Aufgaben zur Klausurvorbereitung / Musterlösung

Transkript

1 Aufgabe 1: Schaltfunktionen Gesucht ist eine Schaltfunktion f(a,b,c,d) mit a,b,c,d ϵ 0,1, die 1 ergibt, wenn für genau zwei Eingabevariablen der Wert 1 anliegt, und sonst 0 ergibt. a) Geben Sie eine ausgefüllte Schaltbelegungstabelle an! a b c d f(a,b,c,d) b) Bilden Sie die Schaltfunktion f(a,b,c,d) mit den Operationen UND, ODER und der Negation! f = ( NICHT (a) UND NICHT (b) UND c UND d ) ODER ( NICHT (a) UND b UND NICHT ( c) UND d ) ODER (NICHT (a) UND b UND c UND NICHT(d) ) ODER ( a UND NICHT(b) UND NICHT(c) UND d ) ODER ( a UND NICHT(b) UND c UND NICHT (d) ) ODER ( a UND b UND NICHT ( c ) UND NICHT (d) ) Auch andere Schreibweise mit Operatoren,, möglich. c) Vervollständigen Sie die unten angegebene C-Funktion entsprechend Ihrer entwickelten Schaltfunktion! Die Werte werden hier zur Vereinfachung als Integer-Variablen gehandhabt. int schaltf_f(int a, int b, int c, int d) return (!a &&!b && c && d) (!a && b &&!c && d) (!a && b && c &&!d) (a &&!b &&!c && d) (a &&!b && c &&!d) (a && b &&!c &&!d); Seite 1

2 Aufgabe 2: Binär- und Hexadezimalsystem a) Geben Sie die Binärdarstellung der Dezimalwerte 57, 11, 9 und -4 als vorzeichenbehaftete 2-Byte-Integerzahlen an (short int)! Dualzahl berechnen und auffüllen mit führenden Nullen 57 -> > > > > > Negative Zahlen, Dualzahl berechnen, auffüllen mit führenden Nullen, Zweierkomplementbildung -4 -> > Zweierkompl b) Welchem Bitmuster entspricht die Hexadezimalkonstante D80CAFFE? -> Seite 2

3 Aufgabe 3: Allgemeines Wissen zur Programmiersprache C Beantworten Sie die folgenden Fragen! a) Erläutern Sie, wie der Steuerfluss eines C-Programms durch einen Funktionsaufruf beeinflusst wird! - Sprung zur ersten Anweisung der Funktion, Rücksprungadresse wird auf einem vorreservierten Speicherplatz (s.g. Stack) abgelegt - Ausführung der Anweisungen innerhalb der Funktion als Sequenz, bzw. gemäß der Steuerflusskonstrukte (if-else, Zyklen) - bei return oder letzter Anweisung in der Funktion erfolgt ein Sprung zur die Rücksprungadresse, das Programm wird an der Stelle hinter dem Funktionsaufruf fortgesetzt b) Erklären Sie die Parameterübergabe "call by reference"! Wozu wird sie verwendet? Woran erkennt der Compiler diese Art der Übergabe? Eine Funktion übernimmt einen Parameter als Zeiger. Dafür wird beim Aufruf der Funktion die Adresse einer Variablen angegeben. Die Funktion kopiert alle Parameter und damit auch den Zeiger. Über den Zeiger kann auf den Originalspeicherplatz der als Adresse übergebenen Variablen zugegriffen werden. Es sind damit Wertänderungen auf Argumenten möglich. Erkennung durch die Übergabe eines Parameters als Zeiger, z.b. int funkt_a(int *w); durch Aufruf mit Adresse als Argument, z.b. y = funkt_a(&x); c) Warum können in C Zeichenketten (z.b. char zk1[20] = Hallo, zk2[20];) nicht direkt per Zuweisung ( zk2 = zk1;) kopiert werden? Zeichenketten sind Felder (engl. Arrays) einzelner char-elemente. Wird ein Feld ohne Indexklammer benutzt, dann bezieht sich der Ausdruck auf die Adresse des ersten Feldelements. Bei zk2 = zk1 würde die Adresse der Zeichenkette zk2 mit der Adresse von zk1 überschrieben und damit verloren gehen. In C können Adressen gewöhnlicher Variablen nicht als Ziel einer Zuweisung auftreten. Zeichenketten müsste man so kopieren: int i=0; while (zk2[i]!= \0 ) zk1[i]=zk2[i]; i = i+1; Oder mit der Standardfunktion strcpy(): strcpy(zk2,zk1); Seite 3

4 Aufgabe 4: C-Programmierung a) Schreiben Sie ein C-Programm, das eine 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. int main() int x; int i, f=1; scanf("%d",&x); for (i=1;i<=x;i++) f=f*i; printf("%d! ergibt %d\n", i, f); return 1; b) Geben Sie an, ob Sie eine iterative oder eine rekursive Berechnung implementiert haben! Die Lösung oben ist ein iterative Lösung. Aufgabe 5: Benutzung von Funktionen in C Gegeben ist die Funktion double quadrat(double w) return w*w; a) Geben Sie den Code-Ausschnitt an, der in einem Feld double pot[10]; ausgehend vom Element pot[0] = 1.25; jedes durch i>0 indizierte Element innerhalb der Feldgrenzen durch das Quadrat des Elements mit dem Index i-1 belegt! Verwenden Sie zum Rechnen ausschließlich die Funktion quadrat()! int i; double pot[10]; pot[0]=1.25; // war vorgegeben, hier nur zur Vollständigkeit for (i=1;i<10;i++) pot[i] = quadrat( pot[i-1] ); b) Geben Sie eine Anweisung an, die Ihnen von einem einzelnen existierenden Wert x als double-variable die 8. Potenz, d.h. den Wert x 8 berechnet! Es ist nur der (ggf. mehrfache) Aufruf der Funktion quadrat und der Zuweisungsoperator (=) zu benutzen. double x_hoch_8 = quadrat( quadrat( quadrat(x) ) ) ; c) Wie viele Multiplikationen werden bei b) ausgeführt? 3 Multiplikationen Seite 4

5 Aufgabe 6: Definition einer Funktion in C Schreiben Sie eine Funktion, die eine 6x6 Matrix mit Elementen des Typs double wie folgt initialisiert: Elemente deren Zeilen und Spaltenindex gleich ist sollen mit 1.5, Elemente deren Zeilen- und Spaltenindex sich um 1 unterscheiden, mit 2.5, und alle restlichen Elemente mit 0 belegt werden. Der Aufruf soll wie folgt erfolgen können: double m[6][6]; // init_matrix(m); void init_matrix(double m[6][6]) int z,s; for (z=0;z<6;z++) for (s=0;s<6;s++) if (z==s) m[z][s]=1.5; else if (z-s==1 s-z==1) m[z][s] = 2.5; else m[z][s]=0; Seite 5

6 Aufgabe 7: Korrektur von Fehlern in einem Programm Gegeben ist eine Funktion, die Minimum, Maximum und den arithmetischen Mittelwert aus n Werten berechnet, die in einem Feld w übergeben werden. void auswertung(double *w, int n, double *minimum, double *maximum, double *arithmmittel) int i; double s; *minimum = w[0]; *maximum = w[0]; s=w[0]; for (i=0; i<n; i++) if (w[i]> maximum) <-- Fehler1: - maximum ist ein Zeiger, der nicht mit einem Wert verglichen werden kann (Typen unverträglich) *maximum=w[i]; if (w[i]<*minimum) *minimum=w[i]; s+w[i]=s; <-- Fehler 2: Syntax der Anweisung falsch *arithmmittel = s / n; return n; <--- Fehler 3: keine Wertrückgabe in einer void Funktion möglich Aufgaben: a) Die Funktion enthält noch 3 Fehler, die eine erfolgreiche Kompilierung verhindern. Markieren Sie die Fehlerstellen und geben Sie für jeden Fehler eine Korrektur an! Fehler siehe oben. Korrektur Fehler 1: if (w[i]>*maximum) Korrektur Fehler 2: s = s+ w[i]; Korrektur Fehler 3: entweder return n; weglassen, oder im Funktionskopf int anstatt void angeben b) Wenn die Funktion mit dem Argument 0 für den Parameter n aufgerufen wird, wird das Programm abstürzen. Erweitern Sie die Funktion, damit dieser Fall geeignet abgefangen wird! Zum Beispiel als erste Anweisung einfügen: if (n<1) return; // bzw. return 0; je nach Korrektur Fehler 3 Seite 6

7 Aufgabe 8: Strukturvariable in C Zur Verwaltung von Radioprogrammen wird der unten vorgegebene Strukturtyp benutzt. Die Sendeleistung wird in der Einheit Kilowatt, die Frequenz in Herz gespeichert. typedef enum MW, UKW wellenbereich_typ; struct radioender wellenbereich_typ wb; float sendefrequenz; float sendeleistung; char bezeichnung[20]; ; struct radiosender r[100]; int n; a) Belegen Sie exemplarisch das durch 5 indizierte Feldelement von r nach folgender Vorgabe: UKW, Sendeleistung 15 Kilowatt, Frequenz MHz, Sendername: rbb Fritz r[5].wb=ukw; r[5].sendefrequenz = ; r[5].sendeleistung = 15; strcpy(r[5].bezeichnung, rbb Fritz ); b) Nehmen Sie an, es wären die Feldelemente im Indexbereich von 0 bis n-1 mit sinnvollen Daten gefüllt, und die Anzahl belegter Feldelemente auf der Variable n eingetragen. Geben Sie einen Programmausschnitt an, der den Sender mit der maximalen Sendeleistung sucht und dessen Index im Feld, sowie dessen Bezeichnung auf der Konsole ausgibt! int idx=-1; float max_leistung=0; int i; for (i=0;i<n;i++) if (r[i].sendeleistung>max_leistung) max_leistung = r[i].sendeleistung; idx=i; printf( Leistungsstaerkster Sender auf Indexposition %d, %s \n, idx, r[idx].bezeichnung); Seite 7