Informatik 1 ( ) D-MAVT F2010. Schleifen, Felder. Yves Brise Übungsstunde 5

Transkript

1 Informatik 1 ( ) D-MAVT F2010 Schleifen, Felder

2 Nachbesprechung Blatt 3 Aufgabe 1 ASCII... A > a Vorsicht: Lösen Sie sich von intuitiven Schlussfolgerungen. A ist nicht grösser als a, denn in der ASCII Tabelle kommen die Grossbuchstaben zuerst. Aufgabe 2 Bitte schrittweise auswerten... z.b. Teilaufgabe h)!(9 % 2) 9 % 3!(1) 9 % 3!true 9 % 3 false 9 % 3 false 0 false false false

3 Nachbesprechung Blatt 3 Aufgabe 2 Teilaufgabe b)!true && false false && false false Aufgabe 3 Die Idee war natürlich, die verschiedenen Teile logisch zu verknüpfen! Einige haben das vergessen. Z.B. Teilaufgabe a) d > 0 && d < Das! bindet stärker als das && und das. Siehe Operator-Präzedenzen. und nicht d > 0; d < ;

4 Nachbesprechung zu Blatt 3 Aufgabe 3 Dividieren durch y... y!=0 && x/y < 0.4 und nicht x/y < 0.4 && y!=0 Aufgabe 3 Auf Syntax achten! Folgendes können Sie im Code nicht schreiben: y!=0 && 1 x/y < 0 Es muss schon so sein: <= 1/10000

5 Nachbesprechung zu Blatt 3 Aufgabe 3 Der Integer z ist kein echter positiver Teiler des Integers w.!(z > 0 && w!= z && w % z == 0) Wir müssen auch w!= z prüfen. Anwendung De Morgan Regel... z <= 0 w == z w % z!= 0

6 Nachbesprechung Blatt 3 Die Programmieraufgaben konnte ich nicht so detailiert anschauen. Sie sind selbst dafür verantwortlich, Ihre Programme für verschiedene Eingaben zu testen. Melden Sie sich, wenn es Fragen oder Unklarheiten gibt! Aufgabe 4 Gut gelöst. Verwenden Sie else... if (a == 1) {...} if (a!= 1) {...} if (a == 1) {...} else if (a!= 1) {...} Aufgabe 5 Ich glaube nicht, dass alle ihr Programm für alle Zahlen <100 ausprobiert haben. Schauen Sie sich die Musterlösung an. Versuchen Sie das Kopieren von identischen Codeblöcken zu vermeiden. Nicht nötig!

7 Schnellübung 1: #include <iostream> 2: int main() { 3: int s = 0; 4: { 5: int i = 0; 6: while (i < 4) { 7: ++i; 8: const int f = i + 1; 9: s += f; 10: const int s = 3; 11: i += s; 12: } 13: const unsigned int t = 2; 14: std::cout << s + t << \n ; 15: } 16: const int k = 1; 17: return 0; 18: } Bestimme für jede Variable die deklarative Region und den tatsächlichen Gültigkeitsbereich (in der Form Zeile x-y ). Was gibt das Programm aus? Z.B. Variable x, welche in Zeile y deklariert wird hat die deklarative Region 2-15 und ist gültig in den Zeilen 3-5, 7-9 und

8 Schnellübung 1: #include <iostream> 2: int main() { 3: int s = 0; 4: { 5: int i = 0; 6: while (i < 4) { 7: ++i; 8: const int f = i + 1; 9: s += f; 10: const int s = 3; 11: i += s; 12: } 13: const unsigned int t = 2; 14: std::cout << s + t << \n ; 15: } 16: const int k = 1; 17: return 0; 18: } Deklaration Dekl. Region Gültigkeit , Die Ausgabe ist 4. Die Schleife wird nur einmal ausgeführt, und in diesem Durchlauf wird s in Zeile 9 auf 2 gesetzt.

9 Felder (arrays) Felder sind eine Sequenz von Objekten des selben Typs. Sie werden aufeinanderfolgend angelegt im Speicher. int a[5]; Zugrundeliegender Typ Name Länge des Feldes Variable Länge nicht erlaubt, viele Compiler unterstützen dies aber trotzdem (sonst dynamische Allozierung). int a[n]; int a[3] = {3,2,1}; Initialisierung. Kann auch mit Schleife erledigt werden. Zugriff auf einzelnes Element (das dann vom zugrundeliegenden Typ ist) a[i] + b[j];

10 Felder sind primitiv Felder können nicht wie die einfachen Typen initialisiert und zugewiesen werden! int a[4] = {4,3,2,1}; int b[4]; b = a; // Fehler! int c[5] = a; // Fehler! Felder sind eine Erblast der Sprache C und aus heutiger Sicht primitiv. Sind sehr machinennah und effizient, aber bieten keinen Luxus (Initialisieren, Kopieren, Schutz vor Überlauf). Sind eng verknüpft mit den Konzepten der Iteration und der Zeiger.

11 Wahlfreier Zugriff (Random Access) T a[4]; Wahlfreier Zugriff heisst, dass wir mit einem Index auf jedes beliebige Element des Feldes direkt zugreifen können. { {{ { a[0] a[1] a[2] a[3] Speicherzelle für jeweils einen Wert vom Typ T

12 Wahlfreier Zugriff (Random Access) Wahlfreier Zugriff erlaubt einen konstanten Aufwand zur Berechnung der Adressen (Vgl. lineare Liste: Aufwand linear).. p: Adresse von a, d.h. der ersten Speicherzelle p+si: Adresse von a[i] { s: Speicherbedarf von T (in Zellen resp. Bytes) { a[i]

13 Iteration durch wahlfreien Zugriff int a[1000]; for (int i = 0; i < 1000; ++i) { std::cout << a[i]; } p p+si: Berechnung braucht eine Addition und eine Multiplikation s Zellen (jetzt zusammengefasst) {

14 Natürliche Iteration int* const begin = a; int* const end = a ; for (int* p = begin; p!= end; ++p) { std::cout << *p; } ++p: Berechnung braucht eine Addition Addiere jeweils s dazu p p+s p+2s p+999s s Zellen (jetzt zusammengefasst) {

15 Wahlfreier Zugriff vs. natürliche Iteration Beispiel: Wie lesen Sie ein Buch? Wahlfreier Zugriff: 1. Öffne Buch auf S.1 2. Klappe Buch zu 3. Öffne Buch auf S.2 4. Klappe Buch zu 5. Öffne Buch auf S.3 6. Klappe Buch zu Natürliche Iteration: 1. Öffne Buch auf S.1 2. Blättere um 3. Blättere um 4. Blättere um 5. Blättere um 6. Blättere um 7....

16 Zeiger-Typen (Pointer) T* a; a ist vom Typ Zeiger auf ein Objekt vom Typ T Erlauben das Repräsentieren und Rechnen mit Addressen Unterstützen Inkrement und Dekrement (Änderung des Wertes abhängig vom zugrundeliegenden Typ) Vorsicht: Verrechnen bei der Adresse führt oft zum Absturz von Programmen int i = 5; int* p = &i; int j = *p; Zeiger (rvalue) Dereferenzierung (*) Addressoperator (&) Objekt (lvalue)

17 Stack und Heap Speicher Heap int* i = new int(1); Object* o = new... Stack int i; Object o; Static Data Code Stack (Stapelspeicher) Automatische Verwaltung, getrieben von den Funktionsaufrufen. Sobald ein Objekt seinen Gültigkeitsbereich verlässt, kann der Speicher freigegeben werden. Last In First Out (LIFO) Vorteile: sehr schnelle Speicherreservierung, keine Memory Leaks. Nachteile: Grösse begrenzt Heap (Haldenspeicher) Verwaltung durch den Programmierer. Speicher kann angefordert werden und muss selbstständig wieder frei gegeben werden. Operatoren new und delete. Vorteile: grosse Objekte möglich, Speicherdauer Nachteile: langsamer, Gefahr von Memory Leaks

18 Prüfungsaufgabe Deklarieren sie a, b und c so, dass die nachfolgenden Anweisungen fehlerfrei kompilieren und nicht implizit konvertiert wird. i) c = 3.0f; a[b] = c; ii) b = c[2] % a; Lösung: i) float a[]; int b; float c; ii) int a, b; int c[3];

19 Binäre Suche int const N = 1000; int a[n]; // sortiertes Feld int lo = 0, hi = N-1, m; // Finde Element mit Wert num im Feld a while (hi - lo > 1) { m = (lo + hi) / 2; if (num < a[m]) hi = m; else lo = m; } if (num == a[lo]) std::cout << We found it! ; else std::cout << Game over! ; Idee: Suche immer in der richtigen Hälfte weiter! Anzahl Vergleiche T ist logarithmisch in der Grösse des Feldes. T (1) = 1 T (N) log 2 N T (N) T (N/2)+1 log 2 (N/2) +1 = log 2 N 1+1 log 2 N

20 Pseudocode Binäre Suche als Pseudocode: Gegeben ein Array a von sortierten Zahlen der Länge N; // Finde Element num in dem Array Setze lo auf 0 und hi auf N; while (hi - lo > 1) { Berechne Mittelpunkt m zwischen lo und hi; Falls der Wert a[m] kleiner als num ist, suche in der oberen Hälfte weiter (lo = m); Andernfalls suche in der unteren Hälfte weiter (hi = m); } In Blatt 5, Aufgabe 1b), verwenden Sie Elemente wie... if (Aktion == Reservation eintragen) {...} EingabenLesen(Name, Sitzplatz, Plätze) Sitzplatz.Reihe, Sitzplatz.Platz,... Ausgabe(Hello World Sitzplatz.Platz) Reservationen[20*20]

21 Tipps zu Blatt 5 Aufgabe 1: Programmanalyse & Pseudocode Aufgabe 2: Verwenden sie cmath und sqrt. Verwenden Sie eine maximale Länge und instantiieren Sie ein Feld, das so viele Elemente hat (eigentlich besser: dynamische Allozierung). Aufgabe 3: Die Inverse Operation zu a^c ist, das ganze noch einmal mit c zu bearbeiten, also a^c^c. Vorsicht: Diese Verschlüsselung ist aufgrund der Maskierung nicht sicher. Wir verwenden zu kleine Schlüssel.