Es ist für die Lösung der Programmieraufgabe nicht nötig, den mathematischen Hintergrund zu verstehen, es kann aber beim Verständnis helfen.

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1 Ziele sind das Arbeiten mit Dateien, sowie Records und Funktionen Aufgabe 4: Diese Aufgabe basiert auf der Aufgabe 3. Es ist ein Programm zu erstellen, in welchem der Anwender aus einer Anzahl möglicher Aktionen eine Aktion auswählen kann (Menüsteuerung). Danach wird die gewählte Aktion durchgeführt und erneut die Auswahl angeboten. Dies wird solange durchgeführt, bis der Anwender entscheidet, dass das Programm beendet werden soll. Folgende Aktionen sollen zur Auswahl stehen und mittels switch case realisiert werden: 1 Lösungen einer quadratischen Gleichung (p/q-formel) berechnen und ausgeben 2 Mittelwert spezial berechnen und ausgeben 3 Binomialkoeffizient (=Pascalsches Dreieck) berechnen und ausgeben 4 Exponentialfunktion e x berechnen und ausgeben p Passwort-Generator w Warteschleife x Das Programm beenden Hinweise zur Lösung: Beginnen Sie mit dem Auswahlmenü und fügen Sie zunächst nur einfache Textausgaben wie Berechnung der e-funktion anstelle der eigentlichen Funktionalität ein. Ersetzen Sie danach eine mathematische Funktion nach der anderen mit echter Funktionalität. Die Reihenfolge können Sie frei wählen. Das gelingt am einfachsten, wenn Sie ein neues Projekt anlegen und dann die Aufgabe 3 hinein kopieren. Erweitern Sie dann einfach um die Anweisungen innerhalb der switch()-struktur, die von der neuen Aufgabenstellung benötigt werden. Es ist für die Lösung der Programmieraufgabe nicht nötig, den mathematischen Hintergrund zu verstehen, es kann aber beim Verständnis helfen. Hinweise zur Gestaltung des Programms: a) Das Menü selbst soll als Funktion implementiert werden. b) Die Menüpunkte 1 bis 4 sollen als Funktionsaufruf realisiert werden. c) Die zugehörigen Funktionsprototypen sollen in einer Header-Datei (z.b. dritteaufgabe.h) angegeben werden - siehe Aufgabenblatt 3. d) Die zugehörigen Funktionen sollen in einer Quell-Datei (z.b. dritteaufgabe.cpp) implementiert werden. e) Die neuen Menüpunkte p und w sollen als Funktionsaufruf realisiert werden. f) Die zugehörigen Funktionsprototypen sollen in einer Header-Datei (z.b. vierteaufgabe.h) angegeben werden - siehe auch Seite 4 g) Die zugehörigen Funktionen sollen in einer Quell-Datei (z.b. vierteaufgabe.cpp) implementiert werden. h) Das Hauptprogramm (Funktion main) steht in einer eigenen Datei (z.b. main.cpp). Zu Menüpunkt 1 Lösungen einer quadratischen Gleichung berechnen und ausgeben Zu Menüpunkt 2 Mittelwert spezial berechnen und ausgeben Zu Menüpunkt 3 Binomialkoeffizient (=Pascalsches Dreieck) berechnen und ausgeben Zu Menüpunkt 4 Exponentialfunktion e x berechnen und ausgeben Siehe jeweils Aufgabenblatt 3 Seite 1 von 6

2 Zu Menüpunkt p Passwort-Generator In der heutigen Informationsgesellschaft geht nichts mehr ohne Passworte und Zugangsdaten. Dabei ist es schwierig, einen guten Kompromiss zwischen der Sicherheit und der Merkfähigkeit eines Passwortes zu finden. Das Verfahren Diceware versucht dieses Dilemma zu lösen. Unter ist beschrieben, wie man mittels eines Würfels und einer Liste von Worten ausreichend sichere, aber trotzdem merkbare Passworte erzeugen kann. Hier die Kurzbeschreibung: 1. ein Würfel wird fünfmal geworfen, die geworfenen Zahlen werden zu einer fünfstelligen Zahl zusammengesetzt. 2. Aus einer Wortliste (Datei) wird dann das Wort herausgesucht, das hinter dieser Zahl steht. 3. Das wiederholt man wiederum fünf Mal und setzt die so erhaltenen Worte einfach zu einem langen Kunstwort zusammen. Ihre Aufgabe ist es, ein Programm zu schreiben, welches dieses Vorgehen automatisiert. Schreiben Sie dazu folgende Funktionen: int zufall(int z); // liefert eine Zufallszahl im Bereich 1 bis z inklusive int zufall5(); //liefert eine 5-stellige Zufalllszahl Für Microsoft Visual Studio: string getpassword(int i, string dateiname); //liefert den String(das Passwort) für die 5 stellige Würfelkombi i aus der Datei "dateiname") Für CodeBlocks: string getpassword(int i, char dateiname[]); //liefert den String(das Passwort) für die 5 stellige Würfelkombi i aus der Datei "dateiname") Dazu im Hauptprogramm einen Menüpunkt, welcher in einer Schleife a. die fünfstelligen Zahlen und die dazugehörigen gefundenen Worte auf dem Bildschirm ausgibt b. die Worte in ein Array passwortfeld (alle Elemente vom Datentyp string) schreibt c. das zusammengesetzte Passwort (= alle Felder des Arrays) auf dem Bildschirm ausgibt Ein paar Tipps zur Durchführung: Um Zufallszahlen zu erhalten, gibt es die Funktion rand() in der Bibliothek <stdlib.h>. Diese liefert ganze Zahlen im Bereich 0 bis MaxInt. Weitere Erklärungen zu rand() finden Sie unter Überlegen Sie bereits im Vorfeld, wie man daraus Zufallszahlen im gewünschten Bereich erzeugt. Für Testzwecke erhalten Sie bei dieser Methode immer wieder dieselbe Folge von Zufallszahlen, das ist kein Fehler, sondern Absicht, nur so sind echte Tests möglich. Seite 2 von 6

3 Deswegen benötigt man dann für das endgültige Programm noch die Funktion srand(seed). seed ist eine ganze Zahl und startet den Zufallsgenerator damit neu, bei gleicher seed kommt aber trotzdem nach wie vor eine identische Folge von Zufallszahlen heraus. Man muss also auch dafür sorgen, dass seed bei jedem Programmstart einen anderen Wert hat, diesen Wert holt man sich idealerweise aus der aktuellen Uhrzeit. Schreiben Sie die folgenden Anweisungen in eine Funktion startzufall(): time_t sek; time(&sek); srand(long(sek)); Diese Funktion muss dann zu Beginn Ihres Hauptprogramms einmalig ausgeführt werden; d.h. außerhalb der Schleife. Die Wortlisten, die z.b. von Wikipedia verlinkt sind, enthalten oft am Anfang und Ende zusätzliche Zeilen. Diese müssen mit einem einfachen Texteditor wie Notepad, Ultraedit oder auch CodeBlocks oder VisualStudio entfernt werden. Verwenden Sie dafür auf keinen Fall eine ausgewachsene Textverarbeitung wie Word, LibreOffice, StarOffice oder ähnliches! Ändern Sie den Dateinamen so ab, dass es nur einen Punkt darin gibt (sonst wird die Datei unter Windows nicht gefunden) und der Name hinten auf txt endet, also z.b. in wortliste.txt. Diese Datei muss dann im selben Verzeichnis landen, in dem auch die main-datei steht. Eine entsprechend angepasste Datei diceware_german.txt finden Sie zusammen mit der Aufgabenstellung zum Download (rechte Maustaste, Speichern unter... oder Ziel speichern unter... ). Die Dateibehandlung findet sich in C++ in der Bibliothek <fstream>, diese muss also eingebunden werden. Mittels ifstream datei(dateiname, ios::in); legen Sie sich dazu eine Variable datei vom Typ ifstream an, die zum Lesen geöffnet wird. Überprüfen Sie unbedingt, ob diese Operation gelungen ist, bevor Sie den Inhalt der Datei lesen! Lesen Sie die Datei so lange ein, bis das Ende der Datei erreicht wird (siehe bzw. das gesuchte Paar aus Zahl und Wort gefunden wurde. Setzen Sie bei Problemen einen vernünftigen Rückgabewert. Beispiel für eine Bildschirmausgabe Zahl: Wort: zupfte Zahl: Wort: profi Zahl: Wort: zelter Zahl: Wort: tunis Zahl: Wort: leser zupfteprofizeltertunisleser Freiwillige Zusatzaufgaben: 1. Überführen Sie in einer Funktion wandlefeldinstring() alle Einträge des Arrays passwortfeld in eine neue Variable passwort vom Typ String. Geben Sie in Ihrem Hauptprogramm zusätzlich diese Variable passwort aus. 2. Überprüfen Sie in einer Funktion ersetzezahl(), ob in der string Variablen passwort eine Zahl enthalten ist. Falls ja, ist nichts zu tun Falls nein, ersetzen Sie an einer beliebigen Stelle (rand()) in der Variablen passwort ein Zeichen durch eine beliebige Ziffer von (rand()). Geben Sie in Ihrem Hauptprogramm diese veränderte Variable passwort aus. Seite 3 von 6

4 Zu Menüpunkt w Warteschleife Als Vorbereitung für Aufgabe 5 soll das Arbeiten mit Records (= Datentyp struct) geübt werden. In einer Funktion warteschleife( ) soll zunächst abgefragt werden, wie viele Flugzeuge erfasst werden sollen (mindestens 1 und höchstens MAXVALUE). Dann sollen die geforderten Informationen/Elemente wie flugnr und positionnr eingegeben bzw. automatisch gesetzt werden. Der vollständige Datensatz flugzeug ist weiter unten angegeben. Abschließend ist die Liste der Flugzeuge in der Warteschleife in der Funktion selbst wieder auszugeben. Headerdatei vierteaufgabe.h Aus didaktischen Gründen ist folgende Header-Datei zu verwenden, d.h. viele Varianten für Funktionsaufrufe und Rückgabewerte sollen gelernt werden. #ifndef VIERTEAUFGABE _H_INCLUDED #define VIERTEAUFGABE _H_INCLUDED #include <iostream> #include <fstream> #include <string> #include <time.h> #include <stdlib.h> using namespace std; *** Datensatz Flugzeug struct flugzeug string flugnr; int positionnr; }; *** liefert den String (das Passwort) für die 5 stellige Würfelkombi i *** aus der Datei "dateiname") // fuer Microsoft Visual Studio string getpassword(int i, string dateiname); // fuer CodeBlocks string getpassword(int i, char dateiname[]); *** liefert eine Zufallszahl im Bereich 1 bis z inklusive int zufall(int z); *** liefert eine 5-stellige Zufallszahl int zufall5(); *** Zufallsgenerator starten Seite 4 von 6

5 void startzufall(); *** Warteschleife verwalten void warteschleife( flugzeug flugzeugliste[], const int MAXVALUE ); #endif // VIERTEAUFGABE _H_INCLUDED Beispiel eines Hauptprogrammrahmens (Menüsteuerung): // Aufgabe4 - Sommersemester 2016 // Autoren: Jörg Schake, Dirk Seeber #include <iostream> #include <iomanip> #include <cmath> using namespace std; int main() // Konstantendeklaration const int MAXVALUE = 10; const int MINVALUE = 3; const int MAXCOUNT = 5; // Variablendeklaration char menu; bool programmende = false; diskriminantewert rueckgabepqformel; // weitere Variablen // Menüpunkt Passwort-Generator int z; string filename = "diceware_german.txt"; string passwordfeld[maxcount]; string passwort; // Menüpunkt Warteschleife flugzeug flugzeugliste[maxvalue]; do menu = Menu(); // Fallunterscheidung switch (menu) case '1': // Ihre Implementierung der p/q-formel // Eingabe der Werte für p und q // Berechnung der Werte für x1 und/oder x2 rueckgabepqformel = PQFormel(...); Seite 5 von 6

6 } // Ausgabe aller Werte case '2': // Ihre Implementierung des Mittelwert Spezial mittelwert = MittelwertSpezial(...); // Ausgabe des veränderten Feldes sowie des berechneten Mittelwerts case '3': // Ihre Implementierung des Pascal Dreiecks // Aufruf der Funktion PascalDreieck PascalDreieck(...); case '4': // Ihre Implementierung der Exponentialfunktion // Eingabe der Werte für x, epsilon und schritte // Berechnung der Werte für e_hoch_x e_hoch_x = Exponentialfunktion(...); exp_von_x = exp( x ); // Ausgabe der berechneten Werte case 'p': case 'P': // Passwort in einer Schleife generieren // Passwort in einer Schleife ausgeben case 'w': case 'W': // Warteschleifenverwaltung starten warteschleife(flugzeugliste, MAXVALUE); case 'x': case 'X': // Programm beenden programmende = true; default: // Warnhinweis cout << "Der eingegebene Wert " << menu << " ist nicht gueltig!" << endl; } // endswitch } while ( false == programmende ); system("pause"); return 0; Seite 6 von 6

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