codierung Beispiele Buchstabe A = 65 Steuerzeichen \n = 10 Oktalzahl \ooo Hexazahl \xhh x07 = Bell, 7 16

17 Kapitel 5 Variablen und Datentypen Zeichenkettenkonstanten Zeichenketten Unbenannte C-Konstanten Folge von Zeichenkonstanten Null-Terminiert Letztes Folgeglied ist Wert 0 Automatisch gesetzt \0 = 0 Beispiele String { S, t, r, i, n, g, \0 } 17

18 Kapitel 5 Variablen und Datentypen Zeichenketten Anfang eines Speicherbereichs Zusammenhang mit (vektoriellen) Felddatentyp [] Zusammenhang mit (skalarem) Zeiger * Beispiele char name[100]; name[0] = M ; name[1] = a ; name[2] = x ; name[3] = \0 ; char name[4] = { M, a, x, \0 }; char name[4] = Max ; char name[] = Max Mustermann ; char *name = Max Mustermann ; 18

19 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren 19

20 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Ausdrücke Ausdrücke Verknüpfung von Variablen und Konstanten mittels Operatoren Zuhilfenahme von Klammern Unterscheidung 1. Arithmetische Ausdrücke a + b; 2. Wertzuweisungen a = b; 3. Inkrementieren u. Dekrementieren a++; u. --a; 4. Logische Ausdrücke a && b; 5. Bedingte Ausdrücke var? a : b; 6. Bitausdrücke a & b; 7. Kommaausdrücke a, b; 20

21 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Arithmetische Ausdrücke Operatoren unär : + - (z.b. Vorzeichen) binär : + - * / % (z.b. Arithmetische Operationen) Syntax übliche, durch Klammerung short anzahltage = ( 7-2 ) * 2; Semantik Operation abhängig vom Operator und Operandentyp Operationsergebnis besitzt denselben Typ wie beide Operanden 21

22 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Arithmetische Ausdrücke Beispiele 7 / 3 => 2 (Ganzzahl) 7.0/ 3.0 => (Fließkommazahl) 7.0/ 3 => (Fließkommazahl) 22

23 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Typkonvertierung Typkonvertierung erfolgt nach festen Regeln grundsätzliche Konvertierung bei verschiedenen Operatoren 23

24 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Explizite Typumwandlung Explizite Typumwandlung engl.: type casting Ausdrücken: (Neuer Typ) Ausdruck; Konstanten: Konstante {u U l L f F} u U = unsigned f F = float l L = long int oder long double Beispiele (float)(1 / 2) => 0.0 (float) 1 / 2 => / 2f => / 2 =>

25 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Wertzuweisungen Operatoren binär : = binär : += -= *= /= %= = &= ^= <<= >>= Beispiele int a = 1; => a := 1 a += 2; => a := 3 a <<= 1; => a := 6 a &= 3; => a := 2 a *= a; => a := 4 a %= 3; => a := 1 26

26 Wertzuweisungen - Konvertierung Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Konvertierung Beispiel: int x; x = 3.9 * 2; => x := 7 Typ der (linken) Variablen bestimmt Typ der Wertzuweisung Stellen können abgeschnitten werden Achtung Zusammengesetzte Werte in einer Wertzuweisung vermeiden Implementierungsabhängig Beispiel: int x = 1; x = x + (x += 10); => x:= 1 + (11) := 12 => x:= 11 + (11) := 22 27

27 Inkrementieren und Dekrementieren Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Operatoren unär : Syntax Präfix : ++x --y Postfix : x++ y-- Semantik (++x, x++) Inkrement vor bzw. nach Weiterverwendung Äquivalent zu x=x+1; Semantik (--x, x--) Dekrement vor bzw. nach Weiterverwendung Äquivalent zu x=x 1; 28

28 Inkrementieren und Dekrementieren Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Beispiele int x, y=5, z=5; x = --y + 5; => y := 4, x := 9 x = z-- + 5; => z := 4, x := 10 Achtung Inkrementierte bzw. dekrementierte Variablen sollten in Ausdrücken nur einmal verwendet werden Implementierungsabhängig Bsp.: int x, y=1; x = y++ + y; => => x := 2 => => x := 3 29

29 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Logische Ausdrücke Operatoren unär :! binär: < > <= >= ==!= && Syntax übliche Syntax Semantik Logische Ausdrücke entsprechen Bedingungen kein Bool scher Datentyp, daher 1 = wahr, 0 = falsch 30

30 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Logische Ausdrücke a b a && b (and) a b (or) !a (not)

31 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Logische Ausdrücke Auswertung Logische Operatoren werden immer optimierend ausgewertet a && b : ist a falsch, wird b nicht ausgewertet a b : ist a wahr, wird b nicht ausgewertet Beispiele // Division durch Null wird vermieden y == 0 x / y > toleranz; // Einlesen falls Anzahl noch nicht erreicht anzahl < MAX_ZAHLEN && scanf( %f, &zahl)!= EOF; 32

32 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Bedingte Ausdrücke Operatoren tertiär:?: Syntax Bedingung? Ausdruck1 : Ausdruck2; Semantik Bedingung wahr : Ausdruck1 wird ausgewertet Bedingung falsch : Ausdruck2 wird ausgewertet 33

33 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Bedingte Ausdrücke Beispiel: Eingabe Zahl x Berechne Wurzel Ausgabe Ergebnis float ergebnis, x; ergebnis = x >= 0? sqrt(x) : -1; if (ergebnis < 0) printf( Nicht lösbar!\n ); else printf( Die Wurzel von %f ist %f\n, x, ergebnis); 34

34 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Bitausdrücke Operatoren unär : ~ binär: >> << & ^ Syntax übliche Syntax von Ganzzahlen Semantik a b a & b (and) a b (or) a ^ b (xor) ab << 1 (shift-left) ab >> 1 (shift-right) ~a (not)

35 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Bitausdrücke Beispiel: Und 1 & 3 : & => = 1 dec Beispiel: Oder 1 3 : => = 3 dec Beispiel: Exklusiv-Oder 1 ^ 3 : ^ => = 2 dec 36

36 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Bitausdrücke Beispiel: Verschieben (Auffüllen mit Null) 1 << 3 : << 3 => (8) 1 >> 3 : >> 3 => (0) Beispiel: Negation ~ 1 : ~ => (254) 37

37 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren 7. Kommaausdrücke Operator binär :, Syntax Listentrennung: int a, b; f(a, b); Operator : Ausdruck, Ausdruck Semantik (bei Ausdrücken) Abarbeitung von links nach rechts Wert und Typ des Ausdrucks entspricht Wert und Typ des rechten Ausdrucks 38

38 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Beispielprogramm Aufgabe: String invertieren char str[] = "beispiel"; invertstring(str); printf("%s\n", str);// leipsieb b e i s p i e l l e i p s i e b Schleife zählt von außen nach innen Austauschen der jeweiligen Buchstaben miteinander Beim Austausch wird temporäre Variable benötigt 39

39 Kapitel 6 Ausdrücke und Operatoren Beispielprogramm // Programm zum Stringinvertieren # include <stdio.h> # include <string.h> void invertstring(char *str) { // Komma als Trenner int temp, begin, end; } // Komma als Ausdruck for (begin = 0, end = strlen(str) - 1; begin < end; begin++, end--) temp = str[begin], str[begin] = str[end], str[end] = temp; int main() { char str[] = "beispiel"; invertstring(str); printf("%s\n", str); // leipsieb return 0; } 40

40 Viel Erfolg! Propädeutikum Bis morgen! 2016 Dipl.-Inf. Frank Güttler M. Sc. Stephan Fischer