"Einführung in die Programmierung" Krefeld, den 24. September 2013

Transkript

1 Einführung in die Programmierung Matrikelnummer: Klausur zur Vorlesung "Einführung in die Programmierung" Krefeld, den 24. September 2013 Hinweise: Übertragen Sie bitte Name und Matrikelnummer deutlich lesbar auf jedes Blatt. Neben den ausgegebenen Hilfsmitteln und Schreibutensilien sind keine weiteren Hilfsmittel zugelassen. - Verwenden Sie nur dokumentenechte Stifte, verwenden Sie keine Bleistifte und keine Stifte, die in rot schreiben. Alle Antworten sind auf den Aufgabenblättern in die dafür vorgesehenen Felder einzutragen, Sie können bei Bedarf auch die Rückseiten der Blätter verwenden. Benutzen Sie kein mitgebrachtes Papier. Weiteres Schreibpapier kann bei Bedarf von den Betreuern angefordert werden. Auch auf den zusätzlichen Klausurbögen sind Name und Matrikelnummer einzutragen. Die AufgabensteIlung und alle Klausurbögen müssen am Ende abgegeben werden, auch wenn die Aufgaben nicht bearbeitet wurden. Werden mehrere unterschiedliche Lösungen für eine Aufgabe abgegeben, so wird die Aufgabe nicht gewertet. Es ist nur ein Toilettengang erlaubt. Mobiltelefone sind auszuschalten. Bestätigen Sie bitte mit Ihrer nachfolgenden Unterschrift (Name, Vorname und Matrikelnummer) auf dem Deckblatt, dass Sie die Klausur selbständig bearbeitet haben und die ausgeteilten Unterlagen komplett abgeben werden. Vorname/Name Unterschrift Bewertung: Aufgabe Gesamt Maxi mal pu nktzah I erreichte Punktzahl (Note) (Datum) (1. Prüfer) (Datum) (2. Prüfer) Seite 1

2 Einführung in die Programmierung Matrikelnummer: Aufgabe 1: (Algorithmen, Datentypen und Quickies) (22 Punkte) a) Vervollständigen Sie die unten angegebene Tabelle. Bitte prüfen Sie, ob die folgenden aufeinander aufbauenden Anweisungen zulässig sind und erklären Sie diese oder geben Sie die entsprechende Anweisung an. Bitte korrigieren Sie - falls möglich - die fehlerhaften Anweisungen. (7 Punkte) Anweisungen zulässig Erläuterung int 3int; eh ar *p_s, *p_t, *p_r; p- s = "Student"; 3int = 3.5; Definition einer Zeigervariablen mit Bezeichner pj, vom Typ Ja Zeiger auf int sowie deren Initialisierung ehar a [3), b [4) ; ehar *e[5) ; b = p_s; p_r = a; int (*d) [5); Seite 2

3 b) Bitte geben Sie an, ob die angegebenen Anweisungen einen Algorithmus bilden und ob sie deterministisch sind. Bitte begründen Sie jeweils Ihre Entscheidung (8 Punkte): Drucke alle Primzahlen aus Algorithmus: Begründung: Ja I Nein Deterministisch: Begründung: Ja I Nein Ernähre Dich glutenfrei Algorithmus: Begründung: Ja I Nein Deterministisch: Begründung: Ja / Nein Würfel eine 7 Algorithmus: Begründung: Ja / Nein Deterministisch: Begründung: Ja I Nein Würfel einmal Algorithmus: Ja I Nein Begrü ndu ng: Deterministisch: Begründung: Ja I Nein Seite 3

4 Einführung in die Programmierung Matrikelnummer: c) Was wird durch das folgende Programm ausgegeben? (3 Punkte) #include <stdio.h> char string[]="i love C", void { main() char* char_ptrl string + 2', char* char_ptr2 string + 5 ', printf ("\nl: %5", 5tring); printf("\n2: %s", string + 2); printf("\n3: %c", (*5tring + 2)); printf("\n4: %5", char_ptr2); printf("\n5: %c", *(char_ptrl++)); printf("\n6: %5", ++char_ptrl); } Seite 4

5 d) Welches Ergebnis liefert folgendes Programm: #include<stdio.h> int main(void){ int x,y,z; x -1. 9; Y -1. 7; z -1. 5; printf("%d", x < y < z); } return 0; Erklären Sie das Ergebnis und verwenden Sie bei Ihrer Erklärung mindestens 3 der folgenden Begriffe: Call-by-Value Call-by-Referenz Implizite Typumwandlung Explizite Typumwandlung Assoziativität Priorität Liste (4 Punkte) Seite 5

6 Aufgabe 2: (Algorithmen und erste Schritte in C) (12 Punkte) a) Folgende Ausgabe soll zweimal erzeugt werden: {1,3,6,9} Schreiben Sie einen entsprechenden Algorithmus, der die gewünschte Ausgabe erzeugt. Verwenden Sie dabei in Ihrem Algorithmus zwei verschiedene Schleifen: i) eine Für-Bis-Schleife und ii) eine Solange-Schleife. (5 Punkte) Hinweis: Für ein C-Programm kann keine Punkte gegeben werden. Seite 6

7 Einführung in die Programmierung Matrikelnummer: b) Modularisieren Sie das angegebene C-Programm, in dem Sie die Berechnung der Summe der Quadratzahlen zwischen einem vorgegebenen Start- und einem Endwert als C-Funktion implementieren. Bitte geben Sie das vollständige C- Programm mit der neuen C-Funktion und der adaptierten Main-Funktion an. (4 Punkte) Hinweis: Zur Zeitersparnis können Sie ihre Modifikationen auch im Aufgabentext direkt angeben. #include <stdio.h> int main(void) { unsigned int summe = 0; int start) ende) i; printf("startwert = "); scanf("%d") &start); printf("endwert = "); scanf("%d") &ende); for (i = start; i <= ende; i++) { summe += i*i; } printf("summe der Quadratzahlen zwischen "); printf("%d und %d = %u \n") start) ende) summe); } return 0; Seite 7

8 c) Geben Sie die Bildschirmausgabe des folgenden Programms an und benennen Sie jeweils die Art der Parameterübergabe für den ersten und den zweiten Parameter der Funktion test ()! (3 Punkte) #include <stdio.h> void test(int *vlj int v2) { int temp; temp = v2; v2 = *vl; *vl = temp; } int main(void) { int array[3] = {lj5j10}; test(array+2j *array+12); printf( "%d\n" J *array) ; printf( H%d\n" J array[l]); printf("%d\n"j *(array+2»; } return 0; Seite 8

9 Aufgabe 3: (Strukturen in C) (8 Punkte) Schreiben Sie ein C-Programm, in dem Sie a) eine Struktur Einschreibung mit den Strukturkomponenten: TagDerEinschreibung (mit Tag, Monat, Jahr), Student (Nachname, Vorname, Matrikelnummer) und Fach deklarieren (3 Punkte), b) eine entsprechende Strukturvariable definieren und diese mit beliebigen Angaben initialisieren und (2 Punkte) c) eine Ausgabe der Inhalte der Struktur nach folgendem Muster erzeugen (3 Punkte): Studierender Max Musterman, am im Fach Informatik: Seite 9

10 Aufgabe 4: (Programmierung: dynamischer Speicher) (6 Punkte) Erstellen Sie ein C~Programm, das dynamisch eine zweidimensionale Matrix von Integer-Werten erzeugt. Lesen Sie dazu die Größen (Dimensionen) der Matrix ein, legen Speicher für die Matrix an und lesen die Matrixelemente von Tastatur ein. Anschließend sollen die Werte aller Matrixelemente verdoppelt werden und die derart "verdoppelte" Matrix auf dem Bildschirm ausgegeben werden. (6 Punkte) Seite 10

11 Aufgabe 5: (Programmierung: Funktionen) (7 Punkte) a) Schreiben Sie eine Funktion removespaces( ), die alle Leerzeichen aus einem übergebenen String entfernt und die Anzahl der entfernten Zeichen zurückliefert. (6 Punkte) Ein Beispiel für den Aufruf Ihrer Funktion und deren Funktionalität im folgenden main-programm. finden Sie b) Ergänzen Sie am angegebenen Beispiel an der Stelle 1* Ausgabe*/ den Code zur Ausgabe des modifizierten Strings und der Anzahl der gelöschten Zeichen (vgl. Hinweis unten). (1 Punkt) #include <stdio.h>...removespaces(...) int main(void) { char string[] = "Das ist ein String."; int anzahlgeloescht; anzahlgeloescht = removespaces(string); /* Ausgabe */ } return 0; Hinweis: Die Ausgabe des Beispielprogramms könnte dann so aussehen: DasisteinString. 3 gelöschte Zeichen Seite 11

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13 Aufgabe 6: (Rekursion) (6 Punkte) Schreiben Sie eine rekursive C-Funktion, welche die Summe aller geraden Zahlen aus einem Feld von natürlichen Zahlen rekursiv ermittelt und zurückliefert. Seite 13

14 Aufgabe 7: (C-Programmierung/Lagerverwaltung) (18 Punkte) In den folgenden Teilaufgaben sollen Sie eine einfache Lagerverwaltung entwickeln. Schreiben Sie ein Programm, mit dem Sie ein Feld von Artikeln verwalten können. Ein Artikel besteht aus Artikelnummer sowie Lagerbestand (d.h. der Anzahl der vorhandenen Elemente). Ihre Lagerverwaltung soll folgende Funktionen bereitstellen: Ausgabe aller Artikel mit Ihrer Artikelnummer und dem aktuellen Lagerbestand auf dem Bildschirm Ein-/Ausgang von Waren: Falls der jeweilige Artikel noch nicht in der Lagerverwaltung existiert, soll er neu erstellt werden, d.h. dem Strukturvektor (der Artikel) hinzugefügt werden und die Anzahl der gelieferten Elemente als aktueller Lagerbestand eingetragen Anderenfalls werden. (d.h. dieser Artikel existiert bereits) soll der aktuelle Warenbestand entsprechend geändert werden (erhöht bei Wareneingang und verringert bei Warenausgang). Hinweis: Wenn bei einem Warenausgang der Bestand negativ werden würde oder der Artikel nicht existiert, soll der neue Bestand auf 0 gesetzt werden. Sortieren aller Artikel, absteigend nach dem Lagerbestand. a) Was wird Ihr Programm ausgeben? (Siehe main-funktion nächste Seite). (1 Punkt) b) Deklarieren Sie eine geeignete Struktur Artikel und definieren Sie einen entsprechenden Strukturvektor lager mit 200 Elementen vom Typ Artikel. Bitte verwenden Sie dabei die nachfolgend mit #define festgelegte Konstante. (3 Punkte) c) Implementieren Sie eine Funktion ausgabe(...) zur Ausgabe des Strukturvektors. (3 Punkte) d) Schreiben Sie eine Funktion einausgang(..), welche den Ein- bzw. Ausgang von existierenden Artikeln oder das Anlegen neuer Artikel ermöglicht. (6 Punkte) e) Die Funktion sortieren(...) soll einen übergebenen Strukturvektor (z.b. lager) durch.celt by reference" übernehmen und seine Elemente nach dem angegebenen Sortierverfahren sortieren. Entwickeln Sie die Funktion sortieren(...). (5 Punkte) Seite 14

15 Einführung in die Programmierung Matrikelnummer: Erweitern Sie dazu das nachfolgende Programm(fragment): #include <stdio.h> // (b) Definition Struktur Artikel & Strukturvektor lager // (c) Definition Funktion ausgabe (... ) // (d) Definition Funktion einausgang (... ) // (e) Definition Funktion sortieren (... ) void main(void) int anzahl_artikel Artikel* lager_ptr einausgang(lager_ptr, 123, 500) ; 0; &lager; &anzahl_artikel, // Artikelnummer: 123 // Eingang: 500 Stück // --> neuer Artikel einausgang(lager_ptr, &anzahl_artikel, 4711, 300); // --> neuer Artikel einausgang(lager_ptr, &anzahl_artikel, 123, 100); // --> Eingang: 100 Elemente mehr einausgang(lager_ptr, &anzahl_artikel, 4711, -50); //--> Ausgang: 50 Elemente weniger sortieren (lager_ptr, anzahl_artikel); ausgabe (lager_ptr, anzahl_artikel); Im Folgenden finden Sie Platz für Ihre Lösungen (a) bis (e): a) Was wird Ihr Programm ausgeben? (1 Punkt) Seite 15

16 Einführung in die Programmierung Matrikelnummer: b) Deklarieren Sie eine geeignete Struktur Artikel und definieren Sie einen entsprechenden Strukturvektor lager mit 200 Elementen vom Typ Artikel. Bitte verwenden Sie dabei die nachfolgend mit #define festgelegte Konstante. (3 Punkte) #define MAX ARTIKEL 200 Seite 16

17 c) Implementieren Sie eine Funktion ausgabe(...) zur Ausgabe des Strukturvektors. (3 Punkte) Seite 17

18 d) Schreiben Sie eine Funktion einausgang(..), welche den Ein- bzw. Ausgang von existierenden Artikeln oder das Anlegen neuer Artikel ermöglicht. (6 Punkte) Seite 18

19 e) Die Funktion sortieren(...) soll einen übergebenen Strukturvektor (z.b. lager) durch "ca/! by reterence" übernehmen und seine Elemente nach dem angegebenen Sortierverfahren sortieren. Entwickeln Sie die Funktion sortieren(...). (5 Punkte) Hinweis: Als Beispiel ist nachfolgend der Algorithmus zur Sortierung eines eindimensionalen Feldes mit ganzzahligen Schlüsseln angegeben. Bitte beachten Sie, dass die Aufgabe mit dem Strukturvektor statt mit dem im Algorithmus verwendeten eindimensionalen Feld gelöst werden soll. ALGORITHMUS BubbleSort Beschreibung: Realisierung des BubbleSort-Verfahrens Deklaration und Definition der Daten Übernahme des Feldes f[ ] und der Anzahl seiner Elemente n ganzzahlig: index1, index2 Übergabe des Feldes f[ ] Algorithmuskern : FÜR index1 = n-2 BIS 0 SCHRITTWEITE -1 FÜR index2 = 0 BIS index1 SCHRITTWEITE 1 FALLS (f[index2] > f[index2 + 1]) DANN Vertauschen des Inhalts von f[index2] und f[index2 + 1] ENDE FALLS ENDE FÜR ENDE FÜR ENDE ALGORITHMUS Seite 19

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