Klausur C-Programmierung / / Klingebiel / 60 Minuten / 60 Punkte

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1 Klausur C-Programmierung / / Klingebiel / 60 Minuten / 60 Punkte Musterlösung 1. Aufgabe (5 Punkte) Im folgenden Programmcode sind einige Fehler enthalten. Finden und markieren Sie mindestens 5 Fehler direkt im Quelltext: <stdio.h> --> #include 2 void func(char *s, int n): --> int n); (Semikolon) 3 #define N 20; --> N 20 (ohne Semikolon, wird sonst ersetzt!!!) int main() 4 char string[]; --> string[m] (Feld muss dimensioniert sein!) 5 int i, return; --> return ist Schlüsselwort 6 for(i = 0, i < N; i++) --> (i = 0;...) (Semikolon fehlt) 7 --> eventuell Folgefehler von N; (s.o.) 8 return = func(string, i) --> func() ist void (s.o.) 9 --> return ist Schlüsselwort (s.o.) 10 --> Semikolon fehlt printf("%3d - %s\n", i, string); 11 --> (Klammer fehlt) return(0); 2. Aufgabe (5 Punkte) Wann können Sie bei Selektionen/Entscheidungen if - else if - else if - else einsetzen und wann switch - case - case - default? if - else if - else --> ist immer nutzbar switch - case - default -> einsetzbar, wenn Selektoren konstant sind, z.b.: switch(c) case KONSTANTE1:... case KONSTANTE2:... default: Aufgabe (10 Punkte) Die Funktion strupcpy() kopiert den String s2 auf den String s1 Dabei werden mit dem Makro TOUPP Kleinbuchstaben zu Grossbuchstaben konvertiert.

2 Ist die Funktion korrekt implementiert? Was ist die Ursache des Fehlers? Korrigieren Sie den Code bzw. erstellen Sie eine korrekte Version der Funktion strupcpy(). /* CPP-Makro zur Konvertierung von Klein- nach Grossbuchstaben */ #define TOUPP(c) ((c >= 'a' && c <= 'z')? (c - 'a' + 'A') : c) /* String s2 auf s1 kopieren, dabei Klein- in Grossbuchstaben konvertieren */ void strupcpy(char *s1, char *s2) while(*s2) *s1++ = TOUPP(*s2++); *s1 = '\0'; Funktion ist falsch programmiert! Zum Problem) Der Preprozessor führt beim Makro TOUPP(c) TEXTERSATZ (!) durch. Statt TOUPP wird der Text ((c... c) in den Quelltext eingefügt und dabei für den Parameter c der Ersatztext *s2++ eingefügt. Damit sieht der Quelltext nach dem Preprozessorlauf so aus: *s1++ = ((*s2++ >= 'a' && *s2++ <= 'z')? (*s2++ - 'a' + 'A') : *s2++) Der String s2 wird also mehrfach inkrementiert, und *s2 enthält damit jeweils ein anderes Zeichen im String. Beispiel: Der String s2 sei "welt". Damit lautet die Quelltextzeile: *s1++ = (('w' >= 'a' && 'e' <= 'z')? ('l' - 'a' + 'A') : 't') 1. Ersatz: c = *s2 = 'w', danach s2 inkrementiert und *s2 = 'e' 2. Ersatz: c = *s2 = 'e', danach s2 inkrementiert und *s2 = 'l' 3. Ersatz: c = *s2 = 'l', danach s2 inkrementiert und *s2 = 't' 4. Ersatz: c = *s2 = 't', danach s2 inkrementiert und *s2 = '\0' Im Beispiel werden die Prüfung 'w' >= 'a' (1. Ersatz), dann die Prüfung 'e' <= 'z' gemacht. Dann Zuweisung *s1++ = 'L'. Alles weitere bleibt leider unbestimmt. Korrekte Implementierung: Inkrementieren ausserhalb des Makro /* String s2 auf s1 in Grossbuchstaben kopieren, korrekt */ void strupcpy(char *s1, char *s2) while(*s2) *s1 = TOUPP(*s2); s1++; s2++; *s1 = '\0'; Fazit: Inkrementierung oder allgemein Veränderung von Variablen in Makroparametern hat üble Nebeneffekte! Siehe auch Demoprogramm klausur3.c

3 4. Aufgabe (5 Punkte) Welchen Wert hat die Variable x nach den folgenden Zuweisungen? Schreiben Sie den Wert mit 2 Nachkommastellen direkt hinter die jeweilige Zuweisung. double x; int i = 3, j = 12; x = i / j; --> Erst Integerdivision. Dann implizite Typumwandlung auf double --> int / int --> 3 / 12 = 0 --> x = 0.00 x = (double) i / j; --> Explizite Typumwandlung von int auf double VOR Division --> double / int --> 3.00 / 12 --> 3.00 / > x x = (double) (i / j); --> Erst Integerdivision. Dann explizite Typumwandlung auf double --> (int / int) --> (3 / 12) = 0 --> x x = i / (double) j; --> Explizite Typumwandlung von int auf double VOR Division --> int / double --> 3 / > 3.00 / > x = 0.25 x = (double) i / (double) j; --> Explizite Typumwandlung von int auf double VOR Division --> double / double --> 3.00 / > x = 0.25 Siehe auch Demoprogramm klausur4.c 5. Aufgabe (5 Punkte) In einer Funktion func() soll die Anzahl der Aufrufe der Funktion mit der Variablen count zur späteren Auswertung mitgezählt werden. Tragen Sie im folgenden Codefragment die Definition der Variablen und den zum Zählen notwendigen Code ein. Wie kann die Sichtbarkeit von count auf das Modul beschränkt werden? void func() /* Body der Funktion */ --> static int count = 0; /* Nur im Modul/Quelle sichtbar */ void func() --> count++; /* Body der Funktion */

4 6. Aufgabe (15 Punkte) Für ein Anwendungsprogramm sollen Sie einen Datentyp entwerfen, das die Daten von Firmenkunden modelliert. Jeder Kunde ist mit einem Namen, einem Vornamen, einer Mailadresse, einer eindeutigen Kundennummer und einem Zeiger auf die Bestellhistorie (Datentyp: struct _hist *) gespeichert. a) Modellieren Sie einen passenden Datentyp für die Kundendaten. (5 Punkte) b) Schreiben Sie eine Funktion search(), die ein unsortiertes Feld mit n Elementen des Kundendatentyps nach der Kundennummer durchsucht und den Index der gefundenen Kundendaten im Feld aller Kundendaten zurückliefert. (5 Punkte) c) Wieviele Suchvorgänge (= Schleifendurchläufe) sind im ungünstigsten Fall erforderlich, bis die Daten des gesuchten Kunden aufgefunden werden? Wie kann diese Suche erheblich beschleunigt werden? (5 Punkte) Zu a) /* Datentyp für Kundendaten */ typedef struct _kund int kuno; /* Kundennummer */ char *nnam; /* Nachname */ char *vnam; /* Vorname */ char * ; /* Mailadresse */ struct _hist *hist; /* Bestellhistorie */ kund_t, *kund_p; alternativ natürlich auch: /* Datentyp für Kundendaten */ typedef struct _kund int kuno; /* Kundennummer */ char nnam[n]; /* Nachname */ char vnam[n]; /* Vorname */ char [m /* Mailadresse */ struct _hist *hist; /* Bestellhistorie */ kund_t, *kund_p; auch typedef usw. kann wegfallen: Datentyp ist dann struct _kund Zu b) /* Im Feld kund mit n Elementen nach Kundenr. kuno suchen und Index i liefern */ int search(kund_t kund[], int n, int kuno) int i; for(i = 0; i < n; i++) if(kund[i].kuno == kuno) /* Treffer */ return(i); return(-1); /* Nicht gefunden, ungültigen Index liefern */

5 Zu c) Unsortiertes Feld und lineare Suche erfordern im unguenstigen Fall n Schleifendurchläufe = n Vergleiche Extrem viel besser: Feld sortieren (z.b. mit dem schnellen Quicksort) und danach binäre Suche auf das sortierte Feld anwenden. Dies führt zu max log2(n) Schleifendurchläufen bzw. Vergleichen 7. Aufgabe (15 Punkte) In einem Programmprojekt verwenden Sie für die Daten eine einfach verkettete Liste, wie sie auszugsweise im folgenden definiert ist: /* Datentyp für Liste */ typedef struct _list int val1; /* Datenwert 1 */... /* weitere Datenwerte */ int valn; /* Datenwert n */ struct _list *next; /* Zeiger auf nächstes Listenelement */ list_t, *list_p; list_p root; /* Root/Kopf der Liste */ a) Schreiben Sie eine Funktion count(), in der die Liste von der Root aus iterativ durchlaufen wird und die Anzahl der Elemente in der Liste gezählt und zurückgegeben wird (5 Punkte). b) Lässt sich die Zählfunktion sinnvoll auch rekursiv programmieren? Was sind in diesem Fall die Vorteile der Iteration und die Nachteile der Rekursion? (5 Punkte) c) Programmieren Sie die Zählfunktion als rekursive Funktion. (5 Punkte) Zu a) /* Listenelemente zählen, iterative Veriante */ int count(list_p l) int n = 0; while(l) n++; l = l->next; return(n); Zu b) Ja, die Zählfunktion lässt sich auch rekursiv programmieren. Alle rekursiven Datentypen lassen auch rekursive Funktionen zu. Hier ist Iteration besser, da Iteration den Job machen kann, schnelleren Kode erzeugt und weniger Speicherplatz (auf dem Stack) benötigt. Rekursion ist somit langsamer und verbraucht mehr Speicher auf dem Stack. Weiterhin muss die Zählvariable besonders gehandelt werden, z.b. als weiterer Funktionsparameter oder als statische oder globale Veriable.

6 Zu c) /* Listenelemente zählen, rekursive Variante */ int countr(list_p l, int n) if(l) n = countr(l->next, ++n); return(n); Siehe auch Beispielprogramm klausur7.c