Dateiname Name(n) und Matrikelnr. des/der Bearbeiter Tel.-Nr. und -Adresse für den Fall, dass die Diskette nicht lesbar ist.

Transkript

1 Matrizenrechner Schreiben Sie ein CProgramm, das einen Matrizenrechner für quadratische Matrizen nachbildet. Der Matrizenrechner soll mindestens folgende Berechnungen beherrschen: Transponieren, Matrizenaddition, Matrizenmultiplikation, Quadrat einer Matrix und Multiplikation mit einem Skalar. Die Matrizen sollen von Tastatur und Datei gelesen und auch auf Datei gespeichert werden können. Der Matrizenrechner soll in umgekehrter polnischer Notation (UPN, wie Taschenrechner der Firma HP) zu bedienen sein. Das Programm wird teilweise während der Vorlesung entwickelt, wo Sie auch nähere Erläuterungen zum Programm und Tipps zur Realisierung erhalten. Letzter Abgabetermin ist Mittwoch, 30. Juni 004. Die Aufgabe kann allein, zu zweit oder in DreierTeams bearbeitet werden. Mehr als 3 Mitglieder pro Team sind nicht zulässig. Bitte geben Sie eine Diskette pro Team mit folgender Beschriftung ab: Dateiname Name(n) und Matrikelnr. des/der Bearbeiter Tel.Nr. und Adresse für den Fall, dass die Diskette nicht lesbar ist. Geben Sie bitte nur die CQuelle in Form einer einzelnen Datei ab. Bitte verwenden Sie in dem Dateinamen die Matrikelnummern nnnnnn der Bearbeiter wie folgt: Ein Bearbeiter: Dateiname M_nnnnnn.CPP Zwei Bearbeiter: Dateiname M_nnnnnn_nnnnnn.CPP Drei Bearbeiter: Dateiname M_nnnnnn_nnnnnn_nnnnnn.CPP Prüfen Sie unbedingt die Disketten, ob sie virenfrei sind. Zwischenversionen Um im Zweifelsfall (mehr als 3 Bearbeiter geben den gleichen SourceCode ab) nachweisen zu können, dass das Programm von Ihnen oder Ihrem Team stammt, können Sie mir während der Programmentwicklung Zwischenversionen Ihres SourceCodes per zuschicken. Die E Mail sollte folgende Form haben: Adresse: zoltan.zomotor@fhtesslingen.de. Subject: Dateiname Text: Ohne Anrede, etc., nur: Autor(en), Matrikelnummer(n) Anhang: CQuelle Diese Zwischenversionen bewerte ich nicht und Sie sind auch nicht verpflichtet, mir diese zuzuschicken.

2 Bewertungskriterien Das Programm bewerte ich nach folgenden Kriterien: Funktionalität Erfüllt das Programm die Vorgaben, um welche eigenen Ideen haben Sie es eventuell erweitert? Korrektheit Rechnet das Programm richtig? Benutzerfreundlichkeit Gibt es aussagekräftige Fehlermeldungen? Wie werden falsche Eingaben behandelt? Gibt es aussagekräftige Hilfetexte? Wie sind die Eingaben der Werte über Tastatur realisiert? usw. Formatierung Großen Wert lege ich auf die Einhaltung der Programmierrichtlinien, vor allem auf: Aufbau und Formatierung des Sourcecodes alle vorgeschriebenen und weitere sinnvolle Kommentare Schreibweise von Namen und Bezeichnern Programmierstil Ist das Programm modular aufgebaut? Wie elegant sind die Funktionen, d. h. möglichst wenig Speicherbedarf, keine unnötigen und möglichst wenige Programmschritte? Beschreibung des Programms Mit dem Programm sollen Berechnungen mit quadratischen Matrizen durchgeführt werden. Die Berechnungen sollen in UPNWeise (umgekehrte polnische Notation) mit Hilfe eines Stacks erfolgen, wobei der Stack mindestens 10 Matrizen der Dimension enthalten kann. Für alle Operationen gilt: Die ein oder zwei Operanden einer Operation werden immer vom Stack genommen und auf StackPlatz 0 steht das Ergebnis. Als Beispiel zeigt die folgende Graphik die Addition zweier 3 3 Matrizen: s4 s3 s s1 s0 Matrix eingeben Matrix eingeben + Der Stack soll in einer interaktiv oder auf der Kommandozeile anzugebenden Datei eingelesen und auch geschrieben werden können. Die Datei soll folgendes Format haben: 1. Zeile Anzahl der zu speichernden Matrizen

3 . Zeile Dimension d 1 der ersten Matrix 3. Zeile erste Zeile der ersten Matrix d Zeile Dimension d der zweiten Matrix d Zeile erste Zeile der zweiten Matrix Beispiel für einen Stack mit drei [ ]Matrizen: Das Programm soll interaktiv ablaufen, d. h. der Benutzer soll durch Drücken bestimmter Tasten entsprechende Aktionen auslösen. Sehen Sie folgende Menüpunkte vor: h Aussagekräftige Hilfe auf dem Bildschirm ausgeben (Programmaufruf mit Aufrufparametern, Funktion des Programms, alle Menüpunkte mit kurzer Beschreibung der Funktion). C Clear : Löschen des gesamten Stacks. D Drop : Löschen der aktuellen StackMatrix s 0 und Nachrücken der restlichen StackMatrizen s 1 bis s n 1. d Duplicate : s 0 bis s n in s 1 bis s n 1 kopieren, n = aktuelle Länge des Stacks. s Swap : Vertauschen von s 0 und s 1 r read : Einlesen einer Matrix von Tastatur, duplicate (siehe Befehl d ) und Speichern der eingelesenen Matrix in s 0 R read : Einlesen eines Dateinamens von Tastatur und Einlesen des gesamten Stacks von der angegebenen Datei. W write : Einlesen eines Dateinamens von Tastatur und Schreiben des gesamten Stacks auf die angegebene Datei.

4 t s 0 transponieren + Addition s 0 + s 1 Subtraktion s 0 s 1 * Multiplikation s 0 s 1. Einlesen einer Zahl a von Tastatur und Skalarmultiplikation a s 0 q Quadrat s 0 E Programmende Nach jeder Operation, die den Stack verändert, soll der gesamte Stack auf dem Bildschirm ausgegeben werden. Bis auf den Menüpunkt r sollen alle Befehle und ggf. einzulesende Werte auch auf der Kommandozeile als Aufrufparameter übergeben werden können. Der erste Komandozeilenparameter ist der Name der Datei, von der der Stack eingelesen wird, die folgenden Parameter sind dann die Befehle. Der Menüpunkt * ist ein Sonderfall: Die Eingabeaufforderung interpretiert dieses Zeichen, so dass es zu Fehlern beim Einlesen der Kommandozeile geben kann. In der Kommandozeile sollten Sie daher das Zeichen x anstatt * einlesen. Zum Beispiel führt der Aufruf C> matrech stack.dat x. q W erg.dat E dazu, von der Datei stack.dat den Stack einzulesen, die ersten beiden Matrizen miteinander zu multiplizieren, das Ergebnis dann mit zu multiplizieren, dann zu quadrieren und schließlich das Ergebnis in die Datei erg.dat zu schreiben. Anschließend beendet sich das Programm. Freiwillige Programmerweiterungen Mit freiwilligen Programmerweiterungen können Sie Pluspunkte sammeln. Mögliche Erweiterungen in der Reihenfolge der Schwierigkeit oder Aufwands wären: Änderung der Matrix in s 0 (Werte, Dimension) up und down rotate des Stacks: up : s i s i+1, s n 1 s 0, down : s i s i 1, s 0 s n 1 Erweiterung auf nichtquadratische Matrizen und Vektoren Berechnung der Inversen.

5 Dynamische Speicherallokierung. Erweiterungen des Programms um weitere eigene Ideen.