Übung 9. Quellcode Strukturieren Rekursive Datenstrukturen Uebung 9

Transkript

1 Informatik I

2 2 Übung 9 Quellcode Strukturieren Rekursive Datenstrukturen Uebung 9

3 Quellcode Strukturieren Wenn alle Funktionen in einer Datei zusammengefasst sind wird es schnell unübersichtlich Mehrere Dateien für verschiedene Teile des Programms Funktionsdeklarationen in Header-Datei Funktionen und main-funktion je in separate Dateien

4 #include <iostream> #define MULT 12 int foo(int, int); float bar(float, float); int main() { int a=2, b=3; float c=4, d=5; cout << "Foo: " << foo(a,b); cout << " Bar: " << bar(c,d); return 0; Beispiel #define MULT 12 int foo(int, int); float bar(float, float); #include <iostream> #include "foo.h" int main() { int a=2, b=3; float c=4, d=5; cout << "Foo: " << foo(a,b); cout << " Bar: " << bar(c,d); return 0; foo.h main.cpp int foo(int l, int r) { return l+r; float bar(float l, float r) { return l*r*mult; #include "foo.h" int foo(int l, int r) { return l+r; float bar(float l, float r) { return l*r*mult; foo.cpp

5 Beispiel #define MULT 12 int foo(int, int); float bar(float, float); foo.h main.cpp #include <iostream> #include "foo.h" int main() { int a=2, b=3; float c=4, d=5; cout << "Foo: " << foo(a,b); cout << " Bar: " << bar(c,d); return 0; #include "foo.h" int foo(int l, int r) { return l+r; float bar(float l, float r) { return l*r*mult; foo.cpp jede.cpp-datei wird kann einzeln kompiliert werden übersichtlicher mehrere Personen können am gleichen Projekt arbeiten foo.h kann überall eingebunden werden, wo die Funktionen foo und bar gebraucht werden

6 Header-Dateien Header-Dateien werden verwendet für Funktionsdeklarationen Typdefinitionen Präprozessor-Makros mehrfache includes derselben Datei können gefährlich sein Abhilfe: Präprozessor-Anweisung #ifndef _FOO_H_ #define _FOO_H_ #define MULT 12 int foo(int, int); float bar(float, float); #endif

7 Mehrere cpp-dateien kompilieren Der Compiler arbeitet in mehreren Schritten 1. Präprozessor: bearbeitet Präprozessormakros #include <somelib> #define PRETTY_PRINT(s) \ printf ("Message: \"%s\"\n", s) #ifdef...#else...#endif, etc. 2. Compiler: erzeugt für jede cpp-datei eine Objektdatei mit dem übersetzten Programm-Code 3. Linker: Verbindet alle Objektdateien zum fertigen Programm

8 Mehrere cpp-dateien kompilieren Beispiel: main.cpp und foo.cpp und foo.h Kompilieren und Linken in einem Schritt: g++ -Wall -o ProgramName *.cpp Getrenntes Kompilieren und Linken: g++ -Wall -c *.cpp erzeugt die Dateien main.o und foo.o g++ -Wall -o ProgramName *.o linkt die beiden *.o-dateien zu ProgramName

9 List and Stack

10 Präfixbaum - Beispiel z a z p t i a z z a e e t a s s e r a s s e

11 Präfixbaum - Anwendung automatische Vervollständigung von Worten (auto completion) bei Text-Editoren zum programmieren Rechtschreibeprüfung - Ausgabe aller Wörter mit dem längsten im Wörterbuch vorhandenen Präfix Bookmark-Verwaltung im Web-Browser Adresssuche im Internet

12 Präfixbaum - Struct const int N = 256; struct tnode { bool valid; tnode *edges[n]; ; valid: Flag, ob der Knoten das Ende eines Worts markiert edges: Array mit ausgehenden Pointern auf die nächsten Knoten Index entspricht ASCII-Code des Zeichens

13 Präfixbaum Jedes Element des Arrays ist ein Zeiger auf einen anderen Knoten Falls Buchstabe als Fortsetzung vorkommt, enthält Zeiger die Adresse des zugehörigen Knoten Falls nicht, ist entsprechenden Zeiger NULL Beispiel Beschränkung auf Indizes 'a'bis 'z' Zugriff auf Kindsknoten für 'm': edges['m']

14 Rekursionsstruktur Jeweils drei Fälle für ein eingegebenes Wort: 1. Wort ist im Wörterbuch eingetragen 2. Wort ist Präfix eines eingetragenen Wortes 3. Wort ist länger als ein maximales Wort im Wörterbuch Rekursionsstruktur: if(dict == NULL) { // Fall 3 // else if(word == "") { if(dict->valid) { // Fall 1 // else { // Fall 2 // else { // hier kommt der/die rekursiv(en) Aufruf(e)

15 Präfixbaum - Funktionen Grundlegende Funktionen Wort einfügen: insert Wort suchen: lookup Wort löschen: remove weitere Funktionen Anzahl Wörter im Baum: num_words Ausgabe des kompletten Baumes: print Ausgabe aller Wörter mit einem Prefix: print_completion Ausgabe aller ähnlichen Wörter: print_similar

16 insert: Übung 9, Aufgabe 1 vor rekursivem Aufruf prüfen, ob nächster Knoten NULL ist und ggf. neuen Knoten erzeugen Annahme, dass dict!= NULL neuen Knoten erzeugen mit create() Wort einfügen, das Präfix eines anderen ist: valid- Flag auf true setzen

17 remove: Übung 9, Aufgabe 1 nach rekursivem Aufruf ggf. Knoten dict->edges[i] löschen Unterbaum muss leer sein und Knoten darf nicht Ende eines anderen Wortes sein mit is_empty(dict->edges[i]) prüfen, ob der Unterbaum leer ist Wort löschen, das ein Präfix eines anderen ist: valid-flag auf false setzen

18 Übung 9, Aufgabe 1 lookup: Grundstruktur auch für insert und remove bool lookup(tnode* dict, string word); Prüfe, ob 1. Zeichen in word im aktuellen Knoten vorkommt Falls ja, rekursiver Aufruf mit restlichen Zeichen in word; Resultat dieses Aufrufs zurückgeben Falls nein, false zurückgeben (Wort fehlt) Falls keine Zeichen mehr im String Schauen, ob aktueller Knoten Wortende markiert Davon abhängig Rückgabewert festlegen

19 Übung 9, Aufgabe 1 Mit einfachen Funktionen beginnen (z.b. num_words) remove und print_similar am schwierigsten print_complete und print_similar rufen print_rec auf Hilfsfunktionen (*_rec) haben zusätzliche Argumente, die man der Hauptfunktion nicht übergeben will string-klasse verwenden Vergleiche mit ==, <=, >= möglich Konkatenation mit + word.substr(i) liefert Substring ab Position i

20 Sonstige Tipps Belasst die Funktionssignaturen! Man kann mit gegebenen Parametern und Rückgabetypen Rekursion durchführen Keine globalen Variablen definieren Benutzt die in der Testroutine vorhandenen Befehle zum Testen eurer Algorithmen Befehle tree und nodes für Debugging Befehl load erstellt Beispiel-Wörterbuch

21 Fragen?