Kurs 1575, Musterlösung zur Winter Klausur 2002/03

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3 Kurs 1575, Musterlösung zur Klausur im Wintersemester 2002/03 1 Kurs 1575, Musterlösung zur Winter Klausur 2002/03 Aufgabe 1: Warteschlange Wer kennt das Problem nicht? Sie wollen noch schnell im Supermarkt ein paar Teile einkaufen und an der Kasse warten dann schon die überquellenden Einkaufswagen Bald sind Sie an der Reihe, aber ausgerechnet der Kunde vor Ihnen muß seine Schachtel Zigaretten mit Kreditkarte bezahlen. Hier muß eine ordentliche Warteschlangenverwaltung her, die die Einreihung nach der zu erwartenden Verweilzeit an der Kasse vornimmt. Maßgeblich ist die Anzahl der zu buchenden Teile, die Zahlungsart und der Zeitpunkt des Eintritts in die Warteschlange, um Alterung durch Wartezeit berücksichtigen zu können. Die kontinuierlich ablaufende Zeit wird in Takte eingeteilt, wobei in jedem Takt 5 Artikel gebucht oder eine Barzahlung abgewickelt werden können, während eine Kreditkarten- oder Scheckzahlung 3 Zeittakte erfordert. Der Einfachheit halber kann sich in jedem Zeittakt maximal ein neuer Kunde in die Warteschlange einreihen. Die Warteschlange ist durch eine einfach verkettete geschlossene Liste zu realisieren. Die geschlossene Liste bietet sich zur Vereinfachung an, weil die Warteschlange auch zwischendurch leer werden kann und so die Abhandlung der Sonderfälle vermieden wird. Die auf Kassierung wartenden Kunden werden durch Zeilen in der Standardeingabe dargestellt, wobei in jeder Zeile der Zeittakt des Eintritts in die Warteschlange, die Zahlungsart (b=bar, k=kreditkarte, s=scheck) und die Anzahl der gekauften Artikel eingetragen sind. Die erste Spalte ist aufsteigend sortiert, wobei jede Zahl maximal einmal auftritt. Bei der Eingabe von 3 s 14 4 k 1 5 b k 2 sollte die Ausgabe etwa folgendermaßen aussehen: Takt 1: Warteschlange leer Takt 2: Warteschlange leer Takt 3: 5 Artikel gebucht Takt 4: 5 Artikel gebucht Takt 5: 4 Artikel gebucht Takt 6: Formular ausgefuellt Takt 7: Formular unterschrieben Takt 8: Unterschrift geprueft Takt 9: 5 Artikel gebucht Takt 10: 5 Artikel gebucht

4 2 Kurs 1575, Musterlösung zur Klausur im Wintersemester 2002/03 Takt 11: 2 Artikel gebucht Takt 12: Bar - Kassierung Takt 13: 1 Artikel gebucht Takt 14: Formular ausgefuellt Takt 15: Formular unterschrieben Takt 16: Unterschrift geprueft Takt 17: Warteschlange leer Takt 18: 2 Artikel gebucht Takt 19: Formular ausgefuellt Takt 20: Formular unterschrieben Takt 21: Unterschrift geprueft Takt 22: Feierabend! Als Lösungsanleitung wird das folgende Programmskelett vorgegeben: program kasse ( input, output ) ; type natuerlich = 0..maxint ; zahlungsart = ( bar, kredit, scheck ) ; zeiger = ^kunde ; kunde = record zahler : zahlungsart ; { Art der Zahlung } zahltakt : 0..3 ; { nur f\"ur Plastik-Geld } teile : integer ; { Anzahl der gekauften Artikel } eintrittszeit : natuerlich ; { Zeittakt des Eintritts in die Warteschange } next : zeiger { Zeiger auf den n\"achsten in der Warteschange } end; var takt : natuerlich ; { globale Variable f\"ur den Zeittakt } warteschlange, { Zeiger auf die Warteschlange } neu : zeiger ; { Zeiger auf neuen Kunden } function erzeugewarteschlange : zeiger ; { erzeugt eine leere geschlossenen Liste und gibt den Zeiger auf das spezielle Kopfelement zur\"uck } function neuerkunde : zeiger ; { liest eine Zeile aus der Standardeingabe, erzeugt einen Record vom Typ Kunde und f\"ullt die Info-Felder, gibt den Zeiger auf den Record zur\"uck } function suchevor ( liste, neu : zeiger ) : zeiger ; { 1. Parameter ist der Zeiger auf die Warteschlange, 2. Parameter ist der Zeiger auf den neu einzuf\"ugenden Kunden, liefert den Zeiger auf den Kunden in der Warteschlange, hinter dem der neue Kunde einzureihen ist, als Ergebnis zur\"uck } function prio ( kunde : zeiger ) : integer ; { berechnet die Priorit\"at des durch kunde bezeichneten Record bez\"uglich der Einordnung in die Warteschlange unter Ber\"ucksichtigung der Wartezeit. kleine Zahl bedeutet hohe Priorit\"at } procedure einfuegenach ( vor, neu : zeiger ) ; { f\"ugt den durch neu bezeichneten Kunden hinter dem durch vor bezeichneten Kunden in die Warteschlange ein } procedure zeittakt ( liste : zeiger ) ; { aktualisiert die durch liste bezeichnete Warteschlange und gibt die Aktion im aktuellen Zeittakt auf die Standardausgabe aus, erh\"oht den Zeittakt um 1 (globale Variable takt) } procedure loeschekunde ( liste : zeiger ) ; { l\"oscht den ersten Kunden in der durch liste bezeichneten Warteschlange }

5 Kurs 1575, Musterlösung zur Klausur im Wintersemester 2002/03 3 { Hauptprogramm } end. Schreiben Sie das Hauptprogramm unter der Voraussetzung, daß die im Programmskelett aufgeführten Prozeduren und Funktionen vorgegeben sind und die im Kommentar jeweils angegebenen Aktionen ausführen. Die Funktion prio ist lokal zur Funktion suchevor und die Prozedur loeschekunde ist lokal zur Prozedur zeittakt. Die Verarbeitung wird durchgeführt, bis die Standardeingabe erschöpft ist. Benotung: maximal 20 Punkte { Hauptprogramm } if not eof then warteschlange := erzeugewarteschlange ; { leere geschl. Liste erzeugen } neu := neuerkunde ; { 1. Kundensatz lesen } takt := 1 ; { Zeitakt intialisieren } repeat { Hauptverarbeitungsschleife } if neu <> nil then { Kundensatz steht bereit } if neu^.eintrittszeit = takt then { Kunde in Warteschlange einreihen } einfuegenach ( suchevor ( warteschlange, neu ), neu ) ; if not eof then neu := neuerkunde { n\"achsten Kundensatz lesen } else neu := nil { bald ist Feierabend } end ; zeittakt ( warteschlange ) { \"Ubergang zum n\"achsten Zeittakt } until ( warteschlange^.next = warteschlange ) and ( neu = nil ) { bis keine Kunden mehr im Laden sind } ; writeln ( Takt, takt:0, : Feierabend! ) ; writeln end end.

6 4 Kurs 1575, Musterlösung zur Klausur im Wintersemester 2002/03 Aufgabe 2: Erzeugen der leeren Warteschlange Schreiben Sie die Funktion erzeugewarteschlange zu Aufgabe 1. function erzeugewarteschlange : zeiger ; { erzeugt eine leere geschlossenen Liste und gibt den Zeiger auf das spezielle Kopfelement zur\"uck } Benotung: maximal 5 Punkte function erzeugewarteschlange : zeiger ; { erzeugt leere geschlossenen Liste und gibt den Zeiger auf das spezielle Kopfelement, das selbst keine Information enth\"alt, zur\"uck } var kopf : zeiger ; new ( kopf ) ; with kopf^ do zahler := bar ; { Information ohne Bedeutung } zahltakt := 0 ; teile := 0 ; eintrittszeit := 0 ; next := kopf { Verweis auf sich selbst } end ; erzeugewarteschlange := kopf end { Ende der Funktion erzeugewarteschlange } ;

7 Kurs 1575, Musterlösung zur Klausur im Wintersemester 2002/03 5 Aufgabe 3: Einlesen der Daten eines neuen Kunden Schreiben Sie die Funktion neuerkunde zu Aufgabe 1. function neuerkunde : zeiger ; { liest eine Zeile aus der Standardeingabe, erzeugt einen Record vom Typ Kunde und f\"ullt die Info-Felder, gibt den Zeiger auf den Record zur\"uck } Die auf Kassierung wartenden Kunden werden durch Zeilen in der Standardeingabe dargestellt, wobei in jeder Zeile der Zeittakt des Eintritts in die Warteschlange, die Zahlungsart (b=bar, k=kreditkarte, s=scheck) und die Anzahl der gekauften Artikel eingetragen sind, also z.b.: 3 s 14 4 k 1 5 b k 2 Benotung: maximal 10 Punkte function neuerkunde : zeiger ; { liest eine Zeile aus der Standardeingabe, erzeugt einen Record vom Typ Kunde und f\"ullt die Info-Felder, gibt den Zeiger auf den Record zur\"uck } var neu : zeiger ; zeichen : char ; new ( neu ) ; with neu^ do read ( eintrittszeit ) ; repeat read ( zeichen ) { Leerzeichen ueberlesen } until zeichen <> ; case zeichen of B, b : zahler := bar ; K, k : zahler := kredit ; S, s : zahler := scheck end ; zahltakt := 0 ; readln ( teile ) ; { bei letzter Zeile wird eof true } next := nil end { with neu^} ; neuerkunde := neu end { Ende der Funktion neuerkunde } ;

8 6 Kurs 1575, Musterlösung zur Klausur im Wintersemester 2002/03 Aufgabe 4: Berechnung der Priorität Schreiben Sie die Funktion prio zu Aufgabe 1. function prio ( kunde : zeiger ) : integer ; { berechnet die Priorit\"at des durch kunde bezeichneten Record bez\"uglich der Einordnung in die Warteschlange unter Ber\"ucksichtigung der Wartezeit } Die Priorität beträgt 1 für Barzahler 3 für Scheckzahler und 4 für Kreditkartenzahler. Sie erhöht sich um 1 für je 5 eingekaufte Teile, wobei 1 bis 4 wie 5, 6 bis 9 wie 10, usw. gewertet werden. Um Alterung durch Wartezeit zu berücksichtigen erniedrigt sie sich alle 3 Zeittakte um 1, nend mit dem Eintritt in die Warteschlange. Hierzu wird die globale Variable takt benötigt. So erhält z.b. ein Kreditkartenzahler mit einem Teil die initiale Priorität 5 und ein Barzahler mit 12 Teilen 4. Benotung: maximal 15 Punkte function prio ( kunde : zeiger ) : integer ; { berechnet die Priorit\"at des durch kunde bezeichneten Record bez\"uglich der Einordnung in die Warteschlange unter Ber\"ucksichtigung der Wartezeit. kleine Zahl bedeutet hohe Priorit\"at } with kunde^ do case zahler of bar : prio := (( teile + 1 ) div 5 ) ( takt - eintrittszeit ) div 3 ; kredit : prio := (( teile + 1 ) div 5 ) ( takt - eintrittszeit ) div 3 ; scheck : prio := (( teile + 1 ) div 5 ) ( takt - eintrittszeit ) div 3 end { Fallunterscheidung } end { with kunde^ } end { Ende der Funktion prio } ;

9 Kurs 1575, Musterlösung zur Klausur im Wintersemester 2002/03 7 Aufgabe 5: Suchen der Einfügestelle Schreiben Sie die Funktion suchevor zu Aufgabe 1. function suchevor ( liste, neu : zeiger ) : zeiger ; { 1. Parameter ist der Zeiger auf die Warteschlange, 2. Parameter ist der Zeiger auf den neu einzuf\"ugenden Kunden, liefert den Zeiger auf den Kunden in der Warteschlange, hinter dem der neue Kunde einzureihen ist, als Ergebnis zur\"uck } Diese Funktion benutzt die interne Funktion prio (s. Aufgabe 4). Benotung: maximal 15 Punkte function suchevor ( liste, neu : zeiger ) : zeiger ; { 1. Parameter ist der Zeiger auf die Warteschlange, 2. Parameter ist der Zeiger auf den neu einzuf\"ugenden Kunden, liefert den Zeiger auf den Kunden in der Warteschlange, hinter dem der neue Kunde einzureihen ist, als Ergebnis zur\"uck } var vor : zeiger ; prioritaet : integer ; function prio ( kunde : zeiger ) : integer ; (s. Aufgabe 4) end { Ende der Funktion prio } ; { Beginn der Funktion suchevor } vor := liste^.next ; prioritaet := prio ( neu ) ; while ( vor^.next <> liste ) and ( prio ( vor^.next ) <= prioritaet ) do vor := vor^.next ; suchevor := vor end { Ende der Funktion suchevor } ; Aufgabe 6: Einfügen eines Kunden in die Warteschlange Schreiben Sie die Prozedur einfuegenach zu Aufgabe 1. procedure einfuegenach ( vor, neu : zeiger ) ; { f\"ugt den durch neu bezeichneten Kunden hinter dem durch vor bezeichneten Kunden in die Warteschlange ein } Benotung: maximal 5 Punkte procedure einfuegenach ( vor, neu : zeiger ) ; { f\"ugt den durch neu bezeichneten Kunden hinter dem durch vor bezeichneten Kunden in die Warteschlange ein } neu^.next := vor^.next ; vor^.next := neu end { Ende der Prozedur einfuegenach } ;

10 8 Kurs 1575, Musterlösung zur Klausur im Wintersemester 2002/03 Aufgabe 7: Löschen eines Kunden aus der Warteschlange, der seine Waren bezahlt hat. Schreiben Sie die Prozedur loeschekunde zu Aufgabe 1. procedure loeschekunde ( liste : zeiger ) ; { l\"oscht den ersten Kunden in der durch liste bezeichneten Warteschlange } Benotung: maximal 5 Punkte procedure loeschekunde ( liste : zeiger ) ; { l\"oscht den ersten Kunden in der durch liste bezeichneten Warteschlange } var loesche : zeiger ; with liste^ do if next <> liste then loesche := next ; next := next^.next ; dispose ( loesche ) end { erstes Listenelement gel\"oscht } end { with liste^ } end { Ende der Prozedur loeschekunde } ; Aufgabe 8: Übergang zum nächsten Zeittakt Schreiben Sie die Prozedur zeittakt zu Aufgabe 1. procedure zeittakt ( liste : zeiger ) ; { aktualisiert die durch liste bezeichnete Warteschlange und gibt die Aktion im aktuellen Zeittakt auf die Standardausgabe aus, erh\"oht den Zeittakt um 1 (globale Variable takt) } Diese Prozedur benutzt die interne Prozedur loeschekunde (s. Aufgabe 7). Benotung: maximal 25 Punkte

11 Kurs 1575, Musterlösung zur Klausur im Wintersemester 2002/03 9 procedure zeittakt ( liste : zeiger ) ; { aktualisiert die durch liste bezeichnete Warteschlange und gibt die Aktion im aktuellen Zeittakt auf die Standardausgabe aus, erh\"oht den Zeittakt um 1 (globale Variable takt) } var gebucht : natuerlich ; procedure loeschekunde ( liste : zeiger ) ; var loesche : zeiger ; ( s. Aufgabe 7 ) end { Ende der Prozedur loeschekunde } ; { Prozedur Zeittakt } write ( Takt, takt:0, : ) ; with liste^ do if next = liste then writeln ( Warteschlange leer ) else with next^ do if teile > 0 then teile := teile - 5 ; if teile > 0 then gebucht := 5 else gebucht := 5 + teile ; writeln ( gebucht:0, Artikel gebucht ) end { 5 Artikel gebucht } else case zahler of bar : writeln ( Bar - Kassierung ) ; loeschekunde ( liste ) end { Barzahlung } ; kredit, scheck : zahltakt := zahltakt + 1 ; case zahltakt of 1 : writeln ( Formular ausgef\"ullt ) ; 2 : writeln ( Formular unterschrieben ) ; 3 : writeln ( Unterschrift gepr\"uft ) ; loeschekunde ( liste ) end { Plastikgeld : letzter Zahltakt } end { Fallunterscheidung : Zahltakt } end { Plastikgeld } end { Fallunterscheidung : Zahlungsart } end { Kassierung } end { with next^ } end { with liste^ } ; takt := takt + 1 end { Ende der Prozedur Zeittakt } ;

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