Lösung zur Übungs-Klausur Informatik für allg. Maschinenbau

Transkript

1 Aufgabe 1: a) Wodurch werden imperative Programmiersprachen im Vergleich zu deklarativen Sprachen charakterisiert? Imperative Programmiersprachen erfordern, dass die Programme als Folge einzelner Anweisungen angegeben werden, deren Reihenfolge die schrittweise Lösung eines Problems beschreibt. Es gibt daher einen expliziten Steuerfluss. Die Abarbeitung der Anweisungen folgt einer Sequenz entsprechend ihrer Reihenfolge im Programm. Eine selektive Ausführung und zyklische Ausführung einzelner Anweisungen, sowie von Anweisungsgruppen ist durch die Elementarstrukturen Selektion und Zyklus und deren syntaktische Elemente möglich. Im Vergleich dazu, gibt es bei deklarativen Sprachen nicht notwendigerweise eine programmierte Reihenfolge der Anweisungen und damit keinen expliziten Steuerfluss. Stattdessen wird die geforderte Lösung durch Regeln, Funktionen, Fakten und Einschränkungen beschrieben. Der Lösungsalgorithmus wird durch Verfahren festgelegt, die in den Interpreter, bzw. das Laufzeitsystem eingebaut sind. Ein Beispiel für eine deklarative Sprache ist die Datenbankabfragesprache SQL. b) Nennen Sie drei Elementarstrukturen, welche die Reihenfolge der Anweisungsverarbeitung beeinflussen! SEQUENZ SELEKTION (auch ALTERNATIVE, AUSWAHL) ZYKLUS Seite 1

2 Aufgabe 2: [10 Punkte] Schreiben Sie ein C-Programm, das eine ganzzahlige positive Zahl x per scanf() einliest und die Fakultätszahlen aufsteigend von 1! bis x! berechnet und per printf() ausgibt! Die Berechnung soll nach der Vorschrift n! = n erfolgen. Beachten Sie, dass es keinen Operator und auch keine vorgefertigte Standardfunktion zur Berechnung der Fakultät gibt. int main() // eine mögliche Variante int x,i,fak; printf( Bitte eine Zahl x eingeben: ); scanf( %d,&x); if (x>0) i=0; fak=1; do i=i+1; fak=fak*i; printf( %d \n,fak); while (i<x); return 1; Seite 2

3 Aufgabe 3: [12 Punkte] Geben Sie an, welche Daten in der Datei AUSGABE.txt durch das folgende C- Programm erzeugt werden, wenn der Benutzer für die untere Grenze 3, und für die obere Grenze 6 angibt! Neben der Nutzereingabe wird die Datei EINGABE.txt verarbeitet. float berechne(float a, float b) float mw = (a+b)/2.0f; return mw; int main() int oben,unten,nr; float messwert1, messwert2, m, m_summe; FILE *f_ein, *f_aus; printf("bitte untere Grenze angeben:"); scanf("%d",&unten); printf("bitte obere Grenze angeben:"); scanf("%d",&oben); f_ein=fopen("c:\\temp\\eingabe.txt","r"); f_aus=fopen("c:\\temp\\ausgabe.txt","w"); Datei: C:\Temp\EINGABE.txt Datei: C:\Temp\AUSGABE.txt if (f_ein!=null && f_aus!=null) m_summe=0; do if (fscanf(f_ein, "%d %f %f",&nr, &messwert1, &messwert2) == 3) if (nr>=unten && nr<=oben) m = berechne(messwert1, messwert2); m_summe = m_summe + m; fprintf(f_aus, "%d %6.2f %6.2f %6.2f\n",nr, messwert1, messwert2, m_summe); while(!feof(f_ein)); fclose(f_ein); fclose(f_aus); Seite 3

4 Aufgabe 4: [12 Punkte] Die unten dargestellten Varianten einer Funktion transpose() sollen eine quadratische Matrix transponieren. Die Matrix wird als Parameter m übergeben, die Anzahl der Elemente je Zeile und Spalte als Parameter n (n 20). Einige Varianten enthalten Fehler, die entweder schon beim Übersetzen der Funktion gefunden werden (syntaktische Fehler und z.b. fehlerhafte Typen) oder zu einem Fehlverhalten bei Ausführung der Funktion führen würden (fehlerhafte Ergebnisse und Laufzeitfehler).Eine Variante ist fehlerfrei. Der Aufruf der Funktion geschieht wie folgt: #define N 20 void transpose( float m[n][n], int n); int main() float matrix[n][n]; int nn=8; // transpose(matrix,nn); // Markieren Sie die Fehler und entscheiden Sie, ob der Fehler bei der Übersetzung der Funktion oder zur Laufzeit des Programms auftritt! Markieren Sie auch die fehlerfreie Variante! // VARIANTE A void transpose( float m[n][n], int n) float i, j, tmp; for (i=0; i<n; i=i+1) for (j=i+1; j<n; j=j+1) tmp = m[i][j]; m[i][j] = m[j][i]; m[j][i] = tmp; // Fehler bei Übersetzung, da // i,j als float, aber als Index // benutzt // VARIANTE B void transpose( float m[ ][N], int n) int i, j; float tmp; for (i=0; i<n; i=i+1) for (j=i+1; j<n; j=j+1) tmp = m[i][j]; m[i][j] = m[j][i]; m[j][i] = tmp; // FEHLERFREI // VARIANTE C void transpose( float m[][], int n) int i, j ; float tmp[20][20]; for ( i=0; i<n; i=i+1) for ( j=0; j<n; j=j+1) tmp[i][j] = m[j][i]; m = tmp; // Fehler bei Übersetung // Zuweisung einer Matrix ist // nicht möglich (m = tmp;) // m[][] benötigt Spaltenanzahl // VARIANTE D void transpose( float m[n][n], int n) int i, j ; for ( i=0; i<n; i=i+1) for ( j=i+1; j<n; j=j+1) m[n-1][n] = m[i][j]; m[i][j] = m[j][i]; m[j][i] = m[n-1][n]; // Laufzeitfehler // Feldzugriff m[n-1][n] // liegt außerhalb Feld Seite 4

5 Aufgabe 5: [12 Punkte] Für die Speicherung von Messwerten an einem technischen System sind folgende Typen und Strukturen vorgegeben. typedef enum temperatur_gcelsius, druck_bar, spannung_volt, strom_ampere messwert_typ; struct mess_zeitpunkt unsigned int tag,monat, jahr; unsigned int h,m; ; // kalendarisches Datum // Zeitpunkt in Stunden(h), Min. (m) struct messung mess_zeitpunkt mz; messwert_typ mt; float wert; ; struct messung mess[100]; int anzahl_messungen =0; a) Belegen Sie exemplarisch das durch 5 indizierte Feldelement von mess nach folgender Vorgabe: Messung einer Temperatur, Wert=46.7 C, Datum , Zeit: 11:05 Uhr mess[5].mt=temperatur_gcelsius; mess[5].wert = 46.7; mess[5].mz.tag=4; mess[5].mz.monat=2; mess[5].mz.jahr=2013; mess[5].mz.h=11; mess[5].mz.m=5; Seite 5

6 b) Um eine Sortierung der Messdaten nach deren Zeitpunkt zu ermöglichen, soll eine Funktion kleiner() nach folgender Schnittstellendeklaration programmiert werden: int kleiner (struct messung m1, struct messung m2); Die Rückgabe soll 1 lauten, wenn die Messung m1 zu einem früheren Zeitpunkt erfolgt ist als Messung m2. Anderenfalls soll 0 zurückgegeben werden. int kleiner (struct messung m1, struct messung m2) if (m1.jahr<m2.jahr) return 1; if (m1.jahr == m2.jahr) if (m1.monat<m2.monat) return 1; if (m1.monat==m2.monat) if (m1.tag<m2.tag) return 1; if (m1.tag==m2.tag) if (m1.h<m2.h) return 1; if (m1.h==m2.h) if (m1.m<m2.m) return 1; return 0; Seite 6

7 Aufgabe 6: [8 Punkte] Ihnen wird eine C++ Klassendeklaration in einer Header-Datei mit dem unten aufgelisteten Inhalt bereitgestellt. #define LEN 20 class autor protected: char vorname[len]; char familienname[len]; char herkunftsland[len]; public: autor(char *a_vorname, char *a_famielienname, char *a_herkunftsland); ~autor(); void print_info(); ; class buch protected: char titel[len]; autor buchautor; public: buch (); buch(autor b_autor, char *b_titel, int erscheinungsjahr); ~buch(); void print_info(); int operator < (buch &b); ; Aufgaben: a) Geben Sie einen C++ Programmausschnitt an, in dem Sie zwei Objekte aus Klasse buch erzeugen. Die Angaben zu den Büchern lauten: Waldemar Bonsels aus Deutschland: Buchtitel: Biene Maja, Erscheinungsjahr: 2004 Karl May aus Deutschland: Buchtitel Winnetou - Gesammelte Werke", Erscheinungsjahr 1992 autor waldi( Waldemar, Bonsels, Deutschland ); autor karl( Karl, May, Deutschland ); buch bmaja(waldi, Biene Maja, 2004); buch winntou(karl, Winnetou - Gesammelte Werke,1992); b) Tragen Sie die in a) erzeugten Instanzen in die ersten zwei Elemente eines Feldes ein! Dabei sollen die beiden Instanzen mit dem <-Operator verglichen werden. Das laut Vergleich kleinere Buch ist auf der Indexposition 0, das andere Buch auf der Indexposition 1 des Feldes zu speichern buch buecher[2]; if (bmaja<winnetou) buecher[0] = bmaja; buecher[1]=winnetou; else buecher[0] = winnetou; buecher[1]=bmaja; Seite 7