Praktikum zur Vorlesung Einführung in die Programmierung WS 14/15 Blatt 3

Transkript

1 Michael Jugovac Dominik Kopczynski Jan Quadflieg Till Schäfer Stephan Windmüller Dortmund, den 30. Oktober 2014 Praktikum zur Vorlesung Einführung in die Programmierung WS 14/15 Blatt 3 Es können 12 (+5 Bonus) Punkte erreicht werden. Allgemeine Hinweise 1. Bitte lesen Sie vor der Bearbeitung alle Aufgaben sorgfältig durch! Dies erspart Ihnen unnötige Arbeit und somit auch Zeit! 2. Die einzigen Header, die Sie zur Bearbeitung der Aufgaben verwenden dürfen, sind iostream und solche, die laut Aufgabenstellung explizit erlaubt werden. 3. Lassen Sie sich fertiggestellte Aufgaben bitte möglichst frühzeitig testieren. In der letzten halben Stunde vor Schluss wird nur noch eine Aufgabe testiert! Grundlage: Aus- und Eingabe auf der Konsole Auf den letzten Praktikumsblättern wurden bereits Zeichenketten und der Inhalt von Variablen (Bezeichner) auf der Konsole ausgegeben. Dies geschah über den Ausgabestrom std::cout. Dabei können auch mehrere Zeichenketten und Variablen in einer Zeile ausgegeben werden. Ein Zeilenumbruch kann durch std::endl eingefügt werden. Beispiel: using namespace std ;. cout << " Ausgabetext auf der Konsole "; cout << meinevariable ; cout << " Meine Variable hat den Wert : " << meinevariable << endl ; cout << " Dieser Text erscheint in der nä chsten Zeile."; Eine ähnliche Möglichkeit besteht bei der Eingabe von Tastatureingaben mittels Eingabestrom std::cin. Im Gegensatz zu dem Ausgabeoperator << muss jedoch der Eingabeoperator >> verwendet werden. Die Eingabe wird immer zeilenweise durchgeführt; d.h. sie wird mit der Taste Enter beendet. Beispiel: int x; cin >> x; // liest Zeichen von stdin, bis Enter gedr ü ckt wurde cout << " Die Zahl " << x << " wurde eingegeben."; Hinweis: Achten Sie darauf, dass Sie nur valide Eingaben machen. Wenn die einzulesende Variable vom Datentyp int ist, dann dürfen z.b. nur Ziffern eingegeben werden. Bei falschen Eingaben wird eine 0 ausgegeben und der Eingabestrom ist für alle folgenden Eingaben (zur Laufzeit) ungültig. Wie mit falschen Eingaben umgegangen werden kann, wird im späteren Verlauf der Vorlesung behandelt. Hinweis 2: Achten Sie darauf, dass in Eclipse die Console-View aktiv ist, während Sie die Eingabe machen.

2 Aufgabe 1: Schleifenterminierung (2 Punkte) Legen Sie ein neues Projekt mit dem Namen Aufgabe_3_1 an und fügen Sie den Code aus der zur Verfügung gestellten Datei zinseszins.cpp hinzu. a) Wie häufig wird die while-schleife durchlaufen, wenn die folgenden Eingaben gemacht werden? Betrag Jahre #Schleifendurchläufe b) Führen Sie das Programm für die Eingabe -1 für die Anzahl der Jahre aus. Erläutern Sie die beobachtete Ausgabe (Achtung: kann etwas länger dauern). Geben Sie insbesondere an, warum das Programm terminiert.

3 Aufgabe 2: Ausgabe von Spielkarten (5 Punkte) Der Wert und die Farbe von Spielkarten sind folgendermaßen definiert: Werte = {Sieben,Acht,Neun,Zehn,Bube,Dame,König,As}; Farbe = {Karo,Herz,Pik,Kreuz}; Legen Sie ein neues Projekt mit dem Namen Aufgabe_3_2 an und fügen Sie das Codegerüst aus der zur Verfügung gestellten Datei spielkarten.cpp hinzu. a) Ergänzen Sie den Code so, dass alle möglichen Werte der Spielkarten in aufsteigender Reihenfolge ausgegeben werden (Sieben, Acht,...). Verwenden Sie dazu eine for-schleife mit einer Laufvariablen vom Typ int, welche über die Zahlen von 0 (für Sieben) bis 7 (für As) iteriert. Im Schleifenrumpf wird eine switch-case-anweisung benötigt, welche den zum int-wert passenden Text ausgibt. b) Ergänzen Sie den Code aus der vorherigen Teilaufgabe so, dass alle Spielkarten in aufsteigender Reihenfolge ausgegeben werden. Die Ausgabe hat dann folgende Gestalt: Karo Sieben Herz Sieben Pik Sieben Kreuz Sieben Karo Acht Herz Acht Pik Acht Kreuz Acht Karo Neun. Verwenden Sie dazu zwei geschachtelte for-schleifen. c) Kopieren Sie den Code aus der vorherigen Aufgabe in ein neues Projekt Aufgabe_3_2c. Fügen Sie zu Beginn der main-methode die Zeilen enum wert {Sieben,Acht,Neun,Zehn,Bube,Dame,Koenig,As}; enum farbe {Karo,Herz,Pik,Kreuz}; ein und ersetzen Sie dann die int-werte in Ihrem Code durch die vordefinierten Aufzählungskonstanten.

4 Aufgabe 3: Umwandlung Dezimalzahlen Binärzahlen (5 Punkte) Zum Verständnis des Algorithmus zur Umwandlung von Dezimalzahlen in Binärzahlen wird beispielhaft die Binärdarstellung der Dezimalzahl 177 ermittelt: 177 : 2 = 88 Rest 1 niedrigstwertige Dualziffer ( Bit ) 88 : 2 = 44 Rest 0 44 : 2 = 22 Rest 0 22 : 2 = 11 Rest 0 11 : 2 = 5 Rest 1 5 : 2 = 2 Rest 1 2 : 2 = 1 Rest 0 1 : 2 = 0 Rest 1 höchstwertige Dualziffer ( Bit ) Die Binärdarstellung von ist also , wobei das höchstwertige Bit links steht. Erstellen Sie ein neues Projekt mit dem Namen Aufgabe_3_3 und eine C++-Quelldatei mit dem Namen umwandlung.cpp. Schreiben Sie ein Programm, das eine int-zahl zwischen 0 und 255 einliest, diese in eine Binärzahl umwandelt und in einem geeigneten Array der Größe 8 speichert. Dabei wird an jeder Array-Position ein Bit gespeichert. Beachten Sie dazu auch den untenstehenden Hinweis. Ein Beispiel für ein solches Array ist in Aufgabe 4 gezeigt. Sofern die eingelesene Zahl nicht im oben angegebenen Wertebereich liegt, soll das Programm dies dem Benutzer mitteilen und sich mit dem Rückgabewert 1 beenden (return 1;). Testen Sie das Programm mit den Werten -1, 0, 4, 17, 255 und 256. Einschränkung: Benutzen Sie zur Umwandlung der Dezimalzahl den oben skizzierten Algorithmus unter Verwendung eines do-while-schleifenkonstrukts. Es dürfen also nicht 8-mal dieselben Rechenoperationen im Programm stehen. Hinweis: Beim Algorithmus wird 8-mal ein (Zwischen-)Ergebnis durch 2 geteilt. (Zuerst im Beispiel die Zahl 177, dann 88 etc.) Überlegen Sie sich, welche Variable Sie (als Speicherplatz) dafür verwenden und an welcher Arrayposition Sie jeweils den Rest (der Division durch 2) abspeichern. Wie verändert sich die Arrayposition für die 8 Rechenoperationen? (5)

5 Aufgabe 4 (Bonus): Ausgabe des Arrays (2 Punkte) Geben Sie das unter Aufgabe 3 erzeugte Array auf dem Bildschirm aus. Achten Sie dabei darauf, dass das höchstwertige Bit ganz links steht. Einschränkung: Benutzen Sie dabei eine Schleife! Hinweis: Sollten Sie Aufgabe 3 nicht gelöst haben, so fügen Sie folgende Zeile in ihr Programm ein und arbeiten dann mit diesem Array weiter: int alternativ_array[8]={0,1,1,0,1,1,0,0}; Beispielausgabe: Bitte eine Zahl eingeben: 4 Binaerdarstellung: Aufgabe 5 (Bonus): Invertieren von Bits (3 Punkte) a) Durchlaufen Sie nun das Array aus Aufgabe 4 und invertieren (flippen) Sie dabei alle Bits, d.h. 0 wird zu 1 und 1 wird zu 0, und geben Sie dann das Array aus. Einschränkung: Benutzen Sie beim Flippen der Bits eine Schleife! b) Berechnen Sie den Dezimalwert der invertierten Binärzahl und geben Sie diesen auf dem Bildschirm aus. Gleichung 1 und Gleichung 2 stellen zwei alternative Verfahren zur Umwandlung eines Binärwertes in eine Dezimalzahl dar: = (Gleichung 1) = ((( ) 2 + 0) 2 + 1) (Gleichung 2) = Beispielausgabe: Bitte eine Zahl eingeben: 4 Binaerdarstellung: Invertierte Binaerdarstellung: Invertierte Zahl: 251 Hinweis: Überlegen Sie sich wieder das Speichern von Zwischenergebnissen der Rechnung. Wie können Sie bei Gleichung am einfachsten nacheinander die Zweierpotenzen 2 0, 2 1, 2 2 etc. erzeugen? Welche beiden Operationen werden bei Gleichung abwechselnd mit welchen Zahlen ausgeführt?