Ralf Kirsch Uwe Schmitt. Programmieren inc. Eine mathematikorientierte Einführung. Mit 24 Abbildungen und 13 Tabellen. Springer

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1 Ralf Kirsch Uwe Schmitt Programmieren inc Eine mathematikorientierte Einführung Mit 24 Abbildungen und 13 Tabellen Springer

2 Inhaltsverzeichnis Eine Einleitung in Frage und Antwort V 1 Vorbereitungen Modellierung und Algorithmen Komplexität und Ö-Notation Kondition eines Problems Rechnerarithmetik Zahldarstellung Rundung und Gleitpunktrechnung Binäre Realisierung Stabilität Vom Problem zum Programm - und zurück Kontrollfragen zu Kapitel Übungsaufgaben zu Kapitel Elementare C-Programmierung Editieren und Übersetzen am Beispiel: Hallo Welt!" Datentypen Variablen und ihre Deklaration Konstanten Operatoren Allgemeines zu Operatoren Zuweisungsoperator und schreibgeschützte Variablen Arithmetische Operatoren Arithmetische Zuweisungsoperatoren Inkrement- und Dekrementoperatoren Vergleichende und logische Operatoren Typumwandlung durch Casts Einfache Ein- und Ausgabe Ausgabe mit printf () Eingabe mittels scanf () 54

3 X Inhaltsverzeichnis 2.7 Programmflusskontrolle Anweisungsblöcke Bedingte Ausführung Wiederholte Ausführung Felder Beispiel: Der Euklidische Algorithmus Kontrollfragen zu Kapitel Übungsaufgaben zu Kapitel Funktionen Deklaration und Definition von Funktionen Call by Value Mathematische Funktionen Gültigkeit von Variablen Beispiel: Entfernungsmessung durch Peilung Kontrollfragen zu Kapitel Übungsaufgaben zu Kapitel Zeiger und ihre Anwendungen Zeiger Elementare Operationen mit Zeigern Der Datentyp void* Call by Reference Zeiger und Felder: Zeigerarithmetik Dynamische Speicherverwaltung Dynamische Implementierung von Matrizen Implementierung über Doppelzeiger Implementierung durch Indextransformation Typische Fehlerquellen Kontrollfragen zu Kapitel Übungsaufgaben zu Kapitel Numerisches Zwischenspiel Nullstellenbestimmung Interpolation Numerische Integration Kontrollfragen zu Kapitel Übungsaufgaben zu Kapitel Zeichen und Strings Zeichen Strings Initialisierung und Terminierung Bibliotheksfunktionen für Strings Beispiel: Einfache Kryptographie 158

4 Inhaltsverzeichnis XI 6.4 Kontrollfragen zu Kapitel Übungsaufgaben zu Kapitel Fortgeschrittene Ein- und Ausgabe Arbeiten mit Dateien ASCII-Format Binäre Ein- und Ausgabe Kommandozeilenargumente Beispiel: Unbeschränktes Bakterienwachstum Kontrollfragen zu Kapitel Übungsaufgaben zu Kapitel Fortgeschrittene Datentypen Strukturen Anwendungsbeispiele für Strukturen Zeitmessung Einfach verkettete Listen Benennung eigener Datentypen mit typedef Zeiger auf Funktionen Beispiele für zusammengesetzte Deklarationen Weitere Datentypen: enum und union Kontrollfragen zu Kapitel Übungsaufgaben zu Kapitel Rekursion Rekursive Programmierung Effiziente Such- und Sortieralgorithmen Kontrollfragen zu Kapitel Übungsaufgaben zu Kapitel Speicher- und laufzeitefflziente Datenstrukturen Symmetrische Matrizen Das dyadische Produkt Dünn besetzte Matrizen Bandmatrizen Unstrukturierte dünn besetzte Matrizen Permutationen und Indexfelder Kontrollfragen zu Kapitel Übungsaufgaben zu Kapitel Mehrdateiprojekte, Bibliotheken und Makeflies Die Übersetzung mehrerer Quelldateien zu einem Programm Organisation des Quelltextes Eigene Bibliotheken Automatisierte Übersetzung mit make Einbindung von FoRTRAN-Programmen 243

5 XII Inhaltsverzeichnis 11.6 Kontrollfragen zu Kapitel Übungsaufgaben zu Kapitel Pseudozufallszahlen Ein wenig Mathematik des Zufalls" Pseudozufallszahlen Erzeugung von Zufallszahlen gemäß einer Verteilung Einfache Monte-Carlo-Methoden Übungsaufgaben zu Kapitel Programmierprojekte Projekt 1: Simulation von Warteschlangen Der grundlegende Algorithmus Der Zufallszahlengenerator Das Hauptprogramm Zwei Beispielrechnungen Projekt 2: Planetenbahnen Das mathematische Modell: Newtons Gravitationsgesetz Grundlegende Datenstrukturen Implementierung des Euler-Verfahrens Erste Simulation Zweite Simulation Die Planetenbahnen als Animation Übungsaufgaben zu Kapitel Installation von cygwin 289 Die Kommandozeile von LINUX 291 Kurze Einführung in gnuplot 297 Reservierte Wörter und Operatoren in C 301 Lösungen zu den Kontrollfragen 305 Literaturverzeichnis 307 Sachverzeichnis 309