Informatik I (D-ITET)
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- Jacob Rothbauer
- vor 5 Jahren
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1 Informatik I (D-ITET) Übungsstunde 1, simonmayer@student.ethz.ch ETH Zürich Warum eigentlich? + Demo Administratives Administratives Abgabe der Übungen (allein oder zu zweit (!!)) Zu zweit: Auf Übung angeben! Ausdrucke/Handschriftlich [v.a. theoretische Übungen] Programme per an mich simonmayer@student.ethz.ch Testat = 9/14 Punkten 11 Übungen (1 Punkt = Eine sinnvolle Lösung) Auffangübung zu Weihnachten (2 Punkte) Wettbewerb (1 Punkt) Auch cool: Computerraum mit Hilfestellung Dienstag, Uhr: ETZ D96 Fragen zum Stoff/Vorlesung/Übungen Folien online: Am besten per an mich... Prüfung 1h schriftlich in Session nach FS10 (zusammen mit Info 2) Erfahrungsgemäss nicht theorielastig Programmierkenntnisse erforderlich... 1
2 Administratives Bücher Befehlsreferenz, z.b. Ähnlich ISBN Übersichtsbuch, z.b. ISBN Apropos Bücher: Unix / Übung 0 Unix / Übung 0 Einführung in UNIX (Aufgaben 2, 3, 6-12) Shell Kommandozeile, Grundlegende Kommandos, Datei/Ordnermanipulation, User/Gruppen, Zugriffsrechte, Prozesse, Pipes, Remote Operations (ssh) Demo Compiler (g++) Manual Umgebungsvariablen Der GNU g++ Compiler (Aufgaben 4, 5) Kompilieren + Optionen (flags) -o Definiert Namen der Output-Datei -Wall Warnungen bei auffälligem code > g++ Wall o flaeche flaeche.cpp Ausführen von kompilierten Programmen >./flaeche...mit Argumenten (Programm wertet Polynom 5x 2 + 2x + 1 an der Stelle x = 3 aus): >./polynom Von Neumann Computerarchitektur 2
3 Bits & Bytes nützliches Wissen Bits & Bytes nützliches Wissen Speicher (RAM, Arbeitsspeicher) ist lineare Folge von Speicherzellen Speichert Programme und zu verarbeitende Daten Unterschied zu Festplatte klar? Typ. Grösse: 1 Gigabyte = 2 10 Megabytes = 2 20 Kilobytes = 2 30 Bytes 1 Gigabyte = 1024 MB = KB = Bytes Daher werden für z.b. 4GB RAM 2 32 Adressen benötigt, um jedes Byte anzusprechen! Klar!? Jede Variable muss also, um wiedergefunden zu werden, an einer bekannten Adresse abgespeichert werden Beispiel: Tafel Jeder Ort im Speicher muss eine Adresse besitzen, jedes abgelegte Objekt muss wiedergefunden werden! Daher werden für z.b. 4GB RAM 2 32 Adressen benötigt, um jedes Byte anzusprechen! Klar!? Adressen (später Pointer ) auf Tafel Zahlensysteme Zahlensysteme nützliches Wissen Darstellung von Zahlen Dezimal Basis: 10 Beispiel: 102 = Binär Basis: 2 Beispiel: 0101 = Hexadezimal Basis: 16 Beispiel: AFFE = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F} 1 + DEAD = 1 + D* E* A* D*16 0 = = people Computer: Von-Neumann Computer: Was ist Rechnen Von-Neumann Architektur (1946) Programm: Folge von Instruktionen, liegen im Arbeitsspeicher Recheneinheit: Steuereinheit: Arithmetic/Logic Unit ALU + Register (Prozessornaher Speicher) im Grunde Zeiger auf nächste Instruktion Sehen z.b. so aus: addl %eax, %edx movl (%eax), %ecx addiere Werte in Registern %eax und %edx nimm Wert an Stelle %eax im RAM und kopiere ihn in Register %ecx Buseinheit: Speicher: Eingabe/Ausgabe Kommunikation RAM Ausführen der nächsten Instruktion als Von-Neumann Zyklus Fetch, Execute, Memory, Write-Back Bestimmen der nächsten Instruktion Oft: Die direkt folgende Instruktion 3
4 Von-Neumann Zyklus Programmiersprachen Kompilieren Besprechung der Vorlesung Scripts/Interpretierte Sprachen Z.B. für kleine Projekte/zur schnellen Erstellung von Programmen Langsam, Fehleranfälliger Kompilieren C++: y = x + y; Assembly: addl %eax,%edx Machine Code: myprogram.exe Vom Sourcecode zum ausführbaren Programm Compiler: Sourcecode Assembly Assembler: Assembly Machine Code Kompilierte Sprachen Compiler übersetzt Sourcecode in Objektdatei Linker verbindet Objektdatei und Bibliotheken zu Programm Linker: Loader: Machine Code + Bibliotheken Laden in Hauptspeicher + DLLs Führt Programm aus Compiletime / Runtime errors Kompilieren: Befehle Besprechung der Vorlesung Unser Compiler für C++: g++ Kann kompilieren und linken! Option -g Kompilieren mit Option -c : g++ -c file1.cpp file2.cpp Erzeugt Objektdateien file1.o, file2.o,... aus den Quellcodedateien file1.cpp, file2.cpp,... Linken mit Option -o : g++ -o prog file1.o file2.o Erzeugt ausführbare Datei prog aus den Objektdateien file1.o, file2.o,... Das Hello World -Programm #include <iostream> using namespace std; Verwenden der Ein/Ausgabebibliothek iostream Namensraum std für cout/cin/endl Alternativ: std:: ::cout << Hello Hello,, World! << std:: ::endl endl; Definition der Funktion main vom Typ Integer int main() Ist ein Kommentar... { Ausgabe des Texts Hello, World! auf der Konsole // Bin ein Kommentar... cout << Hello, World! << endl; return 0; } main hat Rückgabewert 0 4
5 Wichtige Datentypen Das Programm Datentypen Operatoren, bisschen Mathe Bool (ean) Wahrheitswerte true / false Char (acter), 8 Bit Speichert einzelne Zeichen...siehe ASCII-Table, Anhang in Übung 1 Int (eger) Subtypen: long [64 Bit], int [32 Bit], short [16 Bit], auch char... Ganzzahlen + Vorzeichen Double (Precision Floating Point Number), 64 Bit Fliesskommazahlen + Vorzeichen Operatoren Arithmetische Operatoren: +, -, /, *, % Beispiel: (7 % 3) Logische Operatoren: OR ( ), AND (&&) Logische Bitoperatoren: OR ( ), AND (&), XOR (^) Logische Bitoperatoren: COMPL (~), Leftshift (<<), Rightshift (>>) 27 Aufgabe 1: Gültige Variablennamen Schnell-Demo Aufgabe 2: Auswerten von Operationen Achtung: Unterschiedliche Typen! Restliche Aufgaben: Bei Operatoren/Typkonvertierung: Gut aufpassen / 5.0 (double/double) 4.0 / 5 (double/int) Merke: Computer zwar weitgehend smart, aber nicht intelligent (Beispiele folgen...) 4 / 5.0 (int/double) 4 / 5 (int/int) 5
6 Aufgabe 3: Typkonvertierung / Casting (double) 1 macht aus einer 1 eine 1.0 (int) 1.9 macht aus einer 1.9 eine 1 Schrittweise vorgehen: 4 / (double) 3 Aufgabe 4: Vergleichsoperatoren Operatorpräferenz beachten bool-werte: false, wenn == 0; true, sonst Logisch durcharbeiten (double)(7/3) (int)(4.0/5) (-2 > 1) == false Aufgabe 5: Logische Operatoren Aufgabe 6: Nochmal Ausdrucksauswertung Operatorpräferenz beachten (! vor && vor ) Logisch durcharbeiten...aber komplexer Langsam durcharbeiten und verstehen... ( true &&!(2 > 4) ) false Wieder (und jetzt noch mehr!): Operatorpräferenz Aufgabe 7: Programmanalyse Aufgabe 8: Ein erstes Programm: Ersatzwiderstand Achtung bei Ausdrücken wie cout << `1` + `2` << endl; R1 R2 R3 R4 Einlesen der Werte R1-R4 (wie in flaeche.cpp) Berechnen des Ersatzwiderstandes Ausgabe des Ergebnisses 6
7 Und nochwas: Folien online unter Syntax Einhaltung der Regeln ist sinnvoll zur Erhöhung der Lesbarkeit! Strichpunkte notwendig! Gewinner des Obfuscated C Code contest 2004 [ #include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <math.h> #define _ ;double #define void x,x #define case(break,default) break[o]:default[o]: #define switch(bool) ;for(;x<bool; #define do(if,else) iniine(else)>int##if? #define true (--void++) #define false (++void--) Informatik I (D-ITET) Übungsstunde 1, simonmayer@student.ethz.ch ETH Zürich char*o=" <60>!?\\\n"_ doubie[010]_ int0,int1 _ Iong=0 _ iniine(int eise){int O1O=!O _ l=!o;for(;o1o<010;++o1o)l+=(o1o[doubie]*pow(eise,o1o));return l;}int main(int booi,char*eise[]){int I=1,x=-*O;if(eIse){for(;I<010+1;I++)I[doubIe-1] =booi>i?atof(i[eise]):!o switch(*o)x++)abs(iniine(x))>iong&&(iong=abs(iniine(x )));int1=iong;main(-*o>>1,0);}else{if(booi<*o>>1){int0=int1;int1=int0-2*iong/0 [O]switch(5[O]))putchar(x-*O?(int0>=inIine(x)&&do(1,x)do(0,true)do(0,false) case(2,1)do(1,true)do(0,false)6[o]case(-3,6)do(0,false)6[o]-3[o]:do(1,false) case(5,4)x?booi?0:6[o]:7[o])+*o:8[o]),x++;main(++booi,0);}}} 7
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