Aufgaben zum Skriptum Informatik

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1 Aufgaben zum Skriptum Informatik Andre Spiegel Universitat Stuttgart Prof. Dr. Jochen Ludewig Universitat Stuttgart Prof. Dr. Hans-JUrgen Appelrath Universitat Oldenburg 83 B. G.Teubner Stuttgart I,rillfl Verlag der Fachvereine Zurich

2 Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Spiegel, Andre: Aufgaben zum Skriptum Informatik I Andre Spiegel; Jochen Ludewig; Hans-Jurgen Appelrath. - 2., durchgesehene Autl. - Stuttgart: Teubner; Zurich: Veri. der Fachvereine, 1994 ISBN-13: e-isbn-13: : NE: Ludewig, Jochen:; Appelrath, Hans-Jurgen:; Appelrath, Hans Jurgen: Skriptum Informatik; Skriptum Informatik Das Werk einschlieblich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschutzt. Jede Verwertung auberhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung der Veri age unzulassig und strafbar. Das gilt besonders fur Vervielfaltigungen, Obersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. 1. Auflage , durchgesehene Auflage B. G. Teubner, Stuttgart und Verlag der Fachvereine an den schweizerischen Hochschulen und Techniken, Zurich Umschlaggestaltung: Fred Gachter, Oberegg, Schweiz

3 Vorwort Dieses Buch enthalt eine Sammlung von Aufgaben, wie sie typischerweise in Ubungen und Priifungen zur Einflihrungsvorlesung in die Informatik gestellt werden. Es ist speziell abgestimmt auf das bereits erschienene Lehrbuch von Appelrath und Ludewigl (im Rest des Buches kurz "Skriptum" genannt) und soli dem Lernenden helfen, den umfangreichen Stoff aktiv aufzuarbeiten. Der beste Weg dazu ist, die neuen Konzepte und Vorgehensweisen selbst anzuwenden. Bei der Auswahl und Uberarbeitung der Aufgaben wurde besonders auf eine genaue Orientierung am Skriptum geachtet, angefangen bei vordergriindigen Dingen wie dem Layout und der Reihenfolge der Themen bis hin zu den verwendeten Begriffen und dem Umfang des Stoffes. Das Skriptum wird hier durch Aufgaben illustriert; nicht mehr und kaum weniger als der Stoff des Skriptums wird vorausgesetzt. Dieser Ubungsband soute damit jedem, der sich den Inhalt des Skriptums aneignen will, eine wertvolle Hilfe sein, sei es zum reinen Selbststudium, als Begleitung einer Vorlesung oder zum "Pauken" vor der Priifung. Dieses Buch kann nicht die Ublichen vorlesungsbegleitenden Ubungen ersetzen. Das Lemen in der Gemeinschaft bietet in vieler Hinsicht Moglichkeiten, die ein Buch nicht bieten kann, vor allem Antwort auf Einzelfragen und die gezielte Hilfe bei Verstiindnisschwierigkeiten. Ebensowenig kann und soli dieses Buch "die Praxis" darstellen und einuben. Der Leser mub sich daruber im Klaren sein, dab die Aufgaben kaum mehr als Sandkastenspiele sind, verglichen mit der tatsachlichen Berufspraxis eines Informatikers. Dennoch sollen die Aufgaben zur Praxis hinfuhren, indem sie mit Arbeitstechniken vertraut machen, die in den groberen Projekten der Realitat sinnvoll angewendet werden konnen. Der Leser sol1te sich deshalb bemuhen, die Aufgaben sauber zu losen, so an sie heranzugehen, als handelte es sich urn Komponenten eines groberen Software-Systems. Sauberes Arbeiten ist nicht nur fur die spatere Praxis wichtig - es rnacht auch mehr SpaR Die Aufgaben stammen zum grobten Teil aus Ubungen zu Vorlesungen, die an der ETH ZUrich und den Universitaten Stuttgart, Oldenburg und Kaiserslautern gehalten wurden. Wir danken an dieser Stelle besonders Professor Theo Harder, Universitat Kaiserslautern, flir das reichhaltige Aufgabenmaterial aus seiner EinflihrungslH.-J. AppeJratb, J. Ludewig: "Skriptum Infonnatik - eine konventionelle Einfiihrung", Verlag der Fachvereine, Ziirich, und B.G. Teubner, Stuttgart, 2. Auflage 1992.

4 4 Vorwort vorlesung, ebenso den vie len Mitarbeitem und Studenten, auf deren Amegungen zahlreiche Aufgaben zuriickgehen. Fiir dieses Buch wurden aus den vorliegenden Aufgaben die passendsten ausgewahlt, wo notig neue erstellt, liberarbeitet und mit Beispiellosungen versehen. Herr cand. inform. Gerhard Moller, Universitat Oldenburg, hat die grobe Arbeit, alle Aufgaben kritisch zu bearbeiten und gegen das Skriptum zu priifen, mit grobem Einsatz bewiiltigt und damit viele Verbesserungen und Erganzungen angeregt. Von ihm stammen ebenfalls die Idee der "Tips", die Aufgabentabelle und der Index. Daflir danken die drei Autoren herzlich. Andre Spiegel, Jochen Ludewig und Hans-Jiirgen Appelrath Stuttgart und Oldenburg, im Marz 1992 Zur 2. Auflage Die zweite Auflage ist - abgesehen von wenigen Korrekturen - gegeniiber der ersten unverandert. Der Inhalt blieb gleich. Stuttgart, im April 1993

5 Inhaltsverzeichnis Zurn Gebrauch dieses Buches... 7 Aufgaben zu 1. Grundlagen Algorithmus und Berechenbarkeit Sprache und Grammatik Rechner Informatik als Wissenschaft Imperative Programmierung - die Sprache MODULA Syntaxdarstellungen Elementare funktionale Modula-2-Programme Iterative Programme Komplexe Datentypen Abstraktion Abstraktionskonzepte in Programmiersprachen Abstraktion in MODULA Semantik, Verifikation und Test Konzepte flir die Semantikdefinition Spezifikation und Verifikation von Programmen Test Programmierparadigmen und -sprachen Datenstrukturen und Algorithmen Effizienz und Komplexitiit Graphen und Baume Suchen in gegebenen Datenstrukturen... 60

6 6 6.4 Datenorganisationen flir effizientes Suchen Sortieren Speicherverwaltung Tips Losungen zu Kapitel zu Kapitel zu Kapitel zu Kapitel zu Kapitel Aufgabentabelle Index