Übungspaket 14 Eindimensionale Arrays

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1 Übungspaket 14 Eindimensionale Arrays Übungsziele: Skript: Deklaration und Verwendung eindimensionaler Arrays Kapitel: 33 Semester: Wintersemester 2016/17 Betreuer: Kevin, Matthias, Thomas und Ralf Synopsis: Nach dem wir nun die wesentlichen Datentypen kennengelernt haben, kommt etwas neues dazu; die eindimensionalen Arrays. Mit Arrays kann man mehrere Variablen gleichen Typs zusammenfassen, so wie wir es aus der Mathematik in Form von Vektoren, (indizierten) Koeffizienten und dergleichen kennen.

2 Teil I: Stoffwiederholung Aufgabe 1: Aufbau eines eindimensionalen Arrays Aus welchen Komponennten besteht eine Array-Definition (ohne Initialisierung)? 1. Elementtyp 2. Array-Name 3. Eckige Klammern [] 4. Array-Größe (innerhalb der []) Aufgabe 2: Array-Größe und gültige Indizes Nehmen wir an, wir hätten ein Array der Größe n (eines mit n Elementen), wobei n stellvertretend für eine ganzzahlige Konstante wie beispielsweise 14 ist. Frage: Was sind die gültigen Indizes? 0.. n-1 Aufgabe 3: Speicherbelegung Wie viele Bytes belegt ein Array mit n Elementen mindestens im Arbeitsspeicher (RAM), wenn der Elementtyp genau b Bytes belegt? n b Bytes Skizziere ein Array a mit 6 Elementen vom Typ int unter der Annahme, dass ein int genau 4 Bytes belegt und die Startadresse des Arrays 0x1000 ist. Definition: int a[ 6 ]; Adresse Variable Typ Größe 0x1018 0x1014 a[ 5 ] int 4 Bytes 0x1010 a[ 4 ] int 4 Bytes 0x100C a[ 3 ] int 4 Bytes 0x1008 a[ 2 ] int 4 Bytes 0x1004 a[ 1 ] int 4 Bytes 0x1000 a[ 0 ] int 4 Bytes 14-1 Wintersemester 2016/17, Einführung in die Praktische Informatik

3 Teil II: Quiz Aufgabe 1: Standard Arrays Gegeben seien die folgenden vier Definitionen: 1. int a[ 3 ]; 2. char b[ 4 ]; 3. double c[ 2 ]; 4. int d[ 1 ]; Welche Indizes sind bei den jeweiligen Arrays erlaubt und welche Werte haben die Array- Elemente unmittelbar nach der Definition? Array Indizes Werte a 0, 1, 2 nicht initialisiert b 0, 1, 2, 3 nicht initialisiert c 0, 1 nicht initialisiert d 0 nicht initialisiert Aufgabe 2: Implizit definierte Arrays Die Größe eines Arrays kann man auch implizit durch eine zusätzliche Initialisierung definieren. Gegeben seien die folgenden vier Definitionen: 1. int e[] = { 3, 4, 5 }; 2. int f[] = { -1, -3 }; 3. double g[] = {,, 23.0, }; 4. double h[] = { -3,0,, 2.0 }; Welche Größen haben die Arrays, welche Indizes sind jeweils erlaubt und welche Werte haben die einzelnen Elemente unmittelbar nach der Definition? n.i. ˆ= nicht initialisiert Array Größe Indizes Werte e 3 0, 1, 2 3, 4, 5 f 2 0, 1-1, -3 g 4 0, 1, 2, 3 n.i., n.i., 23.0, n.i. h 4 0, 1, 2, 3 3.0, 0.0, n.i., 2.0 Einführung in die Praktische Informatik, Wintersemester 2016/

4 Teil III: Fehlersuche Aufgabe 1: Arbeiten mit mehreren Zahlen Das folgende Programm soll zehn Zahlen einlesen und in einem Array ablegen, anschließend die Summe ausrechnen und diese am Ende ausgeben. Leider hat Dr. One-Neuron wieder diverse Fehler gemacht, die ihr finden und korrigieren sollt. 1 # include < stdioh > 2 3 # define N = int man ( int argc, char ** argv ) 6 { 7 int i, sum, a[ N ]; 8 for ( i = 0, i < N, i = i + 1 ) 9 { 10 printf ( Bitte Wert fuer a[ % d ] eingeben :, i ); 11 scanf ( "%d", & (a[ ] ) ); 12 } 13 for ( i = 1; sum = 0; i <= N; i = i + 1 ) 14 sum = sum + a{ i }; 15 printf ( " Die Summe der Zahlen betraegt %d\n", N, sum ); 16 } Zeile Fehler Erläuterung Korrektur 1. fehlt Der Name der Datei ist stdio.h <stdio.h> 3 = zu viel Die #define-direktive hat zwei Argumente, erst das, was definiert werden soll, und dann die eigentliche Definition; ein = ist hier nicht erlaubt. #define N 10 5 Tippfehler: man Das Hauptprogramm heißt nicht man() sondern main(). main 8, statt ; Die einzelnen Teile der for-anweisung werden mittels Semikolons getrennt. for(...;...;...) 10 " fehlen Die Texte in der Ausgabeanweisung müssen in Gänsefüßchen eingeschlossen sein. "..." 11 Index i fehlt Beim Zugriff auf die einzelnen Arrayelemente muss der jeweilige Index angegeben werden. a[ i ] 14-3 Wintersemester 2016/17, Einführung in die Praktische Informatik

5 Zeile Fehler Erläuterung Korrektur 13 ; statt, Werden bei der for-anweisung in einem der drei Teile mehr als ein Ausdruck verwendet, müssen diese untereinander mit Kommas getrennt werden. i = 1, sum = 0 13/14 Laufindex Da in Zeile 14 auf die Array-Elemente direkt mittels a[ i ] zugegriffen wird, muss der Laufindex i von 0 bis N-1 laufen. i = 0 i < N 14 {} statt [] Beim Zugriff auf die einzelnen Elemente eines Arrays müssen eckige Klammern verwendet werden. a[ i ] 15 N, zu viel Der Parameter N ist zu viel. ", sum ); Programm mit Korrekturen: 1 # include <stdio.h> 2 3 # define N int main ( int argc, char ** argv ) 6 { 7 int i, sum, a[ N ]; 8 for ( i = 0; i < N; i = i + 1 ) 9 { 10 printf ( " Bitte Wert fuer a[ %d ] eingeben : ", i ); 11 scanf ( "%d", & (a[ i ] ) ); 12 } 13 for ( i = 0, sum = 0; i < N; i = i + 1 ) 14 sum = sum + a[ i ]; 15 printf (" Die Summe der %d Zahlen betraegt %d\n",n,sum ); 16 } Einführung in die Praktische Informatik, Wintersemester 2016/

6 Teil IV: Anwendungen Aufgabe 1: Deklaration einfacher Arrays Die folgende Übungsaufgabe ist nicht wirklich sinnvoll, sondern dient hauptsächlich dem Einüben des Hantierens mit eindimensionalen Arrays. 1. Aufgabenstellung Ziel der Aufgabe ist es, ein Programm zu erstellen, das folgende Arrays enthählt: 1. ein Array mit 10 Elementen vom Typ int, 2. ein Array mit 3 Elementen vom Typ char und 3. ein Array mit 100 Elementen vom Typ double. Des Weiteren sollen die Elemente dieser drei Arrays initialisiert werden. Dies geschieht vorzugsweise in einer Schleife. Diese Schleife soll so aufgebaut sein, dass eine Größenänderung des Arrays keine weiteren Änderungen in den Initialisierungsschleifen nach sich ziehen sollte; mit anderen Worten: Eine Größenänderung sollte durch eine einzige Modifikation vollständig realisiert sein. 2. Kodierung 1 # include <stdio.h> 2 3 # define A_ SIZE 10 4 # define B_ SIZE 3 5 # define C_ SIZE int main ( int argc, char ** argv ) 8 { 9 int i, a[ A_SIZE ]; 10 char b[ B_ SIZE ]; 11 double c[ C_ SIZE ]; 12 for ( i = 0; i < A_ SIZE ; i = i + 1 ) 13 a[ i ] = 0; 14 for ( i = 0; i < B_ SIZE ; i = i + 1 ) 15 b[ i ] = A ; 16 for ( i = 0; i < C_ SIZE ; i = i + 1 ) 17 c[ i ] = 0. 0; 18 } 14-5 Wintersemester 2016/17, Einführung in die Praktische Informatik

7 Aufgabe 2: Implizite Größendefinitionen Wir haben gelernt, dass man in der Programmiersprache C die Größe eines Arrays auch indirekt und zwar durch die initialisierte Definition festlegen kann. Gegenstand dieser Aufgabe ist das aktive Einüben dieses Konzeptes. 1. Aufgabenstellung Entwickle ein kleines C-Programm, in dem die Größen von mindestens vier Arrays implizit durch ihre Initialisierung definiert werden. Zwei Beispieldefinitionen sind bereits weiter unten angegeben. Zur weiteren Verwendung der Größen, beispielsweise in Initialisierungsschleifen, ist die Größe jedes Arrays durch ein geeignetes #define-makro zu berechnen. Zur Bestätigung, dass alles korrekt abgelaufen ist, sind die einzelnen Elemente mittels geeigneter Schleifen auszugeben. In diesen Schleifen sind natürlich oben erwähnte #define-makros zu verwenden. 2. Pflichtenheft Aufgabe : Korrekte Definition von Arrays mittels Initialisierung Eingabe : Eingaben werden nicht benötigt Ausgabe : Größe und Inhalt der Arrays als Gegenprobe Sonderfälle : Da es keine Eingaben gibt, können auch keine Problemfälle auftreten 3. Testdaten Array Typ Initialwerte C-Definitionen a int 1, 2, 3, 4 int a[] = {1, 2, 3, 4 } #define A SIZE sizeof( a )/sizeof(a[ 0 ]) x double 1.0, 2.0 double x[] = { 1.0, 2.0 } #define X SIZE sizeof( x )/sizeof(x[ 0 ]) c char H, i char c[] = { H, i } #define C SIZE sizeof( c )/sizeof(c[ 0 ]) m char 98, 99, 100 char m[] = { 98, 99, 100 } #define M SIZE sizeof( m )/sizeof(m[ 0 ]) Einführung in die Praktische Informatik, Wintersemester 2016/

8 4. Kodierung 1 # include <stdio.h> 2 3 int main ( int argc, char ** argv ) 4 { 5 int a[] = { 1, 2, 3, 4 }; 6 # define A_SIZE sizeof (a)/ sizeof (a [0]) 7 8 double x[] = { 1.0, 2.0 }; 9 # define X_SIZE sizeof (x)/ sizeof (x [0]) char c[] = { H, i }; 12 # define C_SIZE sizeof (c)/ sizeof (c [0]) char m[] = { 98, 99, 100 }; 15 # define M_SIZE sizeof (m)/ sizeof (m [0]) int i; 18 printf ( "a[ %d ]:", A_SIZE ); 19 for ( i = 0; i < A_ SIZE ; i = i + 1 ) 20 printf ( " %d", a[ i ] ); 21 printf ( "\n" ); 22 printf ( "x[ %d ]:", X_SIZE ); 23 for ( i = 0; i < X_ SIZE ; i = i + 1 ) 24 printf ( " %e", x[ i ] ); 25 printf ( "\n" ); 26 printf ( "c[ %d ]:", C_SIZE ); 27 for ( i = 0; i < C_ SIZE ; i = i + 1 ) 28 printf ( " %c", c[ i ] ); 29 printf ( "\n" ); 30 printf ( "m[ %d ]:", M_SIZE ); 31 for ( i = 0; i < M_ SIZE ; i = i + 1 ) 32 printf ( " %c", m[ i ] ); 33 printf ( "\n" ); 34 } 14-7 Wintersemester 2016/17, Einführung in die Praktische Informatik