Informatik I (D-MAVT)

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1 Informatik I (D-MAVT) Übungsstunde 7 Distributed Systems Group, ETH Zürich

2 Ablauf Nachbesprechung Übung 5 Besprechung/Vertiefung der Vorlesung Vorbesprechung Übung 7

3 Aufgabe 1: Vektoren Ausgezeichnet! Aufgabe 2: Schwierigkeit 1: Anwenden des & 0x1f Schwierigkeit 2: Wrap-Around bei Kodierung Problem mit String-Terminalcharacter...

4 Ablauf Nachbesprechung Übung 5 Besprechung/Vertiefung der Vorlesung Vorbesprechung Übung 7

5 Nochmal: Pointer & dyn. Speicher, besonders Listen Funktionen

6 Pointer Zeiger auf Speicher von Variablen Nutzen: Datenstrukturen (Bäume, Listen), call by reference Deklaration: int* my_pointer Initialisierung: my_pointer = 0; my_pointer = &my_int; // kein echter Pointer // zeigt auf my_int Zugriff über Dereferenzierungsoperator: *my_pointer // Wert von my_int 6

7 Pointer 2fache indirection: Pointer auf Pointer int my_int = 5; int * my_int_ptr = &my_int; int ** my_int_ptr_ptr = &my_int_ptr 7

8 Arrays & Pointer Name eines Arrays ist konstanter Pointer auf den Speicher des Arrays: my_array ist dasselbe wie &my_array[0]; int my_array[5]; int * int_ptr; int_ptr = my_array; my_array = int_ptr; //OK! //Nein: my_array konstant Pointer-Arithmetik my_array[4] == *(my_array + 4) Auch: Anonyme Pointer Pointer ohne assoziierten Typ 8

9 Dynamischer Speicher type* x = new type; Erzeugt eine Variable vom Typ type und liefert einen Pointer auf den Wert zurück, wo sie erzeugt wird delete x Gibt Speicher wieder frei 9

10 Dynamischer Speicher Allokieren/Deallokieren von Speicher am Heap int * int_ptr = new int; delete int_ptr; Allokieren von Speicher am Heap Dynamisches Array int * my_array = new int[n]; delete [] my_array; Ist nicht mehr statisch: Wenn mehr Platz benötigt wird, können wir das Array vergrössern! 10

11 Datenstruktur: Linked List...mit Structs und Pointern Operationen: insert, delete, init, clear,... Beispiel: Implementieren der Operationen struct listelement { int inhalt; listelement *next; }; listelement * my_list; 11

12 Datenstruktur: Linked List (*my_list).next kann durch my_list->next abgekürzt werden struct listelement { int key; listelement *next; }; listelement * my_list; // Create list // Insert first element into list listelement * node = new listelement; node->key = 25; node->next = 0; my_list = node; 12

13 (Binär)Bäume struct treeelement { int inhalt; treeelement *left, *right; }; treeelement *root; Vokabular Knoten: Anzahl: n Blatt Wurzel Höhe eines Baumes: Anzahl Levels: log(n) 13

14 Funktionen Strukturierung des Programmes -> Übersichtlichkeit Modularisierung des Programmes -> Wiederverwendbarkeit -> Zusammenfassen von häufig benötigten Codestücken Ähnlichkeiten zu mathematischen Funktionen -> Eingabe/Ausgabeparameter 14

15 Funktionen Funktionsdeklaration return_type Funktionsname (FormalParameters) { Codeblock } int main (int argc, char**argv) { } f (x,y) { } return_type Rückgabetyp der Funktion void, wenn kein Rückgabewert Parameter Lokale Variablen der Funktion Funktionsaufruf mittels Funktion gibt Wert des Typs return_type zurück Funktionsname (ActualParameters) 15

16 Funktionen Funktionsprototypen Funktion muss vor ihrem Aufruf definiert werden Dies ist aber nicht immer möglich Daher: Funktionsprototyp am Anfang (= Funktionsdeklaration) Ich kenne diese Funktion return_type Funktionsname (FormalParameters); Oft: In header-files (z.b. sqrt(double)) 16

17 Funktionen Call-By-Value return_type Funktionsname (int/bool/double Params) { Codeblock } int sum (int a, int b) { return (a + b); } Die Funktion kann ihre Parameter (in main) nicht verändern! Sie kann sie nur benutzen, um mit ihnen zu rechnen Aufruf: int x = 1; int y = 2; int z = sum (x, y); 17

18 Funktionen Call-By-Reference mit Pointern return_type Funktionsname (Pointer to Params) { Codeblock } void increment (int * x) { (*x)++; return; } Die Funktion kann ihre Parameter (in main) verändern Sie kann jedoch die Pointer (in main) nicht direkt umhaengen!... Aber sie kann die Werte veraendern und dadurch die «Illusion» eines Umhaengens schaffen... Aufruf: int a = 1; increment (&a); // a hat nun den Wert 2 18

19 Funktionen Call-By-Reference mit Referenzen/Aliasen return_type Funktionsname (Param Aliases) { Codeblock } void increment (int & x) { x++; return; } Die Funktion kann ihre Parameter genau so verwenden, wie main das auch kann! int a = 1; increment (a); // a hat nun den Wert 2 19

20 Vergiss nicht, was zu inlining und overloading (Demo) zu sagen

21 Ablauf Nachbesprechung Übung 5 Besprechung/Vertiefung der Vorlesung Vorbesprechung Übung 7

22 Vorbesprechung / Übung 7 Aufgabe 1: Call by Reference/Value Können Werte vertauscht werden? Nein: Warum nicht? Ja: Funktionsprozedur UND Aufruf angeben! Aufgabe 2: Funktionsanalyse Funktion gegeben, nimmt 2mal int und 1mal int reference a) Welche der 6 gegebenen Aufrufe sind erlaubt? b) Analyse von 2 Ausführungen

23 Vorbesprechung / Übung 7 Aufgabe 3: Vektoren + Funktionen Zu erstellende Funktionen: 1. Einlesen des Vektors 2. Ausgabe des Vektors 3. Berechnung des Skalarprodukts 4. Berechnung der Supremumsnorm Was sind die Rückgabetypen dieser Funktionen? Welche Parameter müssen jeweils gegeben werden? Mit Begründung! Aufgabe 4: Grafik (mit Turtle) Einfaches Bild zeichnen Benutzen der Funktionen aus TurtleGrafik: #include <IFM/turtle> Achtung: Namespace ist «ism»

24 Vorbesprechung / Übung 7 Aufgabe 5: Einfacher Raytracer Erst testen... Schnittpunktparameter berechnen (alle Formeln gegeben) Schnitt mit Kugel bauen Beleuchtungsmodell einbauen (2 Zeilen auskommentieren)

25 Informatik I (D-MAVT) Übungsstunde 7 Distributed Systems Group, ETH Zürich

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